„Nabito“[„Open Socket V2“]: išmanusis EV įkrovimo matuoklis: 10 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Tai yra antrasis „Nabito“[atidarytas lizdas] kūrimo vadovas, pirmąją versiją rasite adresu: Nabito [atviras lizdas] v1

Šiame tinklaraščio įraše išvardinu šio projekto kūrimo priežastis: daugiabučiams žmonėms elektromobiliai yra beprasmiški

Kas tai?

„Nabito“- atviras lizdas yra išmanusis daiktų interneto matuoklis su elektros matavimu, įjungimu/išjungimu dideliu srovės stiprumu, NFC jutikliu, vartotojo autorizacija, atsiskaitymo galimybėmis ir vartotojų valdymu.

Projektą sudaro dvi dalys: 1. valdymo dėžutė (daiktų interneto įrenginys) 2. žiniatinklio programos priekinė/galinė dalis, abi visiškai atvirojo kodo.

1. Valdymo dėžutę sudaro lengvai prieinamos internetinės dalys ir ji yra sumanus, tačiau nebrangus elektros lizdo sprendimas viešoms ir privačioms automobilių stovėjimo aikštelėms, skirtas lėtai įkrauti elektromobilius. Jis veikia „Raspberry Pi Zero W“ir „Arduino Nano“.

2. Žiniatinklio programa veikia „Ruby on Rails“ir yra prieinama kaip atvirojo kodo „Github“: https://github.com/sysdist/nabito-server Ryšys tarp dėžutės ir žiniatinklio programos atliekamas naudojant MQTT protokolą.

Projekto tikslas - sukurti atviro kodo įkrovimo tinklą, kurį kiekvienas galėtų priimti, įdiegti ar išplėsti.

Valdymo dėžutė susideda iš lengvai prieinamų dalių internete ir yra sukurta kaip protingas ir dar nebrangus elektros lizdo sprendimas, skirtas viešoms ir privačioms automobilių stovėjimo aikštelėms lėtai įkrauti elektromobilius.

Jis veikia su Raspberry Pi Zero W vienos plokštės kompiuteriu (SCB). Bendra valdymo dėžutės kaina yra apie 60 eurų.

„Nabito“- atviras lizdas šiuo metu yra skirtas įkrauti iš įprastų lizdų, kontinentinėje Europoje jis yra 230V ir 10-13A, t. Nuolatinė 2,9 kW galia. Tačiau ši koncepcija taikoma bet kokiam lizdui, eurui, JAV ar Jungtinei Karalystei ar kitoms būsimoms projekto versijoms, kurios taip pat apims 2 ir 3 fazių įrenginius.

Specifikacijos:

• Vienfazis Įtampa: 230 V
• ACMax. srovė: 13 A.
• Galia: 2,9 kW
• Dydis: 240x200x90 mm
• Sąsaja: RJ45 LAN ryšys arba WIFI
• IP atitikimas: IP55

Šis kūrimo vadovas nėra išsamus, jame trūksta elektros instaliacijos schemų, kai kurių surinkimo žingsnių ir pan.), Norėjau jį kuo greičiau išleisti, stengiuosi jį palaipsniui tobulinti, todėl prašome, jei šiame kūrimo vadove nėra aprašykite viską, ką reikia žinoti, arba jei turite klausimų, atsiųskite man el. Ačiū už supratimą.

1 žingsnis: ką tai daro?

Projektas susideda iš dviejų dalių: fizinio valdymo dėžutės, kuri yra daiktų interneto dalykas (kliento pusėje), ir yra žiniatinklio programa, kuri ją valdo (serverio pusėje).

1. Įjungimo/išjungimo jungiklis Naudojant tinklo relę ir kontaktorių, jis gali įjungti/išjungti lizdo lizdą, atsižvelgiant į vartotojo sąveiką.

2. Energijos apskaita

Valdymo dėžutė matuoja kintamosios srovės srovę ir registruoja energijos suvartojimą. Standartinė matavimo funkcija. Energijos matavimas atliekamas vienam vartotojui. Šiuo metu yra tik kintamosios srovės stebėjimas, šiuo metu nėra įtampos stebėjimo.

3. Vartotojo autentifikavimas

Turite sukurti vartotojų abonementus vartotojams, kurie naudos lizdą (-us). Vartotojas įgalioja skaitydamas QR kodą arba naudodamas NFC žymą. Žiniatinklio vartotojo sąsaja leidžia vartotojams prisiregistruoti, prisijungti ir naudoti valdymo dėžutę arba NFC žyma tiesiogiai įjungia/išjungia dėžutę. Administratorius gali patvirtinti, nepatvirtinti naudotojų.

4. Atsiskaitymas

Remiantis administratoriaus lizdo konfigūracija ir kaina už 1kWh sąskaitas sukuriama individualiems vartotojams, atsižvelgiant į jų energijos suvartojimą. Administratoriaus patogumui mėnesinės sąskaitos bus sukurtos vėliau.

2 žingsnis: HW ir SW kaminai

HW krūva:

• Raspberry Pi Zero, 1vnt, 11,32 €,
• radiatorius, 1vnt, 1,2 €,
• NFC jutiklis, 1 vnt, 3,93 €
• „micro SD“kortelė 16 GB, 1 vnt, 9,4 €,
• „Arduino Nano“, 1 vnt., 1,74 €,
• KT jutiklis-YHDC 30A SCT013, 1vnt, 4,28 €, https://www.aliexpress.com/item/KSOL-YHDC-30A-SCT013-0-100A-Neinvazinis-AC-New-Sensor-Split-Core- Dabartinis transformatorius-naujas/32768354127.html
• mobiliojo telefono įkroviklis, 1vnt, 5 €, kaina yra apytikslė, naudotas vienas iš senų įkroviklių, kuris buvo pateiktas kartu su telefonu
• Buitinis kintamosios srovės kontaktorius 25A NE, 1vnt, 4,79 €,
• Maitinimo tinklo relė, 1 vnt, 0,84 €,
• plastikinė jungčių dėžutė (S-dėžutė), 1vnt, 5 €,
• Dupont jungties laidai žemai įtampai, 1vnt, 2,29 €,
• IP54 230V Euro lizdas, 1vnt, 2 €, pirktas vietinėje techninės įrangos parduotuvėje
• smulkios dalys: 3,5 mm kištukinis lizdas, 10uF kondensatorius, 2x 10 kOhm rezistoriai, LED diodai, kabeliai, 1 vnt, 3 €, pirktas vietinėje elektronikos parduotuvėje
• Wago 2 laidų gnybtų blokas, 3 vnt., 2 €, pirktas vietinėje elektronikos parduotuvėje
• Wago 5 laidų gnybtų blokas, 2vnt, 2 €, pirktas vietinėje elektronikos parduotuvėje
• USB mini-mikro kabelis („Arduino-> RPi“), 1 vnt., 1,8 €, pirktas vietinėje kompiuterių parduotuvėje

Bendra HW kaina: 60,59 EUR (70,40 USD)

SW kaminas:

• Valdymo dėžės krūva:

  • „Raspbian Linux“(pagrįstas „Ubuntu“), atviro kodo, 0 USD (visa šlovė Linusui Torvaldsui + 20 tūkst. Žmonių, dirbusių „Linux“branduolyje + malonūs žmonės už „Raspberry Pi“ir „Raspbian Linux“vaizdo)
  • „Node-RED“, atviro kodo, 0 USD (malonūs žmonės iš IBM, kurie yra už „Node-RED“kūrimą)

• Žiniatinklio programų krūva:

  • „Nabito“serverio programa:
  • „Ruby on Rails“(RVM, „Ruby“, „Gems“), atviro kodo, 0 USD
  • „Postgres DB“, atviro kodo, 0 USD
  • „Git“, atviro kodo (daugiau šlovės Linusui), 0 USD
  • MQTT protokolas

Bendra SW kamino kaina: 0 EUR (*THUMBS_UP*)

3 žingsnis: valdymo blokas: SW sąranka

1. Įdiekite „RASPBIAN STRETCH LITE“(mums nereikia darbalaukio versijos) „Raspberry Pi Zero“https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
2. sukonfigūruokite „Raspbian“naudoti vietinį namų „Wifi “https://weworkweplay.com/play/automatically-connect-a-raspberry-pi-to-a-wifi-network/
3. Įdiekite „Node-RED“„Raspbian“https://nodered.org/docs/hardware/raspberrypi
4. Nukopijuokite „Nabito Node-RED“srautą ir įdiekite ithttps://github.com/sysdist/nabito-client-node-red

5. Redaguokite numatytuosius „Node-RED settings.js“parametrus ir pridėkite tai prie funkcijosGlobalContext: relė: „OFF“,

   box_status: „OFFLINE“

6. Konfigūruokite „Node-RED MQTT“tarpininkus norimam „Nabito“serverio diegimui (arba
7. Iš naujo paleiskite „Node-RED“
8. Patikrinkite „MQTT“ryšį „Node-RED“

Arduino dalis:

1. Atsisiųskite, sudarykite ir įkelkite šį eskizą į „Arduino Nano“.https://github.com/sysdist/nabito-arduino-nano.git
2. Padaryta!;-)

4 žingsnis: laidai: tinklo kabeliai

Kintamosios srovės tinklo kabeliai tiekia maitinimą:

• Kintamosios srovės kontaktorius
• Maitinimo relė
• Mobilus įkroviklis, maitinantis „Raspberry Pi“ir „Arduino“

Kintamosios srovės kontaktoriaus išėjimas patenka į išleidimo lizdą. Apsauginis įžeminimas yra prijungtas nuo maitinimo šaltinio prie lizdo.

„Raspberry Pi“valdo tinklo relę, o relė savo ruožtu įjungia/išjungia kontaktorių.

5 žingsnis: laidai: „Arduino“, CT jutiklis, NFC jutiklis

Prijunkite „Arduino“su CT jutikliu pagal šią instrukciją:

learn.openenergymonitor.org/electricity-mo…

Tau reikia:

• „Arduino“(galite naudoti bet kurį „Arduino“: „Uno“, „Nano“, „Mega“, kuris jums patinka, jei jis turi ADC)
• 10uF kondensatorius 2x 10kOhm rezistoriai
• 3,5 mm moterų lizdas
• KT jutiklis 30A/1V
• PN532 jutiklis (RFID/NFC)
• mažas PCB
• maži laidai jungtims

Lituodavau „Arduino Nano“, kondensatorių, rezistorius ir lizdą prie PCB pagal aukščiau pateiktą vadovą iš svetainės openenergymonitor.org.

NFC jutiklis prijungtas prie „Arduino Nano“per SPI („Arduino Nano“kaiščiai: 10, 11, 12 ir 13).

„Arduino“yra prijungtas prie „Raspberry Pi“per „micro USB“.

6 žingsnis: laidai: „Raspberry Pi“

Prijunkite „Arduino“prie „Raspberry Pi“per USB prievadą, tokiu būdu jis tarnauja kaip nuoseklusis prievadas ir „Arduino“maitinimo šaltinis, jis turėtų susieti su /dev /ttyUSB0.

Maitinimo tinklo relė prijungta per kaiščius 2 (5V), 6 (GND), 12 (GPIO).

Priekinio skydelio šviesos diodai yra prijungti per kaiščius 14 (GND), 16 (GPIO), 18 (GPIO)

7 žingsnis: prijunkite viską kartu

1. Prijunkite CT jutiklį prie tinklo linijos, išeinančios iš tinklo relės
2. Prijunkite „Raspberry Pi“maitinimo šaltinį
3. Įsukite jungties dėžės dangtį
4. Ir baigsite laidus/surinkimą!

8 veiksmas: žiniatinklio programos sąranka

Norėdami paleisti žiniatinklio programą, jums reikia „Linux“serverio. Galite:

• paleiskite serverį vietoje savo kompiuteryje/nešiojamajame kompiuteryje arba vietiniame „Linux“serveryje ir nukreipkite valdymo laukelį [-us] į vietinį diegimą
• sukurkite savo domeną ir paleiskite žiniatinklio programą kaip svetainę
• naudokite https://Nabito.org (tai nemokama) valdymo dėžėms tvarkyti

„Nabito-server“programa veikia „Ruby on Rails“ir yra atviro kodo:

Žiniatinklio programos diegimą ir sąranką rasite projekto „README.md“svetainėje „Github“.

9 žingsnis: bėgimas ir testavimas

Vietiniam nustatymui:

1. Įdiekite „Nabito-server“programą vietiniame kompiuteryje/nešiojamajame kompiuteryje
2. Konfigūruokite „mosquitto MQTT“tarpininką savo kompiuteryje (arba bet kuriame kitame jūsų pasirinktame „MQTT“brokeryje)
3. Prijunkite „Nabito“valdymo dėžutę prie vietinio „WiFi“
4. SSH į dėžutę ir nukreipkite ją naudoti savo kompiuterio MQTT brokerį
5. paleiskite bėgių nabito-serverio programą
6. prie elektros lizdo prijunkite nedidelę elektros apkrovą (pvz., stalinę lempą)
7. naudokite žiniatinklio programą, kad paleistumėte/sustabdytumėte lizdo ID 1, kad patikrintumėte faktines ir bendras energijos sąnaudas
8. Norėdami perjungti lizdą, naudokite NFC žymą (jei turite)
9. patikrinkite paskutinio lizdo naudojimo sąskaitas
10. Po sėkmingo bandymo pradėkite kurti savo EV įkrovimo tinklą
11. Pelnas;-)

10 žingsnis: Išvada, problemos ir produkto planas

Naudodamas šią „Nabito“valdymo dėžutės versiją, galėjau atsieti valdymo dėžutę ir žiniatinklio programą, iš esmės kuriančią daiktų interneto (daiktų interneto) projektą, tiek su fiziniu dalyku, kuris daro kažką naudingo, tiek su užpakaline programa ir paslauga, kuri valdo fizinis dalykas.

Dėžutės kaina šiek tiek padidėjo nuo paskutinės versijos (v1 anksčiau: 50 €, v2 dabar: 60 EUR), nes saugos sumetimais pridėjau kontaktorių, kad galėčiau aptarnauti didesnius stiprintuvus, o RPi yra šiek tiek brangesnis nei OrangePi plokštės.

MQTT naudojamas kaip pagrindinis duomenų registravimo ir dėžutės valdymo protokolas.

Nuo paskutinės „Nabito“versijos man pavyko išspręsti daugumą problemų („Wifi“, kontaktorius, procesoriaus perkaitimas, integruotas lizdo lizdas ir kt.). Tačiau dabartinių problemų ir galimybių sąrašas toliau auga:

Problemos:

• „Raspberry Pi Zero W“yra labai graži plokštė su „Wi -Fi“ir „Bluetooth“bei 2 GPIO kaiščiais, tačiau tuščiąja eiga procesorius įkaista iki 34C, o tai gali būti problematiška šiltu klimatu ir vasaros mėnesiais, kai yra tiesioginių saulės spindulių
• „Linux“paleidimas valdymo dėžutėje yra tinkamas prototipų kūrimui, tačiau šio produkto gamybos modelis tikriausiai turėtų veikti mažesnėje plokštėje, galinčioje TLS/SSL (lustas ESP32 atrodo labai perspektyvus)

Galimybės:

• kurti versijas didesnėms srovėms (funkcionalumas tas pats, tačiau naudokite kontaktorius su didesniu stiprintuvu ir skirtingus CT jutiklius/energijos stebėjimo modulius)
• sukurti 2 ir 3 fazių versijas
• integruoti energijos stebėjimo modulį (pvz., „Peacefair PZEM-004T“energijos monitorių)
• pereikite prie ESP32, kad padidintumėte galią ir šilumos efektyvumą
• integruoti į „AWS IOT“debesį ir naudoti kliento sertifikatus, kad būtų užtikrintas geriausias saugumas (šiuo metu naudojamas tik MQTT vartotojas/slaptažodis)
• valdyti sertifikatus ir MQTT kredencialus iš žiniatinklio programos (šiuo metu tai rankiniu būdu sukonfigūruota naudojant vidinę programą)
• pridėkite mažą skystųjų kristalų skydelį, kad informacija būtų pateikta tiesiogiai „Nabito“valdymo dėžutėje
• pridėkite skaičių klaviatūrą, kad mygtukas būtų sąveikaujamas su dėžute (galimybė padidinti kaištį)
• Įdėkite papildomą termometrą, kad galėtumėte stebėti dėžutės aplinkos temperatūrą

Jei jums patinka šis projektas arba turite klausimų/komentarų, nedvejodami susisiekite su manimi [email protected]

Sistemų platinama svetainė: www.sysdist.com

Galite sekti mane adresu: twitter.com/sysdistfb.com/sysdist

Gražios dienos ir laimingų darbų!-Stefanas