Nabito [Open Socket V2]: viedais mērītājs EV uzlādēšanai: 10 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

Šī ir otrā Nabito [atvērtā ligzda] būvēšanas rokasgrāmata, pirmo versiju var atrast: Nabito [atvērtā ligzda] v1

Šajā bloga ierakstā es uzskaitīju šī projekta radīšanas iemeslus: EV ir bezjēdzīgi dzīvokļu cilvēkiem

Kas tas ir?

Nabito - atvērtā kontaktligzda ir IoT viedais skaitītājs ar elektrības uzskaiti, ieslēgšanu/izslēgšanu ar lielu strāvas stiprumu, NFC sensoru, lietotāju autorizāciju, norēķinu iespējām un lietotāju pārvaldību.

Projekts sastāv no divām daļām: 1. vadības bloks (IoT ierīce) 2. tīmekļa lietotņu priekšpuse/aizmugure, abas ir pilnībā atvērtā koda.

1. Vadības bloks sastāv no viegli pieejamām detaļām tiešsaistē, un tas ir veidots kā inteliģents un tomēr lēts elektrības kontaktligzdas risinājums publiskām un privātām autostāvvietām, lai lēni uzlādētu elektromobiļus. Tas darbojas ar Raspberry Pi Zero W un Arduino Nano.

2. Tīmekļa lietotne darbojas uz Ruby on Rails un ir pieejama kā atvērtā koda vietne Github: https://github.com/sysdist/nabito-server Savienojums starp kastīti un tīmekļa lietotni tiek veikts, izmantojot MQTT protokolu.

Projekta mērķis ir attīstīt atvērtā pirmkoda uzlādes tīklu, kuru ikviens varētu pieņemt, ieviest vai paplašināt.

Vadības kārba sastāv no viegli pieejamām detaļām tiešsaistē, un tā ir veidota kā inteliģents un tomēr lēts elektrības kontaktligzdas risinājums publiskām un privātām autostāvvietām, lai lēni uzlādētu elektromobiļus.

Tas darbojas ar Raspberry Pi Zero W vienas plates datoru (SCB). Vadības bloka kopējās izmaksas ir aptuveni 60 eiro.

Nabito - atvērtā kontaktligzda pašlaik ir paredzēta uzlādēšanai no parastajām kontaktligzdām, kontinentālajā Eiropā tā ir 230V un 10-13A, t.i. 2.9kW nepārtraukta. Bet koncepcija attiecas uz jebkuru kontaktligzdu, eiro, ASV vai Lielbritāniju vai jebkuru citu projekta turpmāko versiju, kas aptvers arī 2 un 3 fāžu instalācijas.

Specifikācijas:

• Vienfāzes spriegums: 230 V
• ACMax. strāva: 13 A.
• Jauda: 2,9 kW
• Izmērs: 240x200x90mm
• Saskarne: RJ45 LAN savienojums vai WIFI
• IP atbilstība: IP55

Šī būvniecības rokasgrāmata nav pilnīga, tai trūkst dažu elektroinstalācijas shēmu, daži montāžas soļi utt.). Es gribēju to pēc iespējas ātrāk izlaist, strādāsim pie tā pakāpeniskas uzlabošanas, tāpēc, lūdzu, ja šī uzbūves rokasgrāmata nav aptveriet visu, kas jums jāzina, vai, ja jums ir kādi jautājumi, nosūtiet man e -pastu. Paldies par sapratni.

1. darbība: ko tas dara?

Projekts sastāv no divām daļām, fiziskās vadības kastes, kas ir IoT lieta (klienta puse), un ir tīmekļa lietojumprogramma, kas to kontrolē (servera puse). Kombinētās funkcijas:

1. Ieslēgšanas/izslēgšanas pārslēgšana Ar tīkla releju un kontaktu tas var ieslēgt/izslēgt kontaktligzdu, pamatojoties uz lietotāju mijiedarbību.

2. Enerģijas uzskaite

Vadības bloks mēra maiņstrāvu un reģistrē enerģijas patēriņu. Standarta mērīšanas funkcija. Enerģijas uzskaite tiek veikta katram lietotājam. Pašlaik tiek veikta tikai maiņstrāvas uzraudzība, sprieguma uzraudzība šajā brīdī netiek veikta.

3. Lietotāja autentifikācija

Jums ir jāizveido lietotāju konti lietotājiem, kuri izmantos kontaktligzdu. Lietotājs autorizē, lasot QR kodu vai izmantojot NFC tagu. Tīmekļa lietotāja saskarne ļauj lietotājiem reģistrēties, pieteikties un izmantot vadības lodziņu, vai arī NFC tags ieslēdz/izslēdz lodziņu tieši. Administrators var apstiprināt, noraidīt lietotājus.

4. Norēķini

Pamatojoties uz administratora kontaktligzdas konfigurāciju un rēķiniem par 1kWh, tiek izveidoti atsevišķi lietotāji, pamatojoties uz viņu enerģijas patēriņu. Administratora ērtībai ikmēneša rēķini tiks izveidoti vēlāk.

2. solis: HW un SW skursteņi

HW kaudze:

• Raspberry Pi Zero, 1gab., € 11,32,
• radiators, 1gab., € 1,2,
• NFC sensors, 1gab., € 3,93
• micro SD karte 16GB, 1gab., € 9,4,
• Arduino Nano, 1gab., 1,74 €,
• CT sensors-YHDC 30A SCT013, 1gab., 4,28 €, https://www.aliexpress.com/item/KSOL-YHDC-30A-SCT013-0-100A-Nin-invasive-AC-New-Sensor-Split-Core- Pašreizējais transformators-jauns/32768354127.html
• mobilā tālruņa lādētājs, 1gab., 5 eiro, cena ir aptuvena, lietots viens no maniem vecajiem lādētājiem, kas tika piegādāts kopā ar tālruni
• Mājsaimniecības maiņstrāvas kontaktors 25A NĒ, 1gab., € 4,79,
• Tīkla relejs, 1gab., € 0,84,
• plastmasas sadales kārba (S-box), 1gab., 5 €,
• Dupont savienojuma vadi zemam spriegumam, 1gab., 2,29 €,
• IP54 230V Eiro kontaktligzda, 1gab., 2 € pirkta vietējā datortehnikas veikalā
• mazas detaļas: 3,5 mm ligzda, 10uF kondensators, 2x 10 kOhm rezistori, LED diodes, kabeļi, 1 gab., 3 eiro, iegādāts vietējā elektronikas veikalā
• Wago 2 vadu spaiļu bloks, 3gab., € 2, pirkts vietējā elektronikas veikalā
• Wago 5 vadu spaiļu bloks, 2gab., € 2, pirkts vietējā elektronikas veikalā
• USB mini-mikro kabelis (Arduino-> RPi), 1gab., 1,8 eiro, nopirkts vietējā datora veikalā

Kopējās HW izmaksas: € 60,59 ($ 70,40)

SW kaudze:

• Vadības kastes kaudze:

  • Raspbian Linux (balstīts uz Ubuntu), atvērtā koda, 0 ASV dolāru (visa slava Linusam Torvaldam + 20 000 cilvēku, kuri strādāja pie Linux kodola + laipni cilvēki aiz Raspberry Pi un Raspbian Linux attēla)
  • Node-RED, atvērtā koda, 0 USD (laipni cilvēki no IBM, kas ir aiz Node-RED izstrādes)

• Tīmekļa lietotņu kaudze:

  • Nabito-servera lietotne:
  • Ruby on Rails (RVM, Ruby, Gems), atvērtā koda, 0 ASV dolāri
  • Postgres DB, atvērtā koda, 0 ASV dolāri
  • Git, atvērtā koda (vairāk slavas Linusam), 0 ASV dolāri
  • MQTT protokols

Kopējās SW steku izmaksas: € 0 (*THUMBS_UP*)

3. darbība: vadības bloks: SW iestatīšana

1. Instalējiet RASPBIAN STRETCH LITE (mums nav nepieciešama darbvirsmas versija) vietnē Raspberry Pi Zero
2. konfigurējiet Raspbian, lai tas izmantotu vietējo mājas Wifi
3. Instalējiet Node-RED vietnē Raspbianhttps://nodered.org/docs/hardware/raspberrypi
4. Kopējiet Nabito Node-RED plūsmu un izvietojiet vietni ithttps://github.com/sysdist/nabito-client-node-red

5. Rediģējiet noklusējuma Node-RED settings.js un pievienojiet to funkcijaiGlobalContext: relejs: "OFF",

   box_status: "OFFLINE"

6. Konfigurējiet savus Node-RED MQTT starpniekus vēlamajā Nabito servera instalācijā (vai vietnē
7. Restartējiet Node-RED
8. Pārbaudiet MQTT savienojumu Node-RED

Arduino daļa:

1. Lejupielādējiet, apkopojiet un augšupielādējiet šo skici Arduino Nano.
2. Gatavs!;-)

4. solis: Elektroinstalācija: tīkla kabeļi

Maiņstrāvas tīkla kabeļi baro:

• Maiņstrāvas kontaktors
• Tīkla relejs
• Mobilais lādētājs, kas darbina Raspberry Pi un Arduino

Maiņstrāvas kontaktora izeja nonāk kontaktligzdā. Aizsardzības zemējums ir pievienots no avota tīkla līdz kontaktligzdai.

Raspberry Pi kontrolē tīkla releju, un relejs savukārt ieslēdz/izslēdz kontaktoru.

5. solis: Elektroinstalācija: Arduino, CT sensors, NFC sensors

Pievienojiet Arduino ar CT sensoru saskaņā ar šo rokasgrāmatu:

learn.openenergymonitor.org/electricity-mo…

Tev vajag:

• Arduino (jūs varat izmantot jebkuru Arduino: Uno, Nano, Mega, kas jums patīk, ja vien tam ir ADC)
• 10uF kondensators2x 10kOhm rezistori
• 3,5 mm ligzdas ligzda sievietēm
• CT sensors 30A/1V
• PN532 sensors (RFID/NFC)
• mazs PCB
• mazi vadi savienojumiem

Es lodēju Arduino Nano, kondensatoru, rezistorus un ligzdu pie PCB saskaņā ar iepriekš minēto rokasgrāmatu no vietnes openenergymonitor.org.

NFC sensors ir savienots ar Arduino Nano, izmantojot SPI (Arduino Nano tapas: 10, 11, 12 un 13).

Arduino ir savienots ar Raspberry Pi, izmantojot mikro USB.

6. solis: Elektroinstalācija: Raspberry Pi

Savienojiet Arduino ar Raspberry Pi, izmantojot USB portu, šādā veidā tas kalpo kā seriālais ports un Arduino barošanas avots, tam vajadzētu kartēt uz /dev /ttyUSB0.

Tīkla relejs ir savienots caur tapām 2 (5V), 6 (GND), 12 (GPIO).

Priekšējā paneļa gaismas diodes ir savienotas caur tapām 14 (GND), 16 (GPIO), 18 (GPIO)

7. solis: visu savienojiet kopā

1. Piestipriniet CT sensoru pie tīkla līnijas, kas iziet no tīkla releja
2. Pievienojiet Raspberry Pi barošanas avotu
3. Ieskrūvējiet sadales kārbas vāku
4. Un esat pabeidzis elektroinstalāciju/montāžu!

8. darbība. Tīmekļa lietotnes iestatīšana

Lai palaistu tīmekļa lietotni, jums ir nepieciešams Linux serveris. Jūs varat:

• palaidiet serveri lokāli datorā/piezīmjdatorā vai vietējā Linux serverī un norādiet vadības lodziņu [-us] uz vietējo instalāciju
• izveidojiet savu domēnu un palaidiet tīmekļa lietotni kā vietni
• izmantojiet https://Nabito.org (tas ir bez maksas), lai pārvaldītu vadības kastes

Lietotne Nabito-server darbojas Ruby on Rails un ir atvērtā koda:

Tīmekļa lietotņu instalēšanai un iestatīšanai skatiet projekta README.md vietnē Github.

9. darbība: skriešana un pārbaude

Vietējai iestatīšanai:

1. Izvietojiet lietotni Nabito-server vietējā datorā/piezīmjdatorā
2. Konfigurējiet mosquitto MQTT brokeri savā datorā (vai jebkurā citā jūsu izvēlētajā MQTT brokerī)
3. Pievienojiet Nabito vadības bloku vietējam WiFi
4. SSH kastē un novirziet to, lai izmantotu datora MQTT brokeri
5. palaidiet sliedes nabito-servera lietotni
6. pievienojiet kontaktligzdai nelielu elektrisko slodzi (piemēram, galda lampu)
7. izmantojiet tīmekļa lietotni, lai sāktu/apturētu ligzdas ID 1, lai pārbaudītu faktisko un kopējo enerģijas patēriņu
8. izmantojiet NFC tagu (ja tāds ir), lai pārslēgtu kontaktligzdu
9. pārbaudiet rēķinus par pēdējo kontaktligzdas izmantošanu
10. Pēc veiksmīgas pārbaudes sāciet izveidot savu EV uzlādes tīklu
11. Peļņa;-)

10. solis. Secinājums, jautājumi un produktu ceļvedis

Šajā Nabito vadības kastes versijā es varēju atvienot vadības bloku un tīmekļa lietotni, kas būtībā izveidoja IoT (lietu interneta) projektu, gan ar fizisku lietu, kas dara kaut ko noderīgu, gan ar aizmugures lietotni un pakalpojumu, kas pārvalda fiziska lieta.

Kastes cena nedaudz pieauga salīdzinājumā ar iepriekšējo versiju (v1 iepriekš: € 50, v2 tagad: € 60), jo drošības nolūkos es pievienoju kontaktoru, lai apkalpotu lielākus pastiprinātājus, un arī RPi ir nedaudz dārgāks nekā OrangePi dēļi.

MQTT tiek izmantots kā galvenais protokols datu reģistrēšanai un lodziņa kontrolei.

Kopš pēdējās Nabito versijas es varēju atrisināt lielāko daļu problēmu (Wifi, kontaktoru, procesora pārkaršanu, integrētu kontaktligzdu utt.). Tomēr aktuālo jautājumu un iespēju saraksts paplašinās:

Problēmas:

• Raspberry Pi Zero W ir ļoti jauka tāfele ar Wifi un Bluetooth un 2 GPIO tapām, bet tomēr procesors tukšgaitā sakarst līdz 34C, kas varētu būt problemātiski siltā klimatā un vasaras mēnešos ar tiešiem saules stariem
• Linux palaišana vadības blokā ir laba prototipu veidošanai, taču šī produkta ražošanas modelim, iespējams, vajadzētu darboties uz vienkāršākas plates, kas spēj nodrošināt TLS/SSL (mikroshēma ESP32 izskatās ļoti daudzsološa)

Iespējas:

• izveidot versijas lielākām strāvām (funkcionalitāte tāda pati, bet izmantojiet kontaktorus ar lielāku pastiprinātāju un dažādus CT sensorus/enerģijas monitoru moduļus)
• izveidot versijas 2 un 3 fāzēm
• integrēt enerģijas monitora moduli (piemēram, Peacefair PZEM-004T enerģijas monitoru)
• pārejiet uz ESP32, lai palielinātu jaudu un siltuma efektivitāti
• integrēt AWS IOT mākonī un izmantot klienta sertifikātus, lai nodrošinātu vislabāko drošības iestatīšanu (šobrīd tiek izmantots tikai MQTT lietotājs/parole)
• pārvaldīt sertifikātus un MQTT akreditācijas datus no tīmekļa lietotnes (pašlaik tas ir manuāli konfigurēts, izmantojot aizmuguri)
• pievienojiet nelielu LCD paneli, lai parādītu informāciju tieši Nabito vadības lodziņā
• pievienojiet cipartastatūru, lai nodrošinātu pogas mijiedarbību ar lodziņu (piespraudes iespēja drošībai)
• iekļaut papildu termometru, lai uzraudzītu kastes apkārtējās vides temperatūru

Ja jums patīk šis projekts vai jums ir kādi jautājumi/komentāri, lūdzu, sazinieties ar mani pa e -pastu [email protected]

Sistēmu izplatītā vietne: www.sysdist.com

Jūs varat sekot man vietnē: twitter.com/sysdistfb.com/sysdist

Jauku dienu un laimīgu gatavošanu!-Stefans