Electricity Meter with PZEM-004T v3.0, ESP32 and display ST7789

Счетчик электроэнергии на модулях PZEM-004T v3.0, ESP32 и экране ST7789

Измерение параметров энергопотребления, отправка на смартфон по MQTT, отправка в облако на ThingSpeak, оповещения через IFTTT, управление через Bluetooth Terminal

Сборка в Arduino IDE

• Функциональность

  • Измерение и вычисление
    • расхода электроэнергии с коррекцией показаний под основной счётчик
    • расхода электроэнергии за месяц, с заданием числа месяца для начала отсчёта
    • стоимости электроэнергии за месяц, с заданием разных цен для потребления в объеме социального лимита и превышающего этот объём значения
    • текущей мощности
    • текущего напряжения
    • текущей силы тока
    • коэффициента мощности
    • частоты сети
  • Вывод параметров
    • на экран счетчика
    • на экран смартфона
    • в облачную базу данных ThingSpeak, с возможностью видеть графики параметров
  • Управление, изменение настроек по WiFi и Bluetooth каналам
  • Получение уведомлений
    • при превышении заданной мощности
    • при превышение заданной стоимости

• При сборке столкнулся со следующими, не очевидными для меня, моментами

  • При запуске модуля PZEM-004T v3.0

    • выяснил, что +5V модуля это вход питания низковольтной части, модуль работает при подаче на этот вход 3,3V от ESP32 и, тем самым, решается вопрос согласования уровней
    • при подключении Rx и Tx в соответствии с приведенной ниже таблицей в библиотеке https://github.com/mandulaj/PZEM-004T-v30 нужно заменить &Serial3 на &Serial2
    • обмен с контроллером происходит только при подаче напряжения на высоковольтную часть
    • разница показаний с дешевым мультиметром составила 2В при 240В, 3мА при 300мА, 60мА при 4А

  • При запуске экрана IPS 1.3 inch 3.3V SPI ST7789 Drive IC 240х240

    • использовал библиотеки https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library и https://github.com/adafruit/Adafruit-ST7735-Library последних версий
    • так как у модуля отсутствует вывод CS и для использования “своих” пинов потребовалось внести изменение в пример библиотеки Adafruit-ST7735-Library:
      • SPI.begin(TFT_SCLK, TFT_MISO, TFT_MOSI)
      • tft.init(240, 240, SPI_MODE3)

• Таблица соединений

PZEM-004T V3.0	WEMOS D1 Mini ESP32
+5V	+3.3V
Rx	IO17 (u2TxD)
Tx	IO16 (u2RxD)
GND	GND

TFT ST7789	WEMOS D1 Mini ESP32
GND	GND
VCC	+3.3V
SCL	IO22 (Wire SCL)
SDA	IO21 (Wire SDA)
RES	IO5
DC	IO23
BLK	Не подключен

• Команды, используемые для проверки состояния или изменения настроек, передаваемые Bluetooth Terminal

Команда	Действие
Password	Ввод пароля, отключение введенного пароля
Login/[SSID]/[Password]	Запись в память логина и пароля WiFi, ввод-вывод, String/String
Reconnect	Переподключение WiFi по логину и паролю хранящимися в памяти
Reset	Перезагрузка
Count	Вывод счетчиков перезагрузок и реконнектов
CountRes	Сброс счетчиков перезагрузок и реконнектов
WiFi	Вывод текущих параметров WiFi
Scan	Сканирование каналов WiFi
Time	Вывод текущего времени
Mem	Вывод количества свободной памяти
OTA	Разрешение загрузки по воздуху
PZEM/Main/[kWh]	Ввод текущего значения счетчика, ввод-вывод, float
PZEM/Before/[kWh]	Ввод значения счетчика на день начала отсчета месячного расхода, ввод-вывод, float
PZEM/Correct/[kWh]	Коррекция расхода электроэнергии приведенная к одному кВт*ч, "-" если счетчик спешит, "+" если отстает, ввод-вывод, float
PZEM/Date/[day]/[month]	Ввод дня и месяца начала отсчета расхода, ввод-вывод, int/int
PZEM/Delay/[sec]	Ввод задержки скроллинга на экране счетчика, ввод-вывод, float
PZEM/PriceLow/[RUR]	Ввод цены киловатта в пределах социального лимита, ввод-вывод, float
PZEM/PriceHigh/[RUR]	Ввод цены киловатта за пределом социального лимита, ввод-вывод, float
PZEM/LowLimit/[kWh]	Ввод порога социального лимита, ввод-вывод, float
PZEM/AlarmPower/[kWh]	Ввод значения мощности, при превышении которого присылается оповещение, ввод-вывод, float
PZEM/AlarmRate/[RUR]	Ввод значения стоимости, при превышении которого присылается оповещение, ввод-вывод, float
Help	Вывод списка команд
?	Вывод списка команд

Используемое ПО, с благодарностью к авторам

Приложение	Ссылка
mandulaj/PZEM-004T-v30	https://github.com/mandulaj/PZEM-004T-v30
IoT MQTT Panel Pro	https://play.google.com/store/apps/details?id=snr.lab.iotmqttpanel.prod.pro
Serial Bluetooth Terminal	https://play.google.com/store/apps/details?id=de.kai_morich.serial_bluetooth_terminal
IFTTT	https://play.google.com/store/apps/details?id=com.ifttt.ifttt)
ThingView Full	https://play.google.com/store/apps/details?id=com.cinetica_tech.thingview.full

---

Посмотреть на результат:

Сервис	Ссылка
ThingSpeak	https://thingspeak.com/channels/1061956
YouTube	https://youtu.be/sH5VCsjLUSs