Controllo consumi elettrici con Sonoff basic, PZEM-004T, Tasmota e Home Assistant

ATTENZIONE: qualsiasi modifica all’impianto 220V della vostra abitazione va fatto da personale qualificato, questa guida è al solo scopo didattico, non abbiamo nessuna responsabilità per eventuali danni causati a cose o persone.
Maneggiare la tensione 220 Volt di casa è molto pericoloso, se non siete sicuri di quello che state facendo, fatevi aiutare da qualcuno competente.

Con questo articolo andiamo monitorare i consumi elettrici utilizzando la scheda PZEM-004T che leggerà tensione elettrica e gli Ampere assorbiti nel vostro impianto di casa, tramite il toroide e calcolerà i dati inviandoli al Sonoff Basic tramite l’interfaccia seriale inviandoli poi via MQTT ad Home Assistant.
Questo è un vero e proprio monitoraggio di consumi energetici, quindi un misuratore dei seguenti dati.

Dati ottenuti:

Tensione -> Volt (V)
Corrente -> Ampere (A)
Potenza -> Watts (W)
Potenza Apparente -> VoltAmpere (VA)
Fattore di potenza -> cos-fi
Potenza Reattiva VoltaAmpereR (VAr)
Potenza assorbita Oggi -> KiloWatt/Ora (KWh)
Potenza assorbita Ieri -> KiloWatt/Ora (KWh)
Potenza Totale da inizio misure -> KiloWatt/Ora (KWh)

Il materiale che serve è:

1 x PZEM-004T
1x Sonoff Basic
1x Arduino UNO per la programmazione (vedi guida qui)

Prima di tutto dobbiamo caricare il firmware Tasmota sul sonoff, fatto questo andiamo a collegare la seriale delle due schede:

PZEM-004T <-> Sonoff Basic 
--------------------------
      GND <-> GND
      VCC <-> VCC
      RX  <-> TX
      TX  <-> RX

PZEM-004T <-> Sonoff Basic

--------------------------

GND <-> GND

VCC <-> VCC

RX <-> TX

TX <-> RX

Cosa importante l’ESP8266 o ESP8285 lavora a 3,3V, quindi dobbiamo mettere una resistenza sul PZEM come in foto.

Una volta scaricato il firmware Tasmota sul sonof e collegata la seriale tra le due schede, configuriamo il Sonoff con tutti i suoi parametri Wi-Fi, MQTT ed il tipo di modulo con i suoi GPIO come di seguito:

Colleghiamo le schede alla rete elettrica, facendo passare un solo filo dentro al toroide dove poi applicheremo il carico.

Applichiamo l’alimentazione al Sonoff, se tutto è configurato correttamente, sulla pagina web del Sonoff vedremo i dati dei consumi.

Configurazione su Home Assistant

Creiamo una serie di sensori, uno per ogni valore estratto dal Sonoff in MQTT, questa è la riga:

14:51:10 MQT: tele/sonoff_power/SENSOR = {"Time":"2019-04-10T14:51:10","ENERGY":{"TotalStartTime":"2019-03-05T22:56:51","Total":225.658,"Yesterday":6.513,"Today":2.503,"Period":0,"Power":185,"ApparentPower":272,"ReactivePower":199,"Factor":0.68,"Voltage":230,"Current":1.180}}

1	14:51:10 MQT: tele/sonoff_power/SENSOR = {"Time":"2019-04-10T14:51:10","ENERGY":{"TotalStartTime":"2019-03-05T22:56:51","Total":225.658,"Yesterday":6.513,"Today":2.503,"Period":0,"Power":185,"ApparentPower":272,"ReactivePower":199,"Factor":0.68,"Voltage":230,"Current":1.180}}

Per creare i sensori nel file configuration.yaml inseriamo quanto segue, tenedo conto che dove c’è “sonoff_power” è il nome che avete inserito in MQTT topic:

#############################
# Sensore Consumi Elettrici #
#############################
sensor:
  - platform: mqtt
    name: "Tensione"
    icon: mdi:gauge
    state_topic: "tele/sonoff_power/SENSOR"
    value_template: '{{ value_json["ENERGY"]["Voltage"] }}'
    unit_of_measurement: "V"
   
  - platform: mqtt
    name: "Corrente"
    icon: mdi:gauge
    state_topic: "tele/sonoff_power/SENSOR"
    value_template: '{{ value_json["ENERGY"]["Current"] }}'
    unit_of_measurement: "A"
   
  - platform: mqtt
    name: "Potenza Ist."
    icon: mdi:gauge
    state_topic: "tele/sonoff_power/SENSOR"
    value_template: '{{ value_json["ENERGY"]["Power"] }}'
    unit_of_measurement: "W"
   
  - platform: mqtt
    name: "Fattore Potenza"
    icon: mdi:function
    state_topic: "tele/sonoff_power/SENSOR"
    value_template: '{{ value_json["ENERGY"]["Factor"] }}'
    unit_of_measurement: "cosφ"
    
  - platform: mqtt
    name: "Energia Oggi"
    icon: mdi:chart-line
    state_topic: "tele/sonoff_power/SENSOR"
    value_template: '{{ value_json["ENERGY"]["Today"] }}'
    unit_of_measurement: "kWh"
    
  - platform: mqtt    
    name: "Energia Ieri"
    icon: mdi:chart-line
    state_topic: "tele/sonoff_power/SENSOR"
    unit_of_measurement: "kWh"
    value_template: '{{ value_json["ENERGY"]["Yesterday"] }}'
    
  - platform: mqtt    
    name: "Energia Totale"
    icon: mdi:alpha-t-circle-outline
    state_topic: "tele/sonoff_power/SENSOR"
    unit_of_measurement: "kWh"
    value_template: '{{ value_json["ENERGY"]["Total"] }}'

  - platform: mqtt    
    name: "Potenza Apparente"
    icon: mdi:gauge
    state_topic: "tele/sonoff_power/SENSOR"
    unit_of_measurement: "VA"
    value_template: '{{ value_json["ENERGY"]["ApparentPower"] }}'
    
  - platform: mqtt    
    name: "Potenza Reattiva"
    icon: mdi:gauge
    state_topic: "tele/sonoff_power/SENSOR"
    unit_of_measurement: "VAr"
    value_template: '{{ value_json["ENERGY"]["ReactivePower"] }}'
    
  - platform: mqtt    
    name: "Data Inizio Misure"
    icon: mdi:calendar-clock
    state_topic: "tele/sonoff_power/SENSOR"
    value_template: '{{ value_json["ENERGY"]["TotalStartTime"] }}'

#############################

# Sensore Consumi Elettrici #

#############################

sensor:

- platform: mqtt

icon: mdi:gauge