เราได้รับอุปกรณ์วัดการใช้พลังงาน (Power Metering) จาก SeeedStudio เจ้าตัวนี้ชื่อว่า XIAO 2-Channel Wi-Fi AC Energy Meter (ขอเรียกสั้นๆว่า 2CH-EM) ซึ่งใช้วิธีการคล้องสาย CT กับสาย L ที่ต้องการจะวัด โดยไม่จำเป็นต้องตัดต่อระบบสายไฟเดิม
2CH-EM มาพร้อมกับช่องให้เสียบสาย CT 2 ช่อง (CT1 และ CT2) โดยปกติแพ็คเกจ 2CH-EM มีส่งมาจะมาพร้อมกับสาย CT แค่ 1 เส้น แต่สามารถซื้อเพิ่มได้หากต้องการ ($6.9 หรือประมาณ 200฿) ช่อง CT ทั้งสองช่องทำงานเป็นอิสระต่อกัน แต่ละช่องสามารถวัดไฟได้สองทิศทาง วัดพลังงานของอุปกรณ์ได้สูงถึง 100A
ตัวอุปกรณ์ 2CH-EM นั้น preload โค้ดที่เขียนด้วย ESPHome ซึ่งสามารถเอาเข้า Home Assistant ได้ทันที เรามาดูในรายละเอียดของตัวอุปกรณ์และทดสอบการใช้งานในรูปแบบต่างๆกัน
แกะกล่อง
อุปกรณ์ที่เราได้รับประกอบไปด้วยกล่องใส่ตัวอุปกรณ์ 2CH-EM เองที่มาพร้อมกับเสาอากาศภายนอก Wifi 2.4GHz (2.81dBi) พร้อมสายไฟสำหรับเลี้ยงตัวมันเอง (L,N,Earth) อีกสองกล่องคือ สาย CT 2 ชุด สายแจ็คของ CT สามารถเสียบเข้าไปที่ตัว 2CH-EM ได้อย่างสะดวก ที่ตัว 2CH มีปุ่ม Reset และ LED แสดงสถานะการทำงาน
เคสของตัว 2CH-EM เป็นเคสที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3D มีน็อต 4 ตัวอยู่ด้านหลังและสามารถเปิดออกมาได้อย่างง่ายดาย ทาง SeeedStudio ได้แชร์ไฟล์ 3D มาด้วยที่ Thingiverse หรือ Printables
ภายในจะพบ MCU ที่ใช้ชิปจาก XIAO ESP32C6 ขนาดจิ๋วซึ่งมีความสามารถหลายอย่างเช่น มีจุดที่ต่อกับแบต lithium-ion ได้โดยตรงพร้อมวงจร charger ในตัว ด้านการสื่อสารก็สนับสนุนมาตรฐาน Matter สื่อสารบนความถี่ 2.4GHz ที่ใช้กับ Wi-Fi 6, BLE 5.0, Zigbee และ Thread อย่างไรก็ตามใน 2CH-EM จะใช้ Wifi ในการสื่อสาร ด้านชิปวัดพลังงานที่อยู่ใกล้ๆกัน (รูปด้านล่าง) คือ BL0939 จาก SHANGHAI BELLING ที่ตามสเปคสามารถวัดค่าพลังงานได้สองวิธีคือ Direct AC และ CT (Current Transformer) ทาง SeeedStudio ได้เลือกวิธีวัดแบบ CT ซึ่งทำให้การวัดจริงสามารถทำได้ถึง 100A มากกว่าการวัดที่ใช้วิธี Direct AC ที่ทางค่ายอื่นใช้ เช่น SONOFF Dual R3 ใช้ถึงแม้ว่าจะใช้ชิป BL0939 ตัวเดียวกัน (100A v.s. 15A)
เริ่มการใช้งานกับ XIAO 2-channel Wi-Fi AC Energy Meter
ก่อนอื่นเราทำการติดตั้ง 2CH-EM กับอุปกรณ์ที่ต้องการวัดก่อน โดยทำการป้อนไฟ 220V เข้าตัวอุปกรณ์ 2CH-EM จากนั้นทำการคล้องสาย CT เข้ากับสาย L ของอุปกณ์ที่ต้องการวัดพลังงาน จากภาพด้านล่างเราติดตั้งกับระบบโซลาร์เซลล์ โดยการคล้องสาย CT (มุนซ้ายล่างสีฟ้า) เข้ากับสาย L ที่ออกมาจาก Deye inverter เนื่องจาก 2CH-EM สามารถวัดไฟได้สองทิศทาง (bi-directional) ดังนั้นการคล้องสายก็ต้องมีทิศทางสอดคล้องการความต้องการด้วยเช่นกัน ค่าที่ได้ (Active Power) จะเป็น + และ – ขึ้นอยู่กับทิศทางการคล้อง
ถัดไปคือการตั้งค่าเริ่มต้นของ 2CH-EM ซึ่งตัวมันเองได้ preload โปรแกรมที่เขียนด้วย ESPHome มาจากโรงงานให้เรียบร้อย แต่ถ้าหากต้องการจะแก้ไข code เพิ่มเติมเองก็สามารถดาว์โหลด source code จากที่ Github แล้วใช้ ESPHome integration ในการแก้ไข code หลังจากนั้นก็ OTA update กลับไปที่ตัว 2CH-EM ได้ตามใจชอบ เช่น อาจจะใส่คำสั่งเกี่ยวกับ MQTT เข้าไปเพื่อทำการเชื่อมต่อกับระบบอื่นๆที่ไม่ใช่ Home Assistant ก็ได้
ขั้นตอนการตั้งค่า
- เมื่อทำการ power on ตัว 2CH-EM มันจะสร้าง Wifi SSID ของมันเองขึ้นมาขึ้นต้นด้วย SeeedSutdio-2CH-EM
- ให้เราเลือก SSID นั้น ตามด้วยใช้ browser ไปที่ 192.168.4.1
- จะมีรายชื่อของ SSID ให้เราเลือกเชื่อมต่อ SSID อันที่เราต้องการ
- หลังจากนั้น 2CH-EM จะพร้อมใช้งานบน SSID ที่เราเลือก
- เลือก Browser ไปที่ http://seeedstudio-2ch-em.local
อุปกรณ์ที่ใช้ ESPHome จะสามารถบริหารจัดการจาก browser ได้เลย จากภาพด้านล่างเราจะเห็นข้อมูลการใช้พลังงานของแต่ละ CT เช่น กำลังไฟ(วัตต์) กระแส (แอมป์) แรงดัน (โวลต์) พลังงานที่ใช้ (kwh) และ ความแรงของสัญญาณ Wifi แต่จะไม่มีการเก็บข้อมูลย้อนหลัง ซึ่งทาง SeeedStudio ออกแบบให้ไปใช้ Home Assistant เก็บข้อมูลในอดีตแทน หรือ จะไปคำนวณอะไรเพิ่มเติม เช่น การแสดงผลเป็นรอบบิล หากใครไม่ต้องการเอาเข้า Home Assistant การติดตั้งก็คงจบแค่นี้ ใช้เวลาไม่ถึง 5 นาทีก็พร้อมใช้งาน
การทำงานร่วมกับ Home Assistant
เราได้ทำการทดสอบกับ Home Assistant 2025.5.3 เนื่องจาก ESPhome เข้ามาเป็นส่วนหนึ่งของ Home Assistant ตั้งแต่เมื่อปี 2021 ทำให้การเพิ่ม 2CH-EM ที่เขียนด้วย ESPHome เข้าไปทำได้อย่างง่ายดาย
โดยถ้าหากมีการติดตั้ง Home Assistant ไว้อยู่แล้วและอยู่ใน network เดียวกันกับ 2CH-EM ตัว Home Assistant จะตรวจเจอ 2CH-EM โดยอัตโนมัติ เราแค่ไปที่ Notification แล้วจะเจอชื่อของ 2CH-EM ขึ้นมาให้ทำการเพิ่มเข้าไปใน Home Assistant
หลังจากนั้น Entities ของ 2CH-EM จะปรากฏใน Home Assistant ตามรูป
คราวนี้ก็จะนำไปทดสอบในการใช้งานจริงๆ เราได้เลือกทดสอบในสองระบบที่บ้าน นั่นคือ การชาร์จรถ EV และ การผลิตไฟโดยใช้โซลาร์เซลล์บนหลังคาบ้าน
ทดสอบ XIAO 2-channel Wi-Fi AC กับระบบชาร์จรถ EV
เราได้ทำการทดสอบโดยใช้งานจริงๆกับระบบชาร์รถไฟฟ้า (EV Home Charger) ที่สามารถปั่นกระแสได้สูงสุด 32A คงที่เป็นเวลาหลายชั่วโมง เราได้ทิ้งข้ามคืนขณะที่ทำการชาร์จรถ EV แล้วกลับมาดู History กราฟ ตามรูปทั้ง Power ที่ใช้ไป และ Energy ที่ใช้ชาร์จรถ นอกจากนี้ถ้าเราต้องการที่จะทำการวัดไฟเป็นรายชั่วโมง วัน สัปดาห์ เดือน และปี ก็สามารถนำค่า entities เหล่านี้ไปสร้าง sensor ใหม่ใน Home Assistant โดยใช้ Utility Meter Integration มาช่วยได้เช่นกัน
ทดสอบ XIAO 2-channel Wi-Fi AC กับระบบผลิตไฟโดยโซลาร์เซลล์
ถัดมาเราได้เอา 2CH-EM มาทดสอบกับระบบผลิตไฟโดยโซลาร์เซลล์ซึ่งมีสเปคของ Inverter ที่ 10kw ซึ่งแน่นอนมีความเป็นไปได้ที่กระแสจะเกิน 35A (~7,700w) ที่ระบุไว้ใน datasheet
ผลจากการทดสอบ (รูปด้านล่าง) สังเกตุว่าค่าที่ได้เป็นลบเพราะไม่ใช่เป็นการใช้ไฟแต่เป็นการผลิตไฟนั่นเอง
จากรูปกราฟด้านบนเราได้ทำการทดสอบโหลดที่เกิน 35A เพื่อจะดูว่า 2CH-EM จะวัดได้มั้ยหรืออย่างไร ปรากฏมันใช้ได้เป็นปกติ ในที่นี้เราหาโหลดสูงสุดมาทดสอบได้แค่ประมาณ 40A หรือ 9000w ซึ่งเกือบใกล้ๆจุดพีคของ inverter ขนาด 10kw
อันที่จริงเราพยายามจะไปคล้องสาย CT ที่ใกล้กับมิเตอร์หน้าบ้านมากที่สุด เพื่อจะให้ได้โหลดที่มากกว่าเดิม อย่างไรก็ตามขนาดของรู CT ที่ให้มามันมีขนาดเล็กไปหน่อยอาจะเป็นเพราะสายไฟเมนที่เรามีมันขนาดใหญ่กว่าปกติ (alumimium 95 sqmm) ทำให้ความพยายามที่จะทดสอบโหลดที่มากกว่านี้ทำไม่ได้ แต่จริงๆเราเคยทดสอบกับตัวอื่นๆเช่น Eastron SDM120 CT หรือ PZEM004 มันก็สามารถคล้องได้นะ
บทสรุป
หลังจากที่ทดลองเล่นมาเกินสัปดาห์ในหลายๆรูปแบบ SeeedStudio 2CH-EM เป็นทางเลือกที่โอเคเลย (price / performace) หากต้องการเอาไปวัดการใช้พลังงานของอุปกรณ์ภายในบ้านแบบไม่ต้องมาตัดต่อสายไฟเดิมๆที่มี การติดตั้งและใช้งานค่อนข้างง่าย ตรงไปตรงมา ที่สำคัญคือปลอดภัยเพราะใช้ CT ไม่ต้องไปตัดต่อวงจรเพื่อที่จะวัดไฟ เราชอบที่ตัวโค้ดเขียนด้วย ESPHome ทาง SeeedStudio ก็ให้ source code มาด้วยเพื่อไปต่อยอดพัฒนาเพิ่มเติมตามใจชอบ อย่างน้อยเราก็ไม่ต้องเริ่มเขียนโค้ดจาก 0 ทีเดียวนัก
2CH-EM เป็นทางเลือกที่น่าสนใจหากผู้ใช้ไม่ต้องหา hardware มา DIY และนั่งเขียนโค้ดเองทั้งหมด สามารถแก้ไขโค้ดตามใจชอบ จุดนึงที่เราไม่คาดคิดว่าจะเจอคือขนาดของ CT ที่คล้องมันเล็กไปหน่อยคือ เมื่อเทียบกับ PZEM004 และ SDM120 พวกนี้รูคล้องใหญ่กว่า 2CH-EM แต่เราคิดว่าถ้าเป็นสายไฟทองแดงปกติที่ใช้กันขนาด 100A ตัว CT ของ 2CH-EM น่าจะคล้องได้
เมื่อเปรียบเทียบตัวเลือกอื่นๆ เช่น ESP32 + PZEM004T, SONOFF Power Ring และ Eastron SDM120 แล้ว SeeedStudio 2CH-EM ได้เปรียบ PZEM004T(with ESP32) , Eastron SDM120 และ SONOFF Power Ring ตรงเรื่องจำนวนอุปกรณ์ที่ต้องการวัดค่าพลังงาน (2ch v.s. 1ch) ในเรื่องของการติดตั้ง มันได้เปรียบ DIY ตัว PZEM004T ที่ต้องมาเสียบสายและเขียนโค้ดเอง ในมุมของการวัดไฟได้สองทิศทาง (bi-directional) ได้เปรียบกว่า PZEM004T ที่วัดได้ทิศเดียว ในมุมของการทำงานแบบ local มันได้เปรียบกว่า SONOFF Power Ring ที่ต้องผ่าน Cloud
ขอขอบคุณ SeeedStudio ที่ส่ง XIAO 2-Channel Wi-Fi AC Energy Meter (2CH-EM) โดยอุปกรณ์วัดการใช้พลังงานขายในราคา $30.30 (~1,000฿) บน AliExpress หรือ $27.80 (~900฿) บนร้านค้าออนไลน์ของบริษัท และจะวางขายบน Amazon เร็วๆนี้
ชาวสวนสาย Infrastructure ที่ชื่นชอบเทคโนโลยีทางด้าน IOT เป็นพิเศษ ไม่ว่าจะเป็นด้าน Smart Home, Smart Farm และยังสนใจในนวตกรรมเกี่ยวกับ Sustainability เช่น Renewable Energy และ Organic Food