Nabito [Open Socket V2]: nutikas arvesti EV laadimiseks: 10 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:50

See on Nabito [avatud pistikupesa] teine koostamisjuhend, esimese versiooni leiate aadressilt: Nabito [avatud pistikupesa] v1

Loen selle blogi postituses välja selle projekti loomise põhjused: EV -d on korterirahvale mõttetud

Mis see on?

Nabito - avatud pistikupesa on IoT nutikas arvesti, millel on elektrienergia mõõtmine, suure voolutugevuse lülitamine sisse/välja, NFC -andur, kasutaja autoriseerimine, arveldusvõimalused ja kasutajahaldus.

Projekt koosneb kahest osast: 1. juhtpaneel (IoT-seade) 2. veebirakenduse kasutajaliides/taustaprogramm, mõlemad täiesti avatud lähtekoodiga.

1. Juhtkarp koosneb kergesti ligipääsetavatest osadest ja on mõeldud intelligentseks ja samas odavaks pistikupesa lahenduseks avalikele ja eraparklatele elektrisõidukite aeglaseks laadimiseks. See töötab Raspberry Pi Zero W ja Arduino Nano peal.

2. Veebirakendus töötab Ruby on Railsil ja on avatud lähtekoodiga saadaval Githubis: https://github.com/sysdist/nabito-server Ühendus kasti ja veebirakenduse vahel toimub MQTT protokolli kaudu.

Projekti eesmärk on arendada avatud lähtekoodiga laadimisvõrk, mida igaüks saaks kasutusele võtta ja rakendada või laiendada.

Juhtkarp koosneb kergesti ligipääsetavatest osadest ja on mõeldud intelligentseks ja samas odavaks pistikupesa lahenduseks avalikele ja eraparklatele elektrisõidukite aeglaseks laadimiseks.

See töötab Raspberry Pi Zero W üheplaadilisel arvutil (SCB). Juhtkarbi kogumaksumus on umbes 60 eurot.

Nabito - avatud pistikupesa on praegu mõeldud tavaliste pistikupesade laadimiseks, Mandri -Euroopas on see 230V ja 10-13A, st ca. 2,9kW pidev. Kuid kontseptsioon kehtib kõigi pistikupesade, euro, USA või Ühendkuningriigi või mis tahes muu projekti tulevaste versioonide kohta, mis hõlmavad ka 2 ja 3 faasi paigaldisi.

Spetsifikatsioonid:

• Ühefaasiline pinge: 230 V
• ACMax. vool: 13 A.
• Võimsus: 2,9 kW
• Mõõdud: 240x200x90 mm
• Liides: RJ45 LAN -ühendus või WIFI
• IP vastavus: IP55

Järgnev koostamisjuhend pole täielik, sellel puuduvad mõned ühendusskeemid, mõned kokkupanemisetapid jne). Tahtsin selle võimalikult kiiresti välja tuua, parandan seda järk -järgult, nii et palun, kui see koostamisjuhend seda ei tee katke kõik, mida peate teadma, või kui teil on küsimusi, saatke mulle kiri. Aitäh mõistmise eest.

Samm: mida see teeb?

Projekt koosneb kahest osast, füüsilisest juhtkastist, mis on asjade Interneti (kliendipool) ja seal on veebirakendus, mis seda kontrollib (serveripool). Kombineeritud funktsioonid:

1. Sisse-/väljalülitamine Võrgurelee ja kontaktori abil saab see kasutajate sekkumise põhjal pistikupesa sisse/välja lülitada.

2. Energia mõõtmine

Juhtpaneel mõõdab vahelduvvoolu ja registreerib energiatarbimise. Standardne mõõtmisfunktsioon. Energia mõõtmine toimub kasutaja kohta. Praegu on ainult vahelduvvoolu jälgimine, pinge jälgimine puudub.

3. Kasutaja autentimine

Peate looma kasutajakontod kasutajatele, kes hakkavad pistikupesa kasutama. Kasutaja annab loa QR -koodi lugedes või NFC -märgendit kasutades. Veebikasutaja liides võimaldab kasutajatel registreeruda, sisse logida ja juhtpaneeli kasutada või NFC -silt lülitab kasti otse sisse/välja. Administraator saab kasutajaid heaks kiita, mitte heaks kiita.

4. Arveldamine

Tuginedes administraatori pistikupesa konfiguratsioonile ja 1 kWh hinnale, koostatakse arved üksikutele kasutajatele nende energiatarbimise põhjal. Administraatori mugavuse huvides koostatakse igakuised arved hiljem.

2. samm: HW ja SW korstnad

HW virn:

• Vaarika Pi Zero, 1tk, 11,32 €,
• jahutusradiaator, 1tk, 1,2 €,
• NFC sensor, 1tk, 3,93 €
• micro SD kaart 16GB, 1tk, 9,4 €,
• Arduino Nano, 1tk, 1,74 €,
• CT-andur-YHDC 30A SCT013, 1tk, 4,28 €, https://www.aliexpress.com/item/KSOL-YHDC-30A-SCT013-0-100A- Mitteinvasiivne-AC-New-Sensor-Split-Core- Praegune trafo-uus/32768354127.html
• mobiiltelefoni laadija, 1tk, 5 €, hind on ligikaudne, kasutatud ühte minu vana laadijat, mis oli telefoniga kaasas
• Majapidamises kasutatav vahelduvvoolu kontaktor 25A EI, 1tk, 4,79 €,
• Võrgurelee, 1tk, 0,84 €,
• plastikust jaotuskarp (S-kast), 1tk, 5 €,
• Duponti ühendusjuhtmed madala pinge jaoks, 1tk, 2,29 €,
• IP54 230V Euro pistikupesa, 1tk, 2 € ostetud kohalikult ehituspoest
• väikesed osad: 3,5 mm pistikupesa, 10uF kondensaator, 2x 10 kOhm takistid, LED -dioodid, kaablid, 1 tk, 3 eurot, ostetud kohalikust elektroonikapoest
• Wago 2-juhtmeline klemmliist, 3tk, 2 €, ostetud kohalikust elektroonikapoest
• Wago 5-juhtmeline klemmliist, 2tk, 2 €, ostetud kohalikult elektroonikapoest
• USB mini-mikrokaabel (Arduino-> RPi), 1tk, 1,8 €, ostetud kohalikust arvutipoest

HW kogukulu: 60,59 eurot (70,40 dollarit)

SW virn:

• Juhtkarbi virn:

  • Raspbian Linux (Ubuntu -põhine), avatud lähtekoodiga, 0 dollarit (kogu au Linus Torvaldsile + 20 000 inimest, kes töötasid Linuxi kernelil + lahked inimesed Raspberry Pi ja Raspbian Linuxi pildi taga)
  • Node-RED, avatud lähtekoodiga, 0 dollarit (lahked inimesed IBMilt, kes on Node-RED arendamise taga)

• Veebirakenduste virn:

  • Nabito-serveri rakendus:
  • Ruby on Rails (RVM, Ruby, Gems), avatud lähtekoodiga, 0 dollarit
  • Postgres DB, avatud lähtekoodiga, 0 dollarit
  • Git, avatud lähtekoodiga (rohkem austust Linusele), 0 dollarit
  • MQTT protokoll

SW virna kogumaksumus: 0 € (*THUMBS_UP*)

3. samm: juhtpaneel: SW seadistamine

1. Installige RASPBIAN STRETCH LITE (me ei vaja töölaua versiooni) Raspberry Pi Zero Whttps://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
2. seadistage Raspbian kohaliku kodu Wifi kasutamiseks
3. Installige Node-RED Raspbianilehttps://nodered.org/docs/hardware/raspberrypi
4. Kopeerige Nabito Node-PUNANE voog ja juurutage ithttps://github.com/sysdist/nabito-client-node-red

5. Muutke vaikimisi sõlme-RED settings.js ja lisage see funktsioonileGlobalContext: relee: "OFF",

   box_status: "OFFLINE"

6. Seadistage oma Node-RED MQTT maaklerid oma eelistatud Nabito-serveri installimiseks (või
7. Taaskäivitage Node-RED
8. Kontrollige MQTT-ühendust Node-RED-is

Arduino osa:

1. Laadige alla, kompileerige ja laadige see eskiis üles Arduino Nano-sse
2. Valmis!;-)

4. samm: juhtmestik: toitekaablid

Vahelduvvoolu toitekaablid toidavad:

• Vahelduvvoolu kontaktor
• Võrgu relee
• Mobiilne laadija, mis toidab Raspberry Pi ja Arduino

Vahelduvvoolu kontaktorist väljund läheb pistikupessa. Kaitsemaandus on ühendatud vooluvõrgust vooluvõrku.

Raspberry Pi juhib võrgureleed ja relee omakorda lülitab sisse/välja kontaktori.

Samm: juhtmestik: Arduino, CT -andur, NFC -andur

Ühendage Arduino CT -anduriga vastavalt järgmisele juhendile:

learn.openenergymonitor.org/electricity-mo…

Sa vajad:

• Arduino (saate kasutada mis tahes Arduino: Uno, Nano, Mega, mis teile meeldib, kui sellel on ADC)
• 10uF kondensaator 2x 10kOhm takistid
• 3,5 mm pistikupesa
• CT andur 30A/1V
• PN532 andur (RFID/NFC)
• väike PCB
• väikesed juhtmed ühenduste jaoks

Jootsin Arduino Nano, kondensaatori, takistid ja pistikupesa PCB -le vastavalt ülaltoodud juhendile saidilt openenergymonitor.org.

NFC -andur on SPI kaudu ühendatud Arduino Nanoga (Arduino Nano tihvtid: 10, 11, 12 ja 13).

Arduino on Raspberry Pi -ga ühendatud mikro -USB kaudu.

6. samm: juhtmestik: Raspberry Pi

Ühendage Arduino Raspberry Pi -ga USB -pordi kaudu, nii et see toimib jadaportina ja Arduino toiteallikana, peaks see kaardistama /dev /ttyUSB0.

Võrgurelee on ühendatud tihvtide 2 (5V), 6 (GND), 12 (GPIO) kaudu.

Esipaneeli LED-id on ühendatud tihvtide 14 (GND), 16 (GPIO), 18 (GPIO) kaudu

Samm: ühendage kõik kokku

1. Kinnitage CT -andur toitevõrgust väljuvast toiteliinist
2. Ühendage Raspberry Pi toiteallikas
3. Keerake jaotuskarbi kaas sisse
4. Ja olete juhtmestiku/kokkupaneku lõpetanud!

Samm: veebirakenduse seadistamine

Veebirakenduse käivitamiseks vajate Linuxi serverit. Saate teha järgmist.

• käivitage server kohapeal oma arvutis/sülearvutis või kohalikus Linuxi serveris ja suunake juhtpaneel [id] oma kohalikule installile
• looge oma domeen ja käivitage veebirakendus veebisaidina
• kasutage juhtkastide haldamiseks https://Nabito.org (see on tasuta)

Nabito-serveri rakendus töötab Ruby on Railsil ja on avatud lähtekoodiga:

Veebirakenduse installimiseks ja seadistamiseks vaadake projekti README.md Githubis.

9. samm: jooksmine ja testimine

Kohalikuks seadistamiseks:

1. Kasutage Nabito-serveri rakendust oma kohalikus arvutis/sülearvutis
2. Seadistage oma arvutis mosquitto MQTT maakler (või mõni muu eelistatud MQTT maakler)
3. Ühendage juhtpaneel Nabito kohaliku WiFi -ga
4. SSH kasti ja suunake see kasutama oma arvuti MQTT maaklerit
5. käivitage rööpad nabito-serveri rakendus
6. ühendage pistikupesaga väike elektriline koormus (nt laualamp)
7. kasutage veebirakendust pistikupesa ID 1 käivitamiseks/peatamiseks, et kontrollida tegelikku ja kogu energiatarbimist
8. pesa vahetamiseks kasutage NFC -märgendit (kui teil see on)
9. kontrollige viimase pistikupesa kasutamise arveldust
10. Pärast edukat testimist alustage oma EV laadimisvõrgu loomist
11. Kasum;-)

10. samm: järeldus, probleemid ja toote tegevuskava

Selles Nabito juhtimiskasti versioonis suutsin juhtpaneeli ja veebirakenduse lahti ühendada, luues sisuliselt IoT (asjade Interneti) projekti nii füüsilise asjaga, mis teeb midagi kasulikku, kui ka taustarakenduse ja teenusega, mis haldab füüsiline asi.

Karbi hind tõusis eelmisest versioonist veidi (v1 enne: 50 €, v2 praegu: 60 €), sest lisasin ohutuse huvides kontaktori, et teenindada suuremaid võimendeid ja ka RPi on natuke kallim kui OrangePi plaadid.

MQTT -d kasutatakse peamise protokollina andmete registreerimiseks ja kasti juhtimiseks.

Pärast viimast Nabito versiooni suutsin lahendada enamiku probleeme (Wifi, kontaktor, protsessori ülekuumenemine, integreeritud pistikupesa jne). Kuid praeguste probleemide ja võimaluste loetelu täieneb veelgi:

Probleemid:

• Raspberry Pi Zero W on väga kena tahvel, millel on Wifi ja Bluetooth ning 2 GPIO -nööpi, kuid siiski soojendab protsessor tühikäigul kuni 34 ° C, mis võib olla problemaatiline soojas kliimas ja suvekuudel otsese päikesevalguse käes
• Linuxi käivitamine juhtkastis on prototüüpimiseks hea, kuid selle toote tootmismudel peaks tõenäoliselt töötama nõrgemal plaadil, mis suudab TLS/SSL -i (kiip ESP32 tundub väga paljutõotav)

Võimalused:

• luua versioonid kõrgemate voolude jaoks (funktsionaalsus sama, kuid kasutage suurema võimendiga kontaktorit ja erinevaid CT -andureid/energiamonitorimooduleid)
• luua versioonid 2 ja 3 faasi jaoks
• integreerida energiamonitori moodul (nagu Peacefair PZEM-004T energiamonitor)
• üleminek ESP32 -le, et suurendada energiat ja soojust
• integreerida AWS IOT pilve ja kasutada parima turvalisuse seadistamiseks kliendisertifikaate (praegu kasutatakse ainult MQTT kasutajat/parooli)
• hallata sertifikaate ja MQTT mandaate veebirakendusest (praegu on see käsitsi konfigureeritud tausta kaudu)
• lisage väike LCD -paneel, et esitada teavet otse Nabito juhtpaneelil
• lisage numbriklahvistik, et pakkuda karbiga nuppudele vastastikmõju (turvalisuse suurendamiseks)
• lisage täiendav termomeeter, et jälgida karbi ümbritsevat temperatuuri

Kui teile see projekt meeldib või teil on küsimusi/kommentaare, võtke minuga julgelt ühendust aadressil [email protected]

Süsteemide levitatud veebisait: www.sysdist.com

Mind saate jälgida aadressil: twitter.com/sysdistfb.com/sysdist

Ilusat päeva ja head tegemist!-Stefan