Routeur via WiFi

Architecture

Le système se décompose en trois sous-ensemble :

  • la mesure de puissance au niveau du disjoncteur principal
    • sonde ampèremĂ©trique ou,
    • Linky ou,
    • module sonde ampèremĂ©trique ou,
    • passerelle Enphase – Envoy-S Metered ou,
    • wattmètre Shelly Em
  • le traitement Ă  l’aide d’un microcontrĂ´leur ESP32,
  • les actionneurs avec un triac ou des relais pour alimenter diffĂ©rentes charges. .

Mesure de puissance

La mesure de puissance en entrĂ©e de maison s’effectue par une mesure de tension et une mesure de courant pendant au minimum une pĂ©riode du secteur Ă  50 Hz, soit 20ms. La puissance Ă©tant le produit des 2.

Les produits U x I sont positifs

Les produits U x I sont négatifs

Traitement

Pour effectuer les mesures et les traitements, L’ESP32 est un microcontrôleur adapté à notre besoin. Il comprend :

  • des entrĂ©es analogiques pour mesurer des tensions,
  • des entrĂ©es/sorties numĂ©riques pour actionner un relais ou un triac si besoin,
  • des liaisons sĂ©ries
  • une bonne capacitĂ© de calcul
  • une liaison WIFI pour faire du reporting Ă  distance sur une page web ou un système de domotique.
Achat
ESP32 – Wroom – Development Board
Support (option) pour montage l’ESP32

Amélioration du WiFi

ESP 32 – Antenne 8cm

Des cartes avec un petit connecteur HF , un câble coaxial et un connecteur SMA permettent d’y connecter une antenne extĂ©rieure fournissant jusqu’Ă  18 dB de gain (en distance x 8) par rapport Ă  l’antenne sur circuit imprimĂ©. Des rallonges en câble coaxial permettent de positionner l’antenne en champ libre Ă  1 ou 2m de l’ESP32.

Pour en savoir plus, consultez cette page.

Attention, certaines carte ESP32 Wroom de 38 pins ont une erreur de SĂ©rigraphie.

Choix de l’alimentation

En gĂ©nĂ©ral une alimentation 5V 1A suffit. Si votre ESP32 ne dĂ©marre pas correctement, il se peut que l’alimentation n’arrive pas Ă  fournir l’impulsion de courant qui permet un « Reset » franc pour lancer la procĂ©dure de boot. Dans ce cas, changez d’alimentation.

Actionneurs

Pour piloter une charge, il est possible de connecter un triac ou des relais SSR.
Attention, la charge branchĂ©e en sortie doit ĂŞtre rĂ©sistive ( rĂ©sistance de chauffage par exemple). Il ne faut surtout pas d’Ă©lectronique. Le signal 230V envoyĂ© Ă©tant dĂ©coupĂ©, l’Ă©lectronique n’apprĂ©ciera pas.

Gradateur – Triac
16 ou 24A

Pour ajuster le courant à injecter vers le chauffe-eau ou un chauffage, on utilise un gradateur de chez RobotDyn composé d’un Triac et d’un système de détection du passage à zéro de la tension. Il existe 2 modèles :

40A
  • gradateur 16A ou 24A
  • gradateur 40A avec ventilateur

et sont disponibles chez Aliexpress.
Attention, le refroidisseur d’origine du Triac (modèle 16 ou 24A) est largement sous-dimensionné sachant qu’il devra fonctionner pendant plusieurs heures. Remplacez-le par un plus grand en dessoudant et déplaçant le Triac. Pensez à raccorder le refroidisseur au fil de terre pour la sécurité.

Alimentation d’un chauffe-eau par Triac. Pour les mesures UxI, UxIx2 ou Linky, rajouter sur la gauche le schĂ©ma d’entrĂ©e.
Câblage, partie 230V, des derniers modèles de Triac (10/2024)
UxI – SchĂ©ma Ă©lectrique complet
Relais

Une alternative au gradateur est l’utilisation de relais SSR (Solid State Relay) connectĂ©s aux GPIOs libres de votre choix (utiliser de prĂ©fĂ©rence GPIO4, GPIO16,GPIO17) pour commander un ou plusieurs dispositifs. Pour en savoir plus sur les GPIO utilisables ou non, il y a un bon article ici : https://www.upesy.fr/blogs/tutorials/esp32-pinout-reference-gpio-pins-ultimate-guide

Les relais SSR Ă  base de composants Ă©lectroniques et non mĂ©caniques sont très rapides Ă  l’ouverture et la fermeture. Il en existe de nombreux modèles de relais SSR de 10, 25 ou 40A. Ils doivent ĂŞtre commandables en 3.3V. Attention Ă  bien choisir les modèles DA :

  • D = courant continu DC en entrĂ©e de commande.
  • A = courant alternatif AC commutĂ©

Choisir un modèle qui supporte au moins le double du courant nominal de la charge. Prévoir un refroidisseur complémentaire si le relais est connecté à une charge puissante, ex 3kW.

SSR-25 DA
Routeur alimentant un chauffe-eau par relais. Mesure de puissance sur la gauche avec un Linky.

Routeur sur Chauffe Eau Triphasé

Dans le cas d’une installation de chauffe-eau triphasĂ© avec neutre, on peut avec le mĂŞme signal de commande sur le GPIO17 (par exemple) excitĂ© 3 relais. Le mode de rĂ©gulation possible est le Multi-Sinus ou Train de Sinus en asynchrone s’il n’y a pas de Gradateur/Triac de branchĂ©.

Alimentation d’un chauffe-eau par 3 relais SSR sur un rĂ©seau triphasĂ© avec neutre Ă  placer après le thermostat si Ă©lectronique ou avant si mĂ©canique. Pour les mesures UxI, UxIx2, UxIx3 ou Linky, rajouter sur la gauche le schĂ©ma d’entrĂ©e.
Exemple de câblage pour une installation triphasée sans neutre

Liste des courses

Ci-dessous la visualisation des modules Ă  acheter, essentiellement chez Aliexpress. Il faut y rajouter une boite en plastique d’Ă©lectricien ou autre pour les loger.

C’est un montage simple ne nĂ©cessitant pas de compĂ©tence en montage d’Ă©lectronique. Juste un peu de câblages et de mĂ©canique pour fixer les Ă©lĂ©ments