U x I : Routeur Solaire pour gérer la surproduction photovoltaïque (DIY)

Modulaire — Flexible — Réactif
Version V3.04_UxI , remplacé par version V4.00_RMS

Pilotage depuis un SmartPhone ou un PC (navigateur Web)

Avec les panneaux solaires, dans une installation en autoconsommation, il est fréquent d’avoir de la surproduction d’énergie dont on ne sait que faire et qui est envoyée sur le réseau public. Une solution pour ne pas gaspiller cet excédent est de l’envoyer à un chauffe-eau électrique, un chauffage, une pompe de piscine…

Un rapide calcul, pour un chauffe-eau de 200l, équipé d’une résistance chauffante de 2400W, montre qu’il faut près d’une heure de chauffe, soit 2.3 kWh pour monter l’eau de seulement 10°.

200l*1000gr*4.18Joule*10°/3600s=2322 Wh = 2.3kWh

Chaque jour, c’est plusieurs kWh qu’il faut fournir au chauffe-eau. Pour un système classique, on effectue cela de nuit à un tarif réduit. En cas de surproduction dans la journée des panneaux photovoltaïques, il faut envoyer cette énergie au chauffe-eau. C’est une superbe batterie de stockage d’énergie. Mais, comme il est fréquent de n’avoir que quelques centaines de watts disponibles et non pas la puissance de 2400 w que demande la résistance du chauffe-eau en branchement classique, le routeur proposé ici ne fournit que cette puissance disponible.

Tableau des Versions

Différentes versions de routeur ont été décrites. La version 3.00_UxI remplace la version 2 devenue obsolète. Le hardware est inchangé, mais l’exploitation est plus simple et plus flexible.

VersionMesure courant / puissanceActionneursModulaireDomoticzMQTT / Home AssistantDescription
1Sonde Ampèremétrique
Monophasé
RelaisNonOuiNonRouteur Solaire. Mesure de Puissance avec un ESP32
2Sonde Ampèremétrique
Monophasé
Triac + RelaisNonOuiNonRéalisez un Routeur Solaire pour gérer la surproduction
3.04_UxISonde Ampèremétrique
Monophasé
Triac + RelaisOuiOuiOuiU x I : Routeur Solaire pour gérer la surproduction photovoltaïque
3.11_LinkyLinky
Monophasé ou triphasé
Triac + RelaisOuiOuiOuiRéalisez un Routeur Solaire avec un Linky
Voir à présent la version V4.00_RMS

Ce routeur propose deux types de contrôle de la puissance excédentaire :

  • à l’aide d’un Triac, agissant comme une vanne qui s’ouvre pour laisser passer la surproduction disponible en surveillant la puissance qui entre ou sort de la maison afin qu’elle soit nulle à l’aide d’une sonde de courant branchée derrière le compteur.
  • à l’aide de relais pour enclencher un moteur, une pompe

La régulation fine au Watt près, par Triac, ne fonctionne que pour les chauffe-eaux électriques ou les chauffages classiques dans lesquels se trouve une résistance électrique et un thermostat électro-mécanique pour contrôler la température. Les dispositifs à base d’électronique de contrôle doivent être alimentés en tout ou rien à l’aide de relais.

Schéma du routage de l’énergie excédentaire vers un Chauffe-Eau. Le routeur solaire agit comme une vanne ( le Triac) qui s’ouvre pour laisser passer la surproduction en surveillant la puissance active en entrée de la maison afin qu’elle soit nul.

Modularité

Système complet, Mesures et Actions, avec un seul ESP32

Le système se décompose en trois fonctions :
– la mesure de puissance au niveau du disjoncteur principal ou du Linky,
– le traitement à l’aide d’un microcontrôleur ESP32,
– les actionneurs avec un triac et des relais pour alimenter différentes charges.

Il peut s’éclater en différents modules pour s’adapter à des distances élevées entre le disjoncteur et les équipements à alimenter. De simples relais pilotables par Wifi peuvent également être contrôlés.

Système modulaire éclaté dans différents lieux de la maison.

Pour les détenteurs de serveurs de domotique comme Home Assistant ou Domoticz, les informations de puissance et d’état des actionneurs peuvent être envoyées pour y être traitées.

Matériels

Pour réaliser l’ensemble, il faut les matériels suivants:

Capteur du Courant

Transformateur de courant 100A/50mA

Pour mesurer le courant en entrée de la maison, on utilise un capteur de courant dans lequel on fait passer le fil de phase du secteur. En sortie, agissant comme un transformateur, il fournit un courant identique, mais 2000 fois plus faible. Ce courant est envoyé aux bornes d’une résistance et dont on mesure la tension générée.

Capteur de la tension

Transformateur 230V/6V (Aliexpress)

Pour mesurer la tension, on utilise un transformateur bobiné classique abaisseur de tension qui nous isole du secteur. Par exemple un 230v/6v. Il faut un modèle le plus petit possible, on ne prélève aucune puissance. Cela n’est plus très facile à trouver. Un transformateur, dit de sonnette, peut faire l’affaire.

Pour les détails de montage se référer à cet article.

Micro-Calculateur ou Microcontrôleur

ESP32 – Development Board

Pour effectuer les mesures de tension et les calculs, L’ESP32 est un microcontrôleur adapté à notre besoin. Il comprend :
– des entrées analogiques pour mesurer des tensions,
– des entrées/sorties numériques pour actionner un relais ou un triac si besoin,
– une bonne capacité de calcul
– une liaison WIFI pour faire du reporting à distance sur une page web ou un système de domotique.

Gradateur – Triac

Gradateur avec détection de zéro

Pour ajuster le courant à injecter vers le chauffe-eau, 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 en 16A ou 24A et est disponible chez Aliexpress.
Attention, le refroidisseur d’origine du Triac 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.

Pour en savoir plus : https://f1atb.fr/triac-gradateur-pour-routeur-photovoltaique/

Présentation du routeur photovoltaïque U x I

Raccordement à l’ESP32

Schéma électrique complet – ESP32 Development Board 2*19 pins

Mesure

La mesure des 2 valeurs représentant la tension et le courant prend environ 150uS. En pratique, on prévoit sur une période de 20ms (1/50Hz) de prélever 100 couples de valeurs, ce qui donnera une bonne description de la tension à priori sinusoidale et du courant souvent chahuté par les alimentations à découpage.

Formules de calcul des puissances

Pour bien caler dans le temps chaque mesure, on utilise le compteur des micro-secondes de l’ESP32.

Toutes les 40 ms, on effectue :
– la mesure des tensions et courants durant 20ms
– une moyenne sur les dernières mesures pour lisser et réduire le bruit de mesure
– le calcul du courant efficace Ieff
– le calcul de la tension efficace Ueff
– le calcul de la puissance apparente Pva en kVA
– le calcul de la puissance active Pw en kW
– le cosinus φ

Configuration modulaire

Si une grande distance sépare le disjoncteur général pour la mesure de puissance et les appareils à piloter, il est possible d’éclater la structure entre plusieurs modules ESP32 qui échangeront les données par le WIFI.

En premier, on implante un module de mesure près du disjoncteur principal. Le Triac ou des relais ne sont pas nécessaires a priori, mais on peut en mettre si besoin de commander quelque chose à côté.

ESP32 en charge de la mesure de puissance uniquement

Près des dispositifs à piloter, on implante un ou des modules ESP32 avec un Triac ou des relais si besoin. Ils iront chercher les informations de puissance à l’entrée de la maison auprès de l’ESP32 chargé de la mesure.

Le même logiciel est à implanter dans les différents ESP32. Ils seront configurés à la mise en route.

ESP32 actionneur. Triac et relais en option

Page Web

Le code installé sur l’ESP32 comprend un serveur Web qui permet d’afficher sur une page, les différentes mesures ainsi que les courbes de la tension et du courant durant une période de 20 ms. Il suffit de rentrer l’adresse IP ou le ‘hostname.local ‘ de l’ESP32 dans le champ d’adresse de votre navigateur web.

Page principale – Accueil

En haut, une zone de menus pour choisir la page.

En dessous, l’heure (de France) fournie par le réseau.

Un tableau donne différentes valeurs mesurées ou calculées :

  • la tension efficace Ueff en Volts
  • le courant efficace Ieffen Ampère
  • la puissance apparente en VA, produit Ueff*Ieff
  • la puissance active Pw en Watt. C’est elle que vous payez. Pw>0 vous consommez sur le réseau. Pw<0 vous injectez sur le réseau
  • le cosinus(Phi), rapport entre la puissance active et la puissance apparente
  • l’énergie active soutirée depuis 0h en Wh
  • l’énergie active injectée depuis 0h en Wh

Un deuxième tableau, donne l’état courant des actionneurs. Ici, l’ouverture du Triac à 38% du temps. La régulation est en cours pour ajuster la puissance consommée/injectée de la maison autour de 0W. Un relais de chauffage est Off et une commande vers un relais externe de moteur de piscine est On.

Un premier graphe donne la puissance active en rouge et la puissance apparente en bleu-vert durant les 10 dernières minutes. Entre (0 et -1mn ) et (-4 et -10mn) on est en phase de régulation, la puissance active est proche de zéro. Entre -1 et -4mn on est en surproduction. On remarque que durant les phases de régulation, la puissance apparente est très importante et chahutée. C’est un comportement normal. Durant une demi-sinusoïde de 10ms, on consomme et on injecte de la puissance pour avoir un bilan nul de puissance active. Cela se traduit par de la puissance apparente élevée. Il n’y a pas de somme algébrique signée, c’est une somme de carrée. Voir la vidéo sur les unités électriques https://youtu.be/xHhURisycmA

Plus bas sur la page, deux autres graphes donnent la puissance active sur 48H et l’énergie quotidienne (Soutirée-Injectée) en Wh sur un an. Ce dernier est stocké en mémoire ROM de l’ESP32 pour ne pas être perdu en cas de coupure de courant.

Page données brutes

Cette page regroupe des données brutes de mesures collectées par le système.

Le graphe en rouge et vert donne la forme de la tension et du courant sur une période de 20ms. C’est le résultat de la mesure par l’ESP des entrées analogiques. Dans le cas de mesures effectuées par un ESP distant, ce sont les données distantes représentées ici.

Un tableau fourni des informations sur l’ESP32, pour suivre son fonctionnement. En particulier on surveille le niveau du WIFI afin qu’il ne passe pas en dessous des -80 dBm.

Page paramètres

Une page est dédiée principalement aux paramètres réseau.

L’adresse IP de l’ESP32 est définie par votre box internet (cocher la case DHCP) ou elle est fixée par vous-même.

Si pour obtenir les données de puissance, vous n’avez pas la sonde ampèremétrique et le transformateur 6V branchés sur cet ESP, mais un autre distant, cochez la case ESP UxI Externe et rentrez l’adresse IP de ce dernier.

Si vous souhaitez envoyer des données à Domoticz, mettez une période de répétition autre que 0 et remplissez les champs. Domoticz recevra la dernière puissance Active Pw (Soutirée – Injectée) connue.

Si vous souhaitez envoyer des données à Home Assistant via un broker MQTT, mettez une période de répétition autre 0 et remplissez les champs. MQTT recevra plusieurs topics precédés d’un prefix. Exemple :
– « UxI/pva » la puissance apparente en VA
– « UxI/pw » la puissance active en W signée
– « UxI/pws » la puissance active soutirée en W
– « UxI/pwi» la puissance active injectée en W
– « UxI/easj » l’energie active soutirée du jour en Wh
– « UxI/eaij » l’energie active injectée du jour en Wh

Et en option s’ils sont activés :

– « UxI/triac » l’ouverture du Triac entre 0 et 100%

– « UxI/action1 » état binaire 0 ou 1 de l’action1 ,action2 etc..

Extrait fichier mqtt.yaml avec un prefixe "UxI/"
- state_topic: "UxI/pva"
  name: "UxI PVA"
  unique_id: uxi_pva
  unit_of_measurement: VA
  device_class: apparent_power
- state_topic: "UxI/easj"
  name: "UxI E Soutirée "
  unique_id: uxi_easj
  unit_of_measurement: Wh
  state_class: total_increasing
  device_class: energy
- state_topic: "UxI/eaij"
  name: "UxI E Injectée "
  unique_id: uxi_eaij
  unit_of_measurement: Wh
  state_class: total_increasing
  device_class: energy
- state_topic: "UxI/pw"
  name: "UxI PW"
  unique_id: uxi_pw
  unit_of_measurement: W
  device_class: power
- state_topic: "UxI/pws"
  name: "UxI PW Soutirée"
  unique_id: uxi_pws
  unit_of_measurement: W
  device_class: power
- state_topic: "UxI/pwi"
  name: "UxI PW Injectée"
  unique_id: uxi_pwi
  unit_of_measurement: W
  device_class: power
- state_topic: "UxI/triac"
  name: "UxI Triac"
  unique_id: uxi_triac
  unit_of_measurement: '%'
- state_topic: "UxI/action1"
  name: "UxI Action1 Relais"
  unique_id: uxi_action1
Calibration

L’ESP en charge de la mesure de tension et du courant nécessite une calibration des valeurs mesurées pour s’adapter aux disparités des transformateurs, résistances etc. Commencer par la tension en mesurant votre tension secteur avec un voltmètre ou l’affichage du Linky et adapter le coefficient multiplicateur pour avoir la même valeur affichée sur la page d’Accueil. Un coefficient de 1000, correspond au schéma avec un transformateur de 6V. Baisser ce coefficient si la tension affichée est trop haute, montez-le si elle est trop basse.

Pour la calibration du courant, il est préférable de le faire lorsque la consommation de la maison est forte. On utilise la puissance apparente instantanée affichée en VA au niveau du Linky. On ajuste le coefficient pour avoir sur la page d’accueil des valeurs similaires à celle du Linky.

Sauvegarde

Lorsque l’on apporte des modifications à ces paramètres. Il ne faut pas oublier de les sauvegarder dans la mémoire ROM de l’ESP32 puis faire un ESP32 Reset pour que le système soit relancé avec les nouveaux paramètres.

Page actions

Cette page permet de configurer les actionneurs et de définir un planning de routage. Elle offre une grande flexibilité de configuration pour s’adapter aux divers besoins.

La première des actions est réservée au pilotage du Triac. Cocher la case pour l’activer. En cliquant sur + ou – on peut ajouter ou enlever des plages horaires. En déplaçant la souris horizontalement, on peut modifier les heures. Pour une plage horaire donnée, il y a 3 types d’action possible :

  • Triac forcé à Off
  • Triac forcé à On (100%)
  • Triac ouvert entre 0 et 100% si Pw (puissance active en entrée de maison) < Seuil à définir, Off si supérieure au Seuil. Seuil en général à 0.
SonOff Mini R2

Toutes les 200 ms, le logiciel augmente ou diminue la durée de conduction du Triac en comparant la puissance mesurée Pw au seuil fixé. Cela permet après plusieurs mesures de s’approcher de l’équilibre pour avoir une consommation/injection au niveau de la maison proche du Seuil (en général 0W) que l’on a fixé. Quand on augmente de 10% la durée d’ouverture, l’effet ne sera pas le même si vous avez une charge de 500W max connectée ou une charge de 3000W. Un curseur permet d’augmenter ou de réduire le gain de l’asservissement ou la réactivité de l’ensemble. En regardant l’historique de 10mn, on voit si la réaction à toute variation de consommation est lente ou trop rapide, engendrant une oscillation de la puissance active (courbe rouge).

Les autres actions permettent de piloter des relais branchés sur les sorties GPIO disponibles (sauf les GPIO32, GPIO33, GPIO35) ou de piloter un relais distant comme le SonOff Mini R2 https://f1atb.fr/sonoff-mini-installer-son-firmware-simplement-par-le-wifi/

Il faut remplir les différents champs :

  • Host: mettre « localhost » sans les «  » si le relais est connecté à cet ESP32 ou l’adresse IP du relais distant
  • Port: en général 80 pour une communication suivant le protocole http
  • On : pour un relais local mettre « gpio=17&out=1 » si l’on souhaite mettre à 1 la sortie GPIO 17. Pour un relais externe distant, mettre la commande demandée par le constructeur
  • Off: pour un relais local mettre « gpio=17&out=0&init=0 » si l’on souhaite mettre à 0 la sortie GPIO 17 et l’inialiser à 0 à la mise en route
  • Répet: répétition périodique en s si besoin de la commande. Avec 0 la commande est envoyée une seule fois au franchissement du seuil.

Pour chaque plage horaire, il y a 4 types d’action de routage :

  • Pas de contrôle: il ne se passe rien.
  • Off : on force l’état Off du relais
  • On: on force l’état On du relais
  • Pw< et Pw> : si la puissance active est inférieure à un seuil, le relais passe à On. Si la puissance active est supérieure à un autre seuil, le relais passe à Off. Attention, il faut que le seuil(off) – seuil(on) soit supérieur à la consommation de l’équipement connecté pour éviter un risque d’oscillation On/Off.

En fin de configuration, ne pas oublier de sauvegarder.

Chaque fois que vous sauvegardez, une nouvelle action vierge est proposée. Pour enlever une action, videz les champs.

Remarque CACSI

Attention, si vous avez signé un CACSI (Convention d’Autoconsommation Sans Injection), votre système interdit les injections de puissance sur le réseau public. Cela se traduit à un bridage par moment pour ne pas avoir de valeur de puissance négative (=injection) à l’entrée de la maison.

Il est impératif dans ce cas avec CACSI, d’utiliser le routeur avec un seuil de réglage des W au-dessus de zéro, par exemple la consommation talon de votre maison : 200W. Si vous passez en dessous de ce seuil et à condition que le système qui bride la sortie d’énergie vers ENEDIS ne soit pas encore actif, les W commenceront à être envoyés à votre chauffe-eau ou tout autre dispositif.

Montage

Montage

Dans une boite d’électricien, on installe :

  • La carte ESP32 (Development Board 2*19 pins) chez Aliexpress ou plus rapidement une carte 2*16 broches ESP 32 Wroom chez uPesy.fr)
  • Une alimentation 230V – 5V 1A DC pour l’ESP32
  • Un transformateur basse tension 230V – 6V AC pour mesurer la tension (Aliexpress)
  • Un gradateur 16A ou 24A de RobotDyn suivant la puissance du chauffe-eau (Aliexpress)
  • Sonde de courant 100A/50ma (Aliexpress)
    • Résistances R1 et R2 : entre 470 et 820 Ω 1/4 ou 1/8W
    • R3 : 24 Ω 1/4W
    • R4 : 24000 Ω 1/4 ou 1/8 W (À ajuster suivant transformateur)
      • R5 : 4700 Ω 1/4 ou 1/8W (À ajuster suivant transformateur)
      • R6 et R7 : 4700 Ω 1/4 ou 1/8W
  • Condensateur C1 : 10μF ou plus en 12V ou plus
  • Condensateur C2 : 220μF à 470μF en 12V ou plus
  • 2 LEDS en face avant
  • Du fil de câblage et une plaque à trou pour le montage
  • Un fusible (option) pour protéger l’arrivée 230V
  • Un ou des relais (option) solides ou électromécanique pilotable 3.3V

Raccordé à cette boite, on a la sonde de courant à placer autour du fil de phase du secteur à mesurer. Relier le blindage à la masse (Gnd) pour éviter de capter du bruit électrique.

Longue distance

Pour ceux qui sont sur une grande habitation avec le disjoncteur ou les actionneurs loin du routeur WIFI, l’utilisation d’un ESP32 avec une antenne déportée permet de doubler la portée du WIFI. On peut typiquement faire du 50m, là où votre smartphone ne captera plus le Wifi.

La sortie antenne sur connecteur SMA permet d’y rajouter une rallonge coaxiale pour placer l’antenne dans un endroit dégagé.

Implantation

ESP32 avec antenne déportée et Triac. Refroidisseur remplacé permettant de piloter des charges de maximum 1500W.
Important refroidisseur avec une charge de 3000W

Code Source

L’ensemble du code est écrit en utilisant l’IDE Arduino. Il est injecté dans un premier temps par la liaison série, puis une fois en place, on peut le modifier si besoin par le Wifi (voir les explications ici). Il faut dans les préférences de l’IDE, faire appel au gestionnaire de carte de « Espressif » qui développe l’ESP32. Allez dans Fichier / Préférences et mettez l’adresse : https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json

Le code source est composé de 9 fichiers à installer dans le même dossier.

Il est disponible ici sous forme d’un .zip:

Dezipper l’ensemble et ouvrez dans l’IDE Arduino (version 2.xx) le fichier RouteurSolaire_V_3_04_UxI.ino.
Vérifiez que vous avez les bibliothèques installées sur votre IDE Arduino :
– RemoteDebug
– PubSubClient
Pour la compilation du fichier RouteurSolaire_V_3_04_UxI.ino, veuillez sélectionner la carte ESP32 Dev Module ainsi que le port de COM de Windows sur lequel est branchée la carte par le port série. Avec certaines cartes, si le téléversement du code dans l’ESP32 ne se fait pas, il faut presser sur le bouton reset au début de la tentative de téléversement.

Premier lancement du programme

Au premier lancement du programme dans l’ESP32, le logiciel ne connait pas le nom et le mot de passe de votre réseau Wifi. Il va créer son propre réseau Wifi et passer en mode point d’accès. Sur votre Smartphone ou PC portable, regardez la liste des WiFi disponibles. Connectez-vous à celui qui porte le nom UxI-ESP32….., il n’y a pas de mot de passe. Ouvrez un navigateur web et rentrez l’adresse 192.168.4.1 qui correspond à l’ESP32. Il va vous renvoyez une page vous demandant le nom du WiFi de votre habitation auquel se connecter à l’avenir et le mot de passe.

Regardez, le moniteur série de l’Arduino, vous trouverez l’adresse IP sur votre réseau Wifi qui a été attribuée automatiquement par la box (DHCP) qui gère le réseau. Appuyez sur Reset si besoin pour relancer le démarrage de l’ESP32 et sa connexion au réseau WIFI que vous lui avez indiqué. Rentrez cette adresse IP dans un navigateur Web connecté à votre réseau et vous serez connecté à l’ESP32. Il n’y a rien à modifier dans le code comme dans la version V2.

Au démarrage ou après un « Reset », les 2 LEDs clignotent simultanément lorsque l’ESP32 cherche à se connecter au réseau WIFI.

Adresse IP fixe

Si vous souhaitez fixer vous-même l’adresse IP, allez faire un tour auprès de votre box à la rubrique réseau / DHCP, vous trouverez le champ des adresses dynamiques. Par exemple, souvent les Livebox d’Orange attribuent des adresses dynamiques DHCP entre 192.168.1.10 et 192.168.1.150. Il vous reste alors un champ libre pour attribuer vos propres adresses entre 192.168.1.151 et 192.168.1.253. Fréquemment, les .254 et .255 sont réservés à autre chose. Vous pouvez ainsi donner comme adresse 192.168.1.200 à l’ESP32 si aucune autre machine sur le réseau occupe déjà cette adresse.

IPAddress gateway correspond à l’adresse IP de votre box. C’est elle qui fait la passerelle (gateway) avec le monde extérieur. Chez Orange, c’est en général 192.168.1.1. Chez Free, c’est plutôt 192.168.0.254. Les trois premiers chiffres 192.168.0 ou 192.168.1 doivent être les mêmes pour la box et votre ESP.

Arduino OTA

Le code inclut la possibilité de le mettre à jour non pas par la liaison série entre le PC et l’ESP mais via le Wifi. C’est la fonction Arduino OTA (On The Air). Dans l’IDE Arduino, allez à Outils/Port/Réseau Port vous y trouverez mentionné la carte ESP32 du routeur. Sélectionnez là et le téléchargement se fera via le Wifi et non plus le port série. L’IDE Arduino vous demande un mot de passe lors de la compilation. Répondez n’importe quoi, 1 lettre minimum. Cette fonctionnalité est bien utile, une fois le routeur implanté probablement loin de votre PC.

Bugs Soft

Attention, si vous n’arrivez pas à communiquer entre votre PC et l’ESP32, c’est qu’il vous manque le driver pour l’interface USB. En général, c’est le CP2102 qui se trouve sur la carte ESP32. De nombreux Tutos sur internet expliquent comment l’installer. Exemple: https://techexplorations.com/guides/esp32/begin/cp21xxx/

Sur certaines configurations, lors de la compilation, il y a une erreur de librairie inexistante :…..include <hwcrypto/sha.h>
Avec un editeur de texte, ouvrez le fichier dans vos bibliothèques Arduino C:Users/Utilisateur/Documents/Arduino/libraries/RemoteDebug/src/utility/Websockets.cpp
Le début de l’adresse peut changer suivant l’utilisateur. Retrouvez le dossier Arduino pour localiser le fichier dans les sous-dossiers.

A la ligne 42, remplacez :
#include <hwcrypto/sha.h>
par
#include <esp32/sha.h>

Ne me demandez pas pourquoi, sur mon PC de bureau, je n’ai pas besoin de faire cette modification, sur mon PC portable, j’ai besoin.

Remarque

Si vous regardez les premières lignes du programme, il y a 2 constantes :

#define HOSTNAME « UxI-ESP32-« 

#define CLE_Rom_Init 1234567892

La première définie le début du nom de votre ESP sur le réseau, le deuxième est une clé qui permet de tester si le programme a déjà tourné. Au premier lancement, la mémoire de stockage en ROM est virginisée, par la suite, elle contiendra tous les paramètres de configuration et l’état des compteurs d’énergie en Wh chaque jour à 0h. Si vous voulez, virginiser à nouveau la mémoire, changé la constante. Attention, votre ESP32 repartira en mode point d’accès, puis une fois le réseau WiFi connu, il aura une adresse IP obtenue par la box internet (DHCP).

Debug en ligne

Si vous êtes branché par le port série à l’ESP32, les messages de debug sous la forme Serial.print(…) ou Serial.println() sont disponibles sur le moniteur de l’IDE Arduino à 115200 bauds.

Si vous êtes branché uniquement en Wifi, le debugger de Joao Lopes est implanté dans le logiciel. Il est accessible par le navigateur web. Téléchargez le code ici: https://github.com/JoaoLopesF/RemoteDebugApp , décompressez le zip dans un dossier quelconque et cliquez sur index.html. Rentrez l’adresse IP de l’ESP32 pour obtenir les messages envoyés par les Debug.print() ou Debug.println(…) .

Watchdog

Le fonctionnement de l’ESP32 est surveillé par un watchdog (chien de garde). Si l’ESP32 se bloque pendant 120s, l’ESP32 se reset. Si vous ne voulez pas être embêté par cela durant des essais, passez en commentaire // les lignes ou il y a esp_task_wdt…..
De même, un test sur la présence du Wifi est effectué. En l’absence de WIFI, au bout de 10mn, l’ESP32 se reset.

Diagramme fonctionnel

Ici, nous exploitons les capacités double cœur de l’ESP32.

Le « Cœur 0 » effectue le prélèvement des mesures de tension et courant pendant 20ms ainsi que le calcul des puissances. Il répète l’opération toutes les 40ms.

Le « Cœur 1 » gère les surproductions et communique par WIFI.

Le gradateur avec le signal Zero Crossing toute les 10ms, permet de synchroniser l’ensemble en activant une interruption sur l’ESP32. Un timer fourni une interruption interne toute les 100μs permettant de générer un retard de 0 à 10ms par pas de 100μs pour déclencher l’ouverture du triac à l’instant défini par le logiciel.

Exemple de routage et régulation à Zéro Watt

Dans cet exemple, l’ouverture du triac vers le chauffe-eau est d’environ 50% du temps (5ms). Le système se régule pour avoir une puissance échangée avec le réseau public autour de 0W . Sur une durée d’une demi sinusoïde de 10 ms, on a une première période où l’on injecte de l’énergie puis le Triac s’ouvre, on consomme de l’énergie sur le réseau. La somme des 100 mesures du produit U*I sur la période de 20 ms donne un résultat proche de zéro en Watt. Par contre, pour le calcul de la puissance apparente qui est le produit de la tension et du courant efficaces qui ne tient pas compte du signe (voir formules ci-dessus), on a une valeur importante en VA.

Votre fournisseur d’électricité vous facture en fonction des W ou Wh et non pas sur le VA (puissance apparente).

Sécurité

En travaillant sur ce projet en 230V, vous acceptez d’assumer la responsabilité de votre propre sécurité et de prendre toutes les précautions nécessaires pour éviter les accidents électriques.

Responsabilité

Articles sur le photovoltaïque

F1ATB André

Radio Amateur - Domotique - Photovoltaïque

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500 réponses

  1. Maurice dit :

    Bonjour,
    Je trouve fascinant votre routeur, au fil des mois il a bien évolué bravo a vous.
    Est il possible d’avoir le schéma d’un circuit imprimé afin de rendre le montage plus professionnel qu’a partir d’une plaque d’expérimentation?
    Autre petite question, comment peut on faire pour mesurer les données afin de réaliser la calibration au plus juste sans instrumentation?
    Encore bravo a vous.
    73 d’un ancien F11

  2. Marcos83 dit :

    Bonjour André,
    J’ai ajouté un fichier ino pour intégrer l’auto-discovery via Home Assistant sans modifier votre code. Tout fonctionne parfaitement sauf que je ne parviens pas à rafraichir les nouvelles données dans la page Actions de l’ESP. J’ai essayé avec la même méthode que dans la V2 qui fonctionnait nickel comme par exemple ("document.getElementById('actif0').checked = 0;"
    server.send(200, "text/html", S);), mais ça ne fonctionne pas.
    Pourriez-vous m’indiquer s’il y a une fonction existante dans votre code que je pourrais appeler tout simplement ? (l’appel des fonctions handleActionsAjax() ou handleActions() ne rafraichissent pas la page concernée. J’avoue que le code est assez ardue car il y a beaucoup de boucles de construction dynamique et je suis un peu en difficulté, n’étant pas du métier du tout.
    Je peux vous transmettre mon fichier ino si ça ne vous dérange pas.
    Merci d’avance.

  3. Marcos83 dit :

    Bonjour André et merci de m’avoir répondu,
    Désolé, j’ignorais que vous étiez en congés car vous aviez répondu à d’autres posts.
    Je vous envoie le fichier.

    Bien à vous,

  4. hertz dit :

    Bonjour, merci pour le partage de ce projet très interessant! je voulais savoir si votre code était facilement adaptable a un capteur JSY mk 194T? ce qui éviterait de passer par un ensemble bobine+resistances+condens et d’avoir un « tout en un » pour la lecture du courant.

    bonne fin de vacances mathieu.

    • F1ATB André dit :

      Je pense que cela devrait fonctionner. Il me semble que ce module donne le sens du transfert de la puissance. D’autres ne le font pas. J’en ai un, en commande, je vais essayer dès réception.

      Cordialement
      F1ATB

      • mathieu hertz dit :

        oui, il donne bien le sens du transfert de puissance! merci, je me tiendrais informé via votre site si l’intégration a été concluante.

    • F1ATB André dit :

      Bonjour

      J’ai fait des premiers essais avec le capteur JSY MK 194T. Cela semble concluant, je me lance dans une version du routeur avec ce capteur.
      A suivre

  5. Stef D dit :

    Bonjour tout le monde

    Je vous partage mon montage qui est en cours de test depuis quelques jours sans problème. L’afficheur sur lequel j’ai fait quelques modifs fonctionne également très bien.
    J’ai néanmoins une question. Comme vous le savez, il est préférable de se doucher le matin car le chauffe eau a toute l’énergie de la journée pour chauffer sauf que ma famille a l’habitude de se doucher le soir. Pour l’instant, je ne chauffe donc pas en heures creuses la nuit (pas de plage de fonctionnement 100% prévue). D’un jour à l’autre, avec l’ensoleillement actuel, l’énergie produite la journée d’après suffit à chauffer l’eau mais, l’automne et l’hiver arrivant ça va être sans doute différent.
    Avec mon ancien système, je déclenchais un interrupteur Domoticz qui autorisait la chauffe de nuit via un appel HTTP. @André, est-ce possible via une variable ou un appel gpio de passer une condition à 1 ou 0 et de mettre cette condition dans le programme de façon à pouvoir piloter le Go ou No Go de l’ouverture du triac en heures creuses (par ex de façon arbitraire de 1H du matin à 4H45) ?
    J’ai arrêté de faire de la programmation il y a 5 ans et déjà que mon niveau n’était pas top, je galère trop à me remettre dedans
    D’avance merci !
    https://zupimages.net/viewer.php?id=23/31/l1uy.jpg
    https://zupimages.net/viewer.php?id=23/31/jgqw.jpg
    https://zupimages.net/viewer.php?id=23/31/3slb.jpg

    • F1ATB André dit :

      Avec le programme du routeur actuel V3.1_UxI, vous pouvez forcer le triac à 100% durant la période horaire que vous voulez.
      Cdlt

  6. Karl dit :

    Bonjour André,
    Merci pour ton travail !

    J’ai deux petites questions :

    1 – J’ai reçu des alimentations 6 Volts qui délivre 8,4Volts par conséquent la courbe n’est pas belle.
    Je pense augmenté la valeur de R4, existe t-il une formule afin descendre la tension au bon niveau ?
    Une formule serait plus pratique que de tester X résistances !

    2 – J’ai un chauffe eau avec de l’électronique (un Sauter avec une carte ACI), j’ai trouvé cela, (https://github.com/FredM67/PVRouter-3-phase/wiki/Cartes-ACI-monophas%C3%A9e-et-triphas%C3%A9e) la personne intègre son routeur entre la carte électronique et la résistance.
    J’ai deux phases horaires sur mon routeur solaire : 23h à 6h on allume le chauffe eau à 100% et de 6h à 23h marche avec le solaire en cas de surproduction.
    Ma question : La nuit, quand le Triac sera ouvert a 100% celui-ci va chauffé très fort ? (Résistance de 2500w et triac 24A)
    Plus le triac est proche des 100% plus il chauffe ?
    As tu une réf pour améliorer dissipateur thermique ? ou une autres ref de gradateur (même plus cher) qui permettrait d’évite de prendre des risques ?

    Pour l’instant j’ai mis en place uniquement la lecture avec la pince ampèremétrique 🙂 (et aucun soucis sur le tuto !)

    Karl

    • F1ATB André dit :

      8.4V*R5/(R4+R5)=1V voici la règle pour calculer les résistances.
      Pour un dissipateur thermique. Regardez sur Amazon ou un site d’electronique, il y en a des dizaines.
      Avec le routeur, vous pouvez programmer les différentes phases. Forcé la nuit et régulé suivant la production solaire de jour.
      Cdlt

  7. Francksamy dit :

    bonjour André,
    J’ai une sonde ampèremétrique de 100a 1v, la résistance au multimètre fait 18ohm a vide. pensez-vous que cela va fonctionner ?

    merci

    • F1ATB André dit :

      Oui cela peut fonctionner, vous ajusterez le coefficient multiplicateur. Mais il faut la résistance en parallèle pour créer la tension qui va bien. Je suppose que les 18ohms sont la résistance du fil de la bobine.

  8. Marcos83 dit :

    Bonjour André,
    Juste pour confirmation.
    – La régulation du Triac est-elle automatique dès que la puissance passe en dessous de 0 Watt ou bien il faut activer la case à cocher + un créneau horaire + autres paramètres dans la page Actions ?
    Je pose cette question parce que lorsque je suis en surproduction, mon capteur Shelly sur l’arrivée générale (indépendant du routeur Solaire) affiche des watts négatifs. Alors que si j’ai compris le principe, il devrait afficher +/-0W puisque le routeur ouvre +/- le triac pour consommer le surplus.

    Merci d’avance.

    • F1ATB André dit :

      Si votre seuil du Triac est à zéro Watt sur la période horaire, cela déclenche l’ouverture du Triac. Mais si la charge connectée (chauffe-eau ou autre) ne consomme pas, le Triac va s’ouvrir à 100% et rien ne sera consommé et la puissnce sera négative, vous allez injecter dans le réseau public.

  9. Marcos83 dit :

    Ok compris 👍
    Maintenant tout fonctionne parfaitement. J’avais également un neutre manquant sur la sortie vers mon cumulus ….
    Merci !

  10. sylvain dit :

    bonjour je comprend pas pourquoi il y a un probleme avec cette version , avec les cacsi , puisque vous prenez les données direct sur les phases avec le capteur de courant , on est indépendant , on prend pas les données sur le linky ? donc on devrait pouvoir savoir la production et la consommation et adapter au mieux ?

    • F1ATB André dit :

      Bonjour
      Si vous avez un CACSI, il y a au niveau de votre Onduleur un système qui empêche d’injecter de la puissance sur le réseau public. On ne pourra jamais détecter même avec la sonde de courant d’injection vers le réseau. Pour cela il faut mettre les seuils de déclenchement du Triac ou des actions au-dessus de 0. Par exemple 100 (pour 100w).
      Cdlt

  11. Serge+11 dit :

    Bonjour, je viens de tenter d’installer la version RouteurSolaire_V_3_01_UxI avec arduino IDE 2.1.1 et j’ai le message d’erreur ci dessous:
    ————–
    i:\Arduino pour ESP32\skechs\libraries\RemoteDebug\src\utility\WebSockets.cpp:42:10: fatal error: hwcrypto/sha.h: No such file or directory
    #include
    ^~~~~~~~~~~~~~~~
    compilation terminated.

    exit status 1

    Compilation error: exit status 1
    ————–
    J’ai bien le fichier installée dans le répertoire « skechs/librairies\RemoteDebug\src\utility\WebSockets.cpp ».
    J’avais déjà fait des essais avec la version 3.0 et cela fonctionné mais j’ai fais des mises à jour de Arduino. Y a t’il un rapport?
    Vous avez une idée comment résoudre cette erreur.
    D’avance merci.

    • F1ATB André dit :

      Avez-vous fait la modification expliquée au chapitre Bug.
      A la ligne 42, remplacez :
      #include hwcrypto/sha.h ….
      par
      #include esp32/sha.h….

      • Serge+11 dit :

        OK ça marche. Merci pour l’aide.
        Maintenant, pour la mise a jour OTA, je ne trouve pas la carte avec son IP dans la liste sous l’onglet outil. J’ai cherché sur les tuto mais pas de solution. je ne me rappel plus comment j’ai fait avec la version 2.

        • F1ATB André dit :

          Il faut aller dans Outils/Port

          • Serge+11 dit :

            Je l’ai fait mais l’ESP ni est pas. Seul l’ESP avec la version 2 apparait.
            J’ai recherché une solution dans l’après midi mais sans y arriver.

  12. herve dit :

    Bonjour André,
    Félicitations pour votre travail et merci pour le partage.
    Pour le transformateur 230V/6V qui sert à mesurer la tension, pensez-vous qu’un transformateur encapsulé pour circuit imprimé peut convenir ?
    Exemples :
    https://fr.rs-online.com/web/p/transformateurs-pour-circuits-imprimes/1739715?gb=b
    https://fr.farnell.com/myrra/44049/transformateur-1va-6v/dp/1689041
    C’est petit, bon marché et facile à trouver.
    Merci d’avance.

    • F1ATB André dit :

      Je n’ai pas l’expérience avec ce type de transformateur. Sur le forum quelqu’un a utilisé ce type de transfo mais la corbe sinusoidale n’etait pas belle. Il a changé pour un modèle plus classique.
      Il faudrait faire l’essai avec un osciloscope en sortie. On ne consomme rien, la tension est peu importante à condition de modifier les resistances R4 et R5 pour avoir 1V efficace en sortie.
      Cdlt

    • boris dit :

      bonjour,
      Oui, cela fonctionne mais il faut modifier R4/R5 (8 à 9Vac en sortie à vide), j’ai ajouté deux trimmers pour ajuster les valeurs.
      j’ai pris un Myrra 2×1.15VA / 2x 6V, un enroulement pour les mesures et le second pour faire une alim 5V pour le montage.

  13. boris dit :

    Bonjour à tous,
    Merci beaucoup pour le travail effectuer et surtout le partage de celui-ci.
    Le routeur est en place chez moi depuis presque une semaine et fonctionne vraiment bien, simple et efficace.

    Je bosse sur le schéma & routage de votre routeur à mes heures perdus, je partagerai les fichiers après mes tests !
    (la plupart des composants viennent des chez farnell)
    Petite question, préférez vous une version avec les résistances cms ou traversantes ? cela sera sûrement plus simple pour le soudage des composants en traversant.

    Souhaitez vous ajouter des choses ou effectuer des modifications ? capteur de T°C par ex…

    A bientôt

    • F1ATB André dit :

      La difficulté, c’est pour les personnes non expertes en montage électronique.
      Parmi les évolutions envisagées, c’est le capteur de température qui est beaucoup demandé.
      J’attends également un module tout monté qui fourni la tension et le courant sur une liaison série pour simplifier encore le câblage.
      Cdlt

      • boris dit :

        Bonjour,

        si vous voulez j’ajoute un connecteur pour une sonde a base d’un capteur ds18b20 ?
        j’ai bien-sur mis aussi l’opto pour la version linky et les connecteurs pour des relais.

        Il me reste à vérifier mon routage mais a priori le prix de revient d’une pcb est de 15 à 20€ chez safe-pcb.

        Avez vous une référence pour le module de mesure en liaison série ?

        bonne journée

  14. Lesouef René dit :

    Bonjour, Je viens de démarrer avec succès un ESP en test. Tout d’abord chapeau bas pour cette réalisation.
    Archi nul en code tous langages, je souhaiterais changer la couleur d’affichage ou du fond de la zone infos ESP; en effet, c’est blanc sur blanc.
    A t on accès à celà?
    Merci
    Cordialement
    RL

    • F1ATB André dit :

      Bizarre Blanc sur Blanc. La page a du se charger d’une facon incomplete.
      Ctrl F5 pour recharger l’intégralité.
      Sans cela c’est dans le code HTML de la page.
      Mais cela fonctionne normalement.

      Cdlt

      • René dit :

        Juste dû à une custom Firefox pour des yeux sensibles !
        Merci

        • F1ATB André dit :

          En haut du fichier de la page, « Brute », il y a une zone « style » qui regroupe toutes les couleurs avec un nom associé. Dans votre cas c’est #DataESP32
          En fait ce sont des données de style CSS (Cascaded Style Sheet) qu’il faut modifier.
          Cdlt

  15. Stéphane dit :

    Bonjour André,
    bravo pour votre travail! J’essai d’installer votre programme mais le compilateur ne trouve pas les « program routines » (PageHtmlBrute.h no such file or directory » je suis désolé de vous solliciter, je n’ai pas trouvé la solution dans les commentaires.
    Cdlt

    • F1ATB André dit :

      A mon avis, vous avez oublié de dézipper le fichier pour éclater dans un même dossier l’ensemble des fichiers qui constituent le projet.
      Cdlt

  16. Karl dit :

    Bonjour André !

    Petit question au niveau du triac.
    J’ai un chauffe eau avec une platine électronique.

    Je vois ne vois pas vraiment comment intercaler le triac dans le chauffe eau.
    Je vois bien les 3 câbles rouge et deux bleu qui part de la platine électronique vers la résistances.
    Mais je ne vois pas trop comment faire le câblage.
    Doit-je :
    Couper les fils rouge : Sorti de la platine vers la phase du triac , et les 3 fils de la résistances vers le Load du triac ?
    et Concernant le neutre ? le quel doit-je prendre ? le neutre de la résistance ou de la platine ?

    Merci pour ce projet !
    Karl

    • Hexamus dit :

      bonjour,
      votre chauffe eau doit être un modèle ACI
      si c’est le cas j’ai un pdf qui explique le branchement pour le triac.
      tu peux me trouver sous mon pseudo sur telegram si tu veux

    • herve dit :

      Bonjour,
      Voici un montage possible en intercalant un contacteur entre la platine et les résistances :
      https://github.com/FredM67/PVRouter-3-phase/blob/main/docs/CarteACI_Mono_Autre_Routeur.pdf
      Le thermostat du chauffe-eau commande l’ouverture ou la fermeture du contacteur, le routeur fournit le courant aux résistances. On peut également ajouter une horloge ou un contacteur jour/nuit en option, pour compléter la chauffe pendant les heures creuses.
      Cdlt

  17. eljano dit :

    Bonjour
    J’ai découvert votre réalisation d’un routeur PV sur le forum photovoltaïque, bravo très beau travail.
    Personnellement, je suis en triphasé avec une installation PV sur une seule phase, mon linky se trouve au niveau de ma haie, et je n’ai pas de moyens pour alimenter l’esp32.
    En revanche je dispose d’un Shelly 3em (triphasé) qui me donne directement la puissance instantanée, somme algébrique des 3 phases, consommée ou injectée remontée en MQTT sur ma domotique jeedom. Il serait donc sans doute possible d’adapter le software de l’esp32 côté triac afin qu’il prenne en compte l’ information de puissance fournies par le Shelly 3em par l’intermédiaire du jeedom qui serait donc une simple valeur signée envoyée à chaque changement et représentant le nombre de watts consommés ou injectés.
    Qu’en pensez vous, et pensez vous que les modifications du software seraient compliquées à apporter ?
    Merci !

    • F1ATB André dit :

      Oui cela peut se faire. En partant de la version pour Linky et en remplaçant les données du Linky par celles du Shelly.
      Cdlt

    • Hertz dit :

      j’ajouterais qu’il serait aussi très pratique de pouvoir renseigner la tension directement avec le shelly qui intègre sa propre lecture et qu’il est possible de faire un calcul sur la valeur avant de l’envoyer à l’esp ; est-ce que cela est réalisable ?

  18. eljano dit :

    Merci.
    Quel protocole utilisez-vous pour l’échange des messages entre les esp32 ?

  19. eljano dit :

    Merci,
    Excusez-moi de vous déranger une nouvelle fois, mais n’auriez vous pas une petite doc détaillant les échanges de données entre les esp, ça m’aiderait beaucoup dans mon projet d’adaptation du logiciel.
    Merci encore !

  20. phillippe mithouard dit :

    bonjour

    je ne trouve pas la bibliothèque  » PageHtmlBrute »

    pouvez vous me donnée le lien

    cordialement merci

    • F1ATB André dit :

      Vous n’avez probablement pas dezippé le fichier dans un dossier qui contient tout.
      Cdlt