应用ESP8266（Tasmota固件）、PZEM-004T、DHT11构建家庭智能电表实践（一）

      前一篇文章介绍了ESPHome的应用方法，Tasmota和ESPHome一样都是免编程的ESP固件，可帮助我们快速搭建智能家居系统。Tasmota是基于ESP设备的开源固件，不用编程即可进行快速设置和功能更新，Tasmota使用MQTT、Web UI、HTTP或串行进行控制，支持应用计时器、规则或脚本实现自动化，可与Home Assistant进行集成，具有较好的的可扩展性和灵活性。本文将以Tasmota固件为例介绍家庭智能电表搭建方法（涉及强电操作，注意安全！）。

前文：以DHT11、ESP8266为例介绍ESPHome在Home Assistant中的应用_qq_31400983的博客-CSDN博客

一、设计思路

      使用培正检测模块PZEM-004T采集入户交流电电压、电流、功率和功率因数等电表参数，DHT11采集电表箱温湿度数据，通过ESP8266模块接入WIFI网络，并将数据传递给MQTT服务器，Home Assistant从MQTT服务器读取电表、温湿度数据并进行展现。后续还可通过Influxdb和Grafana进行实时数据监测和分析（拟下一篇文章介绍）。

二、器件准备

1. PZEM-004T模块

      选择电流100A模块，为方便后期安装，最好选择开合式CT（外互感器采样）。

2. ESP8266模块（ESP-01S）

 

3. DHT11温湿度传感器模块

 

 或购买ESP8266和DHT11集成模块

 4. USB转TTL-CH340模块

      一定要将CH340模块的电压跳线调整到3.3V，以免写入程序时烧坏ESP8266模块。

  5. AMS1117模块

 

  6. 直流5V电源，利旧5V 1A手机 USB充电器

 

      尽量选择品牌手机原配的5V充电器，性能稳定、发热量也小，适合后期安装到配电箱里。

三、器件连接

1. 烧写模式：

esp8266(ESP-01S)	CH340
RX	TX
TX	RX
GND	GND
3.3V	3.3V
IO0	GND

注意：IO0管脚接地为烧录模式，代码烧录完成后需要IO0断开重新上电程序才能运行。也可以直接购买使用esp8266专用烧录器。

2. 工作模式：

电源	PZEM-004T	ESP8266	DHT11
5V	5V
3.3V		3.3V	3.3V
	RX	TX(GPIO1)
	TX	RX(GPIO3)
GND	GND	GND	GND
		GPIO2	DATA

四、安装配置Tasmota

1. 下载Tasmota烧录工具

（https://github.com/tasmota/tasmotizer/releases）

Windows下32位选择下载“tasmotizer_x86-1.2.exe”，64位选择下载“tasmotizer-1.2.exe”。

2. 下载Tasmota固件

（https://github.com/arendst/Tasmota/releases/）

       选择下载中文版“tasmota-CN.bin”。

3. 烧录固件

      按烧写模式连接CH340和ESP8266，启动Tasmota烧录工具，选择COM端口（可通过设备管理器查询CH340端口号）。

       点击“Open”选择已下载的固件“tasmota-CN.bin”，选择“Tasmotize!”开始烧录。

 

       烧录完成后，选择“Send config”设置WIFI和MQTT，设置完成点击“Save”即可完成配置。

4. 配置ESP8266

      在路由器中查看ESP8266的IP。

       在浏览器访问该IP，进入WEB配置页面

 

       选择“设置”

       选择“模块设置”，如使用的是esp8266(ESP-01S)可直接选“Sonoff Basic(1)”，GPIO1设置为“PEZM0XX Tx”，GPIO3设置为“PZEM004 Rx”（如不成功也可设置为“PZEM016 Rx”），GPIO2设置为“DHT11”。

      点击“保存”，系统会自动重启，并回到主菜单页面，这是页面上方会出现传感器采集的数据（由于暂时只接入了DHT11温湿度模块，无电表相关数据）。

 

五、配置Home Assistan

      回到Tasmota主界面，选择“控制台”，输入“SetOption19 1”后回车（19空格1），执行完成后返回主菜单。

       回到HomeAssistant选择“配置”——》“设备与服务”，集成界面会出现“发现”Tasmota，点击“配置”——》“提交”，出现Tasmota集成，选择“系统选项”“更新”，会自动发现Tasmota设备和实体。

      点击“1个设备”，进入Tasmota设备界面，可将传感器、控制等添加到仪表盘，最后再根据需求编辑好仪表盘。

 

六、安装PZEM-004T模块

模块功能框图：

 

 模块接线示意图：

      先接PZEM-004T模块弱电侧的4根线，需要注意的是PZEM-004T模块供电是5V，可以直接使用充电器5V输出，而ESP8266是3.3V供电，因此需增加一个5V转3.3V的模块进行降压，这里我使用的是AMS1117。

      然后接PZEM-004T模块强电侧的4根线，火线、零线分别从现有配电箱空开下引出（强电！注意安全！），我这里引出后分了一组给母插头，方便直接插入手机充电器。

       外互感器要卡在入户火线上进行采样，注意最好将互感器电线接入PZEM-004T模块后再进行采样，否则互感器会产生“滋滋”的噪声。

      由于没找到合适的盒子装下esp8266、AMS1117和DHT11模块，暂时就没有接DHT11模块。

七、测试效果

      完成连接后即可上电测试，进入HomeAssistant即可在仪表盘查看电表数据。

        Home Assistant自带的图表比较简单，下一篇准备用InfluxDB、Grafana监测智能电表历史数据。