Nabito [Açıq Yuva V2]: EV Şarjı üçün Ağıllı Metr: 10 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

Bu Nabito [açıq yuva] üçün ikinci quruluş bələdçisidir, birinci versiyanı burada tapa bilərsiniz: Nabito [açıq yuva] v1

Bu blog yazısında bu layihəni yaratmağın səbəblərini sadalayıram: EV -lər mənzillər üçün mənasızdır

Bu nədir?

Nabito - açıq yuva, elektrik ölçmə, yüksək amper açma/söndürmə, NFC sensoru, istifadəçi icazəsi, faktura imkanları və istifadəçi idarəçiliyi olan IoT ağıllı sayğacdır.

Layihə iki hissədən ibarətdir: 1. idarəetmə qutusu (IoT cihazı) 2. hər ikisi də tamamilə açıq mənbəli web app frontend/backend.

1. İdarəetmə qutusu asanlıqla əldə edilə bilən onlayn hissələrdən ibarətdir və elektrikli avtomobillərin yavaş doldurulması üçün ictimai və özəl dayanacaqlar üçün ağıllı və eyni zamanda ucuz bir elektrik prizi həlli olaraq hazırlanmışdır. Raspberry Pi Zero W və Arduino Nano üzərində işləyir.

2. Veb tətbiqi Ruby on Rails üzərində işləyir və Github-da açıq mənbə olaraq mövcuddur: https://github.com/sysdist/nabito-server Qutusu ilə veb tətbiqi arasındakı əlaqə MQTT protokolu vasitəsi ilə həyata keçirilir.

Layihənin məqsədi, hər kəsin qəbul edə və tətbiq edə və ya genişləndirə biləcəyi açıq mənbə şarj şəbəkəsini inkişaf etdirməkdir.

İdarəetmə qutusu asanlıqla əldə edilə bilən onlayn hissələrdən ibarətdir və elektrikli avtomobillərin yavaş doldurulması üçün ictimai və özəl dayanacaqlar üçün ağıllı və eyni zamanda ucuz elektrik prizi həlli olaraq hazırlanmışdır.

Raspberry Pi Zero W tək lövhəli kompüterdə (SCB) işləyir. İdarəetmə qutusunun ümumi dəyəri təxminən 60 avrodur.

Nabito - açıq priz hazırda adi prizlərdə şarj etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur, kontinental Avropada 230V və 10 -13A, yəni cca. 2.9 kVt davamlı. Ancaq konsepsiya hər hansı bir yuvaya, Avroya, ABŞ -a və ya İngiltərəyə və ya digərinə aiddir, layihənin gələcək versiyaları 2 və 3 fazalı qurğuları da əhatə edəcək.

Xüsusiyyətlər:

• Tək fazalı gərginlik: 230 V.
• ACMax. cari: 13 A.
• Güc: 2.9 kVt
• Ölçüsü: 240x200x90mm
• İnterfeys: RJ45 LAN bağlantısı və ya WIFI
• IP uyğunluğu: IP55

Aşağıdakı qurma təlimatı tam deyil, bəzi naqillər diaqramları, bəzi montaj addımları və s.) bilmək istədiyiniz hər şeyi əhatə edin və ya hər hansı bir sualınız varsa, mənə bir məktub göndərin. Anlayışınız üçün təşəkkür.

Addım 1: Nə edir?

Layihə iki hissədən ibarətdir, fiziki nəzarət qutusu IoT (müştəri tərəfi) və onu idarə edən bir Web tətbiqi (server tərəfi). Birləşmiş funksiyalar:

1. Açma/Söndürmə Şəbəkə rölesi və kontaktor ilə istifadəçi qarşılıqlı əlaqəsinə əsasən prizini aça/söndürə bilər.

2. Enerji ölçmə

İdarəetmə qutusu AC cərəyanını ölçür və enerji istifadəsini qeyd edir. Standart ölçmə funksiyası. İstehlakçı başına enerji ölçülməsi aparılır. Hal -hazırda yalnız AC cərəyanının monitorinqi var, bu nöqtədə heç bir gərginlik monitorinqi yoxdur.

3. İstifadəçi identifikasiyası

Soketdən istifadə edəcək istifadəçilər üçün istifadəçi hesabları yaratmalısınız. İstifadəçi QR kodunu oxuyaraq və ya NFC etiketindən istifadə edərək icazə verir. Veb istifadəçi interfeysi istifadəçilərə qeydiyyatdan keçməyə, daxil olmağa və idarəetmə qutusunu istifadə etməyə imkan verir və ya NFC etiketi birbaşa qutunu açır/söndürür. Admin istifadəçiləri təsdiq edə və ya rədd edə bilər.

4. Faktura

Admin soket konfiqurasiyasına və 1 kVt / saatlıq hesaba əsasən fərdi istifadəçilər üçün enerji istifadəsinə görə yaradılır. Admin rahatlığı üçün aylıq hesablar daha sonra yaradılacaq.

Addım 2: HW və SW Stacks

HW yığın:

• Raspberry Pi Zero, 1 ədəd, € 11.32,
• soyuducu, 1 ədəd, 1,2 avro,
• NFC sensoru, 1 ədəd, € 3.93
• mikro SD kart 16GB, 1 ədəd, 9.4 avro,
• Arduino Nano, 1 ədəd, 1.74 avro,
• CT sensoru-YHDC 30A SCT013, 1 ədəd, € 4.28, https://www.aliexpress.com/item/KSOL-YHDC-30A-SCT013-0-100A-Non-invasive-AC-New-Sensor-Split-Core- Cari-Transformator-Yeni/32768354127.html
• cib telefonu şarj cihazı, 1 ədəd, 5 avro, qiyməti təxminidir, telefonla gələn köhnə şarj cihazlarımdan birini istifadə etmişəm
• Ev AC kontaktoru 25A NO, 1 ədəd, € 4.79,
• Şəbəkə rölesi, 1 ədəd, 0,84 avro,
• plastik qovşaq qutusu (S-qutusu), 1 ədəd, 5 avro,
• Aşağı gərginlik üçün Dupont qovşağı telləri, 1 ədəd, 2.29 avro,
• IP54 230V Avro priz, 1 ədəd, 2 avro yerli bir hardware mağazasından alınıb
• kiçik hissələr: 3.5mm jak qadın, 10uF kondansatör, 2x 10kOhm rezistorlar, LED diodlar, kabellər, 1 ədəd, 3 avro, yerli bir elektronika mağazasında alınıb
• Yerli bir elektronika mağazasında satın alınan Wago 2-kondüktörlü terminal bloku, 3 ədəd, 2 avro
• Wago 5-dirijorlu terminal bloku, 2 ədəd, 2 avro, yerli bir elektronika mağazasından alınıb
• USB mini-mikro kabel (Arduino-> RPi), 1 ədəd, 1,8 avro, yerli kompüter mağazasında alınıb

Ümumi HW dəyəri: 60.59 € (70.40 $)

SW yığın:

• Nəzarət qutusu yığımı:

  • Raspbian Linux (Ubuntu əsaslı), açıq mənbə, $ 0 (bütün izzəti Linus Torvalds + Linux kernelində işləyən 20k insanlar + Raspberry Pi və Raspbian Linux imicinin arxasındakı xeyirxah insanlar)
  • Node-RED, açıq mənbə, $ 0 (Node-RED-in inkişafının arxasında duran IBM-dən xeyirxah insanlar)

• Veb tətbiq yığını:

  • Nabito-server tətbiqi:
  • Ruby on Rails (RVM, Ruby, Gems), açıq mənbə, 0 dollar
  • Postgres DB, açıq mənbə, 0 dollar
  • Git, açıq mənbə (Linusa daha çox şöhrət), 0 dollar
  • MQTT protokolu

Ümumi SW yığın dəyəri: € 0 (*THUMBS_UP*)

Addım 3: İdarəetmə qutusu: SW Quraşdırması

1. Raspberry Pi Zero Wasp -də RASPBIAN STRETCH LITE (masaüstü versiyasına ehtiyacımız yoxdur) quraşdırın: //www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
2. yerli Wifi istifadə etmək üçün Raspbian-ı konfiqurasiya edin.
3. Node-RED-i Raspbian-a quraşdırınhttps://nodered.org/docs/hardware/raspberrypi
4. Nabito Node-RED axınını kopyalayın və ithttps://github.com/sysdist/nabito-client-node-red yerləşdirin

5. Varsayılan Node-RED settings.js faylını redaktə edin və bunu GlobalContext funksiyasına əlavə edin: relay: "OFF",

   box_status: "OFFLINE"

6. Node-RED MQTT brokerlərinizi istədiyiniz Nabito-server qurulmasına (və ya https://nabito.org) uyğun olaraq konfiqurasiya edin.
7. Node-RED-i yenidən başladın
8. Node-RED-də MQTT bağlantısını yoxlayın

Arduino hissəsi:

1. Bu eskizi Arduino Nano-ya yükləyin, tərtib edin və yükləyinhttps://github.com/sysdist/nabito-arduino-nano.git
2. Bitdi!;-)

Addım 4: Kablolama: Şəbəkə Kabelləri

AC elektrik kabelləri aşağıdakıları təmin edir:

• AC kontaktoru
• Şəbəkə estafeti
• Raspberry Pi və Arduino -ya güc verən mobil şarj cihazı

AC kontaktorunun çıxışı çıxış prizinə keçir. Qoruyucu torpaq mənbəyi elektrik şəbəkəsindən çıxış prizinə bağlıdır.

Raspberry Pi şəbəkə rölesini idarə edir və röle öz növbəsində kontaktoru açır/söndürür.

Addım 5: Kablolama: Arduino, CT Sensor, NFC Sensor

Aşağıdakı təlimata uyğun olaraq Arduino -nu CT sensoru ilə bağlayın:

learn.openenergymonitor.org/electricity-mo…

Ehtiyacınız var:

• Arduino (hər hansı bir Arduinodan istifadə edə bilərsiniz: Uno, Nano, Mega, ADC olduğu müddətdə).
• 10 uF kondansatör 2x 10 kOhm rezistorlar
• 3,5 mm qadın yuvası
• CT sensoru 30A/1V
• PN532 sensoru (RFID/NFC)
• kiçik PCB
• əlaqə üçün kiçik tellər

Openenergymonitor.org saytından yuxarıdakı təlimata uyğun olaraq Arduino Nanonu, kondansatörü, rezistorları və dişi yuvanı PCB -yə lehimlədim.

NFC sensoru, Arduino Nano'ya SPI vasitəsilə bağlanır (Arduino Nano'daki pinlər: 10, 11, 12 və 13).

Arduino, Raspberry Pi -yə mikro USB vasitəsilə qoşulur.

Addım 6: Kablolama: Raspberry Pi

Arduino -nu USB portu vasitəsi ilə Raspberry Pi -yə qoşun, beləliklə Arduino üçün seriyalı port və enerji təchizatı rolunu oynayır, /dev /ttyUSB0 ilə əlaqələndirilməlidir.

Şəbəkə rölesi 2 (5V), 6 (GND), 12 (GPIO) sancaqlar vasitəsilə bağlanır.

Ön panel LEDləri 14 (GND), 16 (GPIO), 18 (GPIO) sancaqlar vasitəsilə bağlanır.

Addım 7: Hər şeyi bir yerdə birləşdirin

1. Şebeke rölesindən çıxan elektrik xəttindəki CT sensorunu sıxın
2. Raspberry Pi üçün enerji mənbəyini bağlayın
3. Bağlantı qutusunun qapağını vidalayın
4. Və məftil çəkmə/montaj işləri başa çatdı!

Addım 8: Veb Tətbiqinin Qurulması

Veb tətbiqini işə salmaq üçün bir Linux serverinə ehtiyacınız var. Siz ya edə bilərsiniz:

• serveri kompüterinizdə/notbukunuzda və ya yerli Linux serverinizdə lokal olaraq işlədin və idarəetmə qutusunu [lərini] yerli quraşdırmanıza yönəldin
• öz domeninizi yaradın və veb tətbiqini veb sayt olaraq işlədin
• nəzarət qutularınızı idarə etmək üçün https://Nabito.org (pulsuzdur) istifadə edin

Nabito-server tətbiqi Ruby on Rails-də işləyir və açıq mənbəyidir:

Veb tətbiqinin quraşdırılması və qurulması üçün Githubdakı layihənin README.md -ə baxın.

Addım 9: Qaçış və Test

Yerli quraşdırma üçün:

1. Nabito-server tətbiqini yerli PC/notebooka yerləşdirin
2. PC -də ağcaqanad MQTT brokerini (və ya istədiyiniz hər hansı digər MQTT brokerini) konfiqurasiya edin.
3. Nabito idarəetmə qutusunu yerli WiFi -yə qoşun
4. SSH qutusuna daxil edin və kompüterinizin MQTT brokerindən istifadə etməyə yönəldin
5. raylar nabito-server tətbiqini başladın
6. kiçik bir elektrik yükünü (məsələn, masa lampası) elektrik prizinə qoşun
7. Faktiki və ümumi enerji istehlakını yoxlamaq üçün soket id 1 -i başlatmaq/dayandırmaq üçün veb tətbiqindən istifadə edin
8. yuvanı dəyişdirmək üçün NFC etiketindən istifadə edin (əgər varsa)
9. son yuva istifadəsi üçün hesablamanı yoxlayın
10. Uğurlu sınaqdan sonra öz EV şarj şəbəkənizi yaratmağa başlayın
11. Qazanc;-)

Addım 10: Nəticə, Məsələlər və Məhsul Yol Xəritəsi

Nabito idarəetmə qutusunun bu versiyasında idarəetmə qutusunu və veb tətbiqini əslində həm faydalı bir şey edən fiziki şeylə, həm də idarə edən arxa planlı bir tətbiq və xidmətlə bir IoT (Əşyaların İnterneti) layihəsi yarada bildim. fiziki şey.

Qutunun qiyməti son versiyadan bir qədər artdı (v1 əvvəl: 50 avro, indi v2: 60 avro), çünki təhlükəsizlik baxımından daha yüksək amperlərə xidmət etmək üçün bir kontaktor əlavə etdim və eyni zamanda RPi OrangePi lövhələrindən bir qədər bahadır..

MQTT, məlumatların qeydiyyatı və qutunun idarə edilməsi üçün əsas protokol olaraq istifadə olunur.

Nabito'nun son versiyasından bəri problemlərin çoxunu həll edə bildim (Wifi, kontaktor, prosessorun həddindən artıq istiləşməsi, inteqrasiya edilmiş priz və s.). Ancaq mövcud problemlərin və imkanların siyahısı daha da artır:

Məsələlər:

• Raspberry Pi Zero W, Wifi və Bluetooth və 2 GPIO sancaqları olan çox gözəl bir lövhədir, amma yenə də günəş işığı ilə isti iqlimlərdə və yay aylarında problem yarada bilən boş vəziyyətdə 34C -ə qədər qızdırır.
• Nəzarət qutusunda Linux -u işlətmək prototip hazırlamaq üçün əlverişlidir, lakin bu məhsulun istehsal modeli, ehtimal ki, TLS/SSL qabiliyyətinə malik olan daha nazik bir lövhədə işləməlidir (ESP32 çipi çox perspektivli görünür)

Fürsətlər:

• daha yüksək cərəyanlar üçün versiyalar yaradın (funksionallıq eynidır, lakin daha yüksək amperli və fərqli CT sensorlar/enerji monitor modulları olan kontaktorlardan istifadə edin)
• 2 və 3 mərhələlər üçün versiyalar yaradın
• enerji monitor modulunu birləşdirin (Peacefair PZEM-004T Energy monitor kimi)
• artan güc və istilik səmərəliliyi üçün ESP32 -ə keçin
• AWS IOT buluduna inteqrasiya edin və ən yaxşı təhlükəsizlik qurulması üçün müştəri sertifikatlarından istifadə edin (hazırda yalnız MQTT istifadəçisi/şifrəsi istifadə olunur)
• veb tətbiqindən sertifikatları və MQTT etimadnamələrini idarə edin (hazırda bu arxa tərəfdən əl ilə qurulmuşdur)
• məlumatı birbaşa Nabito idarəetmə qutusuna təqdim etmək üçün kiçik bir LCD panel əlavə edin
• qutu ilə düymələrin qarşılıqlı təsirini təmin etmək üçün sayğac əlavə edin (təhlükəsizliyi artırmaq üçün pin imkanı)
• qutunun mühit istiliyini izləmək üçün əlavə termometr daxil edin

Bu layihəni sevirsinizsə və ya hər hansı bir sualınız/şərhiniz varsa, [email protected] ünvanından mənimlə əlaqə saxlaya bilərsiniz

Sistemlərin paylanmış veb saytı: www.sysdist.com

Məni izləyə bilərsiniz: twitter.com/sysdistfb.com/sysdist

Gününüz xoş və uğurlu keçsin!-Stefan