Verbruik meten met current transformer en ESP

[Gizz]

Ik wil graag het elektriciteitsverbruik van mijn hele woning kunnen monitoren, maar ik heb een ouderwetse (en propvolle) meterkast met o.a. een old school ferrarismeter.

Nadat ik toevallig op de pagina van de Shelly EM was beland kwam ik op het idee om zoiets zelf te maken. De Shelly EM is een ESP8266 bordje waarbij de stroom in een kabel wordt gemeten door een current transformer klem die om de betreffende kabel wordt geklikt.



Nu kun je denken "Leuk Gizz, koop die Shelly EM en je bent klaar." Maar ik maak het liever zelf, daar leer ik veel meer van

Waar ik een beetje vast in loop is het vinden van de juiste aanpak en bijbehorende klemmen.

Zoals ik het begrijp zijn er eigenlijk twee soorten klemmen:

1. Een klem die het primaire vermogen omzet in een spanning (bijvoorbeeld 50A = 1v)
2. Een klem die het primaire vermogen omzet in een secundair vermogen (bijvoorbeeld 50A = 16.67mA)

Ik heb een uitleg gevonden van een Belg die een 30A klem gebruikt die naar een voltage (max 1v) omzet.

Nu leek mij dat ook de meeste simpele methode, omdat je direct de analoge ingang van de ESP kan gebruiken. Echter, al snel vond ik deze uitleg over de ADC van de ESP32 die verre van lineair is.
Volgens de grafiek ziet de ESP32 geen verschil tussen 0 en 0,1v, dus de eerste 10% van je meetbereik is onbruikbaar. Met andere woorden, gaat er 3A / 690W door de kabel, dan meet de ESP32 niks. Pas daarboven krijg je wel een kloppende meting.

Dit lijkt dus geen bruikbare methode, maar de Belg in kwestie laat wel netjes screenshots zien waaruit blijkt dat een laag verbruik zoals 133W ook netjes wordt gemeten.

Een andere optie is een klem die omzet naar een vermogen. Ik heb dan wel een extra onderdeel nodig, zoals deze module die een stroom van maximaal 20mA omzet naar een bereik van 0 tot 3,3v, wat natuurlijk een veel betrouwbaarder bereik is

In het kort mijn vragen:

• Kan ik beter de 0-1v klemmen links laten liggen vanwege het ADC 'gat' van 0 tot 0,1v?
• Is zo'n 20mA -> 0 tot 3,3v module de meest logische stap als ik een klem gebruik die een vermogen geeft? Of haal ik een hogere betrouwbaarheid als ik met een ander onderdeel direct van het vermogen naar digitaal ga en de ADC van de ESP32 omzeil?
• Als het antwoord op de vorige vraag ja is, hoe heet dat onderdeel dan?
• De kabel die vanuit de kruipruimte mijn meter in gaat is vrij dik, 25mm. De klemmen die ik op Aliexpress vind die daar omheen passen zijn direct voor >300A. Blijft dan toch als enige optie over om een klem in de meterkast aan te brengen?
• Zijn er nog betere zoektermen van 'clamp current transformer' voor de klemmen zelf? Ik ben gewend dat ik op bijvoorbeeld Aliexpress vaak duizenden producten aangeboden zie bij een bepaalde zoekterm, maar ik vind nu maar 150 producten. Daar komt bij dat de meeste producten maar een enkele keer besteld zijn, waardoor ik het idee heb dat ik niet de meest handige termen gebruik.

Andere suggesties en overwegingen zijn natuurlijk ook van harte welkom

[Gizz]

@memphis Dank! Ik moest mij even inlezen m.b.t. opamps maar ik denk dat ik het principe begrijp
Het zou dan (omdat ik louter met DC werk) gaan om een non-inverting opamp met dit als schema, heb ik dat juist?


Het heeft dan juist meerwaarde om een beetje overbemeten current transformer te gebruiken. Want met een 20A CT op een draad waar 16A gemeten kan worden zit je alsnog vaak in het 0 tot 0,1v gebied. Helaas vind ik qua CT's die naar een spanning omzetten maximaal 50A, daarboven zijn ze enkel van het type dat naar een vermogen omzetten. Maar ik denk dat ik het er op waag en met 50A klemmen aan de slag gaan. Voor de gehele meterkast (35A hoofdzekering) en de kookgroep is dat niet heel erg ruim.

Als opamp zou ik dan de LM324N willen gebruiken, zodat ik in de meterkast drie klemmen (kookgroep, pv-groep, en gehele groepenkast na de meter).

Nog één laatste overpeinzing van mijzelf: CT's hebben een richting, maar in mijn systeem is de richting van de elektronenstroom natuurlijk veranderlijk, afhankelijk van hoeveel mijn zonnepanelen opwekken en het huishouden op dat moment verbruikt.

Voor zover ik het heb begrepen gaat een CT niet stuk als de stroom de verkeerde kant op gaat, maar doet hij het gewoon niet. Dat zou er dan voor pleiten dat ik direct na de meter twee CT's plaats: in elke richting één. CT1 zal dan data leveren als we meer verbruiken dan de panelen opwekken, CT2 als we meer opwekken dan we verbruiken.

Zie ik dan verder nog iets over het hoofd?