Nabito [Foleja e hapur V2]: Matës i zgjuar për karikimin e EV: 10 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:28

Ky është udhëzuesi i dytë i ndërtimit për Nabito [prizë e hapur), versionin e parë mund ta gjeni në: Nabito [prizë e hapur] v1

Unë listoj arsyet e krijimit të këtij projekti në këtë postim në blog: Makinat Elektronike janë të pakuptimta për njerëzit e apartamenteve

Çfarë është ajo?

Nabito - priza e hapur është një matës inteligjent IoT me matje të energjisë elektrike, ndezje/fikje të amperazhit të lartë, sensor NFC, autorizim përdoruesi, aftësi faturimi dhe menaxhim përdoruesi.

Projekti përbëhet nga dy pjesë: 1. kutia e kontrollit (pajisja IoT) 2. frontend/backend i aplikacioneve në internet, të dyja plotësisht me burim të hapur.

1. Kutia e kontrollit përbëhet nga pjesë të lehta për tu marrë në internet dhe është projektuar të jetë një zgjidhje prize elektrike inteligjente dhe ende e lirë për parkingje publike dhe private për karikim të ngadaltë të automjeteve elektrike. Shkon me Raspberry Pi Zero W dhe Arduino Nano.

2. Aplikacioni në internet funksionon në Ruby on Rails dhe është i disponueshëm si burim i hapur në Github: https://github.com/sysdist/nabito-server Lidhja midis kutisë dhe aplikacionit në internet bëhet përmes protokollit MQTT.

Qëllimi i projektit është të zhvillojë një rrjet tarifimi me burim të hapur të cilin çdokush mund ta miratojë dhe zbatojë ose zgjerojë.

Kutia e kontrollit përbëhet nga pjesë të lehta për tu marrë në internet dhe është projektuar të jetë një zgjidhje prize elektrike inteligjente dhe ende e lirë për parkingje publike dhe private për karikim të ngadaltë të automjeteve elektrike.

Ai funksionon në kompjuterin me një bord Raspberry Pi Zero W (SCB). Kostoja totale e kutisë së kontrollit është rreth 60 €.

Nabito - priza e hapur aktualisht është projektuar për karikim në prizat e zakonshme, në Evropën kontinentale është 230V dhe 10 -13A, dmth cca. 2.9kW e vazhdueshme. Por koncepti vlen për çdo prizë, Euro, SHBA ose Britani të Madhe ose ndonjë tjetër, versionet e ardhshme të projektit do të mbulojnë gjithashtu instalimet 2 dhe 3 fazore.

Specifikimet:

• NjëfazorTensioni: 230 V
• ACMax. aktuale: 13 A
• Fuqia: 2.9 kW
• Madhësia: 240x200x90mm
• Ndërfaqja: Lidhje RJ45 LAN ose WIFI
• Pajtueshmëria IP: IP55

Udhëzuesi i mëposhtëm i ndërtimit nuk është i plotë, i mungojnë disa diagrame instalime elektrike, disa hapa montimi, etj.), Unë doja ta dilja sa më shpejt që të ishte e mundur, do të punoj në përmirësimin e tij gradualisht, kështu që ju lutemi, nëse ky udhëzues ndërtimi nuk mbuloni gjithçka që duhet të dini ose nëse keni ndonjë pyetje, më dërgoni një email. Faleminderit për mirëkuptim.

Hapi 1: Çfarë bën?

Projekti përbëhet nga dy pjesë, kutia e kontrollit fizik e cila është një gjë IoT (ana e klientit) dhe ka një aplikacion Web që e kontrollon atë (ana e serverit). Funksionalitete të kombinuara:

1. Ndërprerja e ndezjes/fikjes Me një stafetë kryesore dhe një kontaktor mund të ndezë/fikë prizën e daljes bazuar në ndërveprimin e përdoruesit.

2. Matja e energjisë

Kutia e kontrollit mat rrymën AC dhe regjistron përdorimin e energjisë. Funksioni standard i matjes. Matja e energjisë bëhet për përdorues. Aktualisht ka vetëm monitorim aktual AC, nuk ka monitorim të tensionit në këtë pikë.

3. Vërtetimi i përdoruesit

Ju duhet të krijoni llogari përdoruesi për përdoruesit që do të përdorin prizën/et. Përdoruesi autorizon duke lexuar kodin QR ose duke përdorur një etiketë NFC. Ndërfaqja e përdoruesit në internet i lejon përdoruesit të regjistrohen, të regjistrohen dhe të përdorin kutinë e kontrollit ose etiketa NFC ndez/fik kutinë drejtpërdrejt. Administratori mund të miratojë, mos miratojë përdoruesit.

4. Faturimi

Bazuar në konfigurimin e prizës së administratorit dhe çmimi për 1kWh faturat krijohen për përdoruesit individualë bazuar në përdorimin e tyre të energjisë. Faturat mujore do të krijohen më vonë për lehtësinë e administratorit.

Hapi 2: Grumbujt HW dhe SW

Pirg HW:

• Raspberry Pi Zero, 1 copë, 11,32 €,
• lavaman, 1 copë, 1.2 euro,
• Sensori NFC, 1 copë, 3.93 €
• micro SD card 16GB, 1pc, 9,4 €,
• Arduino Nano, 1 copë, 1.74 €,
• Sensori CT-YHDC 30A SCT013, 1pc, 4.28 €, https://www.aliexpress.com/item/KSOL-YHDC-30A-SCT013-0-100A-Non-invasive-AC-New-Sensor-Split-Core- Aktual-Transformator-I Ri/32768354127.html
• karikues për celular, 1 copë, 5 €, çmimi është i përafërt, i përdorur një nga karikuesit e mi të vjetër që erdhi me një telefon
• Kontaktor AC i shtëpisë 25A NO, 1pcs, 4.79 €,
• Stafetë kryesore, 1 copë, 0.84 €,
• kuti plastike bashkimi (kuti S), 1 copë, 5 €,
• Telat e kryqëzimit Dupont për tensione të ulëta, 1 copë, 2.29 €,
• IP54 Fole 230V Euro, 1 copë, 2 € e blerë në një dyqan lokal të pajisjeve
• pjesë të vogla: fole femër 3.5mm, kondensator 10uF, rezistencë 2x 10kOhm, dioda LED, kabllo, 1 copë, 3 €, të blera në një dyqan elektronik lokal
• Blloku i terminalit Wago me 2 përçues, 3 copë, 2 €, i blerë në një dyqan elektronik lokal
• Blloku i terminalit me 5 përcjellës Wago, 2 copë, 2 euro, i blerë në një dyqan elektronik lokal
• Kabllo USB mini-mikro (Arduino-> RPi), 1 copë, 1.8 €, e blerë në dyqanin e një kompjuteri lokal

Kostoja totale e HW: 60.59 € (70.40 dollarë)

Grupi SW:

• Kutia e Kutisë së Kontrollit:

  • Raspbian Linux (bazuar në Ubuntu), burim i hapur, 0 dollarë (gjithë lavdi Linus Torvalds + 20 mijë njerëz që punuan në kernel Linux + njerëzit dashamirës pas Raspberry Pi dhe imazhit Raspbian Linux)
  • Node-RED, burim i hapur, 0 $ (njerëz të sjellshëm nga IBM që qëndrojnë prapa zhvillimit të Node-RED)

• Grupi i aplikacioneve në internet:

  • Aplikacioni Nabito-server:
  • Ruby on Rails (RVM, Ruby, Gurë Kristali), me burim të hapur, 0 $
  • Postgres DB, burim i hapur, 0 $
  • Git, burim i hapur (më shumë lavdi Linus), $ 0
  • Protokolli MQTT

Kostoja totale e pirgut SW: 0 € (*THUMBS_UP*)

Hapi 3: Kutia e Kontrollit: Konfigurimi SW

1. Instaloni RASPBIAN STRETCH LITE (nuk kemi nevojë për versionin e desktopit) në Raspberry Pi Zero
2. konfiguroni Raspbian që të përdorë shtëpinë tuaj lokale Wifi
3. Instaloni Node-RED në Raspbianhttps://nodered.org/docs/hardware/raspberrypi
4. Kopjoni rrjedhën Nabito Node-RED dhe vendoseni ithtps: //github.com/sysdist/nabito-client-node-red

5. Ndryshoni cilësimet e paracaktuara të Node-RED.js dhe shtojeni këtë në funksionGlobalContext: stafetë: "OFF",

   box_status: "OFFLINE"

6. Konfiguroni ndërmjetësit tuaj Node-RED MQTT drejt instalimit të preferuar të serverit Nabito (ose drejt
7. Rinisni Nyjen-KUQ
8. Kontrolloni lidhshmërinë MQTT në Node-RED

Pjesa Arduino:

1. Shkarkoni, përpiloni dhe ngarkoni këtë skicë në Arduino Nano
2. U krye!;-)

Hapi 4: Instalimet: Kabllot e rrjetit

Kabllot e rrjetit AC furnizojnë energji me:

• Kontaktor AC
• Stafetë kryesore
• Ngarkues celular që fuqizon Raspberry Pi dhe Arduino

Dalja nga kontaktori AC shkon në prizën e daljes. Toka mbrojtëse është e lidhur nga linja kryesore e burimit në prizën e daljes.

Raspberry Pi kontrollon stafetën kryesore dhe stafeta nga ana tjetër ndez/fik kontaktorin.

Hapi 5: Instalime: Arduino, CT Sensor, NFC Sensor

Lidhni Arduino me sensorin CT sipas manualit të mëposhtëm:

learn.openenergymonitor.org/electricity-mo…

Ju duhet:

• Arduino (mund të përdorni çdo Arduino: Uno, Nano, Mega, cilido që ju pëlqen, për sa kohë që ka një ADC)
• Kondensator 10uF 2x 10kOhm rezistorë
• Fole foleje 3.5 mm për femra
• Sensori CT 30A/1V
• Sensori PN532 (RFID/NFC)
• PCB e vogël
• tela të vegjël për lidhje

Unë ngjita Arduino Nano, kondensatorin, rezistencat dhe prizën femër në PCB sipas manualit të mësipërm nga faqja openenergymonitor.org.

Sensori NFC është i lidhur me Arduino Nano përmes SPI (kunjat në Arduino Nano: 10, 11, 12 dhe 13).

Arduino është i lidhur me Raspberry Pi përmes mikro USB.

Hapi 6: Instalime: Raspberry Pi

Lidheni Arduino me Raspberry Pi përmes portës USB, në këtë mënyrë ai shërben si një port serik dhe një furnizim me energji për Arduino, ai duhet të hartohet në /dev /ttyUSB0.

Releta kryesore është e lidhur përmes kunjave 2 (5V), 6 (GND), 12 (GPIO).

LED-të e panelit të përparmë janë të lidhur përmes kunjave 14 (GND), 16 (GPIO), 18 (GPIO)

Hapi 7: Instaloni gjithçka së bashku

1. Mbërtheni sensorin CT në vijën kryesore që del nga stafeta e rrjetit
2. Lidhni burimin e energjisë për Raspberry Pi
3. Vidhoseni kapakun e kutisë së kyçjes
4. Dhe keni mbaruar instalimet elektrike/montimi!

Hapi 8: Konfigurimi i aplikacionit në ueb

Keni nevojë për një server linux për të ekzekutuar aplikacionin në internet. Ju ose mund të:

• drejtoni serverin në kompjuterin tuaj/fletoren tuaj ose serverin tuaj lokal Linux dhe drejtoni kutinë e kontrollit në instalimin tuaj lokal
• krijoni domenin tuaj dhe drejtoni aplikacionin në internet si një faqe në internet
• përdorni https://Nabito.org (është falas) për të menaxhuar kutitë tuaja të kontrollit

Aplikacioni Nabito-server funksionon në Ruby on Rails dhe është me burim të hapur:

Për instalimin dhe konfigurimin e aplikacioneve në internet referojuni README.md të projektit në Github.

Hapi 9: Vrapimi dhe Testimi

Për konfigurimin lokal:

1. Vendosni aplikacionin Nabito-server në kompjuterin/fletoren tuaj lokale
2. Konfiguroni ndërmjetësin mushkonja MQTT në kompjuterin tuaj (ose ndonjë ndërmjetës tjetër MQTT sipas preferencës tuaj)
3. Lidhni kutinë e kontrollit Nabito me WiFi -në tuaj lokal
4. SSH në kuti dhe drejtojeni atë të përdorë ndërmjetësin MQTT të kompjuterit tuaj
5. filloni aplikacionin e binito-server të binarëve
6. lidhni një ngarkesë të vogël elektrike (p.sh. një llambë tavoline) në prizën e daljes
7. përdorni aplikacionin në internet për të filluar/ndaluar id -in e prizës 1 për të kontrolluar konsumin aktual dhe total të energjisë
8. përdorni një etiketë NFC (nëse e keni) për të ndryshuar prizën
9. kontrolloni faturimin për përdorimin e prizës së fundit
10. Pas testimit të suksesshëm, filloni të krijoni rrjetin tuaj të karikimit të EV
11. Fitimi;-)

Hapi 10: Përfundimi, Çështjet dhe Udhërrëfyesi i Produkteve

Në këtë version të kutisë së kontrollit Nabito unë kam qenë në gjendje të shkëpus kutinë e kontrollit dhe aplikacionin në internet në thelb duke krijuar një projekt IoT (Internet of Things) me gjënë fizike që bën diçka të dobishme dhe një aplikacion dhe shërbim back-end që menaxhon gje fizike.

Çmimi i kutisë u rrit pak nga versioni i fundit (v1 më parë: 50 €, v2 tani: 60 €), sepse shtova një kontaktor për qëllime sigurie për të shërbyer amperë më të lartë dhe gjithashtu RPi është pak më e shtrenjtë se tabelat OrangePi Me

MQTT përdoret si protokolli kryesor për regjistrimin e të dhënave dhe kontrollin e kutisë.

Që nga versioni i fundit i Nabito, unë kam qenë në gjendje të zgjidh shumicën e çështjeve (Wifi, kontaktor, mbinxehje të procesorit, prizë e integruar e prizës, etj.). Sidoqoftë, lista e çështjeve dhe mundësive aktuale rritet më tej:

Çështjet:

• Raspberry Pi Zero W është një tabelë shumë e bukur, me Wifi dhe Bluetooth dhe 2 kunja GPIO, por prapë procesori nxehet deri në 34C kur punon në punë, gjë që mund të jetë problematike në klimat e ngrohta dhe muajt e verës me rrezet e diellit direkte
• Drejtimi i Linux -it në kutinë e kontrollit është i mirë për prototipimin, por modeli i prodhimit të këtij produkti ndoshta duhet të funksionojë në një tabelë më të hollë e cila është e aftë për TLS/SSL (çipi ESP32 duket shumë premtues)

Mundësitë:

• krijoni versione për rryma më të larta (funksionaliteti është i njëjtë, por përdorni kontaktorë me amper më të lartë dhe sensorë të ndryshëm CT/module të monitorimit të energjisë)
• krijoni versione për 2 dhe 3 faza
• integroni modulin e monitorimit të energjisë (si monitoruesi Energyfair PZEM-004T Peacefair)
• migroni në ESP32 për rritjen e efikasitetit të energjisë dhe nxehtësisë
• integrohuni në cloud AWS IOT dhe përdorni certifikatat e klientit për konfigurimin më të mirë të sigurisë (tani përdoret vetëm përdoruesi/fjalëkalimi MQTT)
• menaxhoni certifikatat dhe kredencialet MQTT nga aplikacioni i uebit (aktualisht kjo është konfiguruar me dorë përmes back-end)
• shtoni panel të vogël LCD për të paraqitur informacion direkt në kutinë e kontrollit Nabito
• shtoni numpad për të siguruar ndërveprimin e butonit me kutinë (mundësia e kunjit për rritjen e sigurisë)
• përfshini termometër shtesë për të monitoruar temperaturën e ambientit të kutisë

Nëse ju pëlqen ky projekt ose keni ndonjë pyetje/koment ju lutem mos ngurroni të më kontaktoni në [email protected]

Faqja e internetit e sistemeve të shpërndara: www.sysdist.com

Mund të më ndiqni në: twitter.com/sysdistfb.com/sysdist

Kalofshi një ditë të bukur dhe të lumtur!-Stefan