Shelly EM: Misura Consumo Energetico

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Shelly EM: Misura Consumo Energetico

Shelly EM

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Argomento: Shelly

Livello: Novizio (Novizio,Esperto, Pro)

Difficoltà: Bassa (Bassa, Media, Alta)

Home Assistant: v. 0.103.5

Hacs: v. 0.20.7

Shelly: v. 20191216-090635/v1.57

Con l’arrivo del Black Friday di quest’anno ho approfittato per accaparrarmi finalmente, a prezzo scontato, uno Shelly EM a mio avviso unico nel suo genere. Infatti non è nato per pilotare (accendere o spegnere) un dispositivo ma per misurarne il consumo energetico (Energy Meter) anche se in realtà ha un relè predisposto per pilotare piccole bobine (2A max). I suoi punti di forza sono:

  • non è invasivo, infatti non necessita di modifiche all’impianto elettrico
  • la corrente del carico controllato non attraversa il dispositivo, rischiando così di surriscaldarlo o di danneggiarlo, perché viene utilizzata una pinza amperometricha per la misurazione
  • lettura fino a 2 differenti carichi (luci o “presa”) contemporaneamente
  • due taglie di pinza amperometrica da 50A ( 11KW) e 120A (26KW)
  • un’uscita apposita per comandare un contattore
L’unico neo che ho riscontrato è che la funzione di comando on/off del relè per comandare il contattore al raggiungimento di una soglia di consumo impostato, è presente solo da app Shelly Cloud creando una Scena, questo implica che: se per esempio lo Shelly EM non potesse comunicare con il suo Cloud per mancanza di segnale wi-fi e nel frattempo il consumo supera la soglia impostata nella scena lo shelly non farà intervenire lo switch per staccare l’alimentazione al dispositivo controllato. 
Mi sarebbe piaciuto che questo settaggio fosse presente nel firmware dello Shelly così da renderlo indipendente dal Cloud.

Caratteristiche principali

SHELLY EM

  • Alimentazione: 110-230 V 50/60Hz
  • Misura max per canale: 120A/230V
  • Carico max relè: 2A/230V
  • Frequenza di utilizzo WiFi 802.11 b/g/n a 2.4/2.5 GHz
  • Dimensioni 39 x 36 x 17 mm
  • Consumo elettrico < 1W

PINZA AMPEROMETRICA 50/120A

  • Corrente primaria nominale
    Nom 50A, Max 70A
    Nom 120A, Max 140A
  • Corrente di saturazione:
    ≥85A per il modello 50A
    ≥120A per il modello 120A
  • Corrente secondaria nominale:
    6,67 mA per il modello 50A
    40 mA per il modello 120A
  • Precisione: 1%
  • Resistenza elettrica: 3000VAC 1 mA 60s
  • Resistenza di carico: 20Ω
  • Nucleo: in ferrite

Anche in questo modello sono predenti i GPIO per montare firmware alternativi o collegare sensori aggiuntivi. La modifica del firmware sia su questo dispositivo che su tutta la gamma Shelly la reputo inutile dato che il Firmware originare è ottimo così com’è anche perché Home Assistant è integrabile nativamente.

ATTENZIONE!!!
L’elettricità è pericolosa e potenzialmente mortale, se non siete sicuri di quello che fate rivolgetevi ad un professionista. Questa vuole essere solo una guida dimostrativa lo staff declina ogni responsabilità dall’uso che ne deriva.

Collegamenti elettrici

I collegamenti sono molto semplici basta alimentare lo shelly con Fase e Neutro e collegare le pinze amperometriche; il filo rosso al +, il filo nero al -. Se avete anche installato il contattore (da non confondersi con il contatore con una t sola) basterà collegare l’uscita O dello shelly al contatto A1 o A2 del contattore ed il neutro N all’altro contatto A2 o A1. Questo farà si che il carico collegato al contattore, che state monitorando con lo Shelly EM, potrà essere comandato con quest’ultimo.

Come da schema le pinze vanno collegate su P1 o P2 rispettando i colori
rosso sul +
nero sul
L Fase
N Neutro
O su eventuale contatto del contattore.

L’unica precauzione sta nel verso con cui si fa passare il cavo, del dispositivo da monitorare, nella pinza.

Sulla pinza vi sono stampigliati una K, ed una L uniti da una Freccia. Semplificando il concetto di come collegare la pinza: diremo che K è il contatore dell’Enel e L è il dispositivo da monitorare e la freccia indicherà il senso “di marcia” dal contatore al dispositivo sempre se collegato alla Fase L.

Ovviamente non è indispensabile collegare l’uscita O e nemmeno che il dispositivo che dovrà essere comandato dall’uscita O sia la stessa controllata da una delle due pinze.

Associazione nuovo dispositivo

Per associare un nuovo dispositivo all’app proprietaria vi rimando all’articolo Guida Installazione Shelly1.
La procedura di accoppiamento rimane sempre molto semplice:
dopo aver alimentato il dispositivo, dall’app fare aggiungi dispositivo, poi si inseriscono i dati del proprio Wi-Fi, se si hanno difficoltà nell’accoppiamento, consiglio di disabilitare momentaneamente il Wi-Fi a 5GHz dato che gli Shelly funzionano solo con la frequenza 2,4 Ghz.

A questo punto andate all’indirizzo del vostro modem/router per trovare l’IP del nuovo Shelly che avete appena configurato (dategli sempre un IP statico) e incollatelo in un browser per accedere alla sua Web UI.

Router/Modem
Indirizzo Shelly

Web Ui

Come per gli altri modelli le funzioni/menù dell’app Shelly Cloud differiscono dall’interfaccia web per alcuni aspetti che vedremo in seguito.

Per accedere alla Web Ui dello Shelly EM basterà aprire una pagina web all’indirizzo IP dello shelly appena collegato e configurato. Ricordatevi che è buona norma assegnare un IP statico ad ogni dispositivo.

Dalla schermata iniziale troviamo:

  • Consumo in W della pinza 1
  • Consumo in W della pinza 2
  • L’icona per scaricare i dati in formato csv dello storico dei consumi
  • La tensione di rete in V
  • L’interruttore per comandare l’uscita O
  • Menù Timer: impostare un conto alla rovescia, diverso per ogni canale, che andrà ad azionare lo Switch 
  • Menù Schedule: programmare settimanale l’accensione e lo spegnimento dello switch
  • Menù Internet: impostare i dati WiFi, l’utilizzo di una password per l’accesso alla web ui, ed abilitare il protocollo MQTT per il controllo locale con Home Assistant
  • Menù Azioni: abilitare il controllo dello switch mediande URL http://
  • Menù Settaggi: tutte le impostazioni e personalizzazioni dello Shelly EM.

Menù Timer

Da qui si impostano l’accensione e lo spegnimento dello Switch con un timer dopo l’accensione o lo spegnimento dello Shelly

Menù Schedule

Si possono impostare più orari settimanali per accendere o spegnere lo Switch O

Menù Internet

Dal Menù Internet si possono configurare le seguenti voci:

Username e Password del proprio Wi-Fi

Abilita il Wi-Fi dello Shelly in Access Point

Imposta una Password per accedere alla Web UI

Modifica il server per la sincronizzazione dell’orario

Abilita protocollo MQTT con Username, Password e IP del Server MQTT

Nel caso si abiliti il protocollo MQTT il Cloud viene automaticamente disabilitato, premere per riabilitalo.

Menù Azioni

Si possono definire un indirizzo http per azionare lo switch

Menù Settaggi

Dal Menù Settaggi si possono configurare le seguenti voci:

Al riavvio dello Shelly è possibile selezionare il comportamento dello switch, si accenderà, si spegnerà o si riporterà nello stato precedente al riavvio.

Per ogni canale è possibile selezionare il modello della pinza amperometrica se da 50 o 120 A

Aggiorna all’ultima versione il firmware.

Rileva automaticamente o manualmente il fuso orario

Modifica manualmente data e ora.

Riporta i settaggi dello shelly allo stato di fabbrica.

Riavvia il dispositivo.

Informazioni del dispositivo. Il Device ID sarà il topic da inserire in Home Assistant per configurarlo,
es. N9A633 (15184153) dove il topic sarà N9A633 

Dall'App

I menù, le impostazioni e le informazioni che possiamo trovare solo dalla sua App sono le seguenti.

Panoramica generale dei consumi delle eventuali due pinze. Premendo su una di essa si apriranno maggiori dettagli.

Vengono visualizzati diversi parametri tra cui consumo, potenza istantanea, tensione di rete.

Vengono visualizzati graficamente consumo e tensione.

Segue il solito menù visto in precedenza con l’aggiunta del Settaggio Applicazione.

In questa schermata potremmo scegliere il tipo di carico che stiamo misurando, si potrà escludere il conteggio del consumo dalla stanza o da tutta la casa infine aggiungere in PIN di sicurezza per accedere al menù che di default è 0000 e lo potete impostare dal menù impostazioni dell’app.

Scene da App

Come detto all’inizio l’unico modo per far intervenire lo switch è creare una scena con la sua app o, e in questo ci viene in aiuto Home Assistant, potremmo facilmente creare un’automazione che faccia intervenire lo switch dello Shelly EM quando sia attiverà una certa condizione.

Integrazione in Home Assistant

Per integrare gli Shelly in Home Assistant esistono diversi modi come descritto nell’articolo Shelly in Home Assistant. Vedremo di seguito solo quella MQTT.

L’integrazione MQTT necessita della sua abilitazione dal Menù Imposta Protocollo MQTT, invece il topic lo troverete nel Menù Informazioni Dispositivo che nell’esempio era N9A633.

Vi basterà aggiungere questi sensori e lo switch nei relativi file di Home Assistant.

Per l”integrazione MQTT è necessario abilitare il protocollo di comunicazione dall’app. Shelly andando al menù Imposta Protocollo MQTT che si trova nel menù Internet e Sicurezza, poi avremmo bisogno, per la dichiarazione in HA, del topic che si trova nel menù Informazioni Dispositivo sotto il menù Settaggi su ID Dispositivo. Nell’esempio è N9A633.

 
sensor:
  – platformmqtt
    name“Potenza CH1”
    state_topic“shellies/shellyem-XXXXXX/emeter/0/power”
    unit_of_measurement“W”
  – platformmqtt
    name“Tensione CH1
    state_topic“shellies/shellyem-XXXXXX/emeter/0/voltage”
    unit_of_measurement“V”
  – platformmqtt
    name“Reactive CH1
    state_topic“shellies/shellyem-XXXXXX/emeter/0/reactive_power”
    unit_of_measurement“PR”
  – platformmqtt
    name“Energia Oggi CH1
    state_topic“shellies/shellyem-XXXXXX/emeter/0/energy”
    unit_of_measurement“Wh”
  – platformmqtt
    name“Energia Tot CH1
    state_topic“shellies/shellyem-XXXXXX/emeter/0/total”
    unit_of_measurement“Wh” 
  – platformmqtt
    name“Potenza CH2
    state_topic“shellies/shellyem-XXXXXX/emeter/1/power”
    unit_of_measurement“W”
platformmqtt
    name“Tensione CH2
    state_topic“shellies/shellyem-XXXXXX/emeter/1/voltage”
    unit_of_measurement“V”
platformmqtt
    name“Reactive CH2
    state_topic“shellies/shellyem-XXXXXX/emeter/1/reactive_power”
    unit_of_measurement“PR”
– platformmqtt
    name“Energia Oggi CH2
    state_topic“shellies/shellyem-XXXXXX/emeter/0/energy”
    unit_of_measurement“Wh”
  – platformmqtt
    name“Energia Tot CH2
    state_topic“shellies/shellyem-XXXXXX/emeter/0/total”
    unit_of_measurement“Wh”
switch:
  – platformmqtt
    name“Switch EM”
    state_topic“shellies/shellyem-XXXXXX/relay/0″
    command_topic“shellies/shellyem-XXXXXX/relay/0/command”
    qos0
    payload_on“on”
    payload_off“off”
    retainfalse

Adesso che avete configurato il vostro Shelly EM in Home Assistant potete usufruire di alcuni package appositamente studiati per il controllo dei consumi:
Controllo Carichi: Mai più senza luce!!!!
Controllo Consumi e Costi bolletta Elettrici

 

13 risposte

  1. Avatar Andrea Bellotto ha detto:

    Ciao, tra queste due righe manca: – platform: mqtt
    unit_of_measurement: “PR”
    name: “Energia Oggi CH2“

  2. Avatar Stefano Pirazzi ha detto:

    Per MQTT del shelly em quello che hai scritto non corrisponde con ciò che ho trovato sul sito di shelly, total non esiste, in più trovo return, lo switch su homeassistant, non mifunziona, se lo attivo torna in stato off..

  3. Avatar Stefano Pirazzi ha detto:

    Mqtt Shelly EM, il topic power fornisce come dato il consumo totale degli ultimi 5 minuti e non è progressivo, ma relativo a quei 5 min precedenti, a differenza dello Shelly1pm che fornisce un dato progressivo totale ogni minuto

  4. Avatar Leonardo ha detto:

    ciao,
    ho provato a collegare uno shelly EM.
    Dai log sembra tutto ok :
    1582125301: New connection from 172.30.32.1 on port 1883.
    [INFO] found homeassistant on local database
    1582125302: New client connected from 172.30.32.1 as auto-85C76655-E531-AE4D-FEE5-C15B61C8BCCB (p2, c1, k60, u’homeassistant’).
    1582125322: New connection from 192.168.1.13 on port 1883.
    [INFO] found device on Home Assistant
    1582125323: New client connected from 192.168.1.13 as shellyem-B9E2A4 (p2, c1, k60, u’device’).

    Se apro integrazioni->mosquito è vuoto
    Se vado in strumenti per sviluppatori-> stati vedo tutte le entità con stato unknow, es:
    sensor.potenza_ch1 unknown unit_of_measurement: “W” friendly_name: “Potenza CH1”

    sullo shelly em ho clean session si, retain no, qos 0, keep alive 60

    idee ?

  5. Avatar davide ha detto:

    Ho un impianto fotovoltaico il cui inverter, un Fronius, mi dà la produzione in W. Con questo strumento posso dedurre quindi quanto consumo rispetto a ciò che produco?
    Grazie mille.

    • Enrico Enrico ha detto:

      Si certo utilizzando 2 sonde lo fa direttamente lo shelly

      • Avatar davide ha detto:

        Grazie mille 🙂
        Ci proverò seguendo la tua guida.

        • Avatar davide ha detto:

          Oppure, se uso solo una pinza per misurare quanto consuma la mia casa, posso utilizzare i sensori che ho su home assistant avendo integrato il mio inverter Fronius. In questo modo ho quanto consuma la casa, quanto producono i miei pannelli e per differenza so anche quanto immetto (o prendo) nella rete. Ti sembra corretto? Grazie mille per il tuo aiuto 🙂
          P.S.
          Visto che ci sono ti faccio anche un’altra domanda 😀 Come la scelgo la pinza? 50A è sufficiente?
          Grazie ancora

          • Enrico Enrico ha detto:

            Una pinza viene 10€ non una grande spesa. Con una pinza da 50A misuri una potenza istantanea di circa 11kw quindi regolati di conseguenza

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