Умный Wi-Fi выключатель Sonoff POW

В современном доме работает множество потребителей электричества — телевизоры, компьютеры, холодильники, стиральные машины и пр. Концепция «умного дома» подразумевает контроль за находящимся в нем оборудованием, а значит, и за потреблением им электроэнергии. Помочь решить эту задачу может Wi-Fi выключатель Sonoff POW, имеющий полезную функцию замера мощности, которую потребляет домовое оборудование.

Описание

Итак, Sonoff POW — беспроводной Wi-Fi переключатель, который может управляться дистанционно и мониторить мощность. С помощью устройства можно управлять питанием электроники и отслеживать количество потребляемой ею электроэнергии. Прошивка POW и работающее с ним приложение позволяют делать отчеты на данный момент или за период времени. Эта функция полезна для оптимизации расходов на свет — можно выяснить основного потребителя и скорректировать режим его работы (например, при помощи сценариев и таймеров выключения).

Ключевые возможности:

• дистанционное выключение и отключение подсоединенного оборудования;
• мониторинг текущих показателей мощности через мобильное приложение;
• контроль потребления электроэнергии за определенный период;
• создание в приложении ежедневных и ежемесячных отчетов по энергопотреблению;
• бесплатное ПО для смартфонов и планшетов на iOS и Google Android;
• отображение статуса переключателя в реальном времени;
• возможность настройки таймингов выключения или включения в назначенное время;
• поддержка «умных сценариев» (например, включения/выключения по данным электронного термометра, датчика влажности и прочих устройств);
• функция Share Control — возможность передавать функционал управления членам семьи;
• поддержка голосового управления в Google Home или Amazon Alexa.

POW относится к серии Sonoff от Itead, известного производителя оборудования для «интернета вещей». Все они работают через облачные сервера Amazon AWS и управляются посредством Wi-Fi или сотовой сети мобильным приложение разработчика eWeLink.

Характеристики

Основные характеристики Sonoff POW:

• работа в сетях переменного тока 90–250 В;
• максимально допустимый ток — 16 А;
• предельная мощность — до 3.5 КВт;
• поддержка Wi-Fi — 2.4 ГГц;
• размеры – 114×52×32 мм;
• диапазон температур — от −40 до +125 градусов Цельсия;
• степень защищенности водонепроницаемой коробки — IP66.

Соединение через проводную сеть не поддерживается.

Важно, что именно этот переключатель не предусматривает подключение дополнительных датчиков непосредственно к себе, хотя в серии Sonoff имеются и обладающие этим функционалом устройства.

Переключатель сертифицирован:

Комплектация и внешний вид

Sonoff POW поставляется в стандартной для этой серии сине-белой коробочке.

В ней содержится сам переключатель:

Сбоку в корпусе есть небольшое технологическое отверстие, но оно ни для чего не используется. Переключатели Sonoff TH10 и Sonoff TH16 в этом месте имеют разъем для внешних датчиков, но в POW подобная функция не предусмотрена.

Корпус опломбирован:

Крышка в нижней части скрывает колодку клемм. Сюда подключается питание и подсоединяется нагрузка.

Вид изнутри

Чтобы разобрать прибор, достаточно поддеть нижнюю крышку. Подойдет острый нож, тонкая отвертка или другой схожий предмет. Под крышкой обнаруживается «начинка» переключателя.

Все компоненты разведены в рамках одной платы. Фрезеровка отделяет области высокого и низкого напряжений.

Реле HF152F-T на 16 А:

Имеется также разъем для конвертера USB-TTL:

Работа прибора обеспечивается чипом памяти W25Q80BV на 1 Мбайт.

Схема подключения

Все достаточно просто: ко входу присоединяется линия питания, к выходу — потребители.

Важно: схема подразумевает наличие в доме заземления. Если его нет, выводы E просто никуда не подключаются.

Управление

Контроль за устройством, построение отчетов и прочие программные действия выполняются через ПО eWeLink. Оно доступно для загрузки из Google Play или AppStore.

В нем пользователю необходимо зарегистрироваться или войти в имеющийся аккаунт. Далее следует зажать на 7 секунд кнопку на приборе, чтобы он перешел в режим сопряжения, и зарегистрировать найденное оборудование в приложении. Кнопка должна начать мигать повторяющимся набором из трех зеленых сигналов. Когда это произойдет, необходимо ввести имя беспроводной сети и пароль, и программа приступит к добавлению переключателя в облачный аккаунт.

Если все прошло успешно, экран продемонстрирует текущий уровень мощности и программную кнопку включения.

Важно: сразу после этого может отображаться сообщение, что прибор не в сети. Это нормально, на соединение с сервером у POW уходит еще около минуты.

Функции приложения

ПО eWeLink обладает следующими возможностями:

• удаленное включение/выключение. По нажатию на соответствующую экранную кнопку устройство выключится или станет активным, а рядом на дисплее будет видно текущее состоянии и энергопотребление в реальном времени. Нажатие кнопки 1 откроет интерфейс измерения за период времени, 2 — отобразит интерфейс отчетов за день и месяц;
• совместный доступ. Владелец переключателя может поделиться управлением с другими учетными записями eWeLink (например, с принадлежащими членам семьи). При предоставлении доступа оба аккаунта должны быть онлайн: если приглашаемый не в сети, приглашения он не получит;
• таймеры. Функция таймингов поддерживает до 8 расписаний однократных или повторных срабатываний и таймеров обратного отсчета на устройство;
• сценарии. ПО позволяет создавать триггеры включения/выключения приборов;
• безопасность. Если один пользователь уже добавил в свою учетную запись определенное устройство POW, другой этого сделать не сможет;
• обновление. eWeLink автоматически проверяет обновления прошивки и предлагает их загрузить.

Интересно: платформа Sonoff позволяет опытным и знакомым с программированием пользователям создавать и загружать в память устройства модифицированные прошивки.

Также вам будет интересно прочитать про электрические счетчики с дистанционным снятием показаний: новинка, которая экономит время.

Модификация

Пользователи отмечают общую для гаджетов «умного дома» Sonoff проблему — при отсутствии интернета и связи с облаком Amazon они становятся неуправляемыми. Поэтому некоторые энтузиасты создают альтернативные версии прошивок, позволяющие снимать показания и управлять гаджетом напрямую, без промежуточных серверов. Задачу облегчает факт, что переключатель работает на известном китайском контроллере ESP8266 от Espressif Systems, который хорошо документирован.

Контроллер измерения энергии HLW8012 также имеет доступные для разработчика спецификации, что дает возможность специалисту создать собственное встроенное ПО и интерфейсы взаимодействия.

Карта выводов измерительного чипа:

Здесь:

• CF — выдает показания мощности;
• CF1 — ток и напряжение, чьи данные зависят от показаний на входе SEL.

Важно: при программно-аппаратной доработке контроллера следует внимательно соблюдать параметры питания, например, при напайке разъема переходника TTL/UART. Есть риск безвозвратного повреждения переключателя при прошивке с подачей слишком большого напряжения на разъем.

Интересно: на GitHub разработчики предлагают собственные версии библиотек для POW.

Вариант программы с использованием библиотеки:

#include "power.h"
ESP8266PowerClass power_dev;
uint32_t ms1    = 0;
bool showVolage = true;
void setup() {
// Инициализация порта отладки
Serial.begin(115200);
Serial.println("Sonoff example start ...");
// Включение розетки
pinMode(12,OUTPUT);
digitalWrite(12,HIGH);
// Инициализация измерителя
power_dev.enableMeasurePower();
power_dev.selectMeasureCurrentOrVoltage(VOLTAGE);
power_dev.startMeasure();
}
void loop() {
uint32_t ms = millis();
// Каждые 2000 мс
if( ms1 == 0 || ms1 - ms >= 2000 ){
ms1 = ms;
// Вывод мощности
Serial.print("Power (Wt) = ");
Serial.println( power_dev.getPower() );
// Вывод напряжения и переход в режим измерения тока
if( showVolage ){
Serial.print("Voltage (V) = ");
Serial1.println(power_dev.getVoltage());
power_dev.selectMeasureCurrentOrVoltage(CURRENT);
}
// Вывод тока и переход в режим измерения напряжения
else {
Serial.print("Current (mA) = ");
Serial1.println(power_dev.getCurrent());
power_dev.selectMeasureCurrentOrVoltage(VOLTAGE);
}
showVolage = !showVolage;
}
}

Пример самодельного веб-интерфейса «счетчика», созданного с помощью альтернативной прошивки и сервиса Google Chart:

Возможные проблемы

Основной недостаток устройства упомянут выше: для его нормального функционирования необходимо постоянное подключение к интернету, так как оно передает данные и управляется через сервис Amazon AWS. Поэтому необходимо убедиться, что в месте размещения обеспечен стабильный доступ в сеть, или экспериментировать с доработанными прошивками.

Также некоторые пользователи сообщали о внезапном выходе переключателя из строя через месяц-полтора после монтажа. Выгорает 16-амперное реле:

Поэтому следует внимательно подбирать подключаемую нагрузку и обеспечивать прибору достаточное охлаждение. Но если вдруг что-то сломалось можно не спешить выкидывать устройство, производитель выкладывает у себя на сайте электрические принципиальные схемы своих устройств.

Обладание паяльником и начальными навыками пайки даст возможность вдохнуть в устройство вторую жизнь.

Среди прочих проблем можно отметить следующие:

• POW на финальном этапе сопряжения (добавлен, но в приложении остается в статусе «Оффлайн») не подключается к облаку даже после долгого ожидания. В таком случае необходимо выключить и включить гаджет;
• при попытках подключения зеленый диод повторяет однократное мигание зеленым. Это означает ошибку соединения с маршрутизатором. Причина — неверно введенный пароль Wi-Fi или слабый сигнал. Также важно помнить, что 5-ГГц сети Sonoff POW не поддерживает, а на роутере не должно стоять ограничение подключений по MAC адресам;
• медленное повторяющееся однократное мигание зеленым. Оно означает, что выключатель соединен с сетью и «облаком», но не добавился в список устройств. Следует выключить POW, включить и повторить добавление;
• двойное повторяющееся мигание — есть связь с маршрутизатором, но отсутствует с сервером. Необходимо проверить, есть ли на роутере выход во внешнюю сеть;
• приложение не может подключиться к прибору в состоянии сопряжения. Чаще всего это происходит из-за переполненного кэша телефона. В таком случае помогает отключение модуля Wi-Fi смартфона примерно на минуту и перезагрузка гаджета Sonoff;
• при включении прибора диод не загорается. Это свидетельствует о повреждении одной из цепей или платы, гаджет следует отремонтировать или заменить.

Sonoff POW R2

Sonoff POW R2 — версия устройства с дополненными возможностями. Среди них:

• до 100 дней хранения данных о потреблении;
• возможность установки пороговых значений для защиты подключенного оборудования для перегрузок;
• калькулятор израсходованных кВт•ч;
• мониторинг напряжения в реальном времени;
• работа с IFTTT;
• экспорт данных.

Сравнительная таблица возможностей:

Процесс подключения и работы с R2 аналогичен первой версии.

Заключение

Sonoff POW окажется полезен тем, кто хочет получить недорогое и простое решение для контроля за расходом электроэнергии в жилом или коммерческом помещении (с учетом максимально допустимой нагрузки на реле). Устройство дает наглядную картину потребления мощности, позволяет мониторить его и локально, и удаленно, поддерживает настройку таймеров и сценариев. А функция разделения доступа пригодится семьям, чтобы, например, жена или дети могли удаленно включать/выключать свет и необходимую бытовую технику. Версия R2 дополняет эти функции наличием пороговых значений, мониторингом вольтажа в реальном времени и прочими возможностями.

Основная сфера применения POW — жилые помещения и системы «умных домов», для контроля мощных промышленных станков он не предназначен. Но идеально впишется в домашнюю смарт-экосистему. Itead под брендом Sonoff выпускает собственный набор решений smart home, и рассматриваемый переключатель является его частью, хотя может работать и отдельно.

Будет устройство интересно и разработчикам, и просто энтузиастам, желающим попробовать свои силы в программировании микроконтроллеров. Используемая аппаратная платформа позволяет создавать и загружать собственные прошивки, изменяя и дополняя функционал прибора.

Видео по теме