Internet of Things: Stromverbrauchsmonitor mit ESP32

Inhaltsverzeichnis

Der Verbrauch einzelner Geräte für die Steckdose lässt sich mit einem Energiekostenmessgerät sehr einfach ermitteln: Einfach in die Steckdose stecken und den Verbraucher in das Messgerät stöpseln – schon wird Ihnen der aktuelle Stromverbrauch angezeigt und meistens auch noch die Kilowattstunden und die sich daraus ergebenden Kosten. Wollen Sie aber ein ganzes Haus, die Gartenlaube oder alle Geräte in einem Stromkreis überwachen, braucht es eine zentrale Lösung. Genau für solche Szenarien eignet sich dieser Stromverbrauchsmonitor mit dem Wifi-Mikrocontroller ESP32 von Espressif, der mit wenigen Bauteilen und geringem Aufwand bei Nachbau und Installation auskommt.

Kurzinfo

• Hohe Ströme bei Netzspannung gefahrlos messen
• Verbrauchswerte ständig im Blick auf dem Smartphone
• ESP32 mit WLAN und Cloudanbindung

Checkliste

• Zeitaufwand: 2 Stunden
• Kosten: 25 Euro
• Programmieren: einfache Kenntnisse zur Codeanpassung
• Löten: Grundkenntnisse für Lochrasteraufbau
• Hochspannung: keine Arbeiten an offenen Leitungen

Material

• ESP32 Development-Board wie NodeMCU
• Stromsensor SCT013-… von YMDC, passend zur Last, siehe Text
• 2 × Widerstand 10 kΩ
• 1 × Elektrolykondensator 10 µF/6,3 V
• Klinkenbuchse 3,5 mm Printmontage
• Lochrasterplatine ca. 10 × 4 cm
• USB-Steckernetzteil passend zum ESP32-Board

Energie kontaktlos messen

Das Prinzip zum Messen des Verbrauchs mit einem Zwischenstecker ist einfach und wird von Ihnen auch genutzt, wenn Sie mit einem Amperemeter den Strom bei eigenen Schaltungen messen. Im Gegensatz zum Messen der Spannung ist es dazu aber nötig, die Zuleitung aufzutrennen (was durch das zwischengesteckte Messgerät erfolgt). Das ist nicht ganz ungefährlich, wenn es sich um Netzspannung handelt. Neben den Gefahren kann es sein, dass Sie die Leitung gar nicht durchtrennen dürfen, weil Sie beispielsweise in einer Mietwohnung leben. Vielleicht haben Sie aber schon mal ein Zangenmessgerät bei einem Elektriker gesehen. Die zwei Zangen, die ein wenig wie bei einer großen Kneifzange aussehen, greifen um eine Ader des Kabels und das Gerät misst berührungslos den Strom. Das funktioniert bei Gleich- und Wechselstrom (allerdings mit unterschiedlicher Technik), ist absolut gefahrlos, einfach anzuwenden, erfolgt ohne Spuren zu hinterlassen und so arbeitet auch die hier gezeigte Schaltung. Der Stromsensor wird dazu um eine Ader geklemmt und misst indirekt den Wechselstrom. Der Wert wird vom ESP32 eingelesen und die Leistung in Watt berechnet.

Cloud-Anbindung

Um die Daten nicht nur am Messpunkt (zum Beispiel im Keller) ablesen zu können, sondern wo immer Sie sich gerade aufhalten, wird die WLAN-Funktion des ESP genutzt. Das Modul verbindet sich mit Ihrem WLAN und sendet die Daten darüber an einen Cloud-Service. Dort werden die Daten gespeichert und visuell aufbereitet, so dass Sie sich auf der Webseite oder dem Smartphone den aktuellen und bisherigen Stromverbrauch anschauen können. Natürlich können Sie die Daten auch herunterladen und in einer Tabellenkalkulation auswerten.

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