S0 - Signal mit Wemos D1 Mini erzeugen?

[Bernd Schwaiger]

Hi zusammen,
ich durchstöbere das Netz jetzt seit mehreren Tagen leider erfolglos zu folgendem Thema:
Kann man mit einem Wemos D1 mini o.ä. günstigen Alternativen ein S0-Bus-Signal erzeugen?

Zum Hintergrund:
Ich hab mir eine PV Anlage aufs Dach montiert und meine Gasheizung durch eine Wärmepumpe (Remko WKF 170 NEO compact) mit Pufferspeicher getauscht.
Sinn macht natürlich, wenn man den Überschuß der PV Anlage in Form von z.B. Wärmeenergie speichern würde. Die Wärmepumpe verfügt auch über die entsprechende Software.
Mein Problem besteht darin, dass diese nur mit S0-Bus-Signalen arbeitet und mein Stromzähler bzw. mein Wechselrichter keine Schnittstelle besitzen bzw. der Kabelweg recht umständlich wäre.
Die aktuell produzierte Leistung vom Fronius Symo 10.0-3 m lese ich bereits über den Fronius Adapter im iobroker aus.
Auch mein Shelly-Em 3, welcher am Hausanschluss installiert ist, schickt brav Daten der bezogenen bzw. eingespeisten Leistung.
Ich müsste also, rein theoretisch (vermute ich zumindest), nur mehr die ausgelesenen Werte jeweils in S0 Signale umwandeln und diese dann an die Wärmepumpe weiterleiten und das im Idealfall über Wlan.

Zum Auslesen von S0 Signalen findet man 1000 Foren und Videos, aber zum generieren leider nichts.

Vielen lieben Dank im Voraus,

LG
Bernd

[Dieter_P]

@bernd-schwaiger

Hi schau doch Mal hier:
https://www.stall.biz/wp/wp-content/uploads/2016/12/Folie1-2.jpg

Dort wird ein PC817 Optokoppler genutzt für den S0 Ausgang. Der Eingang also was vom ESP käme braucht aber 50mA laut Datenblatt was ein ESP8266 nicht liefern kann. Somit brauchst du einen anderen Optokoppler oder baust da noch was wie einen Verstärker davor.

Der Rest ist dann Softwaresache auf dem ESP.

Alternativ prüfe Mal einen ESP32 der kann etwas mehr Ausgangsstrom an den GPIOs.
Der PW817 findet sich auch öfters um mit dem ESP32 und PWM LEDs zu dimmen. Ob man das so komfortabel für die Nutzung als S0 Ausgang variieren und konfigurieren kann wäre vielleicht auch eine Idee zum prüfen.

[Bernd Schwaiger]

@dieter_p

Hallo Dieter,
vielen Dank für deine rasche Antwort.
Die Bauanleitung hatte ich auch schon gesehen.

Eigentlich hatte ich gehofft, dass sich vielleicht jmd bereits damit beschäftigt hat und ich nur nachbauen muss ohne lange rumzutüfteln.
Sieht aber so aus, als müsste ich mich in den Wintermonaten, wenn ich wieder etwas mehr Zeit habe, mal etwas länger damit beschäftigen.
Deinen Vorschlag mit dem ESP32 werde ich mir auf jeden fall ansehen!
Danke dafür!

LG

[Dieter_P]

@bernd-schwaiger
Hi Bernd,

für den ersten Test würde ich wahrscheinlich keinen Lötkolben auspacken und den ESP32 an so ein Modul hängen. Der Rest ist dann Software und den GPIO zum korreckten Pulsen für einen s0 zu bewegen.

Edit: Hat mich selber interessiert und könnte auch bei mir so zum Einsatz kommen. Mit ESPEasy würde ich es nun so per Rule angehen:

on System#Boot do
LoopTimerSet_ms,1,100
endon

on Rules#Timer=1 do
  Let 1,%v1% + "mqtt-Power"/72     // mqtt Import ergänzen, Berechnung 72kW für alle 100ms ein Puls (Wärmepumpe hat s0 -> 500 Impulse pro kWh)
  if %v1% >= 1
    LongPulse_mS,"GPIO-Number",1,30    //  GPIO Nummer eintragen wo der PC817 angecshlossen ist
    Let 1,0
  endif
endon

[Bernd Schwaiger]

@dieter_p

Hi Dieter,

danke nochmal für deine Zeit und deine Mühe!

Ich hab mir mal ein paar Module bestellt zum Probieren bestellt.
Wie gesagt werde ich aber wahrscheinlich erst im Winter die Möglichkeit haben da mehr Zeit zu investieren, mich weiter reinzulesen und zu probieren.

@dieter_p sagte in S0 - Signal mit Wemos D1 Mini erzeugen?:

könnte auch bei mir so zum Einsatz kommen.

Ich vermute stark, dass dieses Thema einige interessieren und betreffen könnte. Oft wird gar nicht an eine solche Variante gedacht, sondern einfach Zähler mit S0 Schnittstelle eingebaut und dann Kabel verlegt.

Danke nochmals!

LG
Bernd

[Dieter_P]

@bernd-schwaiger

Interessant wäre noch zu wissen, wie die Wärmpepumpe mit den s0 Signalen umgeht. Denke da wird eine begrenzte Logik hinter sein und im einfachsten Fall nur eine Prüfung ob der Überschuss groß genug ist um die WP zu betreiben. Falls dem so ist, kann man sich die "Modelierung" des s0 Signals ja erheblich vereinfachen (aktuell stecken da bestimmt so noch Fallstricke im Code-Gebastel). Du prüfst im ESP (Event basiert) den MQTT-Wert auf größer und kleiner und schickst entsprecht Pulse die den Trigger der WP auslösen oder eben nicht.
Bsp (Triggerpunkt WP = 3,6kW)
Mqtt-Überschuss > 3,6kW = s0-Ausgang Puls alle 2 Sekunden
Mqtt-Überschuss <3,6kW = s0-Ausgang Puls alle 3 Sekunden

Beste Grüße

[Bernd Schwaiger]

@dieter_p
Hi Dieter,

auf Seite 13 des hochgeladenen PDFs stehen die Voraussetzungen der WP.
Da weiter unten überall beschrieben wird, dass mind. 2 Signale angeschlossen werden müssen, gehe ich davon aus, dass diese den Überschuss selbst errechnet und entsprechend dann den Verbrauch anpasst.
Ich denke, dass Einfachste wäre daher, wenn ich die beiden Signale vom Zähler des Hausanschlusses und vom Wechselrichter 1:1 weiterschicke und die WP machen lasse.
Da in der WP die Impulsraten einstellbar sind, ist vermutlich auch mit 1000 Impulsen / KW am einfachsten zu rechnen.

264033_IS_PV-Smart-Grid-Touch_DE.pdf

LG

[Dieter_P]

@bernd-schwaiger

Hi Bernd,

ah hatte mir nur den Anschlußplan angesehen (da stehen auch die 500Imp./s) . Das ist mal eine Auskunft-> schönes Handbuch.

Hatte bisher die Kabelverlegung als No-Go oder sehr aufwendig verstanden.

Wenn Du ein 2 kanaliges Optokoppler Modul bestellt hast, sollte das doch auch kein Thema sein.

Bei ESPEasy war einer der Entwickler so nett und hat extra für diese Anwendung die Software erweitert.

Nun ist es möglich ohne Dauerschleife(also Eventgetriggert) modelierte Impulse/Signale zu senden:

longpulse_ms,2,1,30,7170,-1

Hiermit schickt du ein dauerhaftes Signal (aktiviert mit -1) an GPIO2.
Welches 7170ms-30ms low ist und 30ms High.

Das triggest Du auf Änderung vom MQTT Signal und veränderst entsprechend die 7170ms.

Schöne Sache.

Liegt aktuell auf Github, dürfte aber im nächsten Release auch enthalten sein.

[Bernd Schwaiger]

@dieter_p
Hi Dieter,
hat zwar leider etwas gedauert (bin einfach nicht vorher dazukommen...), aber hab mich da jetzt mal was mit dem Projekt beschäftigt.

Hab mir die Norm (EN 62053-31) besorgt und alles soweit aufgebaut (mithilfe meines Arbeitskollegen), wie ich der Meinung bin, dass es stimmen sollte^^

Die Schaltung dazu:

Da ich die 5V vom Wemos D1 Mini abgreife um das 15mA Signal zu erzeugen konnte ich das fertige Modul hat leider nicht verwenden, da dort zu große Wiederstände verbaut sind (meine Kollege hat dann die Optokoppler ausgelötet und wir ahben die dann auf eine eigene Platine aufgebaut).
Ich hoffe jetzt, dass die Spannung vom Signal (ca. 4V) ausreichen für die S0-Schnittstelle, da in der Norm nichts von Min-Spannung steht.

Zum Programm:
Ich schicke die Werte vom Shelly EM3 & vom Fronius-Wechselrichter an 2 ESP8266 (2x Wemos D1 Mini)
und wandle dann die Werte folgendermaßen in das Pulsen vom Ausgang D2:

(Taktet so lange gleich, bis der MQTT-Wert sich ändert)

Lt. Oszilloskop ist das Signal ein schönes Rechteck und die Pulsdauer passt auch super (im Versuch hab ich 30ms EIN und 30ms AUS getestet).

Mein Plan wäre die Schaltung diese Woche mal an die Wärmepumpe zu hängen.

LG
Bernd

[Dieter_P]

@bernd-schwaiger

Hallo Bernd, vielen Dank für dein Feedback und Norm-konformes s0 Signal hat natürlich viele Vorteile und ist spitze.

Ich hab nun endlich letzte Woche mein Handoszi bekommen und wollte nochmal was testen/spielen damit. Diese Woche werde ich es leider nicht schaffen.

VG

Edit: So das Spielkind hat etwas Zeit gefunden und kann Dir nur zustimmen, dass das gut aussieht. zB die 30mS trifft der ESP so recht gut bei ca. 3,3V die ein GPIO üblicherweise liefert:

[Dieter_P]

@bernd-schwaiger stolper gerade nochmal über Deine Schaltung. Du gibst dort aktiv 5V drauf auf den Ausgang des Optokopplers?

Warum?
Die Spannung und auch den Strom sollte der Eingang zur Verfügung stellen. Der Ausgang liefert nur den Schalter/die Diode die Auf/Zu macht. Gespeist wird das vom Eingang (der WP).

wie hier gezeigt:

die mcu-seite liefert der ESP32-GPIO und der Ausgang ist Dein S0+ (rot 3-24V) und S0- (signal output) der Wärmepumpe:

was ich spontan vermisse wäre der 200Ohm Widerstand aber der lässt sich ja flott darein bringen

[Dieter_P]

@bernd-schwaiger

Also zusammengedaddelt so:

[Dieter_P]

@bernd-schwaiger said in S0 - Signal mit Wemos D1 Mini erzeugen?:

Da ich die 5V vom Wemos D1 Mini abgreife um das 15mA Signal zu erzeugen konnte ich das fertige Modul hat leider nicht verwenden, da dort zu große Wiederstände verbaut sind (meine Kollege hat dann die Optokoppler ausgelötet und wir ahben die dann auf eine eigene Platine aufgebaut).
Ich hoffe jetzt, dass die Spannung vom Signal (ca. 4V) ausreichen für die S0-Schnittstelle, da in der Norm nichts von Min-Spannung steht.

könnte funktionieren, da die Wärmepumpe mit 3,3V das s0 Signal speist:

da eine Fremdspannung vom D1 Mini reinzubringen, gefällt mir nicht wirklich (unterschiedliche Potentiale und so ein "Gemüse"). mit 3,3V kommt man allerdings auch nicht wirklich weit. Würde dennoch mit der Spannungsversorgung der Wärmepumpe starten, da es erstmal so vorgesehen ist.

[Bernd Schwaiger]

@dieter_p
mein fehler.
Habe die Schaltung in der Arbeit zusammengebastelt. Da hatte die ich Versorgung der Wp nicht. Deshalb hatten wir wir dann die 5V vom Wemos abgegriffen.
Da gings ja in erster Linie noch ums probieren, obs überhaupt geht, ob der Esp schnell genug schaltet. Bzw wie das mit den Impulsen dann am Oszi aussieht.

Hab dann i-wo nen Knoten im Gedankengang gehabt und mich verrannt… Vielen lieben Dank fürs berichtigen!

Ich werd die Schaltung Anfang nächster Woche anpassen, da ich jetzt über WE in Ungarn bin.

LG
Bernd

[Bernd Schwaiger]

@dieter_p
Schönen guten Abend Dieter,

hab die Schaltung angepasst. Die 3,3V werden von der WP über die S0-Klemme (Bei mir S26 & S29) bereitgestellt. Die Optokoppler musste ich sowieso auslöten, da der verbaute Widerstand am Optokoppler-Modul zu hoch war.
Im Moment habe ich einen 100Ohm Widerstand mit drin (Optokoppler = ca. 100Ohm + 100Ohm Widerstand = ca. 200 Ohm).
Weiters habe ich die Programmierung vom ESP etwas erweitert, damit ich Rückmeldung bekomme, sollte sich der MQTT-Wert 5 Minuten nicht ändern.

IoBroker Skripte:


IoBroker MQTT:

ESP Devices:

ESP Rules:

Hab jetzt kurzzeitig 10kW Einspeisung simuliert und hat soweit funktioniert.
LG
Bernd

[Dieter_P]

@bernd-schwaiger

Besten Dank. Hab gerade eine andere Baustelle (Heizung) und hab nicht weiter probiert. Aber auch wieder was gelernt und wie Du die Verbindung bzw. über MQTT prüft sieht gut aus. Hab da bisher immer einen Wert/DP kontinuierlich gesendet/empfangen und im IOBroker den Zeitstempel geprüft auf sein Alter.
"MQTT Alive" gefällt mir
Thx!

[Sven Wessel]

@dieter_p Guten Abend Dieter,
ich habe euren Verlauf interessiert verfolgt da ich vor dem gleichen Problem stehe, jedoch nicht vom Fach bin.
Ich habe eine Remko WKF130, in welcher ich die PV-Überschluss-Funktion nutzen möchte, S0-Zähler verbauen zu müssen. Über den iobroker liegen mir via Modbus alle Daten zur Produktion, Einspeisung und Netzbezug vor. Perspektivisch werde ich mittels Shelly sogar noch die WP selbst einbeziehen.
In meiner Naivität war ich nun davon ausgegangen es genügt, wenn ich mittels Blockly und GIPO die S29 (PV-Einspeisung) der Wärmepumpe mit einem Impulssignal gem. der SmartMeter Einspeise-Daten belege. Also ein 3,3V GIPO meines Raspberry an den S29 sowie Ground auf Ground.
Ich habe das Handbuch auch so verstanden, dass die WP selbst saldiert. Daher war ich davon ausgegangen, das S29 genügen müsste (Überschuss - 0 = Überschuss). Leider scheint die WP den PV-Überschuss nicht zu erkennen. Zwar kann ich über den Expertenzugang im Status sehen, dass der Energiezähler Eingänge registriert, allerdings bekomme ich in der grafischen Infoübersicht neben dem WP-Verbrauch keinen PV-Überschuss angezeigt.

Hast du Erfahrungen dazu ob ich noch weitere "Zählerwerte" einbinden muss oder klappt es tatsächlich nur mit einer Hardware-Erweiterung wie in deinem Beispiel per ESP (was natürlich wesentlich aufwendiger und für einen Amateur wie mich nicht so leicht zu realiseren ist)?

Ich würde mich super freuen, wenn ihr mir weiterhelfen könnt und ich damit noch eine Stück mehr Autarkie bekäme.

Viele Grüße!

[MartinP]

Man lernt doch nie aus ...

Hatte den S0-Bus noch aus Zeiten von ISDN in Erinnerung,

https://de.wikipedia.org/wiki/S0-Bus

https://www.energie-zaehler.com/Energiezaehler-mit-S0-Schnittstelle

[Dieter_P]

@sven-wessel

Hallo Sven,

wenn ich Deine Schilderung richtig verstanden hab, dann liegt bei Dir ein Missverständnis bzgl. eines S0 Eingangs vor. Den solltest Du Dir noch einmal anschauen auch um Deiner WP keinen Schaden zuzuführen. Oben habe ich aber auch bereits Auszüge und Schaltungen gezeigt.

Der Punkt ist dass der S0 Eingang Deiner Wärmepumpe die Spannungsversorgung für den S0-Ausgang (wo auch immer der herkommt) liefert.
Der S0 Ausgang schaltet die Spannung kommend vom S0 Eingang wieder durch zum Ausgang um dort detektiert zu werden.

Du gibst aktuell vom Raspberry (S0 Ausgang) eine "Fremdspannung" (3,3V) darein und davon würde ich Abstand nehmen!
Prinzipiell liefert der Raspberry aber nichts anderes wie ein angediskutierter ESP. Wenn Du ihn als S0-Ausgang bereits konfiguriert hast (durch was auch immer), dann könntest Du aus meiner sicht versuchen mit so einem Optokoppler-Modul ihn an den S0 Eingang Deiner Wärmepumpe zu bringen.

Per IObroker den Raspberry als S0-Ausgang zu konfigurieren, hab ich bisher noch nicht gesehen und keine Ahnung ob es da etwas Fertiges gibt oder es extrem aufwendig wird. Bei Letzterem könnte man ja auf Idee kommen doch einen ESP8266 zu benutzen und vom IObroker per MQTT (über WLan) die Infos über den Überschuß an den ESP zu schicken. Der macht dann dann über den Optokoppler ein S0 daraus. Klingt etwas umständlich, aber halbwegs schon mal hier durchdiskutiert.

Was hier als MCU bezeichnet wird, ist dann dein RPI:

[Mistral]

@dieter_p
Hallo zusammen
Ich bin mir auch ein S0 Signal am erstellen. Ich habe bereits etwas Software auf einem ESP32 erstellt, damit ich das Signal erzeugen kann. Über MQTT gebe ich die kW Info dem ESP32 an (die Info betreffs aktueller kW Einspeisung beziehe ich vom Wechselrichter) und ich dann per S0 Signal der WP weiterleiten kann (bisher habe ich nur eine LED am ESP32 am Blinken; sobald ich die korrekten Komponenten für den S0 Ausgang angeschlossen habe, prüfe ich dies dann noch mit einem Oszilloskop).
Jetzt muss ich "nur" noch die Hardware dafür zusammenlöten.
Wegen den Schemas hier bin ich auf diesen Forumsbeitrag von Euch gekommen. Habt ihr dies inzwischen bereits im Betrieb und welche Komponenten verwendet ihr? Welchen Optokoppler, welchen Widerstand und welche Diode? Gibt es bestimmte Anforderungen an die Diode, sollte dies z.B. eine general purpose Diode oder eine Schottky Diode sein oder ...? Gibt es bestimmte Anforderungen an die Diode?
Und ich habe den Eindruck, dass in den oberen Schaltungen nur der Widerstand hinzugefügt wurde und die Diode noch fehlt. Oder ist diese nicht erforderlich?
Vielen Dank!