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Nachdem die Hardware aufgebaut und getestet wurde, wird der Sketch in den ESP8266 hochgeladen, das Modul gestartet und konfiguriert.

 

Voraussetzungen

Um mit dem EnergyCounter zu arbeiten, sind folgende Voraussetzungen zu schaffen:

 

Programmierung des MultiSwitch

Für die Programmierung wird ein normaler USB-FTDI-Adapter mit 5V verwendet. Aus den 5V des Adapters erzeugt der ESP8266 mit seinem eingebauten Spannungsregler die erforderliche Betriebsspannung von 3,3V.

Programmieradapter

Der Programmieradapter wird auf den MultiSwitch gesteckt und über ein USB-Kabel mit dem PC verbunden:

MultiSwitch mit Programmer

Der MultiSwitch benötigt noch keine eigene Stromversorgung, er wird aus dem Programmieradapter versorgt. Sollte das Netzteil bereits angesteckt sein, kann es stecken bleiben - es gibt keine Kurzschlüsse oder ähnliches.

Auf dem PC wird die Arduino-IDE gestartet und die Parameter für den ESP8266 eingestellt:

Parametereinstellung

Die gelb markierten Einträge sind immer gleich einzustellen. Der rot hinterlegte Eintrag für den COM-Port hängt von Eurem FTDI-Adapter ab. Bei meinem PC ist es COM26. Stellt ihn auf Euren Wert ein.

Jetzt kann der Sketch auf den ESP8266 hochgeladen werden. Nach erfolgreichem Hochladen sollte der ESP8266 einmal per Reset-Taste zurückgesetzt werden.

 

Konfiguration

Achtung! Hinweis: Bei der Konfiguration dürfen SSI und Passwort fürs WLAN keine Leerzeichen enthalten. Das Webformular liefert diese Infos URL-codiert zurück und dann werden falsche Daten im EEPROM gespeichert! Also nur ASCII Groß-/Kleinbuchstaben und Ziffern verwenden. Auch Umlaute sind zu vermeiden.

Im EEPROM des ESP8266 werden die Konfigurationsdaten abgelegt und bei jedem Boot abgerufen und angewendet. Nach dem Brennen des Sketch ist das EEPROM leer und muß erst mit Konfigurationsdaten gefüllt werden. Die Schwierigkeit besteht darin, dass der ESP8266 erst einmal nicht ins WLAN des Anwenders verbinden kann, weil SSID und Passwort fehlen. Hier bietet sich an, dass der ESP8266 erst einmal ein eigenes WLAN mit Webserver erstellt, auf das sich der Anwender mit seinem Browser verbinden kann. Über ein angebotenes HTML-Formular können dann die Konfigurationsdaten eingegeben werden. Nach Absenden des Formulars werden die Daten im EEPROM gespeichert und der ESP8266 neu gebootet. Beim zweiten Reboot findet der Chip die erforderlichen WLAN- und Konfigurationsdaten im EEPROM vor und kann sich mit dem WLAN des Anwenders verbinden.

 

Ablauf der Konfiguration

Konfiguration eines ESP8266

Beim ersten Boot sind noch keine Konfigurationsdaten im EEPROM vorhanden. Nach dem Einlesen der EEPROM-Daten enthalten 'SSID' und 'Passwort' also Leerstrings.

  1. Der ESP8266 versucht 20 Sekunden lang, sich mit dem WLAN zu verbinden
  2. Jetzt erfolgt die Überprüfung, ob die Verbindung erfolgreich war. Wenn 'Nein', weiter mit Schritt (3). Wenn die Verbindung erfolgreich war, weiter mit Schritt (7).
  3. Der ESP8266 erstellt einen eigenen WLAN Access Point mit einer fester SSID ('ESPWIFI') und IP-Adresse (192.168.4.1)
  4. Ein Webserver mit einem HTML-Konfigurationsformular wird gestartet. Der Anwender verbindet sich über seinen PC mit dem neuen WLAN und ruft den Browser mit der IP-Adresse 192.168.4.1 auf. Das Konfigurationsformular wird angezeigt. Der Anwender gibt die richtigen WLAN-Daten und weitere Einstellungen ein und sendet das Formular ab
  5. Der ESP8266 empfängt die Formulardaten, wertet sie aus und speichert sie im EEPROM
  6. Ein automatischer Reboot des ESP8266 wird ausgeführt. Wurden die WLAN-Daten richtig konfiguriert, dann wird die WiFi-Verbindung erfolgreich sein und Schritt (7) wird abgearbeitet. Wenn nicht, erfolgt wieder Ablauf (1) bis (4).
  7. Im konfigurierten WLAN wird ein Webserver mit der vom DSL-Router erhaltenen DHCP-Adresse gestartet. Der Anwender kann sich über den Browser mit dem ESP8266 verbinden und das Modul bedienen oder wieder die Konfiguration ändern

 

Verwendete URL's Konfigurations-Webserver

Für die Konfiguration und Bedienung des ESP8266 werden die erforderlichen URL's festgelegt, welche der Anwender im Browser eingeben muß. Der ESP8266 hat feste Vorgaben bei der Erstellung eines Access Points:

Um sich mit dem PC zu diesem WLAN zu verbinden, muß unter Windows eine Verbindung hergestellt werden. Dann kann im Browser die Konfigurationsseite aufgerufen werden:

http://192.168.4.1 (für ein nicht konfiguriertes ESP)

oder

http://ESP_016026 (für ein konfiguriertes ESP)

Letzteres ist etwas schwieriger, weil man den Hostnamen des ESP8266 nicht kennt. Man kann ihn allerdings über die Weboberfläche des DSL-Routers ermitteln. Einfacher ist die Verbindung über die IP-Adresse.

Dem Anwender wird jetzt das Konfigurationsformular angeboten, in dem auch der Hostname angezeigt wird. Diesen Hostnamen sollte man sich für die spätere Bedienung notieren!

 

Verwendete URL's der Bedienoberfläche

Nach dem Reboot mit gültiger Konfiguration muß man sich am Windows-PC mit dem normalen Haus-WLAN verbinden. Der Aufruf der Weboberfläche erfolgt im Browser über

http://ESP_016026

Die IP-Adresse wird jetzt angezeigt. Man kann sie alternativ über den DSL-Router herausfinden. Hier die verfügbaren URL's des EnergyCounter:

Nr. URL Bedeutung
 
Konfigurations-Web
0 http://192.168.4.1 Nicht konfigurierter ESP8266: PC mit dem WLAN 'WiFi_016026' verbinden
und diese URL im Browser aufrufen.
 
Interaktive Bedienung 
1 http://ESP_XXXXXX Bedienoberfläche mit allen Befehlen (Homepage)
2 http://ESP_XXXXXX/cfg Formular mit den EEPROM-Konfigurationsdaten zur Ansicht/Änderung
3 http://ESP_XXXXXX/val Formular mit Anzeige der Messwerte. Möglichkeit zum Setzen einzelner Kanal-Zustände.
4 http://ESP_XXXXXX/boot Der ESP8266 wird neu gebootet
5 http://ESP_XXXXXX/delconfig Alle Konfigurationswerte im EEPROM löschen, dann folgt ein
automatischer Reboot. Der ESP8266 startet
dann wieder mit der Konfigurationsoberfläche
6 http://ESP_XXXXXX/state

Setzen der Ausgänge durch von OpenHAB gesendete URLs. Möglich sind ch1 und ch2, mit jeweils den Werten ON und OFF

Beispiel: http://ESP_016026/state?ch1=ON&ch2=OFF schaltet Kanal 1 EIN und Kanal 2 AUS.

 

 

Steuerung per Taste

Im Programm ist auch noch eine Steuerung über den Taster S6 vorgesehen. Je nachdem, wie lange man auf den Taster drückt, werden unterschiedliche Aktionen ausgelöst:

  1. fünf Sekunden: Reboot des ESP8266
  2. ab 20 Sekunden: Löschen des EEPROM und Reboot

Das Programm entprellt die Taste S6 zusätzlich (50msec).

 

HTML-Webseiten des ESP8266

Mit dem WLAN des ESP8266 verbinden

Wenn der ESP8266 das erste Mal gestartet wird, dient er als Access Point mit einem vomModul abhängigen Namen 'WiFi_016026'. Der Anwender muß sich mit seinem PC an dieses WLAN verbinden. Die folgenden Screenshots stammen von meinem Windows 10 - PC. Zuerst klickt man in der Taskleiste rechts unten auf das WLAN-Symbol. Daraufhin öffnet sich die Auflistung der verfügbaren Netzwerke:

WLAN trennen

'CYBERDYNE' ist mein Haus-WLAN. Man klickt auf den Button 'Trennen'. Bevor man nicht das WLAN getrennt hat, wird das WLAN des MultiSwitch nicht angezeigt. Das WLAN 'WiFi_016026' ist unser Ziel, der Eintrag wird angeklickt, die Verbindung wird durchgeführt. Man sieht die erfolgreiche Verbindung, wenn man nochmals auf das WLAN-Symbol in der Taskleiste klickt:

WLAN MultiSwitch verbinden

Der PC erhält nun automatisch eine IP-Adresse, welche zum MultiSwitch passt. In der Taskleiste kann man die erfolgreiche Verbindung ebenfalls erkennen, wenn man den Cursor über dem WLAN-Symbol positioniert:

WLAN in der Taskleiste

Anschließend öffnet man den Browser und gibt die IP-Adresse 192.168.4.1 ein:

Browser aufrufen

 

Webformular Konfiguration

Es öffnet sich die Konfigurationsseite des ESP8266. Im oberen Teil werden die verfügbaren WLANs angezeigt:

Konfigurations Webpage

 

Jetzt gibt man SSID und Passwort in das Formular ein, das sind die Mindestinformationen. Anschliessend klickt man den Button 'Save' an. Die Parameter werden jetzt im EEPROM des ESP8266 gespeichert und der Reboot veranlasst:

Konfiguration speichern

Jetzt wechselt man mit dem PC in das neu konfigurierte WLAN und kann im Browser den Hostnamen 'ESP_016026' aufrufen. Der Webserver für die Bedienung wird gestartet.

 

Webformulare Bedienung

Der Webserver im Betrieb bietet mehrere Möglichkeiten, welche von der Homepage aus aufgerufen werden können.

Homepage

Die Homepage bietet die Auswahl aller vorhandenen Funktionen an

Homepage

 

Darstellung der Werte (Show values)

Die zuletzt an OpenHAB übermittelten Werte für Energie und Leistung werden angezeigt. Sie ändern sich nach jedem Messintervall (normalerweise 60sec.). Die Webpage muß per Taste <F5> von Hand aktualisiert werden, um neuere Werte zu sehen.

Werte Webpage

 

Konfiguration

Auch im Betriebsmodus steht die Konfigurationsseite zur Verfügung. Damit können einzelne Parameter nachträglich angepasst werden. Beim Klick auf 'Save' werden sie im EEPROM gespeichert und der ESP8266 anschließend neu gebootet.

Konfigurations Webpage

 

Reboot

Damit kann der Chip per Software neu gestartet werden. Die Konfigurationsdaten im EEPROM werden nicht verändert.

Reboot Webpage

 

EEPROM löschen und booten

Über diese Funktion werden alle Parameter aus dem EEPROM gelöscht. Dies entspricht einem Zurücksetzen in den Auslieferungszustand. Damit die Änderungen übernommen werden, wird der ESP8266 anschließend neu gebootet. Der Anwender muß sich dann wieder mit dem Netzwerk  'ESPWIFI' verbinden und die Adresse 192.168.4.1 im Browser angeben.

Reset Webpage

 

Einzelheiten zu den Konfigurations-Parametern

Bei den Variablen für Kanal1 bis 5 werden bei der ersten Konfiguration OpenHAB-Variablennamen vorgeschlagen, welche eindeutig sind. Sie beinhalten den Hostnamen des Moduls. Es wird empfohlen, diese Vorschläge beizubehalten und in den Konfigurationsdateien von OpenHAB zu übernehmen. Die Variablen dürfen keine Umlaute oder Leerzeichen beinhalten.

Bei den 'Measurement Parameters' kann das Messinterval in Sekunden festgelegt werden. Die Empehlung ist 60 Sekunden. Wenn man hier einen zu kleinen Wert oder '0' eingibt, kann sicher der EnergyCounter 'aufhängen'. Dann muß das EEPROM über eine Hilfs-Software gelöscht werden.

Die Faktoren für die Kanäle 1 bis 5 sind Multiplikatoren für die gezählten Impulse. Über sie ist die Anpassung an die Impulswertigkeit eines Zählers möglich:

Ein S0-Stromzähler hat eine Impulswertigkeit von 0,5Wh pro Impuls (aufgedruckt auf Gehäuse). In diesem Fall stellt man den Faktor auf '0.5', dann wird die Energie in Wattstunden an OpenHAB übertragen.

Ein Gaszähler hat eine Impulswertigkeit von 100L/Impuls. Hier wäre als Faktor 100.0 einzutragen, damit der Gasverbrauch in Litern an OpenHAB übertragen wird. Hier müssen immer Floatzahlen mit einem Punkt als Trenner der Nachkommastellen eingeben werden, also '100.0' anstatt '100'.

 

Download des Programms

Ihr könnt Euch das Programm im Downloadbereich herunterladen.