قطاع الطاقة الذكي على أساس Beaglebone Black و OpenHAB: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

!!!!! اللعب بالتيار الكهربائي (110/220 فولت) أمر خطير ، يرجى توخي الحذر الشديد !!!

هناك بعض تصميمات قطاع الطاقة الذكية القائمة على أساس "Raspberry Pi" واثنين من Arduinos ، والتي تظهر في الصورة "التصميم القديم".

يختلف هذا التصميم الجديد عن التصميمات القديمة بطريقتين:

1. نظرًا لأن Raspberry Pi يمكنه التحكم في nRF24 باستخدام SPI الخاص به ، فليس من الفعال وضع Arduino بينهما. كما أنني أفضل Beaglebone Black board نظرًا لأنه رخيص وقوي ، ولا سيما أنه يحتوي على المزيد من الأجهزة الطرفية المتاحة (مثل GPIO و SPI) من Raspberry Pi.
2. في التصميمات القديمة ، الطريقة الوحيدة للتحكم في قطاع الطاقة هي من خلال واجهة الويب (أي OpenHAB). ومع ذلك ، فمن غير الملائم القيام بذلك إذا كان شريط الطاقة في متناول اليد. لذلك في هذا التصميم ، يحتوي شريط الطاقة على مفتاح فردي لكل منفذ ، ويمكن للأشخاص تشغيل / إيقاف تشغيل كل منفذ مع OpenHAB أو بدونه (إذا كان مع OpenHAB ، فسيتم تحديث الحالة على OpenHAB كلما تم تبديل المفتاح الفعلي).

الخطوة 1: العرض

الخطوة 2: نظرة عامة

يتكون شريط الطاقة الذكي الخاص بي من جزأين: البوابة وقطاع الطاقة (الموضح في الصورة "تصميمي").

يشمل جانب البوابة ما يلي:

1. لوحة سوداء من Beaglebone
2. وحدة nRF24L01 +
3. OpenHAB + MQTT (ناقل الرسائل)

يشمل جانب الشريط الكهربائي:

1. ثلاثة مجموعات مفاتيح قياسية + مخرج (مع صندوق ذو 3 زوايا)
2. لوحة اردوينو برو صغيرة
3. وحدة nRF24L01 +
4. ثلاث وحدات تتابع

سيتم تغطية التفاصيل في الخطوات التالية.

الخطوة 3: البوابة - الأجهزة

المواد:

لوحة سوداء من Beaglebone

وحدة nRF24L01 +

مكثف 10 فائق التوهج (راديو شاك ، إيباي ، إلخ) ، لتحسين موثوقية الاستقبال.

هنا أظهر العلاقة بين Beaglebone Black ووحدة الراديو. أقوم أيضًا بعرض دائري الخاص به ، لكن لوح التجارب سيؤدي المهمة أيضًا.

لاستخدام الوحدة النمطية SPI و nRF24 في Bealebone Black ، هناك حاجة إلى خطوتين.

1. تفعيل SPI على Beaglebone Black
2. احصل على NRF24L01 + RADIOS الذي يعمل على BLACK BEAGLEBONE

الخطوة 4: البوابة - البرنامج

من حيث البرنامج على Beaglebone Black ، يظهر الهيكل العام في الصورة 1.

نظرًا لوجود Debian يعمل عليه ، فمن السهل جدًا تثبيت البرنامج باستخدام الأمر apt-get.

OpenHAB يعتمد على Java ، لذلك من الضروري تثبيت Java VM. يرجى الرجوع إلى تثبيت OpenHAB للحصول على التفاصيل (إنه خاص بـ Raspberry Pi ، ولكن يعمل apt-get لكلا اللوحتين). لتمكين MQTT لـ OpenHAB ، يجب وضع الملف "org.openhab.binding.mqtt-x.y.z.jar" في مجلد "الإضافات" في مجلد مصدر OpenHAB. هناك حاجة إلى ثلاثة ملفات تكوين (مرفقة أدناه) ، حيث يجب وضع "openhab.cfg" و "test.sitemap" و "test.items" في مجلد "التكوينات" و "التكوينات / خرائط المواقع" و "التكوينات / العناصر" ، على التوالى. بعد ذلك ، يمكن تشغيل OpenHAB بكتابة "./start.sh".

بالنسبة لحافلة MQTT ، أستخدم Mosquitto وهو وسيط MQTT مفتوح المصدر. إصدار Mosquito الموجود على apt-get قديم جدًا ، لذلك أقوم بتنزيل الكود المصدري لتجميعه وتثبيته.

1. احصل على شفرة المصدر من الموقع الرسمي أعلاه.
2. في مجلد التعليمات البرمجية المصدر ، قم بإنشاء مجلد جديد يسمى "build".
3. انتقل إلى "إنشاء" ، واكتب "cmake.."
4. ثم ارجع إلى المجلد العلوي واكتب "make" و "make install"

أخيرًا ، برنامج البوابة هو الجسر بين ناقل MQTT ووحدة nRF24 ، وتظهر البنية في الصورة 2. هناك طابوران ، كل منهما لاتجاه واحد (أي واحد للتحكم CMD من OpenHAB إلى قطاع الطاقة ، واحد لـ غير إتجاه). إنه في الأساس تطبيق منطق منتج / مستهلك بسيط. يمكن العثور على الكود المصدري للبوابة هنا ، ويستخدم بعض ميزات C ++ 11 (لتثبيت أحدث إصدار من GCC على Beaglebone Black ، راجع هذه المقالة) ويفترض أن nRF24 lib مثبت (راجع الخطوة السابقة).

الخطوة 5: قطاع الطاقة - الأجهزة

المواد:

لوحة اردوينو برو صغيرة.

وحدة nRF24L01 +.

مكثف 10 فائق التوهج (راديو شاك ، إيباي ، إلخ) ، لتحسين موثوقية الاستقبال.

ثلاثة مقاومات 10K (RadioShack ، ebay إلخ) ، للتبديل.

ثلاث وحدات ترحيل.

ثلاثة مجموعة مفاتيح قياسية / مخرج وصندوق ، اشتريتها من Lowe's.

وحدة 110vac إلى 5vdc ، لتشغيل Arduino والمرحلات.

تنحى من 5 في دي سي إلى 3 في دي سي ، لتشغيل nRF24.

يظهر الاتصال في الصورة 1.

!!!!! إذا كنت تريد استخدام نفس مجموعة التبديل / المخرج مثلي ، فيرجى التأكد من قطع "الانقطاع" عليه (انظر الصورة 2) !!!!! هذا مهم للغاية أو قد تدمر دائرتك بأكملها !!!!

تُظهر الصورة 3 شريط الطاقة النهائي ، كما ترون ، إنه فوضى كبيرة في الصندوق (حيث لا يمكنني العثور على أي كبير بما يكفي من شريط طاقة الرف مع مفتاح فردي للاستخدام) ، لكنه يعمل ^ _ ^!

الخطوة 6: قطاع الطاقة - البرنامج

أستخدم نفس مكتبة nRF24 لـ Arduino مثل Beaglebone Black (هنا ، مجلد librf24-bbb مخصص لـ Beaglebone Black ، بينما المجلد الموجود في المجلد الجذر مخصص لـ Arduino) ، ولكن يمكنك أيضًا استخدام إصدار أكثر قوة / قوة لـ Arduion في هنا.

رمز المصدر الخاص بي لشريط الطاقة مرفق هنا ، يرجى استخدام Arduino IDE (أو أي بدائل أخرى) ومبرمج صحيح لتثبيته على Arduino pro mini.

الخطوة 7: الخاتمة

يتمتع!!!