2019-07-22

Esp8266 Nodemcu Gaszähler Thingspeak

Auslesen des Gaszählers Elster BK-G4M mittels Reedrelais.

Die meisten mechanischen Gaszähler besitzen bereits ab Werk einen Impulsmagneten in der letzten Stelle des Rollenzählwerkes und können einfach mit einem Impulsnehmer ausgestattet werden. Ob der Gaszähler dafür geeignet ist, erkennt man an einem Aufdruck wie z.B. "1 Imp ? 0,01 m³" auf dem Typenschild.

Funktionen

Zur Anzeige vom Zähler Impuls wird die Onboard Led des Nodemcu genutzt. Die OnBoardLed des Esp 12E wird als Heartbeat-LED verwendet. Dein händisch eingegebener Zählerstand wird in einer Datei im Spiffs des Esp8266 gespeichert und bei jedem Neustart aus dieser eingelesen. Der Zählerstand wird, vorausgesetzt der Wert hat sich geändert, aller 4 Stunden erneut abgespeichert.

Ansicht Gaszähler im Webrowser.

Esp8266 Gaszähler.

Webinterface

Hier kannst du den aktuellen Zählerstand eingeben. Die Leds der optischen Anzeige schalten. Der Zählerstand im Browser wird aller 5 Sekunden aktualisiert. Die vergangene Zeit seit dem letzten Sendefehler wird bei aufgeklappter Eingabemaske angezeigt. Beim Klick auf dem grauen Bereich der Zähleranzeige erscheint die Eingabemaske. Hier lassen sich auch beide Leds schalten.

Nodemcu Gaszähler.

Thingspeak Datenlogger

Aller 5 Minuten wird der aktuelle Stand der Gasuhr an deinen Thingspeak Account gesendet. Die Antwort von Thingspeak, ob die Übertragung erfolgreich war, wird nicht blockierend ausgewertet. Im Fehlerfall wird der Zählerstand erneut zu Thingspeak gesendet.

Thingspeak Account einrichten

Anzeige des letzten Sendefehler zu Thingspeak.

Nodemcu Gasuhr.

Da sich bei mir, als Holzheizer, der Gaszähler nur an extrem kalten Wintertagen dreht, nochmals vielen Dank an Andreas für die ausführlichen praktischen Tests und Rückmeldungen.

Download Sketch

Der Sketch zum Gasuhr auslesen übersichtlich aufgeteilt in Tabs.

Gaszaehler.ino

// ****************************************************************
// Sketch Gaszähler Modular(Tab)
// created: Jens Fleischer, 2018-03-30
// last mod: Jens Fleischer, 2018-07-01
// For more information visit: https://fipsok.de
// ****************************************************************
// Hardware: Nodemcu
// D2 = GPIO4  Anschluss Reedrelais vom GPIO4 auf GND
// 10k Pullup-Widerstand von VCC auf GPIO4
// Versorgung über USB
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  Copyright (c) 2018 Jens Fleischer. All rights reserved.

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  License as published by the Free Software Foundation; either
  version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
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  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  Lesser General Public License for more details.
*******************************************************************/

#include <ESP8266WebServer.h>     // http://arduino-esp8266.readthedocs.io/en/latest/esp8266wifi/readme.html#server
#include <ArduinoOTA.h>           // http://arduino-esp8266.readthedocs.io/en/latest/ota_updates/readme.html
#include <FS.h>                   // http://arduino-esp8266.readthedocs.io/en/latest/filesystem.html

const byte inputPIN = D2;         // Reedrelais
const byte HeartbeatLed = D4;     // OnBoardLed Esp 12E
unsigned long value, oldvalue;
bool ledz = HIGH, ledh = HIGH;    // Merker für ZählerLed AN/Aus , Merker für HeartbeatLed AN/Aus
unsigned long fehlerZeit;         // Zeitpunkt des letzten Fehlers

ESP8266WebServer server(80);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("");
  pinMode(HeartbeatLed, OUTPUT);
  digitalWrite(HeartbeatLed, HIGH);
  Connect();    // ruft die Funktion zum Verbinden mit dem Wlan auf
  homepage();   // ruft die Funktion zum bereitstellen einer Webseite auf
  SPIFFS.begin();
  server.begin();
  Serial.println("HTTP Server ist gestartet\n");

  ArduinoOTA.onStart([]() {                         // Zählerstand speichern bevor OTA Update
    speichern();
  });
  ArduinoOTA.begin();

  File f = SPIFFS.open("/value.txt", "r");          // Zählerstand beim Start aus Datei lesen
  String str = f.readStringUntil('\n');
  value = str.toInt();
  oldvalue = value;
  f.close();
}

void loop() {
  static unsigned long letzterAufruf = 0;
  ArduinoOTA.handle();
  server.handleClient();
  zaehlerauslesen();  // Funktionsaufruf
  char buf[9];
  snprintf(buf, sizeof(buf), "%li.%02li", value / 100, value % 100);
  if (!thingspeak(buf)) {
    fehlerZeit = millis() / 1000;
  }
  ledh ? digitalWrite(HeartbeatLed, millis() % 500 >= 250) : digitalWrite(HeartbeatLed, HIGH);    // LED zeigt an das der Sketch läuft
  unsigned long aktuelleMillis = millis();
  if (aktuelleMillis - letzterAufruf >= 60000UL * 240 && value != oldvalue) {       // Zählerstand speichern() aller 4 Stunden, wenn der Wert sich geändert hat
    speichern();
    oldvalue = value;
    letzterAufruf = aktuelleMillis;
  }
}

void zaehlerauslesen() {
  bool aktueller = 1;
  static bool vorheriger = 1;
  static unsigned long letzteMillis = 0;
  unsigned long aktuelleMillis = millis();
  if (aktuelleMillis - letzteMillis >= 1000) {       // Das Reedrelais wird einmal pro Sekunde abgefragt
    aktueller = digitalRead(inputPIN);
    if (!aktueller && aktueller != vorheriger) {
      value++;
    }
    vorheriger = aktueller;
    letzteMillis = aktuelleMillis;
  }
  !ledz ? digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH) : !vorheriger ? digitalWrite(LED_BUILTIN, millis() % 500 >= 250) : digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);    // LED blinkt wenn Reedrelais geschlossen
}

void speichern() {
  File f = SPIFFS.open("/value.txt", "w");
  f.printf("%li\n", value);
  f.close();
}

Connect.ino

// ****************************************************************
// Sketch Connect Modular(Tab) mit optischer Anzeige
// created: Jens Fleischer, 2018-04-08
// last mod: Jens Fleischer, 2018-07-31
// For more information visit: https://fipsok.de
// ****************************************************************
// Hardware: Esp8266
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  Copyright (c) 2018 Jens Fleischer. All rights reserved.

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void Connect() {      // Funktionsaufruf "Connect();" muss im Setup eingebunden werden
  const char* ssid = "Netzwerkname";             // << kann bis zu 32 Zeichen haben
  const char* password = "PasswortvomNetzwerk";  // << mindestens 8 Zeichen jedoch nicht länger als 64 Zeichen

  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);     // OnBoardLed Nodemcu
  byte i = 0;
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    digitalWrite(LED_BUILTIN, 0);
    delay(500);
    digitalWrite(LED_BUILTIN, 1);
    delay(500);
    i++;
    Serial.printf(" %i sek\n", i);
    if (i > 9) {
      Serial.print("\nVerbindung zum AP fehlgeschlagen !\n\n");
      ESP.restart();
    }
  }
  Serial.println("\nVerbunden mit: " + WiFi.SSID());
  Serial.println("Esp8266 IP: " + WiFi.localIP().toString());
}

Html.ino

// ****************************************************************
// Sketch Gaszähler Webinterface Modular(Tab)
// created: Jens Fleischer, 2018-04-08
// last mod: Jens Fleischer, 2019-07-22
// For more information visit: https://fipsok.de
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// Hardware: Esp8266
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void homepage() {     // Funktionsaufruf "homepage();" muss im Setup eingebunden werden
  server.on("/", handleRoot);
  server.on("/detail", handledetail);
  server.on("/ledh", []() {
    ledh = !ledh;
    handledetail();
  });
  server.on("/ledz", []() {
    ledz = !ledz;
    handledetail();
  });
}

void handledetail() {
  if (server.arg(0).length() > 0 && server.arg(0).length() <= 7) {
    value = server.arg(0).toInt();
    speichern();                                  // Benutzer Eingabe in der Datei speichern
    Serial.printf("Zählerstand vom Client: %d\n", value);
  }
  char buf[39];
  snprintf(buf, sizeof(buf), "[\"%05ld,%02d9  m³\",\"%d\",\"%d\",\"%s\"]", value / 100, value % 100, ledh, ledz, Fehlerzeit().c_str());
  server.send(200, "application/json", buf);     // Zählerstand und Led Status an Html Seite senden
}

String Fehlerzeit() {   // ermittelt die vergangene Zeit seit dem letztem Verbindungsfehler zu Thingspeak
  if (fehlerZeit > 0) {
    String Time = "";
    uint8_t mm = (millis() / 1000 - fehlerZeit) / 60 % 60;
    uint16_t hh = ((millis() / 1000 - fehlerZeit) / 60) / 60;
    if (hh > 240) fehlerZeit = 0;      // nach 10 Tagen ohne Fehler, wird die Fehleranzeige zurückgesetzt
    if (hh < 10)Time += "0";
    Time += (String)hh + ":";
    if (mm < 10)Time += "0";
    Time += (String)mm;
    return Time;
  }
  return "0";
}

void handleRoot() {   // Html Webseite, der Zählerstand wird aller 5 Sekunden mittels fetch.api aktuallisiert
  String temp = "<!DOCTYPE HTML><html lang='de'><head><meta charset='UTF-8'><meta name= viewport content='width=device-width, initial-scale=1.0,'><title>Gaszähler</title><script>";
  temp += "window.addEventListener('load',function(){document.querySelector('#grey').addEventListener('click',function(){e()});document.querySelector('#ledz').addEventListener";
  temp += "('click',function(){d('ledz')});document.querySelector('#ledh').addEventListener('click',function(){d('ledh')});document.querySelector('input').addEventListener('blur',";
  temp += "function(){b(inObj=document.querySelector('input'))});var c=document.querySelector('#note');function b(f){!f.checkValidity()?(c.innerHTML=f.validationMessage,";
  temp += "c.classList.add('note')):d('detail',inObj.value)};var a;function e(){document.getElementById('no').style.display=a?'none':'flex';a=!a;c.innerHTML='';";
  temp += "c.classList.remove('note');document.querySelector('form').reset()}function d(g,f){if(Number.isInteger(parseInt(f))){e()}fetch(g,{method:'POST',body:f})";
  temp += ".then(function(h){return h.json()}).then(function(j){document.querySelector('#wert').innerHTML=j[0];var h=document.querySelector('#ledh');var i=document.querySelector";
  temp += "('#ledz');if(j[1]=='0'){h.innerHTML='LED On',h.classList.remove('buttonon')}else{h.innerHTML='LED Off',h.classList.add('buttonon')}if(j[2]=='0'){i.innerHTML=";
  temp += "'LED On',i.classList.remove('buttonon')}else{i.innerHTML='LED Off',i.classList.add('buttonon')}if(j[3]!='0')document.querySelector('#led').innerHTML='Sendefehler vor '";
  temp += "+j[3]+' hh:mm';})}document.addEventListener('DOMContentLoaded',d('detail'));setInterval(d,5000,'detail')});</script><style>body{background-color:tan;display:flex;";
  temp += "flex-flow:column;align-items:center;padding:10px;font-size:18px}#grey,#no{display:flex;flex-flow:column;align-items:center;background-color:#c5c3c3;width:280px;";
  temp += "height:150px;border:.3em solid #aeaeab;box-shadow:5px 10px 5px rgba(0,0,0,0.7);border-radius:.5em}#black{background-color:black;width:14em;height:2em;";
  temp += "border-radius:.2em}#red{border:.27em solid red;position:relative;width:3.7em;height:1.5em;left:6.4em}#wert{color:white;position:relative;top:-2.2em;left:.1em;";
  temp += "letter-spacing:.2em;font-size:1.6em;font-weight:bold}#no{display:none}.note{background-color:#fecdee;padding:.3em;margin-top:1.5em;text-align:center;max-width:17em;";
  temp += "border-radius:.5em;position:relative;top:-13.3em}input,#led{height:30px;margin-top:1em}.button{background-color:#75a27e;height:40px;width:120px;font-size:16px;";
  temp += "box-shadow:5px 5px 5px rgba(0,0,0,0.7)}.buttonon{background-color:#cf848c}</style></head><body class='flexg'>  <div id ='grey'><h1>Zählerstand</h1><div id='black'>";
  temp += "<div id='red'></div></div></div><span id='wert'></span><div id ='no'><form><input placeholder=' Zählerstand eingeben' pattern='[0-9]{1,7}' title='Nur 1 bis";
  temp += " 7 Ziffern sind erlaubt' required></form><div id='led'> Zähler - Led - Heartbeat</div><div><button id='ledz' class='button'>LED On/Off</button> <button id='ledh' ";
  temp += "class='button'>LED On/Off</button></div></div><div id='note'></div></body></html>";
  server.send(200, "text/html", temp);
}

Thingspeak.ino

// ****************************************************************
// Sketch Thingspeak Modular(Tab) (Antwort nicht blockierend)
// created: Jens Fleischer, 2018-04-08
// last mod: Jens Fleischer, 2018-05-05
// For more information visit: https://fipsok.de
// ****************************************************************
// Hardware: Esp8266
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  Copyright (c) 2018 Jens Fleischer. All rights reserved.

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WiFiClient client;

bool thingspeak(const char* value) {       // Funktionsaufruf "thingspeak();" muss in loop eingebunden sein
  static bool error = false, response = true;
  const uint16_t httpPort = 80;
  const char* host = "184.106.153.149";
  const char* ApiKey = "6B4K5ZH1EEKTU63R";                  // trage deinen ApiKey von https://thingspeak.com
  const unsigned long interval = 1000UL * 300;              // Interval in Sekunden einstellen
  static unsigned long letzteMillis = 0 - interval / 2;     // Sendebeginn einstellen ("- interval" = sofort, "0" = nach Ablauf von Interval)
  const uint16_t timeout = 2000;                            // Zeitraum für Fehlerrückgabe in Millisekunden einstellen
  const String path = (String)"&field1=" + value + "&field2=" + value;     // "field1 bis 8" anpassen

  /*************** Thinkspeak senden *********************/

  unsigned long aktuelleMillis = millis();
  if (aktuelleMillis - letzteMillis >= interval || error) {       // senden im Interval und erneut im Fehlerfall
    error = false;
    letzteMillis = aktuelleMillis;
    if (!client.connect(host, httpPort)) {
      Serial.println("Thingspeak Verbindung fehlgeschlagen !");
      error = true;
      return false;
    }
    else {
      client.printf("POST /update?key=%s%s HTTP/1.1\r\nHost: %s\r\nConnection: close\r\n\r\n", ApiKey, path.c_str(), host);
      response = 0;
      return true;
    }
  }

  /************** Thinkspeak auf Anwort prüfen *****************/

  if (!response) {
    if (millis() - letzteMillis > timeout) {
      Serial.println("Thingspeak Client Timeout !");
      error = true;
      return false;
    }
    if (client.available()) {               // einlesen der Antwort
      //Serial.printf("Thingspeak Antwort nach: %4ld ms\n", millis() - letzteMillis); // zeigt die Zeit bis zur Antwort --> passe den Timeout entsprechend an
      String line = client.readStringUntil('\n');
      if (line.startsWith("HTTP/1.1 200 OK")) {    // wenn Antwort mit "HTTP/1.1 200 OK" beginnt war das Senden erfolgreich
        client.stop();
        response = true;
      }
    }
  }
  return true;
}

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