Nabito [Open Socket V2]: Smart Meter EV töltéshez: 10 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Ez a Nabito [open socket] második felépítési útmutatója, az első verzió a következő címen található: Nabito [open socket] v1

Ebben a blogbejegyzésben felsorolom a projekt létrehozásának okait: Az elektromos autók értelmetlenek az apartmanlakók számára

Mi az?

Nabito - a nyitott aljzat egy IoT intelligens mérőműszer villamosenergia -méréssel, be- és kikapcsolással, nagy áramerősségű kapcsolással, NFC -érzékelővel, felhasználói jogosultsággal, számlázási képességekkel és felhasználókezeléssel.

A projekt két részből áll: 1. vezérlődoboz (IoT-eszköz) 2. webalkalmazás frontend/backend, mindkettő teljesen nyílt forráskódú.

1. A vezérlődoboz könnyen hozzáférhető alkatrészekből áll, és intelligens és mégis olcsó elektromos csatlakozóaljzat-megoldást jelent a köz- és magánparkolók számára az elektromos járművek lassú töltéséhez. Raspberry Pi Zero W és Arduino Nano rendszeren fut.

2. A webes alkalmazás a Ruby on Rails rendszeren fut, és nyílt forráskódúként elérhető a Githubon: https://github.com/sysdist/nabito-server A doboz és a webalkalmazás közötti kapcsolat MQTT protokollon keresztül történik.

A projekt célja egy nyílt forráskódú töltőhálózat kialakítása, amelyet bárki elfogadhat, megvalósíthat vagy kiterjeszthet.

A vezérlődoboz könnyen hozzáférhető alkatrészekből áll, és intelligens és mégis olcsó elektromos csatlakozóaljzat-megoldást jelent a köz- és magánparkolók számára az elektromos járművek lassú töltéséhez.

Raspberry Pi Zero W egylapos számítógépen (SCB) fut. A vezérlődoboz teljes költsége körülbelül 60 euró.

Nabito - a nyitott aljzatot jelenleg rendes hálózati aljzatok töltésére tervezték, a kontinentális Európában 230V és 10-13A, azaz kb. 2,9kW folyamatos. De a koncepció vonatkozik minden konnektorra, euróra, USA -ra vagy az Egyesült Királyságra, vagy a projekt jövőbeli változataira a 2 és 3 fázisú telepítésekre is.

Specifikációk:

• Egyfázisú feszültség: 230 V
• ACMax. áram: 13 A
• Teljesítmény: 2,9 kW
• Mérete: 240x200x90 mm
• Interfész: RJ45 LAN kapcsolat vagy WIFI
• IP megfelelőség: IP55

Az alábbi összeállítási útmutató nem teljes, hiányzik néhány bekötési rajz, néhány összeszerelési lépés stb.), Szerettem volna minél hamarabb közzétenni, és fokozatosan javítani fogom, ezért kérjük, ha ez az építési útmutató nem fedjen le mindent, amit tudnia kell, vagy ha bármilyen kérdése van, küldjön egy e -mailt. Köszönöm a megértést.

1. lépés: Mit csinál?

A projekt két részből áll, a fizikai vezérlődobozból, ami egy IoT dolog (kliens oldal), és van egy webes alkalmazás, amely vezérli (szerver oldal). Kombinált funkciók:

1. Be-/kikapcsolás Hálózati relével és mágneskapcsolóval be- és kikapcsolhatja a konnektorokat a felhasználói beavatkozás alapján.

2. Energiamérés

A vezérlődoboz méri a váltakozó áramot és rögzíti az energiafogyasztást. Standard mérési funkció. Az energiamérés felhasználónként történik. Jelenleg csak váltóáram -figyelés van, feszültségfigyelés jelenleg nincs.

3. Felhasználói hitelesítés

Felhasználói fiókokat kell létrehoznia azoknak a felhasználóknak, akik használni fogják az aljzatot. A felhasználó a QR -kód elolvasásával vagy NFC -címke használatával engedélyezi. A webes felhasználói felület lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy regisztráljanak, bejelentkezzenek és használhassák a vezérlődobozt, vagy az NFC címke közvetlenül kapcsolja be/ki a dobozt. A rendszergazda jóváhagyhatja, elutasíthatja a felhasználókat.

4. Számlázás

Az adminisztrátor foglalatkonfigurációja és az 1 kWh -os ár alapján számlát hoznak létre az egyes felhasználók számára az energiafelhasználásuk alapján. A havi számlákat később hozza létre az adminisztrátor kényelme érdekében.

2. lépés: HW és SW verem

HW verem:

• Raspberry Pi Zero, 1db, 11,32 €,
• hűtőborda, 1db, 1,2 €,
• NFC érzékelő, 1db, 3,93 €
• micro SD kártya 16 GB, 1db, 9,4 €,
• Arduino Nano, 1db, 1,74 €,
• CT-érzékelő-YHDC 30A SCT013, 1db, 4,28 €, https://www.aliexpress.com/item/KSOL-YHDC-30A-SCT013-0-100A-Non-invasive-AC-New-Sensor-Split-Core- Current-Transformer-New/32768354127.html
• mobiltelefon töltő, 1db, 5 €, az ár hozzávetőleges, használtam egy régi töltőmet, ami telefonnal érkezett
• Háztartási váltakozó áramú kontaktor 25A NO, 1db, 4,79 €,
• Hálózati relé, 1db, 0,84 €,
• műanyag csatlakozódoboz (S-doboz), 1db, 5 €,
• Dupont csatlakozóvezetékek alacsony feszültséghez, 1db, 2,29 €,
• IP54 230V Euro aljzat, 1db, 2 € a helyi vasáruházban vásárolt
• apró alkatrészek: 3,5 mm -es jack hüvely, 10uF kondenzátor, 2x 10 kOhm ellenállás, LED diódák, kábelek, 1db, 3 €, vásárolt egy helyi elektronikai üzletben
• Wago 2-vezetékes sorkapocs, 3db, 2 €, egy helyi elektronikai üzletben vásárolt
• Wago 5 vezetékes sorkapocs, 2db, 2 €, a helyi elektronikai üzletben vásárolt
• USB mini-mikro kábel (Arduino-> RPi), 1db, 1,8 €, a helyi számítógép boltjában vásárolt

Teljes HW költség: 60,59 € (70,40 $)

SW verem:

• Vezérlő doboz halom:

  • Raspbian Linux (Ubuntu alapú), nyílt forráskódú, 0 dollár (minden dicsőség Linus Torvaldsnak + 20 ezer ember, aki Linux kernelen dolgozott + a kedves emberek a Raspberry Pi és a Raspbian Linux kép mögött)
  • Node-RED, nyílt forráskódú, 0 USD (kedves emberek az IBM-től, akik a Node-RED fejlesztése mögött állnak)

• Internetes alkalmazás halom:

  • Nabito-szerver alkalmazás:
  • Ruby on Rails (RVM, Ruby, Gems), nyílt forráskódú, 0 USD
  • Postgres DB, nyílt forráskódú, 0 USD
  • Git, nyílt forráskódú (nagyobb dicsőség Linusnak), 0 dollár
  • MQTT protokoll

Az SW verem teljes költsége: 0 € (*THUMBS_UP*)

3. lépés: A vezérlőpult: SW beállítás

1. Telepítse a RASPBIAN STRETCH LITE szoftvert (nincs szükségünk az asztali verzióra) a Raspberry Pi Zero webhelyre
2. konfigurálja a Raspbian-ot a helyi otthoni Wifi használatához
3. Telepítse a Node-RED-t a Raspbian-ra
4. Másolja a Nabito Node-RED folyamatot és telepítse az ithttps://github.com/sysdist/nabito-client-node-red

5. Szerkessze az alapértelmezett Node-RED settings.js fájlt, és adja hozzá ezt a funkcióhozGlobalContext: relay: "OFF",

   box_status: "OFFLINE"

6. Konfigurálja Node-RED MQTT közvetítőit a kívánt Nabito-szerver telepítéshez (vagy a https://nabito.org felé)
7. Indítsa újra a Node-RED-et
8. Ellenőrizze az MQTT kapcsolatot a Node-RED-ben

Arduino rész:

1. Töltse le, állítsa össze és töltse fel ezt a vázlatot az Arduino Nano-hoz.
2. Kész!;-)

4. lépés: Kábelezés: hálózati kábelek

A váltakozó áramú hálózati kábelek az alábbiakat látják el:

• AC kontaktor
• Hálózati relé
• Mobil töltő, amely a Raspberry Pi -t és az Arduino -t táplálja

A váltóáramú kontaktor kimenete a kimeneti aljzatba kerül. A védőföldelés a tápvezetékről a konnektorhoz csatlakozik.

A Raspberry Pi vezérli a hálózati relét, a relé pedig be-/kikapcsolja a mágneskapcsolót.

5. lépés: Kábelezés: Arduino, CT -érzékelő, NFC -érzékelő

Kösse be az Arduino -t a CT -érzékelővel az alábbi kézikönyv szerint:

learn.openenergymonitor.org/electricity-mo…

Szükséged van:

• Arduino (bármilyen Arduino -t használhat: Uno, Nano, Mega, amelyik tetszik, feltéve, hogy rendelkezik ADC -vel)
• 10uF kondenzátor 2x 10kOhm ellenállás
• 3,5 mm -es jack aljzat
• CT érzékelő 30A/1V
• PN532 érzékelő (RFID/NFC)
• kis NYÁK
• kis vezetékek a csatlakozásokhoz

Az Arduino Nano -t, a kondenzátort, az ellenállásokat és a csatlakozóaljzatot forrasztottam a NYÁK -ra a fenti kézikönyv szerint az openenergymonitor.org webhelyről.

Az NFC -érzékelő SPI -n keresztül csatlakozik az Arduino Nano -hoz (az Arduino Nano csapjai: 10, 11, 12 és 13).

Az Arduino a micro USB -n keresztül csatlakozik a Raspberry Pi -hez.

6. lépés: Kábelezés: Raspberry Pi

Csatlakoztassa az Arduino -t a Raspberry Pi -hez az USB -porton keresztül, így soros portként és tápellátásként szolgál az Arduino számára, a /dev /ttyUSB0 -hoz kell leképeznie.

A hálózati relé a 2 (5V), 6 (GND), 12 (GPIO) csatlakozón keresztül csatlakozik.

Az előlapi LED-ek a 14 (GND), 16 (GPIO), 18 (GPIO) csapokon keresztül csatlakoznak

7. lépés: Mindent össze kell kötni

1. Szorítsa be a CT -érzékelőt a hálózati reléből kilépő hálózati vezetékre
2. Csatlakoztassa a Raspberry Pi áramforrását
3. Csavarja be a csatlakozódoboz fedelét
4. És kész a huzalozás/összeszerelés!

8. lépés: A webalkalmazás beállítása

A webes alkalmazás futtatásához linux szerverre van szüksége. A következőket teheti:

• futtassa a szervert helyileg a számítógépén/notebookján vagy a helyi Linux szerverén, és mutassa a vezérlődobozt a helyi telepítésre
• hozzon létre saját tartományt, és futtassa a webes alkalmazást webhelyként
• használja a https://Nabito.org webhelyet (ingyenes) a vezérlődobozok kezeléséhez

A Nabito-szerver alkalmazás a Ruby on Rails rendszeren fut, és nyílt forráskódú:

A webes alkalmazások telepítéséhez és beállításához tekintse meg a projekt README.md -jét a Githubon.

9. lépés: Futás és tesztelés

Helyi beállításhoz:

1. Telepítse a Nabito-szerver alkalmazást a helyi számítógépére/notebookjára
2. Konfigurálja a mosquitto MQTT közvetítőt a számítógépén (vagy bármely más, tetszés szerinti MQTT brókerben)
3. Csatlakoztassa a Nabito vezérlő dobozt a helyi WiFi -hez
4. SSH -t a dobozba, és irányítsa a számítógép MQTT brókeréhez
5. indítsa el a sínek nabito-szerver alkalmazást
6. csatlakoztasson egy kis elektromos terhelést (pl. asztali lámpát) a konnektorba
7. használja a webalkalmazást az 1 -es socket id indításához/leállításához, hogy ellenőrizze a tényleges és a teljes energiafogyasztást
8. használjon NFC -címkét (ha van) az aljzat váltásához
9. ellenőrizze az utolsó foglalathasználat számlázását
10. A sikeres tesztelés után kezdje el létrehozni saját EV töltőhálózatát
11. Nyereség;-)

10. lépés: A következtetés, problémák és a termék ütemterve

A Nabito vezérlőszekrény ezen verziójában sikerült leválasztanom a vezérlődobozt és a webalkalmazást, amelyek lényegében egy IoT (Internet of Things) projektet hoztak létre mind a fizikai dologgal, amely hasznos dolgokat tesz, mind pedig egy háttér-alkalmazással és szolgáltatással, amely kezeli a fizikai dolog.

A doboz ára kissé nőtt a legutóbbi verzióhoz képest (v1 korábban: 50 euró, v2 most: 60 euró), mert biztonsági okokból hozzáadtam egy kontaktorot a nagyobb erősítők kiszolgálásához, és az RPi egy kicsit drágább, mint az OrangePi táblák.

Az MQTT az adatnaplózás és a doboz vezérlésének fő protokollja.

A Nabito utolsó verziója óta meg tudtam oldani a legtöbb problémát (Wifi, kontaktor, processzor túlmelegedés, integrált konnektor, stb.). Az aktuális kérdések és lehetőségek listája azonban tovább bővül:

Problémák:

• A Raspberry Pi Zero W egy nagyon szép tábla, Wifivel, Bluetooth -szal és 2 GPIO tűvel, de ennek ellenére a processzor 34 C -ra melegszik alapjáraton, ami problémás lehet meleg éghajlaton és nyári hónapokban, közvetlen napsütésben
• A Linux futtatása a vezérlődobozban jó a prototípusok készítéséhez, de ennek a terméknek a gyártási modellje valószínűleg egy karcsúbb táblán fog futni, amely képes TLS/SSL -re (az ESP32 chip nagyon ígéretesnek tűnik)

Lehetőségek:

• verziókat hozhat létre nagyobb áramokhoz (a funkció ugyanaz, de használjon nagyobb erősítős kontaktorokat és különböző CT -érzékelőket/energiafigyelő modulokat)
• 2 és 3 fázisú verziók létrehozása
• integrálja az energiafigyelő modult (mint a Peacefair PZEM-004T energiafigyelő)
• áttérjen az ESP32 rendszerre a nagyobb teljesítmény és hőhatás érdekében
• integrálja az AWS IOT felhőbe, és kliens tanúsítványokat használ a legjobb biztonság beállításához (jelenleg csak az MQTT felhasználó/jelszó használatos)
• tanúsítványok és MQTT hitelesítő adatok kezelése a webalkalmazásból (jelenleg ez manuálisan van konfigurálva a háttérben)
• adjon hozzá egy kis LCD panelt, hogy az információkat közvetlenül a Nabito vezérlő dobozon jelenítse meg
• adjon hozzá számbillentyűzetet, hogy a gombokkal kölcsönhatásba léphessen a dobozzal (tűs lehetőség a nagyobb biztonság érdekében)
• tartalmazhat további hőmérőt a doboz környezeti hőmérsékletének ellenőrzésére

Ha tetszik ez a projekt, vagy bármilyen kérdése/észrevétele van, forduljon hozzám bizalommal a [email protected] e -mail címen

Rendszerek terjesztett webhelye: www.sysdist.com

Követhetsz engem: twitter.com/sysdistfb.com/sysdist

Szép napot és jó alkotást!-Stefan