Nabito [Open Socket V2]: Pametni števec za polnjenje EV: 10 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

To je drugi vodnik za izdelavo Nabito [odprte vtičnice), prvo različico najdete na: Nabito [odprta vtičnica] v1

Razloge za ustvarjanje tega projekta navajam v tem prispevku na spletnem dnevniku: električna vozila so za stanovalce nesmiselna

Kaj je to?

Nabito - odprta vtičnica je pametni števec IoT z merjenjem električne energije, vklopom/izklopom preklopa pri visoki amperaži, senzorjem NFC, avtorizacijo uporabnika, zmožnostmi obračunavanja in upravljanjem uporabnikov.

Projekt je sestavljen iz dveh delov: 1. nadzorno polje (naprava IoT) 2. vmesnik/ozadje spletne aplikacije, oba popolnoma odprtokodna.

1. Krmilna omarica je sestavljena iz sestavnih delov, ki jih je enostavno dobiti in je zasnovana kot inteligentna in hkrati poceni rešitev za električne vtičnice za javna in zasebna parkirišča za počasno polnjenje električnih vozil. Deluje na Raspberry Pi Zero W in Arduino Nano.

2. Spletna aplikacija deluje na Ruby on Rails in je na voljo kot odprtokodna na Githubu: https://github.com/sysdist/nabito-server Povezava med boxom in spletno aplikacijo poteka prek protokola MQTT.

Cilj projekta je razviti odprtokodno omrežje za polnjenje, ki bi ga lahko sprejel in uveljavil ali razširil vsak.

Krmilna omarica je sestavljena iz sestavnih delov, ki jih je enostavno dobiti in je zasnovana kot inteligentna in hkrati poceni rešitev za električne vtičnice za javna in zasebna parkirišča za počasno polnjenje električnih vozil.

Deluje na enosmernem računalniku Raspberry Pi Zero W (SCB). Skupni stroški nadzorne omarice znašajo okoli 60 €.

Nabito - odprta vtičnica je trenutno zasnovana za polnjenje na običajnih vtičnicah, v celinski Evropi je to 230V in 10 -13A, torej cca. 2,9 kW neprekinjeno. Toda koncept velja za katero koli vtičnico, evro, ZDA ali Združeno kraljestvo ali katero koli drugo, prihodnje različice projekta bodo zajemale tudi dvo- in trifazne instalacije.

Specifikacije:

• Enofazna napetost: 230 V
• ACMax. tok: 13 A.
• Moč: 2,9 kW
• Dimenzije: 240x200x90 mm
• Vmesnik: LAN povezava RJ45 ali WIFI
• IP skladnost: IP55

Naslednji priročnik za izdelavo ni popoln, manjkajo mu nekateri načrti ožičenja, nekateri koraki montaže itd.), Želel sem ga čim prej predstaviti, ga bom poskušal postopoma izboljšati, zato vas prosim, če ta priročnik za gradnjo ne pokrijte vse, kar morate vedeti, ali če imate kakršna koli vprašanja, mi pošljite sporočilo. Hvala za razumevanje.

1. korak: Kaj počne?

Projekt je sestavljen iz dveh delov, fizičnega nadzornega polja, ki je stvar IoT (stran odjemalca), in obstaja spletna aplikacija, ki ga nadzoruje (stran strežnika). Kombinirane funkcije:

1. Vklop/izklop Z omrežnim relejem in kontaktorjem lahko vklopi/izklopi vtičnico na podlagi interakcije uporabnika.

2. Merjenje energije

Krmilna omarica meri izmenični tok in beleži porabo energije. Standardna funkcija merjenja. Merjenje energije se opravi na uporabnika. Trenutno obstaja samo nadzor izmeničnega toka, na tej točki ni nadzora napetosti.

3. Preverjanje pristnosti uporabnika

Za uporabnike, ki bodo uporabljali vtičnico/e, morate ustvariti uporabniške račune. Uporabnik pooblasti z branjem kode QR ali uporabo oznake NFC. Spletni uporabniški vmesnik omogoča uporabnikom, da se prijavijo, prijavijo in uporabljajo nadzorno polje ali pa oznaka NFC vklopi/izklopi polje neposredno. Skrbnik lahko odobri, zavrne uporabnike.

4. Obračunavanje

Na podlagi konfiguracije vtičnice skrbnika in cene za 1 kWh se za posamezne uporabnike ustvarijo računi glede na njihovo porabo energije. Mesečni računi bodo kasneje ustvarjeni zaradi lažjega upravljanja.

2. korak: Snopi HW in SW

HW sklad:

• Raspberry Pi Zero, 1 kos, 11,32 €,
• hladilnik, 1 kos, 1,2 €,
• NFC senzor, 1 kos, 3,93 €
• kartica micro SD 16 GB, 1 kos, 9,4 €,
• Arduino Nano, 1 kos, 1,74 €,
• CT senzor-YHDC 30A SCT013, 1 kos, 4,28 €, https://www.aliexpress.com/item/KSOL-YHDC-30A-SCT013-0-100A-Noinvazivno-AC-New-Sensor-Split-Core- Current-Transformer-New/32768354127.html
• polnilec za mobilne telefone, 1 kos, 5 €, cena je približna, rabljen je bil eden od mojih starih polnilnikov, priloženih telefonu
• Gospodinjski izmenični kontaktor 25A NO, 1 kos, 4,79 €,
• Omrežni rele, 1 kos, 0,84 €,
• plastična razdelilna omarica (S-box), 1 kos, 5 €,
• Dupont spojne žice za nizke napetosti, 1 kos, 2,29 €,
• IP54 230V evro vtičnica, 1 kos, 2 €, kupljeno v lokalni trgovini s strojno opremo
• majhni deli: 3,5 mm vtičnica, 10uF kondenzator, 2x 10kOhm upori, LED diode, kabli, 1 kos, 3 €, kupljeno v lokalni trgovini z elektroniko
• 2-vodni priključni blok Wago, 3 kosi, 2 €, kupljen v lokalni trgovini z elektroniko
• 5-žilni priključni blok Wago, 2 kosa, 2 €, kupljen v lokalni trgovini z elektroniko
• Kabel USB mini-to-micro (Arduino-> RPi), 1 kos, 1,8 €, kupljen v lokalni računalniški trgovini

Skupni stroški HW: 60,59 EUR (70,40 USD)

SW sklad:

• Sklop nadzornih omar:

  • Raspbian Linux (na osnovi Ubuntuja), odprtokoden, 0 USD (vsa čast Linusu Torvaldsu + 20 tisoč ljudi, ki so delali na jedru Linuxa + prijazni ljudje za sliko Raspberry Pi in Raspbian Linux)
  • Node-RED, odprtokodni vir, 0 USD (prijazni ljudje iz IBM-a, ki stojijo za razvojem Node-RED)

• Niz spletnih aplikacij:

  • Aplikacija strežnik Nabito:
  • Ruby on Rails (RVM, Ruby, Gems), odprta koda, 0 USD
  • Postgres DB, odprtokoden, 0 USD
  • Git, odprtokodna koda (več slave Linusu), 0 USD
  • MQTT protokol

Skupni stroški sklada SW: 0 € (*THUMBS_UP*)

3. korak: Nadzorna omarica: nastavitev SW

1. Namestite RASPBIAN STRETCH LITE (namizne različice ne potrebujemo) na Raspberry Pi Zero Whttps://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
2. konfigurirajte Raspbian za uporabo vašega lokalnega domačega Wifihttps://weworkweplay.com/play/automatically-connect-a-raspberry-pi-to-a-wifi-network/
3. Namestite Node-RED na Raspbianhttps://nodered.org/docs/hardware/raspberrypi
4. Kopirajte tok Nabito Node-RED in uvedite ithttps://github.com/sysdist/nabito-client-node-red

5. Uredite privzete nastavitve Node-RED settings.js in jih dodajte funkciji GlobalContext: relay: "OFF",

   box_status: "OFFLINE"

6. Konfigurirajte svoje posrednike Node-RED MQTT glede na želeno namestitev strežnika Nabito (ali proti
7. Znova zaženite Node-RED
8. Preverite povezljivost MQTT v Node-RED

Arduino del:

1. Prenesite, sestavite in naložite to skico v Arduino Nanohttps://github.com/sysdist/nabito-arduino-nano.git
2. Končano!;-)

4. korak: Ožičenje: omrežni kabli

Napajalni kabli za izmenični tok napajajo:

• AC kontaktor
• Omrežni rele
• Mobilni polnilnik, ki napaja Raspberry Pi in Arduino

Izhod iz AC kontaktorja gre v vtičnico. Zaščitna ozemljitev je priključena od omrežne napetosti do vtičnice.

Raspberry Pi krmili omrežni rele, rele pa vklopi/izklopi kontaktor.

5. korak: Ožičenje: Arduino, CT -senzor, NFC -senzor

Arduino povežite s CT senzorjem v skladu z naslednjim priročnikom:

learn.openenergymonitor.org/electricity-mo…

Potrebujete:

• Arduino (lahko uporabite kateri koli Arduino: Uno, Nano, Mega, kar vam je všeč, če ima ADC)
• 10uF kondenzator 2 x 10 kOhm uporov
• 3,5 mm ženska vtičnica
• CT senzor 30A/1V
• Senzor PN532 (RFID/NFC)
• majhno PCB
• majhne žice za povezavo

Arduino Nano, kondenzator, upore in ženski priključek sem spajkal na tiskano vezje v skladu z zgornjim priročnikom s spletnega mesta openenergymonitor.org.

Senzor NFC je povezan z Arduino Nano prek SPI (zatiči na Arduino Nano: 10, 11, 12 in 13).

Arduino je povezan z Raspberry Pi prek mikro USB.

6. korak: Ožičenje: Raspberry Pi

Priključite Arduino na Raspberry Pi prek vrat USB, tako da služi kot serijska vrata in napajalnik za Arduino, naj se preslika v /dev /ttyUSB0.

Omrežni rele je priključen preko zatičev 2 (5V), 6 (GND), 12 (GPIO).

LED diode na sprednji plošči so povezane prek zatičev 14 (GND), 16 (GPIO), 18 (GPIO)

7. korak: Ožičenje vsega skupaj

1. Senzor CT pritrdite na omrežni vod, ki gre iz omrežnega releja
2. Priključite vir napajanja za Raspberry Pi
3. Privijte pokrov razdelilne omarice
4. In končali ste ožičenje/sestavljanje!

8. korak: Nastavitev spletne aplikacije

Za zagon spletne aplikacije potrebujete strežnik Linux. Lahko:

• strežnik zaženite lokalno v računalniku/prenosnem računalniku ali lokalnem strežniku Linux in usmerite nadzorno polje [es] na lokalno namestitev
• ustvarite svojo domeno in spletno aplikacijo zaženite kot spletno mesto
• uporabite https://Nabito.org (brezplačno) za upravljanje nadzornih oken

Aplikacija strežnik Nabito deluje na Ruby on Rails in je odprtokodna:

Za namestitev in nastavitev spletnih aplikacij si oglejte projekt README.md na Githubu.

9. korak: Tek in testiranje

Za lokalno nastavitev:

1. Namestite strežniško aplikacijo Nabito v lokalni računalnik/prenosni računalnik
2. Konfigurirajte posrednika Mosquitto MQTT v računalniku (ali katerega koli drugega posrednika MQTT po vaši želji)
3. Kontrolno polje Nabito povežite z lokalnim WiFi
4. SSH v polje in ga usmerite k uporabi posrednika MQTT v računalniku
5. zaženite aplikacijo rab nabito-server
6. priključite majhno električno obremenitev (npr. namizno svetilko) v vtičnico
7. uporabite spletno aplikacijo za zagon/ustavitev vtičnice id 1, da preverite dejansko in skupno porabo energije
8. za vklop vtičnice uporabite oznako NFC (če jo imate)
9. preverite obračun za zadnjo uporabo vtičnice
10. Po uspešnem testiranju začnite ustvarjati lastno omrežje za polnjenje EV
11. Dobiček;-)

10. korak: Zaključek, vprašanja in načrt izdelka

V tej različici nadzornega polja Nabito sem lahko ločil nadzorno polje in spletno aplikacijo, ki je v bistvu ustvarila projekt IoT (Internet of Things) tako s fizično stvarjo, ki naredi nekaj koristnega, kot z zaledno aplikacijo in storitvijo, ki upravlja fizična stvar.

Cena škatle se je nekoliko povečala v primerjavi z zadnjo različico (v1 prej: 50 €, v2 zdaj: 60 €), ker sem iz varnostnih razlogov dodal kontaktor, ki služi višjim ojačevalnikom, poleg tega pa je RPi nekoliko dražji od plošč OrangePi.

MQTT se uporablja kot glavni protokol za beleženje podatkov in nadzor škatle.

Od zadnje različice Nabita sem lahko rešil večino težav (Wifi, kontaktor, pregrevanje procesorja, vgrajena vtičnica itd.). Seznam trenutnih vprašanj in priložnosti pa se še povečuje:

Vprašanja:

• Raspberry Pi Zero W je zelo lepa plošča z Wifi in Bluetooth ter dvema zatičema GPIO, vendar se procesor v prostem teku segreje do 34 ° C, kar bi lahko bilo v toplem podnebju in poletnih mesecih z neposredno sončno svetlobo problematično
• Zagon Linuxa v nadzorni omarici je dober za izdelavo prototipov, vendar bi moral biti proizvodni model tega izdelka verjetno izveden na vitkejši plošči, ki je sposobna TLS/SSL (čip ESP32 izgleda zelo obetavno)

Priložnosti:

• ustvarite različice za višje tokove (funkcionalnost enaka, vendar uporabite kontaktorje z večjimi ojačevalniki in različnimi CT senzorji/moduli za nadzor energije)
• ustvarite različice za 2 in 3 faze
• integrirajte modul za nadzor energije (kot je monitor energije Peacefair PZEM-004T)
• preselite na ESP32 za večjo moč in toplotno učinkovitost
• integrirajte v oblak AWS IOT in uporabite odjemalska potrdila za najboljšo varnostno nastavitev (trenutno se uporablja samo uporabnik/geslo MQTT)
• upravljanje certifikatov in poverilnic MQTT iz spletne aplikacije (trenutno je to ročno konfigurirano prek zaledne strani)
• dodajte majhno LCD ploščo za prikaz informacij neposredno na nadzorni omarici Nabito
• dodajte številčnico, da zagotovite interakcijo gumbov s škatlo (možnost zatiča za večjo varnost)
• vključuje dodatni termometer za spremljanje temperature okolice škatle

Če vam je ta projekt všeč ali imate kakršna koli vprašanja/komentarje, me kontaktirajte na [email protected]

Sistemsko distribuirano spletno mesto: www.sysdist.com

Sledite mi lahko na: twitter.com/sysdistfb.com/sysdist

Lep dan in veselo ustvarjanje!-Stefan