{"id":4752,"date":"2026-05-17T00:00:00","date_gmt":"2026-05-16T22:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/g7itchme.wordpress.com\/?p=4752"},"modified":"2026-05-17T00:00:00","modified_gmt":"2026-05-16T22:00:00","slug":"der-bastelnde-energiewachter-ein-cyd-als-smarter-strommesser-fur-den-haushalt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/technodidact.de\/en\/der-bastelnde-energiewachter-ein-cyd-als-smarter-strommesser-fur-den-haushalt\/","title":{"rendered":"Der bastelnde Energiew\u00e4chter: Ein CYD als smarter Strommesser f\u00fcr den Haushalt"},"content":{"rendered":"

Autor: DerSchneider<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Einleitung<\/h2>\n\n\n\n

Was verbraucht mein alter K\u00fchlschrank wirklich? L\u00e4uft der Gefrierschrank im Keller effizient oder saugt er heimlich Kilowattstunden? Und warum ist die Stromrechnung pl\u00f6tzlich so hoch? Diese Fragen stellen sich viele Hausbesitzer und Mieter. Die Antwort lautet oft: Man wei\u00df es nicht \u2013 weil man nicht misst.<\/p>\n\n\n\n

Genau hier setzt ein bescheidenes, aber bemerkenswertes Projekt an: die Verwandlung eines preiswerten \u201eCheap Yellow Display\u201c (CYD) in einen eigenst\u00e4ndigen Energiemonitor. Das CYD, ein ESP32-basiertes Entwicklerboard mit integriertem Touchdisplay, ist eigentlich als HMI-Komponente f\u00fcr Heimautomatisierung gedacht. Doch mit wenigen zus\u00e4tzlichen Bauteilen wird es zu einem vollwertigen Messger\u00e4t, das Spannung, Strom und Leistung erfasst, daten speichert und auf Knopfdruck per Bluetooth an einen Laptop sendet.<\/p>\n\n\n\n

Dieser Artikel richtet sich an alle, die bereit sind, den L\u00f6tkolben in die Hand zu nehmen \u2013 aber auch an jene, die verstehen wollen, wie moderne Energiemesstechnik funktioniert. Wir beleuchten die historische Entwicklung der Leistungsmessung, gehen auf die Schw\u00e4chen einfacher Sensoren ein, stellen hochwertigere Alternativen vor und liefern konkrete Aufbauanleitungen. Am Ende steht ein funktionsf\u00e4higes Ger\u00e4t, das nicht misst, sondern erkennt.<\/p>\n\n\n\n

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Ein kurzer Gang in die Technikgeschichte: Von Drehspulinstrumenten zum ESP32<\/h2>\n\n\n\n

Die Geschichte der elektrischen Leistungsmessung beginnt im sp\u00e4ten 19. Jahrhundert. Der Ungar Ott\u00f3 Bl\u00e1thy erfand 1889 das Wechselstrom-Wattmeter \u2013 ein elektrodynamisches Messwerk, bei dem strom- und spannungsproportionale Spulen \u00fcber eine Drehachse ein Zeigersystem antrieben. Diese Ger\u00e4te waren pr\u00e4zise, aber gro\u00df, teuer und fragil.<\/p>\n\n\n\n

Mit der Verbreitung des Ferraris-Z\u00e4hlers (eingef\u00fchrt um 1890) hielt die induktive Messung Einzug in die Haushalte. Eine Aluminiumscheibe dreht sich proportional zur verbrauchten Energie \u2013 ein mechanisches Wunderwerk, das bis heute in Kellern summt. Doch diese Ger\u00e4te zeigen nur den kumulierten Verbrauch, nicht den momentanen.<\/p>\n\n\n\n

Die Digitalisierung brachte ab den 1980er Jahren elektronische Haushaltsz\u00e4hler und schlie\u00dflich Smart Meter. Parallel dazu entstanden im Hobbybereich erste Mikrocontroller-basierte Messger\u00e4te. Der Arduino vereinfachte den Einstieg, der ESP32 brachte schlie\u00dflich eingebaute Bluetooth- und WLAN-F\u00e4higkeiten mit.<\/p>\n\n\n\n

Das CYD ist ein Produkt dieser Reifezeit: F\u00fcr unter 20 Euro bekommt man einen kompletten Computer mit Display, Touchscreen und Funk. Die Idee, daraus einen Energiemonitor zu bauen, liegt nahe. Die Schwierigkeit liegt wie so oft im Detail \u2013 konkret in der pr\u00e4zisen Erfassung von Spannung und Strom.<\/p>\n\n\n\n

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Das Gesamtkonzept: Wie das System funktioniert<\/h2>\n\n\n\n

Das System besteht aus zwei Hauptkomponenten:<\/p>\n\n\n\n

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  1. Mess- und Speichereinheit (CYD)<\/strong>
    Das CYD mit angeschlossenen Sensoren misst in regelm\u00e4\u00dfigen Abst\u00e4nden (z.\u202fB. alle 5 Sekunden) die aktuelle Netzspannung und den flie\u00dfenden Strom. Aus beiden Werten wird die Momentanleistung (in Watt) berechnet. Alle Messwerte werden mit einem Zeitstempel versehen und im internen Flash-Speicher (LittleFS) als CSV-Datei abgelegt.<\/li>\n\n\n\n
  2. Datenabruf und -auswertung (Laptop)<\/strong>
    Ein Taster am Geh\u00e4use l\u00f6st eine Bluetooth-Verbindung zum Laptop aus. Ein Python-Programm empf\u00e4ngt die gespeicherten Messdaten, speichert sie lokal als CSV-Datei und l\u00f6scht sie anschlie\u00dfend auf dem CYD.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Diese Architektur hat mehrere Vorteile: Das CYD ist autark und ben\u00f6tigt keine permanente Verbindung zum PC. Daten werden nur bei Bedarf \u00fcbertragen. Der Energieverbrauch des CYD selbst liegt im Bereich weniger Watt \u2013 weit unter dem, was typische Haushaltsger\u00e4te verbrauchen.<\/p>\n\n\n\n

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    Die Sensor-Herausforderung: Warum einfach nicht immer gut ist<\/h2>\n\n\n\n

    Die in vielen Hobby-Tutorials empfohlenen Sensoren ZMPT101B (Spannung) und ACS712 (Strom) sind tats\u00e4chlich einfach zu handhaben und kosteng\u00fcnstig (je ca. 3\u20135\u202f\u20ac). Sie liefern ein analoges Ausgangssignal, das direkt vom Analog-Digital-Wandler (ADC) des ESP32 gelesen werden kann. Doch genau hier liegen die Probleme.<\/p>\n\n\n\n

    Sensor<\/th>Typ<\/th>Messprinzip<\/th>Typische Fehlerquelle<\/th><\/tr><\/thead>
    ZMPT101B<\/td>Spannung<\/td>Transformator, nachgeschalteter Verst\u00e4rker<\/td>Temperaturdrift, Bauteiltoleranzen<\/td><\/tr>
    ACS712<\/td>Strom (Hall)<\/td>Magnetfeldsensor, analoger Verst\u00e4rker<\/td>Offset-Drift, Rauschen, Temperaturempfindlichkeit<\/td><\/tr>
    ESP32 ADC<\/td>\u2013<\/td>12-Bit-SAR-ADC<\/td>Nichtlinearit\u00e4t, Temperaturgang, geringe effektive Aufl\u00f6sung<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

    Die Kombination aus relativ ungenauen analogen Sensoren und dem ohnehin nicht hochwertigen ADC des ESP32 f\u00fchrt zu Messwerten, die oft um 5\u201310\u202f% oder mehr vom tats\u00e4chlichen Wert abweichen. F\u00fcr eine grobe Einsch\u00e4tzung mag das reichen \u2013 f\u00fcr eine ernsthafte Verbrauchsanalyse ist es unzureichend.<\/p>\n\n\n\n

    Unsch\u00e4rfe erkennen<\/strong>: Wer seinen Stromverbrauch auf 1\u202f% genau erfassen m\u00f6chte, st\u00f6\u00dft hier an Grenzen. Das System ist eher f\u00fcr relative Vergleiche geeignet (\u201eL\u00e4uft die Pumpe jetzt oder nicht?\u201c) als f\u00fcr absolute Eichmessungen. Das ist keine Schelte, sondern eine realistische Einordnung.<\/p>\n\n\n\n

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    Hochwertige Alternativen bis 15 Euro<\/h2>\n\n\n\n

    Die gute Nachricht: F\u00fcr ein schmales Budget gibt es deutlich bessere Sensoren und Komponenten. Die folgende Tabelle fasst die vielversprechendsten Optionen zusammen, geordnet nach wachsender Komplexit\u00e4t.<\/p>\n\n\n\n

    Komponente<\/th>Kosten (ca.)<\/th>Messprinzip<\/th>Genauigkeit<\/th>Schwierigkeit<\/th><\/tr><\/thead>
    ACS758 (50A)<\/td>8\u201312\u202f\u20ac<\/td>Hall (linearisiert)<\/td>deutlich besser als ACS712<\/td>gering (analog)<\/td><\/tr>
    ADS1115 (ADC)<\/td>8\u201310\u202f\u20ac<\/td>16-Bit-\u0394\u03a3-ADC<\/td>sehr hoch (0,1\u202f% m\u00f6glich)<\/td>mittel<\/td><\/tr>
    ZMPT101B + ADS1115<\/td>12\u201315\u202f\u20ac<\/td>analog + hochwertiger ADC<\/td>hoch (nach Kalibrierung)<\/td>mittel<\/td><\/tr>
    HLW8032 Breakout<\/td>8\u201312\u202f\u20ac<\/td>Energiemess-IC (digital)<\/td>hoch (1\u202f% typisch)<\/td>mittel<\/td><\/tr>
    PZEM-004T V3.0<\/td>15\u202f\u20ac<\/td>Energiemess-IC (digital)<\/td>hoch (0,5\u202f% \u2013 1\u202f%)<\/td>gering<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

    1. ACS758 \u2013 Der bessere Hall-Sensor<\/h3>\n\n\n\n

    Der ACS758 von Allegro MicroSystems ist der gro\u00dfe Bruder des ACS712. Er verwendet eine verbesserte Hall-Sensorik mit geringerem Rauschen und besserer Temperaturkompensation. Lieferbar f\u00fcr verschiedene Strombereiche (50\u202fA, 100\u202fA, 150\u202fA, 200\u202fA). Das Ausgangssignal ist weiterhin analog (typisch 40\u202fmV\/A), aber wesentlich stabiler.<\/p>\n\n\n\n

    Einsatzgebiet<\/strong>: Wenn man auf analoge Messung setzen m\u00f6chte, aber keine gro\u00dfen Drifts akzeptieren kann. Geeignet f\u00fcr Motorstr\u00f6me, Heizungen, Elektrowerkzeuge.<\/p>\n\n\n\n

    Anschluss<\/strong> (exemplarisch f\u00fcr 50A-Variante):<\/p>\n\n\n\n