Bedienungsanleitung für den Tasmota ESP01S Smart Meter Lese-/Schreibkopf

(SA0021_EspSensor)

Lieferumfang

Im Lieferumfang sind nachfolgende Einzelteile enthalten:

UnterteilDeckelESP01SProgrammieradapter

Programmierung ESP01S

Der mitgelieferte ESP01S wird ohne Firmware ausgeliefert. Die Firmware kann frei gewählt werden. Z.b. kann die Firmware aus dem Open Source Projekt Tasmota genutzt werden. Tasmota stellt für die Installation der Firmware ein Programmiertool welches im Webbrowser bedient werden kann zur Verfügung. Aufgrund der einfachen Handhabung wird dieses hier vorgestellt. Aufgerufen werden kann das Programmiertool über nachfolgenden Link:

https://tasmota.github.io/install

1) ESP01S in den Programmieradapter einsetzen

    2) Programmieradapter mit dem USB Port eines PCs verbinden
    3) Firmware der Wahl herunterladen. Z.b. http://fota.bayha-electronics.de/SA0015_EspSensor/tasmota.bin.gz
    4) Programmiertool aufrufen: https://tasmota.github.io/install
    5) Firmware Hochladen
    6) Button „Connect“ betätigen
    7) Serial Port des Programmieradapters auswählen

    Montage

    Der Lesekopf muss mit zwei Montageschritten zusammengebaut werden.

    Erster Montageschritt:
    Im ersten Schritt muss der ESP01S auf das Unterteil aufgesteckt werden. Die Steckrichtung ist hierbei so zu wählen, dass der ESP01S über das Unterteil ragt.

    Zweiter Montageschritt:
    Im zweiten Schritt muss der Deckel auf das Unterteil aufgesteckt werden.

    Der Lesekopf ist nach dem Aufstecken des Deckels einsatzbereit.

    Montage

    Der Lesekopf wird mittels dem im Lesekopf verbauten Magneten am Stromzähler angebracht. Es ist kein Klebeband notwendig.

    Benötigtes Zubehör

    Der Lesekopf wird ohne Netzteil ausgeliefert. Um den Lesekopf mit Strom versorgen zu können wird ein Netzteil +5V (500mA) mit einem Mikro-USB-B Steckverbinder benötigt.
    Die Kabellänge muss kleiner 3m betragen.

    WLan-Netzwerk verbinden

    Um den Lesekopf mit dem lokalen WLAN-Netzwerk zu verbinden, muss das Passwort des Netzwerks dem Stromzähler mitgeteilt werden. Hierfür sind nachfolgende Schritte durchzuführen:

    1. Um die Übertragung des Passworts in den Lesekopf durchführen zu können muss der Lesekopf mit Strom versorgt werden. Nach dem Start öffnet der Lesekopf einen Access Point.
    2. Der Access Point macht sich mit der SSID „tasmota-xxxxxx-xxxx“ sichtbar. Die Informationen xxxxxx-xxxx sind hierbei für jeden Lesekopf einzigartig. Er wird daher beim vorliegenden Lesekopf abweichen. Die führende Information „tasmota“ ist hingegen immer gleich.
    3. Hat man sich erfolgreich auf die SSID verbunden öffnet sich automatisch der Webbrowser und öffnet automatisch die Website http://192.168.4.1/ . Hinter dieser URL befindet sich die Oberfläche über welche die SSID des zu verbindenden WLan-Netzwerks sowie das zugehörige Passwort ausgewählt werden kann.

    Smart Meter konfigurieren

    Um den smarten Stromzähler auslesen zu können muss der Tasmota Lesekopf konfiguriert werden. Zuallererst muss die Tasmota Firmware mit der Option „Smart Meter Interface“ kompiliert werden. Ohne diese Option wird Tasmota das Auslesen der Stromzähler nicht unterstützen. Um die Aufwände bei der Einrichtung reduzieren zu können haben wir bereits Tasmota mit der Option „Smart Meter Interface“ kompiliert und in den Lesekopf eingespielt. Sie müssen daher keine Kompilierung der Tasmota Firmware mehr vornehmen.
    Was jedoch noch konfiguriert werden muss ist, dem Lesekopf mitzuteilen welchen Stromzähler dieser auszulesen hat. Für die einzelnen auf dem Markt befindlichen Stromzähler unterscheiden sich hierbei die Konfigurationen. Auf nachfolgender Seite sind die gängigen Stromzähler dokumentiert.
    https://tasmota.github.io/docs/Smart-Meter-Interface/
    Die passende Konfiguration für den auszulesenden Stromzähler muss kopiert werden und in nachfolgendes Menü kopiert werden.

    Nach dem Kopieren und Speichern des Scripts wird der Lesekopf auf der Startseite die vom Stromzähler zur Verfügung gestellten Werte anzeigen.

    Nachfolgend ein Beispiel:

    Factory Reset

    Es kann vorkommen, dass der Lesekopf in den Auslieferungszustand zurückgesetzt werden muss. Dies kann z.B. notwendig werden wenn bei der Einrichtung ein falsches Wifi Passwort eingegeben wurde oder sich das Wifi Passwort oder die SSID eines bestehenden Wifi Netzwerkes ändert.
    Um den Factory Reset auslösen zu können muss wie folgt vorgegangen werden:

    1. Factory Reset über das Netzteil
      Der Factory Reset wird am einfachsten ausgelöst indem das Netzteil sechs Mal kurz ein und ausstecken (<10s) wird. Beim siebten Mal einstecken des Netzteils erfolgt der Factory Reset. Alle Konfigurationen werden gelöscht und der Lesekopf befindet sich wieder im Auslieferungszustand.

    Update / Upgrade

    Um den Lesekopf aktuell zu halten kann die Tasmota Firmware aktualisiert werden. Hierbei ist zu beachten, dass die Firmware, wie sie auf der Homepage von Tasmota zum Download angeboten wird, die Option „Smart Meter Interface“ nicht unterstützt. Es muss daher die Firmware mit der Option „Smart Meter Interface“ selbst kompiliert werden. Alternativ stellen wir in unregelmäßigen Zeitabständen die aktuelle Tasmota Firmware mit der „Smart Meter Interface“ Option auf unserer Homepage bereit. Die URL des FOTA Servers lautet:

    http://fota.bayha-electronics.de/SA0015_EspSensor/

    1. Minimal Firmware einspielen
      Um das Update in den Lesekopf einzuspielen muss über das Webinterface des Lesekopfs im Menü „Firmware Upgrade“ die Option „Upgrade by web server“ genutzt werden. Hierbei ist die bereits vorhandene URL gegen die URL http://fota.bayha-electronics.de/SA0015_EspSensor/tasmota-minimal.bin.gz ausgetauscht werden.
    2. Firmware einspielen
      Anschließend ist der Knopf „Start upgrade“ zu drücken. In den nächsten Sekunden wird der Lesekopf eine Minimalversion von Tasmota installieren. Diese Version muss anschließend erneut einem Update unterzogen werden. Hierbei muss erneut über das Menü das „Firmware Upgrade“ aufgerufen werden. Beim zweiten Update muss diesmal die URL http://fota.bayha-electronics.de/SA0015_EspSensor/tasmota.bin.gz eingegeben werden. Um das Update einzuspielen ist der Knopf „Start upgrade“ zu betätigen. Mit Abschluss dieses Update Vorgangs ist der Lesekopf mit der Aktuellen von uns zur Verfügung gestellten Firmware ausgestattet.

    FAQ

    Nachfolgend sind die am Häufigsten aufkommenden Fragen gesammelt zusammengefasst. Sollten weitere Fragen aufkommen so schreibt eine E-Mail an info@bayha-electronics.de

    GPIO Pinbelegung

    Der Schreib-/Lesekopf kann Daten vom Smart Meter empfangen und senden. Die Sendeelektronik bzw. Empfangselektronik ist hierbei an folgende Pins des ESP01S angeschlossen:

    GPIO1 = TX (über diesen Pin sendet der Lesekopf Daten an den Smart Meter)
    GPIO3 = RX (über diesen Pin empfängt der Lesekopf Daten vom Smart Meter)

    REST API

    Die Verbrauchswerte können per http Request vom Lesekopf abgerufen werden. Hierfür muss nachfolgende URL aufgerufen werden

    http://<lokale-IP-Adresse>/cm?cmnd=status%2010

    Als Rückgabewert liefert der Lesekopf alle vom Stromzähler verfügbaren Informationen. Der Stromzähler im vorliegenden Beispiel liefert die Werte Gesamtverbrauch (Total_in), Gesamteinspeisung (Total:out) und Aktueller Verbrauch (Power_curr).

    {„StatusSNS“:{„Time“:“2022-11-10T22:00:51″,““:{„Total_in“:10128.65,“Total_out“:0.00,“Power_curr“:8}}}

    MQTT

    Der Lesekopf kann die Informationen vom Smart Meter per MQTT an einen MQTT Broker senden. Im Lesekopf ist hierfür ein MQTT Client integriert. Der Client kann über das Webinterface des Lesekopfs konfiguriert werden. Menü „Configuration“-> „Configure MQTT“.
    Wie der Tasmota Schreib-/Lesekopf an z.B. den ioBroker per MQTT angebunden werden kann zeigen wir anhand verschiedener Beispiele in unseren Tutorials.

    Falsches Wifi Passwort bei Ersteinrichtung

    Während der ersten Einrichtung des Lesekopfs wurde ein falsches Wifi Passwort eingegeben. Der Lesekopf ist dann nicht mehr über den eingebauten Access Point erreichbar. Auch kann er sich nicht mit dem Netzwerk verbinden. In diesem Fall muss ein Factory Reset ausgelöst werden. Wie dieser durchgeführt wird ist im Kapitel „Factory Reset“ beschrieben.

    Wifi Passwort oder die SSID hat sich verändert

    Sollte sich in einem bestehenden Netzwerk die Wifi SSID oder das Passwort geändert haben so kann sich der Lesekopf nicht mehr mit dem Netzwerk verbinden. In diesem Fall ist ein Factory Reset auszulösen um den Lesekopf erneut über den eingebauten Access Point für das private Netzwerk konfigurieren zu können.
    Mehr siehe Infos siehe Kapitel „Factory Reset“.

    Tasmota Smart Meter Script

    Für viele Smart Meter ist die Konfiguration von Tasmota bereits veröffentlicht. Tasmota stellt hierfür eine Seite bereit:

    https://tasmota.github.io/docs/Smart-Meter-Interface

    Sollte der passende Smart Meter nicht enthalten sein so können wir die zugehörige Konfiguration erstellen. Wir benötigen hierfür nur die Rohdaten aus dem Smart Meter. Auf dieser Basis können wir die Tasmota Konfiguration erstellen. Nachfolgend wird aufzeigt, wie die Rohdaten ausgelesen werden können.

    1. Der Lesekopf muss auf dem Smart Meter befestigt werden
    2. Über das Webinterface muss über die Knöpfe „Console“ -> „Console“ die Konsole von Tasmota aufgerufen werden.
    3. In der Console muss der Befehl „sensor53 d1“ eingegeben werden. Die Konsole gibt anschließen die Rohdaten aus. Diese sehen zum Beispiel so aus:
    4. Nachdem die Ausgabe empfangen wurde muss noch mittels dem Befehl „sensor53 d0“ die Ausgabe der Rohdaten gestoppt werden.
    5. Als letzten Schritt können wir, wenn uns die Rohdaten an info@bayha-electronics.de zugesandt werden die passende Tasmota Konfiguration erstellen.
      Wir wären dankbar wenn und optional noch der Hersteller die die Typenbezeichnung des Smart Meters mitgeteilt werden würde.

    MQTT Intervall des Datentransfer

    Der Lesekopf sendet in mit den Werkseinstellungen alle 300 Sekunden (5 Minuten) die vom Stromzähler ausgelesenen Informationen an den MQTT Broker. Dieses voreingestellte Intervall kann verändert werden. Die Konfiguration ist im Lesekopf zu finden im Menü „Configuration“ -> „Configure Logging“. Hier muss der Wert „Telemetry period (300)“ verändert werden. Die hier zu tätigenden Angaben geben das Intervall in Sekunden an.