Nabito [Open Socket V2]: Meter Pintar untuk Pengecasan EV: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Ini adalah panduan membina kedua untuk Nabito [soket terbuka], versi pertama boleh didapati di: Nabito [soket terbuka] v1

Saya menyenaraikan sebab untuk membuat projek ini dalam catatan blog ini: EV tidak ada gunanya bagi orang-orang apartmen

Apa itu?

Nabito - soket terbuka adalah meter pintar IoT dengan pemeteran elektrik, pengalihan amperage tinggi hidup / mati, sensor NFC, kebenaran pengguna, keupayaan penagihan dan pengurusan pengguna.

Projek ini terdiri daripada dua bahagian: 1. kotak kawalan (peranti IoT) 2. frontend / backend aplikasi web, kedua-duanya sumber terbuka sepenuhnya.

1. Kotak kawalan terdiri daripada alat ganti yang mudah didapatkan dan direka bentuk untuk menjadi penyelesaian soket elektrik yang cerdas namun murah untuk tempat letak kenderaan awam dan swasta untuk pengecasan kenderaan elektrik yang perlahan. Ia berjalan di Raspberry Pi Zero W dan Arduino Nano.

2. Aplikasi web berjalan di Ruby on Rails dan tersedia sebagai sumber terbuka di Github: https://github.com/sysdist/nabito-server Sambungan antara kotak dan aplikasi web dilakukan melalui protokol MQTT.

Tujuan projek ini adalah untuk mengembangkan rangkaian pengisian sumber terbuka yang dapat diterima dan dilaksanakan atau diperluas oleh siapa saja.

Kotak kawalan terdiri daripada alat ganti yang mudah didapatkan dan direka bentuk untuk menjadi penyelesaian soket elektrik yang pintar dan murah untuk tempat letak kenderaan awam dan swasta untuk pengecasan kenderaan elektrik yang perlahan.

Ia berjalan pada komputer papan tunggal Raspberry Pi Zero W (SCB). Jumlah kos kotak kawalan adalah sekitar € 60.

Nabito - soket terbuka pada masa ini direka untuk mengecas soket biasa, di Eropah benua ia 230V dan 10 -13A, iaitu cca. 2.9kW berterusan. Tetapi konsep ini berlaku untuk mana-mana soket, Euro, AS atau UK atau yang lain, versi projek masa depan akan merangkumi juga pemasangan fasa 2 dan 3.

Spesifikasi:

• Voltan Fasa Tunggal: 230 V
• ACMax. semasa: 13 A
• Kuasa: 2.9 kW
• Saiz: 240x200x90mm
• Antara muka: Sambungan LAN RJ45 atau WIFI
• Pematuhan IP: IP55

Panduan membina berikut tidak lengkap, tidak terdapat beberapa rajah pendawaian, beberapa langkah pemasangan, dan lain-lain.) merangkumi semua yang anda perlu ketahui atau jika anda mempunyai sebarang pertanyaan, hantarkan e-mel kepada saya. Terima kasih kerana memahami.

Langkah 1: Apa Yang Dilakukannya?

Projek ini terdiri daripada dua bahagian, kotak kawalan fizikal yang merupakan perkara IoT (sisi pelanggan) dan ada aplikasi Web yang mengendalikannya (sisi pelayan). Fungsi gabungan:

1. Suis hidup / mati Dengan geganti utama dan kontaktor ia boleh menghidupkan / mematikan soket keluar berdasarkan interaksi pengguna.

2. Pemeteran tenaga

Kotak kawalan mengukur arus AC dan penggunaan kuasa log. Fungsi pemeteran standard. Pengukuran tenaga dilakukan setiap pengguna. Pada masa ini hanya ada pemantauan arus AC, tidak ada pemantauan voltan pada ketika ini.

3. Pengesahan pengguna

Anda perlu membuat akaun pengguna untuk pengguna yang akan menggunakan soket. Pengguna membenarkan dengan membaca kod QR atau menggunakan tag NFC. Antara muka pengguna web membolehkan pengguna mendaftar, log masuk dan menggunakan kotak kawalan atau tag NFC menghidupkan / mematikan kotak secara langsung. Pentadbir boleh menyetujui, tidak menyetujui pengguna.

4. Penagihan

Berdasarkan konfigurasi soket admin dan harga per 1kWh bil dibuat untuk pengguna individu berdasarkan penggunaan tenaga mereka. Bil bulanan akan dibuat kemudian untuk kemudahan admin.

Langkah 2: Tumpukan HW dan SW

Tumpukan HW:

• Raspberry Pi Zero, 1pcs, € 11.32,
• heat sink, 1pcs, € 1.2,
• Sensor NFC, 1pcs, € 3,93
• kad micro SD 16GB, 1pcs, € 9,4,
• Arduino Nano, 1pcs, € 1,74,
• Sensor CT - YHDC 30A SCT013, 1pcs, € 4,28, https://www.aliexpress.com/item/KSOL-YHDC-30A-SCT013-0-100A-Non-invasive-AC-New-Sensor-Split-Core- Semasa-Transformer-Baru / 32768354127.html
• pengecas telefon bimbit, 1pcs, € 5, harga adalah anggaran, digunakan salah satu pengecas lama saya yang disertakan dengan telefon
• Kontaktor AC isi rumah 25A NO, 1pcs, € 4,79,
• Relay utama, 1pcs, € 0,84,
• kotak simpang plastik (S-box), 1pcs, € 5,
• Kabel persimpangan Dupont untuk voltan rendah, 1pcs, € 2.29,
• Soket IP54 230V Euro, 1pcs, € 2 yang dibeli di kedai perkakasan tempatan
• bahagian kecil: perempuan jack 3.5mm, kapasitor 10uF, perintang 2k 10kOhm, diod LED, kabel, 1pcs, € 3, dibeli di kedai elektronik tempatan
• Blok terminal konduktor 2 Wago, 3pcs, € 2, dibeli di kedai elektronik tempatan
• Blok terminal konduktor 5 Wago, 2pcs, € 2, dibeli di kedai elektronik tempatan
• Kabel USB mini-ke-mikro (Arduino-> RPi), 1pcs, € 1.8, dibeli di kedai komputer tempatan

Jumlah kos HW: € 60.59 ($ 70.40)

Tumpukan SW:

• Tumpukan Kotak Kawalan:

  • Raspbian Linux (berasaskan Ubuntu), sumber terbuka, $ 0 (semua kemuliaan bagi Linus Torvalds + 20k orang yang mengerjakan kernel Linux + orang-orang baik di belakang gambar Raspberry Pi dan Raspbian Linux)
  • Node-RED, sumber terbuka, $ 0 (orang baik dari IBM yang berada di belakang pengembangan Node-RED)

• Tumpukan aplikasi web:

  • Aplikasi pelayan Nabito:
  • Ruby on Rails (RVM, Ruby, Permata), sumber terbuka, $ 0
  • Postgres DB, sumber terbuka, $ 0
  • Git, sumber terbuka (lebih banyak kemuliaan bagi Linus), $ 0
  • Protokol MQTT

Jumlah timbunan SW: € 0 (* THUMBS_UP *)

Langkah 3: Kotak Kawalan: Persediaan SW

1. Pasang RASPBIAN STRETCH LITE (kami tidak memerlukan versi desktop) di Raspberry Pi Zero Whttps://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
2. konfigurasikan Raspbian untuk menggunakan rumah tempatan anda Wifihttps://weworkweplay.com/play/automatically-connect-a-raspberry-pi-to-a-wifi-network/
3. Pasang Node-RED pada Raspbianhttps://nodered.org/docs/hardware/raspberrypi
4. Salin aliran Nabito Node-RED dan gunakan ithttps://github.com/sysdist/nabito-client-node-red

5. Edit setting.js Node-RED lalai dan tambahkan ini ke functionGlobalContext: relay: "OFF",

   box_status: "OFFLINE"

6. Konfigurasikan broker MQTT Node-RED anda ke arah pemasangan pelayan Nabito pilihan anda (atau ke arah
7. Mulakan semula Node-MERAH
8. Periksa sambungan MQTT dalam Node-RED

Bahagian Arduino:

1. Muat turun, susun dan muat naik lakaran ini ke Arduino Nanohttps://github.com/sysdist/nabito-arduino-nano.git
2. Selesai!;-)

Langkah 4: Pendawaian: Kabel Utama

Kabel elektrik AC membekalkan kuasa kepada:

• Kontaktor AC
• Relay utama
• Pengecas mudah alih yang memberi kuasa kepada Raspberry Pi dan Arduino

Keluaran dari kontaktor AC menuju ke soket keluar. Bumi pelindung dihubungkan dari saluran utama sumber ke soket saluran keluar.

Raspberry Pi mengawal geganti utama dan geganti seterusnya menghidupkan / mematikan kontaktor.

Langkah 5: Pendawaian: Arduino, Sensor CT, Sensor NFC

Kabel Arduino dengan sensor CT mengikut manual berikut:

learn.openenergymonitor.org/electricity-mo…

Awak perlu:

• Arduino (anda boleh menggunakan Arduino: Uno, Nano, Mega, mana sahaja yang anda suka, asalkan mempunyai ADC)
• Perintang 10uF2x perintang 10kOhm
• Soket bicu wanita 3.5mm
• Sensor CT 30A / 1V
• Sensor PN532 (RFID / NFC)
• PCB kecil
• wayar kecil untuk sambungan

Saya memasangkan Arduino Nano, kapasitor, perintang dan bicu wanita ke PCB mengikut manual di atas dari laman web openenergymonitor.org.

Sensor NFC disambungkan ke Arduino Nano melalui SPI (pin pada Arduino Nano: 10, 11, 12 dan 13).

Arduino disambungkan ke Raspberry Pi melalui USB mikro.

Langkah 6: Pendawaian: Raspberry Pi

Sambungkan Arduino ke Raspberry Pi melalui port USB, dengan cara ini berfungsi sebagai port bersiri dan bekalan kuasa untuk Arduino, ia harus dipetakan ke / dev / ttyUSB0.

Geganti utama disambungkan melalui pin 2 (5V), 6 (GND), 12 (GPIO).

LED panel depan disambungkan melalui pin 14 (GND), 16 (GPIO), 18 (GPIO)

Langkah 7: Pendawaian Semuanya Bersama

1. Jepit sensor CT pada talian utama yang keluar dari geganti utama
2. Sambungkan sumber kuasa untuk Raspberry Pi
3. Skru di penutup kotak simpang
4. Dan anda selesai melakukan pendawaian / pemasangan!

Langkah 8: Persediaan Aplikasi Web

Anda memerlukan pelayan linux untuk menjalankan aplikasi web. Anda boleh:

• jalankan pelayan secara tempatan di PC / notebook anda atau pelayan Linux tempatan anda dan arahkan kotak kawalan ke pemasangan tempatan anda
• buat domain anda sendiri dan jalankan aplikasi web sebagai laman web
• gunakan https://Nabito.org (percuma) untuk menguruskan kotak kawalan anda

Aplikasi pelayan Nabito berjalan di Ruby on Rails dan sumber terbuka:

Untuk pemasangan dan penyediaan aplikasi web, rujuk README.md projek di Github.

Langkah 9: Berlari dan Menguji

Untuk persediaan tempatan:

1. Terapkan aplikasi pelayan Nabito pada PC / notebook tempatan anda
2. Konfigurasikan broker MQTT mosquitto pada PC anda (atau mana-mana broker MQTT pilihan anda)
3. Sambungkan kotak kawalan Nabito ke WiFi tempatan anda
4. Masukkan SSH ke dalam kotak dan arahkan untuk menggunakan broker MQTT PC anda
5. mulakan aplikasi pelayan nabito rel
6. sambungkan beban elektrik kecil (mis. lampu meja) ke soket alur keluar
7. gunakan aplikasi web untuk memulakan / menghentikan soket id 1 untuk memeriksa penggunaan tenaga sebenar dan total
8. gunakan tag NFC (jika ada) untuk menukar soket
9. periksa penagihan untuk penggunaan soket terakhir
10. Setelah berjaya menguji, mulailah membuat rangkaian pengecasan EV anda sendiri
11. Keuntungan;-)

Langkah 10: Kesimpulan, Isu dan Peta Jalan Produk

Dalam versi kotak kawalan Nabito ini saya dapat mencabut kotak kawalan dan aplikasi web pada dasarnya membuat projek IoT (Internet of Things) dengan kedua-dua perkara fizikal yang melakukan sesuatu yang berguna dan aplikasi dan perkhidmatan belakang yang menguruskan benda fizikal.

Harga kotak meningkat sedikit dari versi terakhir (v1 sebelumnya: € 50, v2 sekarang: € 60), kerana saya menambahkan kontaktor untuk tujuan keselamatan untuk melayani amp yang lebih tinggi dan juga RPi sedikit lebih mahal daripada papan OrangePi.

MQTT digunakan sebagai protokol utama untuk log data dan mengawal kotak.

Sejak versi terakhir Nabito, saya dapat menyelesaikan sebahagian besar masalah (Wifi, kontaktor, pemanasan pemproses, soket outlet bersepadu, dll.). Walau bagaimanapun, senarai isu dan peluang semasa semakin bertambah:

Isu:

• Raspberry Pi Zero W adalah papan yang sangat bagus, dengan Wifi dan Bluetooth dan 2 pin GPIO, tetapi prosesor masih boleh memanas hingga 34C ketika dalam keadaan tidak aktif yang mungkin bermasalah pada musim panas dan bulan musim panas dengan cahaya matahari langsung
• Menjalankan Linux di kotak kawalan bagus untuk membuat prototaip, tetapi model pengeluaran produk ini mungkin berjalan pada papan yang lebih ramping yang mampu TLS / SSL (cip ESP32 kelihatan sangat menjanjikan)

Peluang:

• buat versi untuk arus yang lebih tinggi (fungsi sama, tetapi gunakan kontaktor dengan amp yang lebih tinggi dan sensor CT / modul monitor tenaga yang berbeza)
• buat versi untuk fasa 2 dan 3
• mengintegrasikan modul monitor tenaga (seperti monitor Tenaga Peacefair PZEM-004T)
• berhijrah ke ESP32 untuk peningkatan kecekapan kuasa dan haba
• integrasikan ke AWS IOT cloud dan gunakan sijil klien untuk penyediaan keselamatan terbaik (sekarang hanya pengguna / kata laluan MQTT yang digunakan)
• menguruskan sijil dan kelayakan MQTT dari aplikasi web (pada masa ini ini dikonfigurasi secara manual melalui back-end)
• tambahkan panel LCD kecil untuk menyampaikan maklumat secara langsung di kotak kawalan Nabito
• tambahkan numpad untuk memberikan interaksi butang dengan kotak (kemungkinan pin untuk meningkatkan keselamatan)
• sertakan termometer tambahan untuk memantau suhu persekitaran kotak

Sekiranya anda menyukai projek ini atau mempunyai pertanyaan / komen, sila hubungi saya di [email protected]

Sistem yang diedarkan di laman web: www.sysdist.com

Anda boleh mengikuti saya di: twitter.com/sysdistfb.com/sysdist

Selamat mencuba dan selamat mencuba! - Stefan