ნაბიტო [ღია სოკეტი V2]: ჭკვიანი მეტრი ელექტრო დატენვისთვის: 10 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

ეს არის Nabito– ს მშენებლობის მეორე სახელმძღვანელო [ღია სოკეტი], პირველი ვერსია შეგიძლიათ იხილოთ: Nabito [ღია სოკეტი] v1

ამ ბლოგის პოსტში მე ჩამოვთვლი ამ პროექტის შექმნის მიზეზებს: ელექტრომოწყობილობა უაზროა ბინის ადამიანებისთვის

Რა არის ეს?

Nabito - ღია სოკეტი არის IoT ჭკვიანი მრიცხველი ელექტროენერგიის გამრიცხველიანებით, ჩართვის/გამორთვის მაღალი ამპერჟის გადართვით, NFC სენსორით, მომხმარებლის ავტორიზაციით, ბილინგის შესაძლებლობებით და მომხმარებლის მენეჯმენტით.

პროექტი ორი ნაწილისგან შედგება: 1. საკონტროლო ყუთი (IoT მოწყობილობა) 2. ვებ აპლიკაციის frontend/backend, ორივე სრულიად ღია წყარო.

1. საკონტროლო ყუთი შედგება მარტივად მისაღები ონლაინ ნაწილებისგან და შექმნილია იყოს ინტელექტუალური და ჯერ იაფი ელექტრული გადაწყვეტა საჯარო და კერძო ავტოსადგომებისთვის ელექტრო მანქანების ნელი დატენვისთვის. ის მუშაობს Raspberry Pi Zero W და Arduino Nano– ზე.

2. ვებ აპლიკაცია მუშაობს Ruby on Rails– ზე და ხელმისაწვდომია როგორც ღია წყარო Github– ზე: https://github.com/sysdist/nabito-server ყუთსა და ვებ აპლიკაციას შორის კავშირი ხდება MQTT პროტოკოლით.

პროექტის მიზანია შექმნას ღია კოდის დამუხტვის ქსელი, რომლის შექმნა და განხორციელება ნებისმიერს შეუძლია.

საკონტროლო ყუთი შედგება მარტივად მისაღები ონლაინ ნაწილებისგან და შექმნილია იყოს ინტელექტუალური და ჯერ იაფი ელექტრო გამოსავალი საჯარო და კერძო ავტოსადგომებისთვის ელექტრო მანქანების ნელი დატენვისთვის.

ის მუშაობს Raspberry Pi Zero W ერთ დაფაზე კომპიუტერზე (SCB). საკონტროლო ყუთის საერთო ღირებულება დაახლოებით 60 ევროა.

ნაბიტო - ღია სოკეტი ამჟამად შექმნილია ჩვეულებრივი სოკეტების დასატენად, კონტინენტურ ევროპაში ეს არის 230V და 10 -13A, ანუ cca. 2.9 კვტ უწყვეტი. მაგრამ კონცეფცია ვრცელდება ნებისმიერ სოკეტზე, ევროზე, აშშ -ზე ან გაერთიანებულ სამეფოზე ან სხვა ნებისმიერ პროექტზე, პროექტის მომავალი ვერსიები ასევე მოიცავს 2 და 3 ფაზის დანადგარებს.

სპეციფიკაციები:

• ერთი ფაზა ძაბვა: 230 V
• ACMax. მიმდინარე: 13 ა
• სიმძლავრე: 2.9 კვტ
• ზომა: 240x200x90 მმ
• ინტერფეისი: RJ45 LAN კავშირი ან WIFI
• IP შესაბამისობა: IP55

ქვემოთ მოყვანილი სახელმძღვანელო არ არის სრულყოფილი, მას აკლია გაყვანილობის დიაგრამები, შეკრების საფეხურები და ა.შ.), მინდოდა რაც შეიძლება მალე გამეღო იგი, ვიმუშავებ მის თანდათან გაუმჯობესებაზე, ასე რომ გთხოვთ, თუ ეს სახელმძღვანელო არ არის დაფარეთ ყველაფერი რაც თქვენ უნდა იცოდეთ ან თუ გაქვთ რაიმე შეკითხვა, გამომიგზავნეთ მეილი. მადლობა გაგებისთვის.

ნაბიჯი 1: რას აკეთებს ის?

პროექტი შედგება ორი ნაწილისგან, ფიზიკური მართვის ყუთი, რომელიც არის IoT (კლიენტის მხარე) და არის ვებ პროგრამა, რომელიც აკონტროლებს მას (სერვერის მხარე). კომბინირებული ფუნქციონირება:

1. ჩართვა/გამორთვა ჩართვა ქსელის რელესთან და კონტაქტორთან მას შეუძლია ჩართოს/გამორთოს მომხმარებლის ურთიერთქმედების საფუძველზე.

2. ენერგიის გამრიცხველიანება

საკონტროლო ყუთი ზომავს AC დენს და აფიქსირებს ენერგიის მოხმარებას. სტანდარტული გამრიცხველიანების ფუნქცია. ენერგიის გაზომვა ხდება თითოეულ მომხმარებელზე. ამჟამად არსებობს მხოლოდ AC მიმდინარე მონიტორინგი, ამ ეტაპზე არ არის ძაბვის მონიტორინგი.

3. მომხმარებლის ავტორიზაცია

თქვენ უნდა შექმნათ მომხმარებლის ანგარიშები იმ მომხმარებლებისთვის, რომლებიც გამოიყენებენ სოკეტს/ებს. მომხმარებელი უფლებამოსილია QR კოდის წაკითხვით ან NFC ტეგის გამოყენებით. ვებ ინტერფეისი მომხმარებლებს საშუალებას აძლევს დარეგისტრირდნენ, შევიდნენ სისტემაში და გამოიყენონ საკონტროლო ყუთი ან NFC ტეგი პირდაპირ ჩართავს/გამორთავს ყუთს. ადმინისტრატორს შეუძლია დაამტკიცოს, უარყოს მომხმარებლები.

4. ბილინგი

ადმინისტრატორის სოკეტის კონფიგურაციისა და 1 კვტ / სთ – ის ფასის საფუძველზე გადასახადები იქმნება ინდივიდუალური მომხმარებლისთვის მათი ენერგიის მოხმარების საფუძველზე. ყოველთვიური გადასახადები მოგვიანებით შეიქმნება ადმინისტრატორის მოხერხებულობისთვის.

ნაბიჯი 2: HW და SW დასტები

HW დასტა:

• Raspberry Pi Zero, 1 ცალი, 11,32 ევრო,
• გამათბობელი, 1 ცალი, 1.2 ევრო,
• NFC სენსორი, 1 ცალი, 3,93 ევრო
• მიკრო SD ბარათი 16 GB, 1 ცალი, 9.4 ევრო,
• არდუინო ნანო, 1 ცალი, 1.74 ევრო,
• კომპიუტერული ტომოგრაფიის სენსორი-YHDC 30A SCT013, 1 ცალი, 4,28 ევრო, https://www.aliexpress.com/item/KSOL-YHDC-30A-SCT013-0-100A- არა-ინვაზიური- AC-New-Sensor-Split-Core- მიმდინარე-ტრანსფორმატორი-ახალი/32768354127.html
• მობილური ტელეფონის დამტენი, 1 ცალი, 5 ევრო, ფასი სავარაუდოა, ნახმარი ერთი ძველი დამტენი, რომელიც მოყვა ტელეფონს
• საყოფაცხოვრებო AC კონტაქტორი 25A NO, 1 ცალი, 4,79 ევრო,
• მაგისტრალური სარელეო, 1 ცალი, 0.84 ევრო,
• პლასტიკური დამაკავშირებელი ყუთი (S- ყუთი), 1 ცალი, 5 ევრო,
• Dupont- ის მავთულები დაბალი ძაბვისთვის, 1 ცალი, 2.29 ევრო,
• IP54 230V ევრო ბუდე, 1 ცალი, 2 ევრო ნაყიდი ტექნიკის ადგილობრივ მაღაზიაში
• მცირე ნაწილები: 3.5 მმ ჯეკი ქალი, 10uF კონდენსატორი, 2x 10kOhm რეზისტორები, LED დიოდები, კაბელები, 1 ცალი, 3 ევრო, ნაყიდი ელექტრონიკის ადგილობრივ მაღაზიაში
• Wago 2 გამტარი ტერმინალის ბლოკი, 3 ცალი, 2 ევრო, ნაყიდი ელექტრონიკის ადგილობრივ მაღაზიაში
• ვაგოს 5 გამტარი ტერმინალის ბლოკი, 2 ცალი, 2 ევრო, ნაყიდი ელექტრონიკის ადგილობრივ მაღაზიაში
• USB მინი-მიკრო კაბელი (Arduino-> RPi), 1 ცალი, 1.8 ევრო, შეძენილი კომპიუტერის ადგილობრივ მაღაზიაში

მთლიანი HW ღირებულება: € 60.59 ($ 70.40)

SW დასტა:

• საკონტროლო ყუთის დასტა:

  • Raspbian Linux (Ubuntu დაფუძნებული), ღია წყარო, $ 0 (მთელი დიდება Linus Torvalds + 20 ათასი ადამიანი, რომლებიც მუშაობდნენ Linux ბირთვზე + კეთილი ადამიანები Raspberry Pi და Raspbian Linux გამოსახულების უკან)
  • Node-RED, ღია წყარო, 0 $ (კეთილი ადამიანები IBM– დან, რომლებიც დგანან Node-RED– ის განვითარების უკან)

• ვებ აპლიკაციის დასტა:

  • ნაბიტო-სერვერის აპლიკაცია:
  • Ruby on Rails (RVM, Ruby, Gems), ღია წყარო, $ 0
  • Postgres DB, ღია წყარო, $ 0
  • Git, ღია წყარო (უფრო დიდება ლინუსს), $ 0
  • MQTT პროტოკოლი

SW დასტის მთლიანი ღირებულება: 0 € (*THUMBS_UP*)

ნაბიჯი 3: საკონტროლო ყუთი: SW დაყენება

1. დააინსტალირეთ RASPBIAN STRETCH LITE (ჩვენ არ გვჭირდება დესკტოპის ვერსია) Raspberry Pi Zero– ზე
2. დააკონფიგურირეთ Raspbian გამოიყენოს თქვენი ადგილობრივი სახლი Wifi
3. დააინსტალირეთ Node-RED Raspbianhttps://nodered.org/docs/hardware/raspberrypi
4. დააკოპირეთ Nabito Node-RED ნაკადი და განათავსეთ იგი

5. შეცვალეთ ნაგულისხმევი Node-RED settings.js და დაამატეთ ეს ფუნქციასGlobalContext: სარელეო: "OFF",

   box_status: "OFFLINE"

6. დააკონფიგურირეთ თქვენი Node-RED MQTT ბროკერები თქვენი სასურველი Nabito სერვერის ინსტალაციისკენ (ან https://nabito.org– ისკენ)
7. გადატვირთეთ Node-RED
8. შეამოწმეთ MQTT კავშირი Node-RED– ში

არდუინოს ნაწილი:

1. ჩამოტვირთეთ, შეადგინეთ და ატვირთეთ ესკიზი Arduino Nano– ზე
2. Შესრულებულია!;-)

ნაბიჯი 4: გაყვანილობა: მაგისტრალური კაბელები

AC ქსელის კაბელები ამარაგებენ ენერგიას:

• AC კონტაქტორი
• მაგისტრალური სარელეო
• მობილური დამტენი, რომელიც აძლიერებს Raspberry Pi და Arduino

AC კონტაქტორის გამომავალი მიდის გამოსასვლელთან. დამცავი მიწა წყაროს მაგისტრალიდან უკავშირდება გამოსასვლელს.

Raspberry Pi აკონტროლებს მაგისტრალურ რელეს და რელე თავის მხრივ ჩართავს/გამორთავს კონტაქტორს.

ნაბიჯი 5: გაყვანილობა: არდუინო, კომპიუტერული სენსორი, NFC სენსორი

შეუერთეთ Arduino– ს კომპიუტერული სენსორით შემდეგი სახელმძღვანელოს მიხედვით:

learn.openenergymonitor.org/electricity-mo…

Შენ გჭირდება:

• არდუინო (შეგიძლიათ გამოიყენოთ ნებისმიერი არდუინო: უნო, ნანო, მეგა, რაც გსურთ, რამდენადაც მას აქვს ADC)
• 10uF კონდენსატორი 2x 10kOhm რეზისტორები
• 3.5 მმ ქალის ბუდე
• კომპიუტერული სენსორი 30A/1V
• PN532 სენსორი (RFID/NFC)
• პატარა PCB
• მცირე მავთულები კავშირებისთვის

მე გავამყარე არდუინო ნანო, კონდენსატორი, რეზისტორები და ქალი ჯეკი PCB ზე ზემოაღნიშნული სახელმძღვანელოს შესაბამისად openenergymonitor.org საიტიდან.

NFC სენსორი დაკავშირებულია არდუინო ნანოსთან SPI– ით (ქინძისთავები არდუინო ნანოზე: 10, 11, 12 და 13).

Arduino უკავშირდება Raspberry Pi– ს მიკრო USB– ის საშუალებით.

ნაბიჯი 6: გაყვანილობა: ჟოლო პი

შეაერთეთ Arduino Raspberry Pi– ს USB პორტის საშუალებით, ამ გზით ის ემსახურება სერიულ პორტს და Arduino– ს დენის წყაროს, ის უნდა იყოს რუკაზე /dev /ttyUSB0.

მაგისტრალური სარელეო დაკავშირებულია ქინძისთავებით 2 (5V), 6 (GND), 12 (GPIO).

წინა პანელის LED- ები უკავშირდება ქინძისთავებს 14 (GND), 16 (GPIO), 18 (GPIO)

ნაბიჯი 7: ყველაფრის ერთად გაყვანილობა

1. მიამაგრეთ კომპიუტერის სენსორი მაგისტრალური რელედან გამოსასვლელ ქსელში
2. დაუკავშირეთ კვების წყარო Raspberry Pi- ს
3. ხრახნიანი კოლოფის სახურავი
4. და თქვენ დაასრულეთ გაყვანილობა/შეკრება!

ნაბიჯი 8: ვებ აპლიკაციის დაყენება

თქვენ გჭირდებათ Linux სერვერი ვებ პროგრამის გასაშვებად. თქვენ შეგიძლიათ ან:

• გაუშვით სერვერი ადგილობრივად თქვენს კომპიუტერზე/ნოუთბუქზე ან თქვენს ადგილობრივ Linux სერვერზე და მიუთითეთ საკონტროლო ყუთი [ები] თქვენს ადგილობრივ ინსტალაციაზე
• შექმენით თქვენი საკუთარი დომენი და გაუშვით ვებ აპლიკაცია ვებსაიტის სახით
• გამოიყენეთ https://Nabito.org (ეს უფასოა) თქვენი საკონტროლო ყუთების სამართავად

ნაბიტო-სერვერის აპლიკაცია მუშაობს Ruby on Rails– ზე და არის ღია წყარო:

ვებ აპლიკაციის ინსტალაციისა და დაყენებისათვის მიმართეთ პროექტის README.md Github– ზე.

ნაბიჯი 9: გაშვება და ტესტირება

ადგილობრივი კონფიგურაციისთვის:

1. განათავსეთ Nabito- სერვერის აპლიკაცია თქვენს ადგილობრივ კომპიუტერზე/ნოუთბუქზე
2. Mosquitto MQTT ბროკერის კონფიგურაცია თქვენს კომპიუტერზე (ან ნებისმიერი სხვა MQTT ბროკერი თქვენი უპირატესობით)
3. შეაერთეთ Nabito მართვის ყუთი თქვენს ადგილობრივ WiFi- ს
4. შეიყვანეთ SSH ყუთში და მიმართეთ მას თქვენი კომპიუტერის MQTT ბროკერის გამოსაყენებლად
5. დაიწყეთ რელსები nabito-server აპლიკაცია
6. შეაერთეთ მცირე ელექტრული დატვირთვა (მაგ. მაგიდის ნათურა) გამოსასვლელთან
7. გამოიყენეთ ვებ აპლიკაცია, რათა დაიწყოთ/შეაჩეროთ სოკეტის id 1 ენერგიის ფაქტობრივი და მთლიანი მოხმარების შესამოწმებლად
8. გამოიყენეთ NFC ტეგი (თუ გაქვთ) სოკეტის გადასატანად
9. შეამოწმეთ ბილინგი ბოლო სოკეტის გამოყენებისათვის
10. წარმატებული ტესტირების შემდეგ, დაიწყეთ თქვენი საკუთარი EV დატენვის ქსელის შექმნა
11. მოგება;-)

ნაბიჯი 10: დასკვნა, საკითხები და პროდუქტის საგზაო რუკა

ნაბიტოს საკონტროლო ყუთის ამ ვერსიაში მე შევძელი საკონტროლო ყუთისა და ვებ აპლიკაციის გაწყვეტა, რაც არსებითად IoT (ნივთების ინტერნეტი) პროექტის შექმნას, როგორც ფიზიკურ საქმეს, რაც სასარგებლო რამეს აკეთებს, ასევე უკანა პროგრამას და სერვისს, რომელიც მართავს ფიზიკური რამ.

ყუთის ფასი ოდნავ გაიზარდა ბოლო ვერსიიდან (v1 ადრე: € 50, v2 ახლა: € 60), რადგან უსაფრთხოების მიზნით დავამატე კონტაქტორი, რათა ემსახუროს უფრო მაღალ ამპერს და ასევე RPi ცოტა უფრო ძვირია ვიდრე OrangePi დაფები რა

MQTT გამოიყენება როგორც მთავარი პროტოკოლი მონაცემების აღრიცხვისა და ყუთის გასაკონტროლებლად.

ნაბიტოს ბოლო ვერსიიდან მოყოლებული, მე შევძელი პრობლემების უმეტესი ნაწილის გადაჭრა (Wifi, კონტაქტორი, პროცესორის გადახურება, ინტეგრირებული განყოფილება და ა.შ.). თუმცა აქტუალური საკითხებისა და შესაძლებლობების ჩამონათვალი კიდევ უფრო იზრდება:

საკითხები:

• Raspberry Pi Zero W არის ძალიან ლამაზი დაფა, Wifi და Bluetooth და 2 GPIO ქინძისთავებით, მაგრამ პროცესორი მაინც 34 გრადუსამდე ათბობს, რაც უმოქმედოა, რაც შეიძლება იყოს პრობლემური თბილ კლიმატში და ზაფხულის თვეებში მზის პირდაპირი სხივებით.
• საკონტროლო ყუთში ლინუქსის გაშვება კარგია პროტოტიპისთვის, მაგრამ ამ პროდუქტის წარმოების მოდელი ალბათ უნდა მუშაობდეს უფრო გამხდარ დაფაზე, რომელსაც შეუძლია TLS/SSL (ჩიპი ESP32 ძალიან პერსპექტიულად გამოიყურება)

Შესაძლებლობები:

• შექმენით ვერსიები უფრო მაღალი დენებისთვის (ფუნქციონალური იგივე, მაგრამ გამოიყენეთ კონტაქტორები უფრო მაღალი ამპერით და სხვადასხვა CT სენსორებით/ენერგიის მონიტორის მოდულებით)
• შექმენით ვერსიები 2 და 3 ფაზისთვის
• ენერგიის მონიტორის მოდულის ინტეგრირება (ისევე როგორც Peacefair PZEM-004T ენერგიის მონიტორი)
• მიგრაცია ESP32– ზე გაზრდილი ენერგიისა და სითბოს ეფექტურობისთვის
• ინტეგრირება AWS IOT ღრუბელში და კლიენტის სერთიფიკატების გამოყენება უსაფრთხოების საუკეთესო კონფიგურაციისთვის (ამჟამად გამოიყენება მხოლოდ MQTT მომხმარებელი/პაროლი)
• მართეთ სერტიფიკატები და MQTT სერთიფიკატები ვებ აპლიკაციიდან (ამჟამად ეს ხელით არის კონფიგურირებული უკანა ნაწილამდე)
• დაამატეთ მცირე LCD პანელი ინფორმაციის პირდაპირ წარსადგენად ნაბიტოს მართვის ყუთში
• დაამატეთ numpad, რათა უზრუნველყოს ღილაკთან ურთიერთქმედება ყუთთან (უსაფრთხოების გაზრდისთვის pin- ის შესაძლებლობა)
• ჩართეთ დამატებითი თერმომეტრი ყუთის გარემოს ტემპერატურის მონიტორინგისთვის

თუ მოგწონთ ეს პროექტი ან გაქვთ რაიმე შეკითხვა/კომენტარი, გთხოვთ მოგერიდებათ დამიკავშირდეთ [email protected]

სისტემების განაწილებული ვებგვერდი: www.sysdist.com

შეგიძლიათ გამომყვეთ: twitter.com/sysdistfb.com/sysdist

გისურვებთ სასიამოვნო დღეს და ბედნიერებას!-სტეფან