Boa noite pessoal!
Dentre as várias formas de se medir energia elétrica, vou apresentar-lhes uma com a utilização do medidor KS-3000 da fabricante KRON, que é facilmente integrável ao Home Assistant com o protocolo MQTT e o Node-RED.
Guia para utilização do Node-RED:
https://forum.homeassistantbrasil.com.br/t/catalogo-de-tutoriais-para-o-novato-em-node-red-comece-por-aqui/2827
Detalhe importante !!!
O procedimento de integração com os dados deste medidor no protocolo MQTT, é replicável para qualquer outro modelo de medidor e/ou fabricante.
Abaixo estão algumas características do medidor. A ficha completa pode ser encontrada no link: Ficha Técnica - KS-3000 KRON
1. CARACTERÍSTICAS E BENEFÍCIOS DO MEDIDOR KS-3000
1.1. MEDIÇÕES (52 parâmetros)
• Inclui corrente, tensão, frequência, consumo de energia, demandas, potências (ativa, reativa e aparente), fator de potência e outros.
1.2. TIPOS DE LIGAÇÕES ELÉTRICAS
• Configurável para medições Trifásicas estrela ou delta, Bifásica e Monofásica .
1.3. INSTALAÇÃO
• Plug & Play - Grande facilidade de instalação, com sensores não invasivos (Split-Core) e conexão RJ-12;
• Fundo de painel, trilho DIN.
1.4. MEMÓRIA
• Memória FRAM para armazenamento de configurações e grandezas elétricas, atuando como buffer MQTT em caso de queda de comunicação com servidor em nuvem ou Home Assistant.
1.5 INTERFACES, LEITURA & CONFIGURAÇÕES
• Saídas de dados RS-485, Wi-Fi ou LoRa;
• Protocolos Modbus-RTU/TCP, MQTT e LoRaWan;
• Softwares gratuitos para leitura e configuração: RedeMB (RS-485), RedeMB-TCP and Kron-Fi (Wi-Fi); App para sistemas Android (MQTT);
• Aplicação em sistemas IoT e Indústria 4.0., via broker MQTT. Integração a Dashboards, Apps, dentre outras ferramentas IoT;
• Incorpora os protocolos MODBUS-RTU e MODBUSTCP/IP, permitindo integração a CLPs, IHMs externas, supervisórios e concentradores;
• Opcional de display LCD (consulte suporte).
1.6 ÁGUA, GÁS, ÓLEO, TEMPERATURA, COMANDO…
• 2 entradas digitais para concentração de pulsos externos, gerados por medidores de insumos (como água, gás). 1 (Uma) saída digital a relé para envio de comandos (ON/OFF)
LED INTELIGENTE;
• LEDs inteligentes com função de aviso sobre condições de instalação, comunicação e operação.
1.7. DIMENSIONAL
2. INSTALAÇÃO E CONFIGURAÇÃO DO MEDIDOR
2.1. DEFINIÇÃO DO LOCAL DE INSTALAÇÃO
Para a instalação de um medidor inteligente é preciso, antes de todo o processo, definir em que ponto do circuito ele será instalado. É necessário ter em mente quais são as informações que se deseja obter e, então escolher entre dois pontos de instalação principais: Quadro de Distribuição de Cargas ou caixa de passagem que contemple a medição de um cômodo/circuito ou equipamento.
2.2. CONHEÇA O CIRCUITO !
Após definir em que ponto o medidor será instalado, é essencial conhecer o circuito elétrico no qual ele será inserido. Como qualquer outro trabalho com elétrica, é imprescindível cautela e segurança na instalação do medidor. Caso você não tenha experiência, procure sempre um profissional qualificado. Guia de instalação: Guia de Instalação - KS-3000.
Exemplo de instalação:
2.3. CONECTIVIDADE
É importante lembrar que os medidores inteligentes precisam de acesso à internet para o envio dos dados para um servidor em nuvem ou servidor local (Home Assistant), portanto, é necessário que o local possua um ponto de acesso à internet Wi-Fi. Deve-se garantir que o sinal Wi-Fi tenha boa qualidade no local onde o medidor será instalado, para não haver queda constante de conexão com o servidor/broker MQTT e comprometer a qualidade dos dados (por mais que o medidor tenha buffer, para 10 grandezas configuradas o intervalo máximo de retenção será de 37 pacotes).
2.4. CONFIGURAÇÃO DO MEDIDOR
Existem duas formas de configurar o medidor. A primeira consiste na utilização do aplicativo para smartphone Kron-Fi (disponível apenas para Android). A segunda maneira é configurando via Modbus RTU, utilizando um conversor RS-485/USB (Sugestão de conversores: Modelo 1 - Comm5; Modelo 2 - Conversor/adaptador Rs-485/Ch-340) juntamente do programa RedeMB.
O guia para configuração utilizando qualquer um dos métodos citados está disponível no link Guia para configuração do medidor a partir da página 15 para configuração via Modbus RTU, e página 24 para configuração via aplicativo mobile.
3. EXEMPLO DE CONFIGURAÇÃO
Na minha instalação optei por configurar via Modbus RTU por afinidade com o método. Segue exemplo de configuração no programa RedeMB:
É importante ressaltar as limitações das “Grandezas em Nuvem” deste medidor. O intervalo mínimo de publicação de dados é de 1 minuto (resolução apenas em minutos) e a quantidade máxima de variáveis é de até 10 variáveis. Para a aplicação residencial / Home Assistant, atenderá adequadamente.
4. NODE-RED
Satisfeitas as configurações das grandezas elétricas e configurações do servidor / broker do Home Assistant, o próximo passo é criar as entidades / sensores pelo Node-RED.
Essa etapa é relativamente muito simples. Basta utilizar o nó entity da paleta do Node-RED para criar as entidades:
Exemplo do fluxo no Node-RED:
O primeiro nó (MQTT) é o que receberá os dados do medidor. Deve-se configurar o tópico, o mesmo configurado no medidor:
O segundo nó é utilizado para converter string em JSON:
O nó de função é opcional. Utilizei pois calculei o fator de potência. Caso opte por não utilizar, basta pegar o path de cada variável e configurar o nó de entidade. Exemplo para copiar o caminho / path da variável:
Conteúdo do nó function:
p1 = msg.payload[0].metadata.P1
p2 = msg.payload[0].metadata.P2
q1 = msg.payload[0].metadata.Q1
q2 = msg.payload[0].metadata.Q2
fp1 = Math.cos(Math.atan(q1/p1))
fp1 = Number(fp1.toFixed(2))
if(isNaN(fp1)){fp1 = 0}
fp2 = Math.cos(Math.atan(q2/p2))
fp2 = Number(fp2.toFixed(2))
if(isNaN(fp2)){fp2 = 0}
msg.payload = {
“U1”:msg.payload[0].metadata.U1,
“U2”:msg.payload[0].metadata.U2,
“I1”:msg.payload[0].metadata.I1,
“I2”:msg.payload[0].metadata.I2,
“P1”:msg.payload[0].metadata.P1,
“P2”:msg.payload[0].metadata.P2,
“Q1”:msg.payload[0].metadata.Q1,
“Q2”:msg.payload[0].metadata.Q2,
“FP1”:fp1,
“FP2”:fp2,
“EA”:msg.payload[0].metadata.EA,
“ER”:msg.payload[0].metadata.ER
}
return msg
Por fim, basta criar uma entidade para cada grandeza/variável elétrica. Exemplo:
Feito isso, seus sensores já estarão disponíveis no Home Assistant:
É possível exibir os dados de diversas formas no Home Assistant. Apresentarei duas:
Na Lovelace:
No Grafana:
Bom pessoal, é isso!
Espero ter contribuído. Abraço!
Vídeo de Apresentação do Medidor KS-3000
