在本應(yīng)用中，我們將使用樹莓派設(shè)置一個(gè)CE電流監(jiān)測(cè)器，并通過(guò)網(wǎng)頁(yè)界面顯示電路的電流讀數(shù)。

本項(xiàng)目使用的組件

硬件組件

樹莓派2 Model B x 1

12通道20安培電流監(jiān)測(cè)控制器 x 1

項(xiàng)目背景

介紹

在本文中，我們將通過(guò)樹莓派監(jiān)測(cè)家庭或商業(yè)場(chǎng)所中某些電路的能耗（電流）。樹莓派將連接到來(lái)自 www.controleverything.com 的12通道電流監(jiān)測(cè)板，并在網(wǎng)頁(yè)上顯示這些電流讀數(shù)。這將使我們能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器從網(wǎng)絡(luò)上的任何設(shè)備實(shí)時(shí)查看特定電路的電流消耗。

我們將在這里構(gòu)建的網(wǎng)頁(yè)界面是一個(gè)簡(jiǎn)潔的界面。它只會(huì)以黑白形式顯示每個(gè)電路的當(dāng)前讀數(shù)。您可以隨意編輯網(wǎng)頁(yè)界面，并按照您認(rèn)為合適的方式美化它。甚至可以在界面上為每個(gè)電路貼上標(biāo)簽，如客廳燈、冰箱等。

事不宜遲，讓我們開始吧！

步驟1.1 樹莓派設(shè)置

首先，我們需要將樹莓派設(shè)置好并準(zhǔn)備就緒。對(duì)于本項(xiàng)目，我在樹莓派上運(yùn)行的是當(dāng)前的最新版本Raspbian（2016-03-18 Jessie）。所有提供的說(shuō)明都基于這一版本。如果您使用的是其他版本的Raspbian或其他Linux操作系統(tǒng)，請(qǐng)注意后續(xù)說(shuō)明中的某些部分可能對(duì)您有所不同。樹莓派提供了關(guān)于如何在您的樹莓派上安裝Raspbian的說(shuō)明，請(qǐng)參見此處。

一旦您的樹莓派啟動(dòng)并運(yùn)行，我們將開始通過(guò)SSH連接到它。連接到您樹莓派的SSH說(shuō)明請(qǐng)參見此處。

默認(rèn)用戶名通常是pi，密碼是raspberry。

SSH已連接到樹莓派？很好，讓我們繼續(xù)。

步驟1.2 Apache安裝/設(shè)置

我們要做的第一件事是安裝Apache，這是一個(gè)將向用戶提供網(wǎng)頁(yè)界面的Web服務(wù)器。所以，請(qǐng)?jiān)赟SH終端中輸入以下命令：

sudo apt-getinstall apache2 -y

這就是在您的樹莓派上安裝Apache。有趣的是，安裝完成后它就可以工作了！在您的計(jì)算機(jī)上打開一個(gè)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器，并輸入樹莓派的IP地址。您應(yīng)該會(huì)看到默認(rèn)網(wǎng)頁(yè)。

接下來(lái)，我們需要修改Apache中的一些設(shè)置。

回到您的SSH終端，在樹莓派上輸入以下命令：

sudo nano /etc/apache2/apache2.conf

這將打開一個(gè)文件，我們需要向其中添加一些信息。向下滾動(dòng)，直到看到一些目錄標(biāo)簽。我們需要在那里添加一個(gè)額外的標(biāo)簽，內(nèi)容如下：

Options+ExecCGI AddHandlercgi-script .py

這是我添加此標(biāo)簽的屏幕截圖：

按ctrl+x退出。當(dāng)提示保存時(shí)，選擇是。當(dāng)提示輸入文件名時(shí)，保持原樣。

回到終端，輸入：

sudoa2enmod cgi

步驟1.3 I2C工具設(shè)置

現(xiàn)在我們需要安裝一個(gè)名為I2C工具的軟件包和另一個(gè)名為Python-SMBus的軟件包。這兩個(gè)軟件包一起將允許我們的Python腳本與ControlEverything.com的電流監(jiān)測(cè)板進(jìn)行通信。

在SSH終端中輸入：

sudo apt-getupdate

這將更新apt-get軟件包安裝程序，以便我們可以確保獲取最新軟件包。

接下來(lái)，在SSH終端中輸入：

sudoapt-get install12c-tools

安裝完該軟件包后，輸入：

sudo apt-getinstall python-smbus

安裝完該軟件包后，最好重啟樹莓派，然后在SSH終端中輸入：

sudoreboot

等待幾秒鐘讓樹莓派重啟并重新連接到網(wǎng)絡(luò)，然后通過(guò)SSH重新連接到樹莓派。

讓我們測(cè)試i2c-tools以確保一切正常工作。確保使用I2C電纜將電流監(jiān)測(cè)板連接到樹莓派，并使用12VDC電源供電。然后在SSH終端中輸入：

i2cdetect-y1

希望樹莓派能夠識(shí)別我們的電流監(jiān)測(cè)板，該板將在地址0x2a處注冊(cè)。這是您在終端中看到的內(nèi)容：

如果您在那里看到控制器列出，那么我們可以繼續(xù)下一步。

步驟1.4 將網(wǎng)頁(yè)界面/Python文件上傳到樹莓派

我們將使用sftp將文件上傳到樹莓派。您需要一個(gè)FTP客戶端來(lái)完成此操作。如果您還沒有FTP客戶端，我強(qiáng)烈推薦FileZilla。

他們提供了關(guān)于FTP的文檔，但使用起來(lái)相當(dāng)簡(jiǎn)單。下載并安裝完成后，我們就可以繼續(xù)了。

為了將文件上傳到樹莓派，我們需要修改Apache文件目錄的一些權(quán)限，所以回到SSH終端并輸入：

sudochown-R pi:www-data /var/www/html

現(xiàn)在打開FileZilla并連接到樹莓派。輸入樹莓派的IP地址作為主機(jī)，pi作為用戶名，raspberry作為密碼，22作為端口。連接上了？很好！讓我們上傳一些文件！

文件可以從我們的GitHub倉(cāng)庫(kù)獲取:

https://github.com/ControlEverythingCom/Pi-Current-Monitor-Web-1

在FileZilla中導(dǎo)航到您下載/克隆這些文件的本地目錄。在FileZilla的樹莓派遠(yuǎn)程側(cè)面板中，導(dǎo)航到/var/www/html目錄并上傳文件。

回到終端，通過(guò)輸入以下命令移動(dòng)到/var/www/html目錄：

cd/var/www/html

現(xiàn)在輸入：

pythonCurrentMonitor.py

Python應(yīng)用程序應(yīng)該將當(dāng)前讀數(shù)打印到控制臺(tái)，如下所示：

步驟1.5 最終配置設(shè)置

我們現(xiàn)在需要更改html目錄中所有文件的所有者。在SSH終端中輸入：

sudochown-R pi:www-data /var/www/html

現(xiàn)在我們需要更正CurrentMonitor.py的權(quán)限，輸入：

sudochmodg+x /var/www/html/CurrentMonitor.py

現(xiàn)在，由于Apache將運(yùn)行Python腳本以與樹莓派上的i2c端口接口，我們必須確保Apache（www-data）被允許這樣做。因此，我們將把www-data添加到i2c組中，如下所示：

sudo usermod -a-G i2c www-data

最后……（請(qǐng)鼓掌）：

sudoreboot

關(guān)閉那個(gè)SSH終端

步驟2 接線并安裝電路板

我們必須注意，將會(huì)在這里處理120 VAC電線，而電擊可不是鬧著玩的。如果您對(duì)此感到不舒服，請(qǐng)務(wù)必聘請(qǐng)注冊(cè)電工來(lái)完成這一步。他們知道自己在做什么。

在繼續(xù)之前，您必須使用主開關(guān)關(guān)閉電路斷路器面板的所有電源。如果可能，我們強(qiáng)烈建議也關(guān)閉向面板供電的電線桿/配電箱上的斷路器。這將確保您不會(huì)受到電擊。在繼續(xù)之前，請(qǐng)務(wù)必測(cè)試電路斷路器面板中的所有點(diǎn)是否有電壓。

我還建議關(guān)閉面板中的所有斷路器，以確保安全。

電流監(jiān)測(cè)板監(jiān)測(cè)交流電路的火線。這根線通常是三芯電纜中的黑色線。白色通常是中性線，而裸線或綠線通常是地線。因此，將您想要監(jiān)測(cè)的每個(gè)電路的黑色線穿過(guò)板載電流監(jiān)測(cè)傳感器，如下所示：

在所有電線都穿過(guò)板載傳感器并重新連接到面板中的電路斷路器后，將USB電源連接到樹莓派，并將調(diào)節(jié)后的12VDC電源連接到電流監(jiān)測(cè)板。如果由于所有電路都關(guān)閉而導(dǎo)致這些電源關(guān)閉，請(qǐng)不要擔(dān)心。稍后樹莓派和電流監(jiān)測(cè)板通電時(shí)不會(huì)造成任何損害。

現(xiàn)在是時(shí)候給所有設(shè)備通電了。小心?。。?！再對(duì)所有東西進(jìn)行一次徹底檢查，并確保每個(gè)人都離開該區(qū)域，且所有東西都連接正確。另外，如果您在安裝過(guò)程中拆下了電路面板的蓋子，請(qǐng)確保將其重新裝上。在電線桿/配電箱上重新打開電源。然后回到電路面板并打開那里的主電源開關(guān)?，F(xiàn)在逐個(gè)打開面板中的每個(gè)電路斷路器。如果所有斷路器都能正常打開而不跳閘，并且房屋/商業(yè)場(chǎng)所中的所有設(shè)備都已通電，那么恭喜您工作完成得很好！

步驟3 讓我們開始玩吧！

確保您的樹莓派已重新連接到網(wǎng)絡(luò)。請(qǐng)注意，如果路由器重啟，其IP地址可能已更改，因此請(qǐng)務(wù)必檢查。一旦您知道了樹莓派的IP地址，請(qǐng)確保您的計(jì)算機(jī)、手機(jī)或平板電腦與樹莓派在同一網(wǎng)絡(luò)上，然后在網(wǎng)頁(yè)瀏覽器中輸入樹莓派的IP地址。您現(xiàn)在應(yīng)該能夠看到您所接線的每個(gè)電路的實(shí)時(shí)電流水平。

現(xiàn)在跑來(lái)跑去，像個(gè)瘋子一樣打開和關(guān)閉東西。我知道我通過(guò)在客廳里不規(guī)則地開關(guān)燈幾分鐘，笑得前仰后合，像個(gè)徹頭徹尾的傻瓜一樣惹惱了我的妻子。如果這發(fā)生在您身上，請(qǐng)不要難過(guò)。

結(jié)束語(yǔ)

雖然這很有趣，但幾天后您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)自己對(duì)此感到有些無(wú)聊。在那個(gè)時(shí)候，我強(qiáng)烈建議您自定義樹莓派的網(wǎng)頁(yè)界面，以從中獲得更多樂趣。您可以在那里做一些非常酷的事情。

您還可以做的事情是在您的網(wǎng)絡(luò)上為樹莓派注冊(cè)一個(gè)靜態(tài)IP地址，以便它不會(huì)更改（DHCP）。我通常會(huì)在路由器上保留IP地址，因?yàn)槲矣X得這是最安全的事情，而且如果您的路由器支持，這很容易。

此外，您還可以在路由器防火墻中打開一個(gè)端口以允許外部訪問，這樣您就可以在離開家時(shí)監(jiān)控所有內(nèi)容。您真的可以在這里全力以赴并設(shè)置DNS。如果您決定這樣做，請(qǐng)務(wù)必考慮安全性并正確設(shè)置。

另一件非常酷的事情是監(jiān)測(cè)每個(gè)電路的電流并計(jì)算電路的千瓦時(shí)使用量。這絕對(duì)是可行的，但稍微復(fù)雜一些。我們稍后可能會(huì)就此發(fā)布另一篇文章。這將使您能夠看到房屋中每個(gè)電路為您花費(fèi)了多少錢！

這里的可能性確實(shí)非常豐富，所以請(qǐng)發(fā)揮創(chuàng)意并告訴我們您想出了什么！

如何接線

接線相當(dāng)簡(jiǎn)單。只需將交流電路的火線穿過(guò)板載電流傳感器。使用隨附的電纜將電流監(jiān)測(cè)板連接到樹莓派。然后將您的以太網(wǎng)和電源連接到樹莓派，并將調(diào)節(jié)后的12VDC電源連接到電流監(jiān)測(cè)板。

代碼

樹莓派網(wǎng)頁(yè)界面的HTML、JS和Python文件

https://github.com/ControlEverythingCom/Pi-Current-Monitor-Web-1

https://codeload.github.com/ControlEverythingCom/Pi-Current-Monitor-Web-1/zip/refs/heads/master

原文地址：

https://www.hackster.io/ControlEverything/energy-monitoring-through-a-raspberry-pi-190a2a