Nabito [Բաց վարդակից V2]. Խելացի հաշվիչ էլեկտրական լիցքավորման համար. 10 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:51

Սա Nabito- ի կառուցման երկրորդ ուղեցույցն է [բաց վարդակից), առաջին տարբերակը կարելի է գտնել ՝ Nabito [բաց վարդակից] v1

Այս բլոգի գրառման մեջ ես թվարկում եմ այս նախագծի ստեղծման պատճառները. Էլեկտրամեքենաները անիմաստ են բնակարանների համար

Ինչ է դա:

Nabito - բաց վարդակը IoT խելացի հաշվիչ է `էլեկտրաէներգիայի հաշվիչով, բարձր հզորության միացում/անջատում, NFC սենսոր, օգտագործողի թույլտվություն, վճարման հնարավորություններ և օգտագործողների կառավարում:

Նախագիծը բաղկացած է երկու մասից.

1. Կառավարման տուփը բաղկացած է հեշտ հասանելի առցանց մասերից և նախագծված է որպես խելացի և դեռ էժան էլեկտրական վարդակների լուծում հանրային և մասնավոր կայանատեղիների համար `էլեկտրական մեքենաների դանդաղ լիցքավորման համար: Այն աշխատում է Raspberry Pi Zero W- ի և Arduino Nano- ի վրա:

2. Վեբ հավելվածն աշխատում է Ruby on Rails- ով և հասանելի է որպես բաց աղբյուր Github- ում ՝ https://github.com/sysdist/nabito-server Տուփի և վեբ հավելվածի միջև կապը կատարվում է MQTT արձանագրության միջոցով:

Նախագծի նպատակն է բաց կոդով լիցքավորման ցանցի մշակում, որը յուրաքանչյուրը կարող է ընդունել և իրականացնել կամ ընդլայնել:

Հսկիչ տուփը բաղկացած է հեշտ հասանելի առցանց մասերից և նախագծված է որպես խելացի և դեռ էժան էլեկտրական վարդակների լուծում հանրային և մասնավոր կայանատեղերի համար ՝ էլեկտրական մեքենաների դանդաղ լիցքավորման համար:

Այն աշխատում է Raspberry Pi Zero W մեկ տախտակի համակարգչով (SCB): Հսկիչ տուփի ընդհանուր արժեքը մոտ 60 եվրո է:

Nabito - բաց վարդակը ներկայումս նախատեսված է սովորական վարդակների վրա լիցքավորելու համար, մայրցամաքային Եվրոպայում դա 230V է և 10 -13A, այսինքն ՝ cca: 2.9 կՎտ շարունակական: Բայց հայեցակարգը վերաբերում է ցանկացած վարդակից, եվրոյին, ԱՄՆ -ին կամ Միացյալ Թագավորությանը կամ ցանկացած այլ նախագծի, ապագա տարբերակները կներառեն նաև 2 և 3 փուլերի տեղադրումներ:

Տեխնիկական պայմաններ.

• Լրացում `230 Վ
• ACMax. ընթացիկ `13 Ա
• Հզորությունը `2.9 կՎտ
• Չափը ՝ 240x200x90 մմ
• Ինտերֆեյս ՝ RJ45 LAN միացում կամ WIFI
• IP- ի համապատասխանություն `IP55

Հետևյալ կառուցման ուղեցույցը ամբողջական չէ, այն բացակայում է միացման սխեմաներ, հավաքման որոշ քայլեր և այլն): ծածկեք այն ամենը, ինչ ձեզ հարկավոր է իմանալ, կամ եթե ունեք հարցեր, ուղարկեք ինձ նամակ: Շնորհակալություն հասկանալու համար:

Քայլ 1: Ի՞նչ է դա անում:

Նախագիծը բաղկացած է երկու մասից ՝ ֆիզիկական հսկողության տուփը, որը IoT բան է (հաճախորդի կողմը) և կա վեբ ծրագիր, որը վերահսկում է այն (սերվերի կողմից): Համակցված գործառույթներ.

1. Միացում/անջատում Միացում ցանցի ռելեով և կոնտակտորով այն կարող է միացնել/անջատել վարդակից վարդակը ՝ հիմնվելով օգտագործողի փոխազդեցության վրա:

2. Էներգիայի հաշվառում

Կառավարման տուփը չափում է AC հոսանքը և գրանցում էներգիայի սպառումը: Ստանդարտ չափման գործառույթ: Էներգիայի չափումը կատարվում է յուրաքանչյուր օգտագործողի համար: Ներկայումս կա միայն AC ընթացիկ մոնիտորինգ, այս պահին լարման մոնիտորինգ չկա:

3. Օգտվողի վավերացում

Դուք պետք է օգտագործողների հաշիվներ ստեղծեք այն օգտվողների համար, ովքեր կօգտագործեն վարդակից/ները: Օգտատերը թույլ է տալիս կարդալ QR կոդը կամ օգտագործել NFC պիտակը: Վեբ ինտերֆեյսը թույլ է տալիս օգտվողներին գրանցվել, մուտք գործել և օգտագործել կառավարման վանդակը, կամ NFC պիտակը ուղղակիորեն միացնում/անջատում է տուփը: Ադմինիստրատորը կարող է հաստատել, մերժել օգտվողներին:

4. Բիլինգ

Ադմինիստրատորի վարդակից կազմաձևման և 1 կՎտժ -ի դիմաց գնի հիման վրա հաշիվները ստեղծվում են անհատական օգտագործողների համար ՝ ելնելով էներգիայի սպառումից: Ամսական հաշիվները հետագայում կստեղծվեն ադմինիստրատորի հարմարավետության համար:

Քայլ 2: HW և SW կույտեր

HW stack:

• Raspberry Pi Zero, 1 հատ, 11,32 եվրո,
• ջերմային լվացարան, 1 հատ, 1,2 եվրո,
• NFC տվիչ, 1 հատ, 3,93 եվրո
• միկրո SD քարտ 16 ԳԲ, 1 հատ, 9,4 եվրո,
• Arduino Nano, 1 հատ, 1.74 եվրո,
• CT սենսոր-YHDC 30A SCT013, 1 հատ, 4,28 եվրո, https://www.aliexpress.com/item/KSOL-YHDC-30A-SCT013-0-100A-Non-invasive-AC-New-Sensor-Split-Core- Ընթացիկ-տրանսֆորմատոր-նոր/32768354127.html
• բջջային հեռախոսի լիցքավորիչ, 1 հատ, 5 եվրո, գինը մոտավոր է, օգտագործված է իմ հին լիցքավորիչներից մեկը, որն ուղեկցվել է հեռախոսով
• Կենցաղային AC կոնտակտոր 25A NO, 1 հատ, 4,79 եվրո,
• Հիմնական ռելե, 1 հատ, 0.84 եվրո,
• պլաստիկ միացման տուփ (S-box), 1 հատ, 5 եվրո,
• Dupont հանգույցի լարեր ցածր լարման համար, 1 հատ, 2,29 եվրո,
• IP54 230V եվրո վարդակից, 1 հատ, 2 եվրո գնված տեղական շինարարական խանութում
• փոքր դետալներ ՝ 3.5 մմ կանացի կանացի, 10uF կոնդենսատոր, 2x 10kOhm ռեզիստորներ, LED դիոդներ, մալուխներ, 1 հատ, 3 եվրո, գնված էլեկտրոնիկայի տեղական խանութում
• Wago 2-հաղորդիչ տերմինալային բլոկ, 3 հատ, 2 եվրո, գնված է էլեկտրոնիկայի տեղական խանութից
• Wago 5-դիրիժոր տերմինալային բլոկ, 2 հատ, 2 եվրո, գնված է էլեկտրոնիկայի տեղական խանութից
• USB մինի-միկրո մալուխ (Arduino-> RPi), 1 հատ, 1.8 եվրո, գնված տեղական համակարգիչների խանութում

Ընդհանուր HW արժեքը `60.59 եվրո (70.40 դոլար)

SW stack:

• Control Box stack:

  • Raspbian Linux (Ubuntu- ի վրա հիմնված), բաց կոդ, $ 0 (ամբողջ փառքը Linus Torvalds + 20k մարդկանց, ովքեր աշխատել են Linux- ի միջուկում + Raspberry Pi- ի և Raspbian Linux- ի պատկերի հետևում գտնվող բարի մարդիկ)
  • Node-RED, բաց կոդ, $ 0 (IBM- ի բարի մարդիկ, ովքեր կանգնած են Node-RED- ի զարգացման հետևում)

• Վեբ հավելվածների հավաքածու.

  • Nabito-server ծրագիր ՝
  • Ruby on Rails (RVM, Ruby, Gems), բաց կոդ, $ 0
  • Postgres DB, բաց կոդ, $ 0
  • Git, բաց կոդ (ավելի շատ փառք Լինուսին), $ 0
  • MQTT արձանագրություն

SW բուրգի ընդհանուր արժեքը `0 € (*THUMBS_UP*)

Քայլ 3: Կառավարման տուփ. SW կարգավորում

1. Տեղադրեք RASPBIAN STRETCH LITE (մեզ պետք չէ աշխատասեղանի տարբերակը) Raspberry Pi Zero- ում:
2. կազմաձևեք Raspbian- ը ՝ ձեր տեղական տնից օգտվելու համար
3. Տեղադրեք Node-RED Raspbian- ում
4. Պատճենեք Nabito Node-RED հոսքը և տեղադրեք այն

5. Խմբագրել լռելյայն Node-RED settings.js և ավելացնել սա functionGlobalContext: ռելե ՝ «OFF»,

   box_status: "OFFLINE"

6. Կարգավորեք ձեր Node-RED MQTT բրոքերները դեպի ձեր նախընտրած Nabito-server տեղադրումը (կամ դեպի
7. Վերագործարկեք Node-RED- ը
8. Ստուգեք MQTT կապը Node-RED- ում

Arduino մաս.

1. Ներբեռնեք, կազմեք և վերբեռնեք այս ուրվագիծը Arduino Nano- ում
2. Կատարած!;-)

Քայլ 4: Լարեր. Մալուխներ

AC ցանցի մալուխները սնուցում են.

• AC կոնտակտոր
• Հիմնական ռելե
• Բջջային լիցքավորիչ, որն ապահովում է Raspberry Pi- ն և Arduino- ն

AC կոնտակտորից ելքը գնում է դեպի ելքի վարդակից: Պաշտպանող երկիրը միացված է աղբյուրի ցանցից դեպի ելքի վարդակից:

Raspberry Pi- ն վերահսկում է հիմնական ռելեն, իսկ ռելեն իր հերթին միացնում/անջատում է կոնտակտորը:

Քայլ 5. Լարերի միացում. Arduino, CT սենսոր, NFC ցուցիչ

Arduino- ն միացրեք CT սենսորով `հետևյալ ձեռնարկի համաձայն.

learn.openenergymonitor.org/electricity-mo…

Քեզ պետք է:

• Arduino (կարող եք օգտագործել ցանկացած Arduino ՝ Uno, Nano, Mega, որը ցանկանում եք, քանի դեռ այն ունի ADC)
• 10uF կոնդենսատոր 2x 10kOhm ռեզիստորներ
• 3.5 մմ կանացի վարդակի վարդակից
• CT սենսոր 30A/1V
• PN532 տվիչ (RFID/NFC)
• փոքր PCB
• միացումների համար փոքր լարեր

Ես Arduino Nano- ն, կոնդենսատորը, ռեզիստորները և կանացի խրոցը կպցրեցի PCB- ին ՝ openenergymonitor.org կայքի վերը նշված ձեռնարկի համաձայն:

NFC սենսորը միացված է Arduino Nano- ին SPI- ի միջոցով (կապում է Arduino Nano- ին ՝ 10, 11, 12 և 13):

Arduino- ն միացված է Raspberry Pi- ին միկրո USB- ի միջոցով:

Քայլ 6: Լարերի միացում. Ազնվամորի Պի

Միացրեք Arduino- ն Raspberry Pi- ին USB պորտի միջոցով, այս կերպ այն ծառայում է որպես սերիական պորտ և Arduino- ի սնուցման աղբյուր, այն պետք է քարտեզագրվի /dev /ttyUSB0 հասցեով:

Reանցային ռելեն միացված է 2 (5V), 6 (GND), 12 (GPIO) կապերի միջոցով:

Առջեւի վահանակի LED- ները միացված են 14 (GND), 16 (GPIO), 18 (GPIO) կապում

Քայլ 7: Ամեն ինչ միասին միացրեք

1. Կցեք CT սենսորը ցանցի ռելեից դուրս եկող ցանցի վրա
2. Միացրեք Raspberry Pi- ի էներգիայի աղբյուրը
3. Պտուտակով միացրեք տուփի կափարիչը
4. Եվ ավարտեցիք էլեկտրամոնտաժը/հավաքումը:

Քայլ 8: Վեբ հավելվածի կարգավորում

Վեբ ծրագիրը գործարկելու համար ձեզ անհրաժեշտ է linux սերվեր: Դուք կարող եք կամ.

• միացրեք սերվերը ձեր համակարգչի/նոութբուքի կամ ձեր տեղական Linux սերվերի վրա և կառավարման տուփը (ներ) ուղղեք ձեր տեղական տեղադրմանը
• ստեղծեք ձեր սեփական տիրույթը և գործարկեք վեբ ծրագիրը որպես կայք
• օգտագործեք https://Nabito.org (անվճար է) ձեր կառավարման տուփերը կառավարելու համար

Nabito- սերվերային ծրագիրն աշխատում է Ruby on Rails- ով և բաց կոդով է ՝

Վեբ հավելվածների տեղադրման և կարգաբերման համար դիմեք ծրագրի README.md Github- ում:

Քայլ 9: Վազում և փորձարկում

Տեղական կարգավորման համար.

1. Տեղադրեք Nabito- սերվեր ծրագիրը ձեր տեղական համակարգչում/նոթատետրում
2. Կարգավորեք mosquitto MQTT բրոքերը ձեր համակարգչի վրա (կամ ձեր նախընտրած ցանկացած MQTT բրոքեր)
3. Միացրեք Nabito կառավարման տուփը ձեր տեղական WiFi- ին
4. SSH տուփի մեջ և ուղղեք այն ՝ ձեր համակարգչի MQTT բրոքերից օգտվելու համար
5. գործարկեք rails nabito-server ծրագիրը
6. մի փոքր էլեկտրական բեռ (օրինակ ՝ սեղանի լամպ) միացրեք վարդակից
7. օգտագործեք վեբ ծրագիրը `վարդակի id 1 -ը գործարկելու/դադարեցնելու համար` էներգիայի իրական և ընդհանուր սպառումը ստուգելու համար
8. վարդակից միացնելու համար օգտագործեք NFC պիտակը (եթե ունեք)
9. ստուգեք վերջին վարդակից օգտագործման վճարումը
10. Հաջող փորձարկումներից հետո սկսեք ստեղծել ձեր սեփական էլեկտրական լիցքավորման ցանցը
11. Շահույթ;-)

Քայլ 10. Եզրակացություն, խնդիրներ և արտադրանքի ճանապարհային քարտեզ

Nabito կառավարման տուփի այս տարբերակում ես կարողացա անջատել կառավարման տուփը և վեբ ծրագիրը, ըստ էության, ստեղծելով IoT (Իրերի ինտերնետ) նախագիծ ՝ ինչպես ֆիզիկական, այնպես էլ օգտակար գործով, այնպես էլ հետին ծրագրով և ծառայությամբ, որը կառավարում է ֆիզիկական բան:

Տուփի գինը մի փոքր բարձրացավ վերջին տարբերակից (v1 նախկինում ՝ 50 եվրո, այժմ ՝ 60 եվրո), քանի որ ես անվտանգության նկատառումներով կոնտակտոր եմ ավելացրել ՝ ավելի բարձր ամպեր սպասարկելու համար, ինչպես նաև RPi- ն մի փոքր ավելի թանկ է, քան OrangePi տախտակները:.

MQTT- ն օգտագործվում է որպես տվյալների գրանցման և վանդակը վերահսկելու հիմնական արձանագրություն:

Nabito- ի վերջին տարբերակից ի վեր, ես կարողացա լուծել հարցերի մեծ մասը (Wifi, կոնտակտ, պրոցեսորի գերտաքացում, ինտեգրված վարդակից և այլն): Այնուամենայնիվ, ընթացիկ խնդիրների և հնարավորությունների ցանկն ավելի է մեծանում.

Հարցեր.

• Raspberry Pi Zero W- ն շատ գեղեցիկ տախտակ է ՝ Wifi և Bluetooth և 2 GPIO կապում, սակայն պրոցեսորը, այնուամենայնիվ, տաքանում է մինչև 34C, ինչը կարող է խնդրահարույց լինել տաք կլիմայական պայմաններում և ամառային ամիսներին ՝ արևի ուղիղ ճառագայթներով:
• Կառավարման վանդակում Linux- ը լավ է նախատիպերի ստեղծման համար, սակայն այս ապրանքի արտադրության մոդելը, հավանաբար, պետք է աշխատի ավելի նիհար տախտակի վրա, որն ունակ է TLS/SSL (ESP32 չիպը շատ խոստումնալից տեսք ունի)

Հնարավորություններ:

• ստեղծեք տարբերակներ ավելի բարձր հոսանքների համար (ֆունկցիոնալությունը նույնն է, բայց օգտագործեք ավելի բարձր ամպեր ունեցող կոնտակտներ և տարբեր CT տվիչներ/էներգիայի մոնիտորի մոդուլներ)
• ստեղծել տարբերակներ 2 և 3 փուլերի համար
• ինտեգրել էներգիայի մոնիտորի մոդուլը (ինչպես Peacefair PZEM-004T էներգիայի մոնիտորը)
• տեղափոխել ESP32 էներգիայի և ջերմության արդյունավետության բարձրացման համար
• ինտեգրվել AWS IOT ամպին և օգտագործել հաճախորդի վկայականները անվտանգության լավագույն կարգավորման համար (այս պահին օգտագործվում է միայն MQTT օգտվողը/գաղտնաբառը)
• կառավարել սերտիֆիկատները և MQTT հավատարմագրերը վեբ հավելվածից (ներկայումս սա ձեռքով կազմաձևված է մինչև վերջ)
• ավելացրեք փոքր LCD վահանակ ՝ տեղեկատվությունը անմիջապես Nabito կառավարման վանդակում տեղադրելու համար
• ավելացնել numpad ՝ տուփի հետ կոճակների փոխազդեցությունը ապահովելու համար (անվտանգության բարձրացման համար քորոցների հնարավորություն)
• ներառեք լրացուցիչ ջերմաչափ `տուփի շրջակա ջերմաստիճանը վերահսկելու համար

Եթե Ձեզ դուր է գալիս այս նախագիծը կամ ունեք որևէ հարց/մեկնաբանություն, խնդրում ենք ազատ զգալ կապվել ինձ հետ [email protected] հասցեով

Համակարգերի բաշխված կայք ՝ www.sysdist.com

Դուք կարող եք հետևել ինձ հետևյալ հասցեով ՝ twitter.com/sysdistfb.com/sysdist

Հաճելի օր և երջանիկ պատրաստում:-Ստեֆան