En smart termostat »Helper« med lineær effektjustering, »Wi-Fi-spændingsregulator«

Open Source-projekt: Oprettelse af en smart termostat »Helper« med lineær effektjustering, »Wi-Fi-spændingsregulator«

Abstrakt: Opret en enhed, der kan styre lineær effektudgang, og juster effektudgangen i realtid baseret på den aktuelle neteffekt fra solcelleanlægget med det formål at minimere den mængde strøm, som solcelleanlægget eksporterer til nettet.

Introduktion

IAMMETER har forpligtet sig til at hjælpe kunder med at optimere effektiviteten af deres solcelleanlæg. Med det stadigt voksende mellemrum mellem indfødningstariffer og elomkostninger er der et ønske om at minimere netforbruget og maksimere selvforsyningsgraden for solcelleanlæg.

Der er generelt to tilgange til at øge selvforsyningsgraden:

Indføring af et batterilagringssystem. (IAMMETER tilbyder en funktion, der hjælper kunder med at vurdere, om det er omkostningseffektivt at indføre et batterilagringssystem Rapport: Forudsigelse af fordelene ved batterilagring baseret på faktisk forbrug)
Rationel styring af belastningen, ideelt set justeret i realtid baseret på neteffekten.

Denne artikel beskæftiger sig hovedsageligt med den anden tilgang, nemlig at skabe en enhed, der kan styre effektudgangen lineært, udstyret med følgende funktioner:

Giver Wi-Fi-funktionalitet (ved hjælp af ESP32) til at styre effektudgangen via Wi-Fi.
Styrer den maksimale effektudgang lineært via spændingsreguleringsfunktion (da den styrer spænding, anbefales den til rent resistive belastninger, såsom et varmelegeme i en vandvarmer).
Understøtter en maksimal enkeltfaset 3,5 kW resistiv belastning, som kan bruges i serie med en termostat.
Understøtter manuel tilstand, der giver mulighed for manuel indstilling af den maksimale effektudgang. Understøtter automatisk tilstand, som justerer indstillingen af maksimal effektudgang i realtid baseret på andre målere eller data om systemets neteffekt.

Systemdiagram

Diagram, der viser layoutet og forbindelserne i systemet til styring af effektværdi

Spændingsreguleringsmodul (understøtter op til 3,5 kW resistiv belastning)

Vi har valgt et standard spændingsreguleringsmodul, der kan understøtte op til en 3,5 kW resistiv belastning i et enkeltfaset 220V-system.

Dette modul leverer også standard analog signalindgang (4-20mA, 1-5V) og et RS485 digitalt styringsinterface.

Vi har integreret Wi-Fi-modulet (ESP32) inde i spændingsreguleringsmodulet.

Billeder, der viser indvendige og udvendige visninger af spændingsregulatoren med Wi-Fi-modul

Efter tilføjelse af Wi-Fi-modulet fremstår hele spændingsreguleringsmodulet som følger (Wi-Fi-modulet er allerede installeret inde i et plastikhus).

Eksperiment

For at gøre løsningen mere åben har vi i første omgang testet den med ESP Home-firmware.

Efter en simpel konfiguration kan du direkte styre den maksimale effektudgang i Home Assistant, med effektjusteringstrin på 10 W.

Senere vil vi offentliggøre de relevante ESP Home-konfigurationsfiler på Github.

styr effektværdien lineært

Integration med IAMMETER-produkter

Et af hovedformålene med at skabe denne »Wi-Fi-spændingsregulator« er at levere en belastning, der kan styre effektudgangen lineært for IAMMETER-systemet.

På et senere tidspunkt kan denne »Wi-Fi-spændingsregulator« integreres med alle IAMMETER-smartmålere (WEM3080, WEM3080T,WEM3046T,WEM3050T) via den samlede IAMMETER API-grænseflade, hvorved realtidsdata om neteffekt (1s/s) aflæses via modbus/tcp-grænsefladen, og den maksimale effektudgang til varmelegemet justeres i realtid for at maksimere udnyttelsen af solcelleanlæggets indfødningsstrøm.

Selvfølgelig er denne »Wi-Fi-spændingsregulator« ikke begrænset til brug med IAMMETER-produkter; teoretisk set kan den bruges sammen med enhver hardware, der kan integreres i Home Assistant.

Anmodning om testprøver

Hvis du har en styrbar enhed derhjemme, f.eks. en vandvarmer med et resistivt varmelegeme, og du er interesseret i denne enhed, kan du kontakte os for at ansøge om en testprøve.

Vi opkræver et gebyr på 100 USD, som inkluderer forsendelse og produktomkostninger.