Raspberry Pi Smartmeter Lesekopf für 1€ selbst bauen.

Derzeit werden in Deutschland Stromzähler durch „Smartmeter“ ausgetauscht. Die Smartmeter sind gerade smart genug, den Momentanverbrauch anzuzeigen. Damit sie das auch tun, muss man mit einer Taschenlampe eine PIN (PIN gibt es per Post vom Netzbetreiber) in das Smartmeter leuchten. Keine Ahnung, wer sich das Verfahren ausgedacht hat, Viel billiger als eine Folientastatur für eine Pin kann das kaum sein und es ist definitiv weniger smart. Vorne am Smartmeter gibt es eine Infrarotschnittstelle, über die man den Momentanverbrauch und den aktuellen Zählerstand gefahrlos (=Galvanisch getrennt) digital auslesen kann, nachdem die Pin eingegeben wurde.

Leider sind typische Leseköpfe für ihren Inhalt schweineteuer. Ein mit 45€ noch vergleichsweise günstiger kommt z.B. von Weidmann Elektronic. Typischerweise ist in so einem Lesekopf aber auch nur ein USB-Seriell Wandler und je nach Ausführung ein Fototransistor und eine IR-LED oder sogar nur ein Fototransistor verbaut.

Wenn man schon eine serielle Schnittstelle hat (z.B. USB-Seriell Wandler herumliegen oder einen Raspberry Pi…) kann man den Lesekopf auch für wenig Geld selbst bauen. Ich habe mich von diesem Post inspirieren lassen.

Einkaufsliste

  • BPW 40 Fototransistor
  • Kabel (lang genug um vom Lesenden Gerät bis zum Smartmeter zu gehen. Bei mir steht der Raspberry PI direkt unterm Stromzähler)

Aufbau des Sensors:

Der BPW40 kann direkt zwischen GND und RXD des an den GPIOs eines Raspberry Pi (oder eines USB-Seriell-Wandlers) angeschlossen werden. Für Raspberry Pi 3 sollte man erstmal im Vorfeld das Bluetooth-Modul deaktivieren, da dieses auch am seriellen Port angeschlossen ist.

Bei der Richtung des Fototransistors kann man nicht viel falsch machen: Ich habe den Sensor gleich mal versehentlich falsch herum angeschlossen, dem Raspberry Pi schadet das nicht, da schlimmstenfalls RxD auf GND gezogen wird (und dafür ist RxD ausgelegt). Auch der Sensor sollte vom schwachen Pullup an RxD nicht kaputt gehen können. Ist der Sensor falsch herum angeschlossen, empfängt man halt natürlich nix.

Verdrahtung des BPW40 mit dem Raspberry Pi

Anbringen am Stromzähler

Bei mir steht der Raspberry eh in der Nähe des Stomzählers. Den BPW40 habe ich am Kabel festgelötet und mit etwas Isolierband an einem kleinen Magneten befestigt. Die Metallscheibe am Stromzähler bei der Infrarotschnittstelle ist magnetisch, damit man den „Lesekopf“ auf diese Weise dort anbringen kann. Hier ein paar Bilder des Aufbaus:

Anschluss des BPW40 auf dem Raspberry Pi
Seitenansicht „Lesekopf“: Isolierband verbindet BPW40 mit Haltemagnet. Dazu etwas Schaumstoff um die Pins gerade zu halten.
Draufsicht BPW40 mit Magnet am Stromzähler befestigt.

 

Ausblick: Setup auf dem Raspberry Pi

Um den Lesekopf zu aktivieren, muss man erstmal den seriellen Port nutzbar machen. Für Rasberry Pi 2 heißt das: raspi-config konsolenprogramm ausführen, darin folgende Schritte: Interfacing Options -> Serial: Would you like a login shell to be accessible over serial: NO -> Would you like the serial hardware port to be enabled: YES. Für Raspberry Pi 3 sollte man zusätzlich im Vorfeld das Bluetooth-Modul deaktivieren

Nach dem Reboot kann man dann mit cat /dev/ttyAMA0 mit etwas Glück die ersten Daten reintröpfeln sehen, wenn man den Lesekopf vor die Sendediode des Stromzählers hält. Falls nicht, lohnt es sich ein Terminalprogramm aufzurufen und dort die richtige Baudrate, den richtigen Port und den richtigen Übertragungsmodus zu wählen (typischerweise 9600 8n1). Ich habe minicom verwendet, das kann mit apt install minicom installiert werden, z.B. hier gibt es eine Kurzanleitung.

In einem weiteren Schritt braucht man dann eine Software, die das Binärkauderwelsch aus dem Stromzähler dekodieren kann, ich habe node-red zusammen mit dem node-red-contrib-smartmeter-Modul verwendet, um die Daten in ein bereits laufendes graphite backend zu füttern und mit Grafana zu visualisieren. Am Ende bekommt man schöne Grafen des Stromverbrauchs. Man sieht gut dass unsere Grundlast mit um die hundert Watt ziemlich hoch ist. Die hohen Spikes sind der Backofen.

Wenn ich dazu komme mache ich noch einen Post über das Setup von nodered und graphite/grafana.

Stromverbrauch über 24 h

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