Nabito [Open Socket V2]: Smart Meter for EV Charging: 10 Step (with Pictures)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

این دومین راهنمای ساخت Nabito [باز کردن سوکت] است ، اولین نسخه را می توانید در: Nabito [باز کردن سوکت] v1 پیدا کنید.

من دلایل ایجاد این پروژه را در این پست وبلاگ لیست می کنم: EV برای افراد آپارتمانی بی معنی است

آن چیست؟

Nabito - سوکت باز یک متر هوشمند IoT با اندازه گیری برق ، روشن/خاموش سوئیچ قدرت بالا ، سنسور NFC ، مجوز کاربر ، قابلیت صدور صورت حساب و مدیریت کاربر است.

این پروژه شامل دو بخش است: 1. جعبه کنترل (دستگاه IoT) 2. برنامه وب وب پشتیبان/پشتیبان ، هر دو کاملاً منبع باز.

1. جعبه کنترل شامل قطعاتی است که می توانید به راحتی آنها را از طریق اینترنت دریافت کنید و به عنوان یک راه حل هوشمند و در عین حال ارزان قیمت سوکت برقی برای پارکینگ های عمومی و خصوصی برای شارژ کند خودروهای برقی طراحی شده است. روی Raspberry Pi Zero W و Arduino Nano اجرا می شود.

2. برنامه وب روی Ruby on Rails اجرا می شود و به عنوان منبع باز در Github در دسترس است: https://github.com/sysdist/nabito-server ارتباط بین جعبه و برنامه وب از طریق پروتکل MQTT انجام می شود.

هدف این پروژه توسعه یک شبکه شارژ منبع باز است که هرکسی می تواند آن را تصویب و اجرا یا گسترش دهد.

جعبه کنترل شامل قطعاتی است که می توانید به صورت آنلاین به آنها دسترسی پیدا کنید و به عنوان یک راه حل سوکت برقی هوشمند و در عین حال ارزان برای پارکینگ های عمومی و خصوصی برای شارژ کند خودروهای برقی طراحی شده است.

این دستگاه بر روی کامپیوتر تک برد Raspberry Pi Zero W (SCB) اجرا می شود. هزینه کل جعبه کنترل حدود 60 یورو است.

Nabito - سوکت باز در حال حاضر برای شارژ سوکت های معمولی طراحی شده است ، در قاره اروپا 230V و 10 -13A ، یعنی cca است. 2.9 کیلو وات پیوسته اما این مفهوم در مورد هر سوکت ، یورو ، ایالات متحده یا انگلستان یا هر نوع دیگر اعمال می شود ، نسخه های آینده پروژه همچنین تأسیسات 2 و 3 فاز را پوشش می دهد.

مشخصات:

• تک فاز ولتاژ: 230 ولت
• ACMax جریان: 13 A
• قدرت: 2.9 کیلو وات
• اندازه: 240x200x90 میلی متر
• رابط: اتصال LAN RJ45 یا WIFI
• انطباق IP: IP55

راهنمای ساخت زیر کامل نیست ، برخی از نمودارهای سیم کشی ، برخی از مراحل مونتاژ و غیره را از دست داده است) ، من می خواستم آن را در اسرع وقت به آنجا برسانم ، به تدریج بر روی بهبود آن کار می کنم ، بنابراین لطفاً اگر این راهنمای ساخت نمی کند همه چیز را که باید بدانید را پوشش دهید یا اگر س questionsالی دارید ، برای من نامه بفرستید. ممنون از اینکه میفهمی.

مرحله 1: چه کاری انجام می دهد؟

این پروژه شامل دو بخش است ، جعبه کنترل فیزیکی که یک مورد اینترنت اشیا (سمت مشتری) است و یک برنامه وب وجود دارد که آن را کنترل می کند (سمت سرور). قابلیت های ترکیبی:

1. روشن/خاموش کردن سوئیچ با یک رله اصلی و یک کنتاکتور می تواند سوکت پریز را بر اساس تعامل کاربر روشن/خاموش کند.

2. اندازه گیری انرژی

جعبه کنترل جریان AC را اندازه گیری می کند و میزان مصرف برق را ثبت می کند. عملکرد اندازه گیری استاندارد اندازه گیری انرژی برای هر کاربر انجام می شود. در حال حاضر فقط مانیتورینگ جریان AC وجود دارد ، در این مرحله هیچ مانیتورینگ ولتاژ وجود ندارد.

3. احراز هویت کاربر

شما باید برای کاربرانی که از سوکت/s استفاده می کنند حساب کاربری ایجاد کنید. کاربر با خواندن کد QR یا استفاده از برچسب NFC مجوز می دهد. رابط کاربری وب به کاربران اجازه می دهد تا ثبت نام کنند ، وارد سیستم شده و از جعبه کنترل استفاده کنند یا برچسب NFC جعبه را مستقیماً روشن/خاموش می کند. سرپرست می تواند کاربران را تأیید و رد کند.

4. صورتحساب

بر اساس پیکربندی سوکت مدیر و قیمت اسکناس های 1 کیلووات ساعت بر اساس مصرف انرژی برای کاربران جداگانه ایجاد می شود. صورت حساب های ماهانه بعداً برای راحتی مدیر ایجاد می شود.

مرحله 2: پشته های HW و SW

پشته HW:

• Raspberry Pi Zero ، 1 عدد ، 11.32 یورو ،
• سینک حرارتی ، 1 عدد ، 1.2 یورو ،
• حسگر NFC ، 1 عدد ، 3.93 یورو
• کارت حافظه micro SD 16 گیگابایت ، 1 عدد ، 9.4 یورو ،
• آردوینو نانو ، 1 عدد ، 1.74 یورو ،
• سنسور CT-YHDC 30A SCT013 ، 1 عدد ، 4.28 یورو ، https://www.aliexpress.com/item/KSOL-YHDC-30A-SCT013-0-100A- Non-invasive-AC-New-Sensor-Split-Core- Current-Transformer-New/32768354127.html
• شارژر تلفن همراه ، 1 عدد ، 5 یورو ، قیمت تقریبی ، از یکی از شارژرهای قدیمی من استفاده شده است که همراه تلفن بود
• کنتاکتور خانگی AC 25A NO ، 1 عدد ، 4.79 یورو ،
• رله اصلی ، 1 عدد ، 0.84 یورو ،
• جعبه اتصال پلاستیکی (جعبه S) ، 1 عدد ، 5 یورو ،
• سیمهای اتصال Dupont برای ولتاژهای پایین ، 1 عدد ، 2.29 یورو ،
• IP54 230V سوکت یورو ، 1 عدد ، 2 یورو در یک فروشگاه سخت افزار محلی خریداری شده است
• قطعات کوچک: جک 3.5 میلی متری زن ، خازن 10uF ، مقاومتهای 2x 10 کیلو اهم ، دیودهای LED ، کابلها ، 1 عدد ، 3 یورو ، خریداری شده در فروشگاه لوازم الکترونیکی محلی
• بلوک ترمینال 2 هادی Wago ، 3 عدد ، 2 یورو ، در یک فروشگاه لوازم الکترونیکی محلی خریداری شده است
• بلوک ترمینال 5 هادی Wago ، 2 عدد ، 2 یورو ، در یک فروشگاه لوازم الکترونیکی محلی خریداری شده است
• کابل USB مینی به میکرو (Arduino-> RPi) ، 1 عدد ، 1.8 یورو ، خریداری شده در فروشگاه رایانه محلی

هزینه کل HW: 60.59 یورو (70.40 دلار)

پشته SW:

• پشته جعبه کنترل:

  • Raspbian Linux (مبتنی بر اوبونتو) ، منبع باز ، 0 دلار (افتخار Linus Torvalds + 20 هزار نفر که روی هسته لینوکس کار کردند + افراد مهربان پشت Raspberry Pi و Raspbian Linux)
  • Node-RED ، منبع باز ، 0 دلار (افراد مهربان از IBM که پشت توسعه Node-RED هستند)

• پشته برنامه وب:

  • برنامه سرور نابیتو:
  • Ruby on Rails (RVM ، Ruby ، Gems) ، منبع باز ، 0 دلار
  • Postgres DB ، منبع باز ، 0 دلار
  • Git ، منبع باز (افتخار بیشتر Linus) ، 0 دلار
  • پروتکل MQTT

هزینه کل پشته SW: 0 یورو (*THUMBS_UP*)

مرحله 3: جعبه کنترل: راه اندازی SW

1. RASPBIAN STRETCH LITE (نیازی به نسخه دسکتاپ نداریم) را روی Raspberry Pi Zero نصب کنید
2. Raspbian را برای استفاده از Wifi خانه محلی خود پیکربندی کنید
3. Node-RED را در Raspbian نصب کنید
4. جریان Nabito Node-RED را کپی کرده و آن را مستقر کنید

5. Node-RED settings.js پیش فرض را ویرایش کرده و این را به functionGlobalContext: relay: "OFF" اضافه کنید ،

   box_status: "آفلاین"

6. کارگزاران Node-RED MQTT خود را به سمت نصب سرور Nabito دلخواه (یا به سمت https://nabito.org) پیکربندی کنید
7. Node-RED را راه اندازی مجدد کنید
8. اتصال MQTT را در Node-RED بررسی کنید

قسمت آردوینو:

1. این طرح را در Arduino Nano بارگیری ، کامپایل و بارگذاری کنید
2. انجام شده! ؛-)

مرحله 4: سیم کشی: کابل های اصلی

کابل های AC منبع تغذیه را به:

• کنتاکتور AC
• رله اصلی
• شارژر موبایل که رزبری پای و آردوینو را تغذیه می کند

خروجی از کنتاکتور AC به سوکت خروجی می رود. زمین محافظ از خط منبع اصلی به پریز برق متصل می شود.

رزبری پای رله اصلی را کنترل می کند و رله به نوبه خود کنتاکتور را روشن/خاموش می کند.

مرحله 5: سیم کشی: آردوینو ، سنسور CT ، سنسور NFC

طبق دستورالعمل زیر آردوینو را با سنسور CT سیم کشی کنید:

learn.openenergymonitor.org/electricity-mo…

تو نیاز داری:

• آردوینو (می توانید از هر آردوینو استفاده کنید: Uno ، Nano ، Mega ، هرکدام را که دوست دارید ، تا زمانی که دارای ADC باشد)
• خازن 10uF مقاومت 2x 10kOhm
• سوکت جک 3.5 میلی متری زنانه
• سنسور سی تی 30A/1V
• سنسور PN532 (RFID/NFC)
• PCB کوچک
• سیمهای کوچک برای اتصالات

من آردوینو نانو ، خازن ، مقاومت ها و جک زن را مطابق راهنمای بالا از سایت openenergymonitor.org به PCB لحیم کردم.

سنسور NFC از طریق SPI به آردوینو نانو متصل می شود (پین های Arduino Nano: 10 ، 11 ، 12 و 13).

آردوینو از طریق میکرو USB به رزبری پای متصل می شود.

مرحله 6: سیم کشی: تمشک پای

آردوینو را از طریق پورت USB به Raspberry Pi متصل کنید ، به این ترتیب به عنوان یک پورت سریال و منبع تغذیه برای آردوینو عمل می کند ، باید به /dev /ttyUSB0 نقشه برداری کند.

رله اصلی از طریق پین های 2 (5V) ، 6 (GND) ، 12 (GPIO) متصل می شود.

LED های صفحه جلویی از طریق پین های 14 (GND) ، 16 (GPIO) ، 18 (GPIO) متصل می شوند.

مرحله 7: سیم کشی همه چیز با هم

1. سنسور CT را در خط اصلی که از رله اصلی خارج می شود ، محکم کنید
2. منبع تغذیه رزبری پای را وصل کنید
3. درب جعبه اتصال را پیچ کنید
4. و سیم کشی/مونتاژ را تمام کرده اید!

مرحله 8: راه اندازی برنامه وب

برای اجرای برنامه وب به سرور لینوکس نیاز دارید. شما می توانید یا:

• سرور را به صورت محلی روی رایانه/نوت بوک یا سرور لینوکس محلی خود اجرا کنید و کادر کنترل را به نصب محلی خود نشان دهید
• دامنه خود را ایجاد کرده و برنامه وب را به عنوان یک وب سایت اجرا کنید
• از https://Nabito.org (رایگان است) برای مدیریت جعبه های کنترل خود استفاده کنید

برنامه سرور Nabito روی Ruby on Rails اجرا می شود و منبع باز است:

برای نصب و راه اندازی برنامه وب به README.md پروژه در Github مراجعه کنید.

مرحله 9: اجرا و آزمایش

برای تنظیمات محلی:

1. برنامه سرور Nabito را در رایانه/نوت بوک محلی خود مستقر کنید
2. پیکربندی mosquitto MQTT را در رایانه خود پیکربندی کنید (یا هر کارگزار دیگر MQTT به دلخواه شما)
3. جعبه کنترل Nabito را به WiFi محلی خود وصل کنید
4. SSH را در جعبه قرار دهید و آن را جهت استفاده از کارگزار MQTT رایانه خود هدایت کنید
5. برنامه سرور nabito سرور را راه اندازی کنید
6. یک بار الکتریکی کوچک (به عنوان مثال یک لامپ رومیزی) را به پریز برق وصل کنید
7. از برنامه وب برای راه اندازی/توقف شناسه سوکت 1 برای بررسی مصرف واقعی و کلی انرژی استفاده کنید
8. از یک برچسب NFC (در صورت وجود) برای تغییر سوکت استفاده کنید
9. صورتحساب آخرین استفاده از سوکت را بررسی کنید
10. پس از آزمایش موفقیت آمیز ، شروع به ایجاد شبکه شارژ EV خود کنید
11. سود ؛-)

مرحله 10: نتیجه گیری ، مسائل و نقشه راه محصول

در این نسخه از جعبه کنترل Nabito ، من توانستم جعبه کنترل و برنامه وب را اساساً یک پروژه اینترنت اشیاء (اینترنت اشیاء) با هر دو کار فیزیکی که کار مفیدی انجام می دهد و یک برنامه و سرویس پشتیبان که مدیریت را انجام می دهد ، جدا کنم. چیز فیزیکی

قیمت جعبه نسبت به آخرین نسخه کمی افزایش یافت (v1 قبل: 50 یورو ، در حال حاضر 60 یورو) ، زیرا من یک کنتاکتور برای اهداف ایمن برای خدمت به آمپرهای بالاتر اضافه کردم و همچنین RPi کمی گرانتر از تخته های OrangePi است به

MQTT به عنوان پروتکل اصلی برای ثبت اطلاعات و کنترل جعبه استفاده می شود.

از آخرین نسخه Nabito ، من توانستم اکثر مسائل (Wifi ، کنتاکتور ، داغ شدن بیش از حد پردازنده ، سوکت خروجی یکپارچه و غیره) را حل کنم. با این حال ، لیست مسائل و فرصت های فعلی بیشتر افزایش می یابد:

مسائل:

• Raspberry Pi Zero W یک برد بسیار خوب است ، دارای Wifi و بلوتوث و 2 پین GPIO است ، اما با این وجود پردازنده تا 34 درجه سانتیگراد در حالت خالی گرم می شود که می تواند در آب و هوای گرم و ماه های تابستان با نور مستقیم خورشید مشکل ساز شود.
• اجرای لینوکس در جعبه کنترل برای نمونه سازی خوب است ، اما مدل تولیدی این محصول احتمالاً باید روی تخته ای باریک تر که قابلیت TLS/SSL را دارد اجرا شود (تراشه ESP32 بسیار امیدوار کننده به نظر می رسد)

فرصت ها:

• نسخه هایی را برای جریانهای بالاتر ایجاد کنید (عملکرد یکسان است ، اما از کنتاکتورهایی با آمپر بالاتر و سنسورهای CT مختلف/ماژول های مانیتور انرژی استفاده کنید)
• ایجاد نسخه برای 2 و 3 فاز
• ادغام ماژول مانیتور انرژی (مانند مانیتور انرژی Peacefair PZEM-004T)
• برای افزایش راندمان قدرت و توان به ESP32 مهاجرت کنید
• ادغام با ابر AWS IOT و استفاده از گواهینامه های کلاینت برای بهترین تنظیم امنیت (در حال حاضر فقط از کاربر/رمز MQTT استفاده می شود)
• مدیریت گواهینامه ها و اعتبارنامه های MQTT از برنامه وب (در حال حاضر این برنامه به صورت دستی از طریق پشت پیکربندی شده است)
• برای نمایش مستقیم اطلاعات روی جعبه کنترل Nabito ، یک صفحه LCD کوچک اضافه کنید
• اضافه کردن numpad برای ارائه تعامل دکمه با جعبه (امکان پین برای افزایش امنیت)
• دارای دماسنج اضافی برای نظارت بر دمای محیط جعبه

اگر این پروژه را دوست دارید یا س questionsال/نظری دارید لطفاً با من در [email protected] تماس بگیرید

وب سایت سیستم های توزیع شده: www.sysdist.com

می توانید مرا در آدرس: twitter.com/sysdistfb.com/sysdist دنبال کنید

یک روز خوب و خوشحال باشید!-استفان