Nabito [Open Socket V2]: مقياس ذكي لشحن EV: 10 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

هذا هو دليل الإنشاء الثاني لـ Nabito [مقبس مفتوح) ، ويمكن العثور على الإصدار الأول على: Nabito [open socket] v1

أدرج أسباب إنشاء هذا المشروع في منشور المدونة هذا: المركبات الكهربائية لا طائل من ورائها لأفراد الشقق

ما هذا؟

نابيتو - المقبس المفتوح عبارة عن عداد ذكي لإنترنت الأشياء مزود بقياس كهرباء وتشغيل / إيقاف تشغيل التيار العالي ومستشعر NFC وتفويض المستخدم وإمكانيات الفوترة وإدارة المستخدم.

يتكون المشروع من جزأين: 1. مربع التحكم (جهاز إنترنت الأشياء) 2. الواجهة الأمامية / الواجهة الخلفية لتطبيق الويب ، وكلاهما مفتوح المصدر تمامًا.

1. يتكون صندوق التحكم من أجزاء يسهل الحصول عليها عبر الإنترنت وهو مصمم ليكون حلاً ذكيًا وغير مكلف للمقبس الكهربائي لمواقف السيارات العامة والخاصة من أجل الشحن البطيء للمركبات الكهربائية. يعمل على Raspberry Pi Zero W و Arduino Nano.

2. يعمل تطبيق الويب على Ruby on Rails وهو متاح كمصدر مفتوح على Github: https://github.com/sysdist/nabito-server يتم الاتصال بين الصندوق وتطبيق الويب من خلال بروتوكول MQTT.

الهدف من المشروع هو تطوير شبكة شحن مفتوحة المصدر يمكن لأي شخص اعتمادها وتنفيذها أو توسيعها.

يتكون صندوق التحكم من أجزاء يسهل الحصول عليها عبر الإنترنت وهو مصمم ليكون حلاً ذكيًا وغير مكلف للمقبس الكهربائي لمواقف السيارات العامة والخاصة لشحن السيارات الكهربائية ببطء.

يعمل على كمبيوتر Raspberry Pi Zero W أحادي اللوحة (SCB). تبلغ التكلفة الإجمالية لصندوق التحكم حوالي 60 يورو.

Nabito - المقبس المفتوح مصمم حاليًا للشحن على المقابس العادية ، في أوروبا القارية 230 فولت و 10-13 أمبير ، أي cca. 2.9kW مستمر. لكن المفهوم ينطبق على أي مقبس ، يورو ، الولايات المتحدة أو المملكة المتحدة أو أي إصدارات مستقبلية أخرى من المشروع ستغطي أيضًا تركيبات مرحلتين و 3.

المواصفات:

• مرحلة واحدة الجهد الكهربائي: 230 فولت
• ACMax. التيار: 13 أ
• القدرة: 2.9 كيلو واط
• الحجم: 240x200x90mm
• الواجهة: اتصال RJ45 LAN أو WIFI
• الامتثال IP: IP55

لم يكتمل دليل الإنشاء التالي ، فهو يفتقد إلى بعض مخططات الأسلاك ، وبعض خطوات التجميع ، وما إلى ذلك) ، وأردت أن أخرجه في أقرب وقت ممكن ، وسأعمل على تحسينه تدريجيًا ، لذا من فضلك ، إذا كان دليل البناء هذا لا تغطية كل ما تحتاج إلى معرفته أو إذا كان لديك أي أسئلة ، أرسل لي بريدًا إلكترونيًا. شكرا لتفهمك.

الخطوة 1: ماذا تفعل؟

يتكون المشروع من جزأين ، صندوق التحكم المادي وهو شيء إنترنت الأشياء (جانب العميل) ويوجد تطبيق ويب يتحكم فيه (جانب الخادم).

1. تشغيل / إيقاف التبديل باستخدام مرحل التيار الكهربائي والموصل ، يمكنه تشغيل / إيقاف تشغيل مقبس المنفذ بناءً على تفاعل المستخدم.

2. قياس الطاقة

يقيس صندوق التحكم تيار التيار المتردد ويسجل استخدام الطاقة. وظيفة القياس القياسية. يتم قياس الطاقة لكل مستخدم. لا يوجد حاليًا سوى مراقبة التيار المتردد ، ولا توجد مراقبة للجهد في هذه المرحلة.

3. مصادقة المستخدم

تحتاج إلى إنشاء حسابات المستخدمين للمستخدمين الذين سيستخدمون المقبس / المقابس. يصرح المستخدم بقراءة رمز الاستجابة السريعة أو باستخدام علامة NFC. تسمح واجهة مستخدم الويب للمستخدمين بالتسجيل وتسجيل الدخول واستخدام مربع التحكم أو تقوم علامة NFC بتبديل الصندوق / إيقاف تشغيله مباشرة. يمكن للمسؤول الموافقة على المستخدمين ورفضهم.

4. الفواتير

بناءً على تكوين مقبس المسؤول والسعر لكل فواتير 1 كيلو وات في الساعة يتم إنشاؤها للمستخدمين الفرديين بناءً على استخدامهم للطاقة. سيتم إنشاء الفواتير الشهرية لاحقًا لراحة المسؤول.

الخطوة 2: HW و SW Stacks

مكدس HW:

• Raspberry Pi Zero ، 1 قطعة ، 11.32 يورو ،
• بالوعة الحرارة ، 1 قطعة ، 1.2 يورو ،
• مستشعر NFC ، قطعة واحدة ، 3.93 يورو
• بطاقة micro SD 16 جيجابايت ، قطعة واحدة ، 9.4 يورو ،
• Arduino Nano ، 1 قطعة ، 1.74 يورو ، https://www.aliexpress.com/item/Freeshipping-20PC …
• مستشعر التصوير المقطعي المحوسب - YHDC 30A SCT013 ، 1 قطعة ، 4.28 يورو ، https://www.aliexpress.com/item/KSOL-YHDC-30A-SCT013-0-100A-Non-invasive-AC-New-Sensor-Split-Core- محول التيار الجديد / 32768354127.html
• شاحن الهاتف المحمول ، 1 قطعة ، 5 يورو ، السعر تقريبي ، استخدم أحد أجهزة الشحن القديمة التي أتت مع الهاتف
• قواطع تيار متردد منزلي 25A NO ، 1 قطعة ، 4.79 يورو ، https://www.aliexpress.com/item/CT-1-2P-25A-220V- …
• مرحل رئيسي ، 1 قطعة ، 0.84 يورو ،
• صندوق تقاطع بلاستيكي (صندوق S) ، قطعة واحدة ، 5 يورو ،
• أسلاك تقاطع دوبونت للجهد المنخفض ، 1 قطعة ، 2.29 يورو ،
• IP54 230V Euro socket ، قطعة واحدة ، 2 يورو تم شراؤها من متجر لاجهزة الكمبيوتر المحلي
• الأجزاء الصغيرة: 3.5 مم جاك أنثى ، مكثف 10 فائق التوهج ، مقاومات 2x 10 كيلو أوم ، صمامات ثنائية LED ، كابلات ، قطعة واحدة ، 3 يورو ، تم شراؤها من متجر إلكترونيات محلي
• كتلة طرفية Wago 2-موصلة ، 3 قطع ، 2 يورو ، تم شراؤها من متجر إلكترونيات محلي
• كتلة طرفية Wago 5 موصلات ، قطعتان ، 2 يورو ، تم شراؤها من متجر إلكترونيات محلي
• كابل USB صغير إلى ميكرو (Arduino-> RPi) ، قطعة واحدة ، 1.8 يورو ، تم شراؤه من متجر كمبيوتر محلي

إجمالي تكلفة HW: 60.59 يورو (70.40 دولارًا)

مكدس SW:

• كومة صندوق التحكم:

  • Raspbian Linux (قائم على Ubuntu) ، مفتوح المصدر ، 0 دولار (كل المجد لـ Linus Torvalds + 20 ألف شخص عملوا على Linux kernel + الأشخاص اللطفاء وراء صورة Raspberry Pi و Raspbian Linux)
  • Node-RED ، مفتوح المصدر ، 0 دولار (الأشخاص اللطفاء من شركة IBM الذين يقفون وراء تطوير Node-RED)

• تكديس تطبيقات الويب:

  • تطبيق خادم نابيتو:
  • Ruby on Rails (RVM ، Ruby ، Gems) ، مفتوح المصدر ، 0 دولار
  • Postgres DB ، مفتوح المصدر ، 0 دولار
  • Git ، مفتوح المصدر (مجد أكثر لـ Linus) ، 0 دولار
  • بروتوكول MQTT

إجمالي تكلفة مكدس SW: 0 يورو (* THUMBS_UP *)

الخطوة 3: صندوق التحكم: إعداد البرنامج

1. قم بتثبيت RASPBIAN STRETCH LITE (لسنا بحاجة إلى إصدار سطح المكتب) على Raspberry Pi Zero Whttps://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
2. تكوين Raspbian لاستخدام شبكة Wifi المنزلية المحلية الخاصة بك
3. قم بتثبيت Node-RED على Raspbian
4. انسخ تدفق Nabito Node-RED وانشره

5. قم بتحرير إعدادات Node-RED الافتراضية وأضفها إلى الوظيفةGlobalContext: relay: "OFF" ،

   box_status: "غير متصل"

6. قم بتكوين وسطاء Node-RED MQTT الخاصين بك من أجل تثبيت خادم Nabito المفضل لديك (أو نحو
7. أعد تشغيل Node-RED
8. تحقق من اتصال MQTT في Node-RED

جزء اردوينو:

1. قم بتنزيل وتجميع وتحميل هذا الرسم التخطيطي إلى Arduino Nano
2. منتهي! ؛-)

الخطوة 4: الأسلاك: الكابلات الرئيسية

توفر كابلات التيار المتردد الطاقة إلى:

• قواطع التيار المتردد
• تتابع التيار الكهربائي
• شاحن جوال يدعم Raspberry Pi و Arduino

يذهب الإخراج من موصل التيار المتردد إلى مقبس المنفذ. يتم توصيل الأرض الواقية من خط مصدر التيار الكهربائي إلى مقبس المخرج.

يتحكم Raspberry Pi في مرحل التيار الكهربائي ويقوم المرحل بدوره بتشغيل / إيقاف تشغيل الموصل.

الخطوة 5: توصيل الأسلاك: اردوينو ، مستشعر التصوير المقطعي المحوسب ، مستشعر NFC

قم بتوصيل Arduino بجهاز استشعار CT وفقًا للدليل التالي:

learn.openenergymonitor.org/electricity-mo…

انت تحتاج:

• Arduino (يمكنك استخدام أي Arduino: Uno ، Nano ، Mega ، أيهما تريد ، طالما أنه يحتوي على ADC)
• 10 فائق التوهج مكثف 2x 10 كيلو أوم المقاومات
• 3.5 مللي متر مقبس أنثى
• حساس CT 30A / 1V
• مستشعر PN532 (RFID / NFC)
• ثنائي الفينيل متعدد الكلور صغير
• أسلاك صغيرة للوصلات

لقد قمت بلحام Arduino Nano والمكثف والمقاومات والمقبس الأنثوي بـ PCB وفقًا للدليل أعلاه من موقع openenergymonitor.org.

مستشعر NFC متصل بـ Arduino Nano من خلال SPI (دبابيس على Arduino Nano: 10 و 11 و 12 و 13).

Arduino متصل بـ Raspberry Pi عبر micro USB.

الخطوة 6: الأسلاك: Raspberry Pi

قم بتوصيل Arduino بـ Raspberry Pi عبر منفذ USB ، وبهذه الطريقة يعمل كمنفذ تسلسلي ومصدر طاقة لـ Arduino ، يجب تعيينه إلى / dev / ttyUSB0.

يتم توصيل مرحل التيار الرئيسي من خلال المسامير 2 (5V) ، 6 (GND) ، 12 (GPIO).

يتم توصيل مصابيح LED باللوحة الأمامية من خلال المسامير 14 (GND) و 16 (GPIO) و 18 (GPIO)

الخطوة 7: توصيل كل شيء معًا

1. ثبت مستشعر التصوير المقطعي المحوسب على خط التيار الكهربائي الخارج من مرحل التيار الكهربائي
2. قم بتوصيل مصدر الطاقة لـ Raspberry Pi
3. برغي في غطاء صندوق التوصيل
4. وأنت انتهيت من الأسلاك / التجميع!

الخطوة 8: إعداد تطبيق الويب

أنت بحاجة إلى خادم Linux لتشغيل تطبيق الويب. يمكنك إما:

• قم بتشغيل الخادم محليًا على جهاز الكمبيوتر / الكمبيوتر المحمول الخاص بك أو خادم Linux المحلي الخاص بك وقم بتوجيه مربع التحكم [es] إلى التثبيت المحلي الخاص بك
• قم بإنشاء المجال الخاص بك وتشغيل تطبيق الويب كموقع ويب
• استخدم https://Nabito.org (مجاني) لإدارة صناديق التحكم الخاصة بك

يعمل تطبيق خادم Nabito على Ruby on Rails وهو مفتوح المصدر:

لتثبيت تطبيق الويب وإعداده ، راجع الملف README.md الخاص بالمشروع على Github.

الخطوة 9: التشغيل والاختبار

للإعداد المحلي:

1. انشر تطبيق خادم Nabito على جهاز الكمبيوتر / الكمبيوتر المحمول المحلي لديك
2. قم بتكوين وسيط Mosquitto MQTT على جهاز الكمبيوتر الخاص بك (أو أي وسيط MQTT آخر تفضله)
3. قم بتوصيل صندوق التحكم Nabito بشبكة WiFi المحلية الخاصة بك
4. SSH في المربع وتوجيهه لاستخدام وسيط MQTT لجهاز الكمبيوتر الخاص بك
5. بدء تطبيق القضبان nabito-server
6. قم بتوصيل حمولة كهربائية صغيرة (مثل مصباح طاولة) بمقبس المنفذ
7. استخدم تطبيق الويب لبدء / إيقاف معرف المقبس 1 للتحقق من استهلاك الطاقة الفعلي والإجمالي
8. استخدم علامة NFC (إذا كان لديك واحدة) لتبديل المقبس
9. تحقق من فاتورة آخر استخدام للمقبس
10. بعد الاختبار الناجح ، ابدأ في إنشاء شبكة شحن EV الخاصة بك
11. ربح ؛-)

الخطوة العاشرة: الخاتمة والقضايا وخريطة طريق المنتج

في هذا الإصدار من مربع التحكم في Nabito ، تمكنت من فصل مربع التحكم وتطبيق الويب بشكل أساسي لإنشاء مشروع IoT (إنترنت الأشياء) مع كل من الشيء المادي الذي يفعل شيئًا مفيدًا والتطبيق الخلفي والخدمة التي تدير الشيء المادي.

ارتفع سعر الصندوق قليلاً عن الإصدار الأخير (الإصدار 1 من قبل: 50 يورو ، الإصدار 2 الآن: 60 يورو) ، لأنني أضفت موصلًا لأغراض السلامة لخدمة أمبير أعلى ، كما أن RPi أغلى قليلاً من لوحات OrangePi.

يتم استخدام MQTT كبروتوكول رئيسي لتسجيل البيانات والتحكم في الصندوق.

منذ الإصدار الأخير من Nabito ، تمكنت من حل معظم المشكلات (Wifi ، وموصل الاتصال ، وارتفاع درجة حرارة المعالج ، ومقبس منفذ متكامل ، وما إلى ذلك). ومع ذلك ، فإن قائمة القضايا والفرص الحالية تتسع أكثر:

مشاكل:

• Raspberry Pi Zero W عبارة عن لوحة لطيفة للغاية ، مع شبكة Wifi و Bluetooth ودبابيس 2 GPIO ، ولكن لا يزال المعالج يسخن حتى 34 درجة مئوية عند الخمول وهو ما قد يكون مشكلة في المناخات الدافئة وأشهر الصيف مع أشعة الشمس المباشرة
• يعد تشغيل Linux في مربع التحكم أمرًا جيدًا للنماذج الأولية ، ولكن من المحتمل أن يعمل نموذج الإنتاج لهذا المنتج على لوحة أصغر حجمًا قادرة على TLS / SSL (تبدو الشريحة ESP32 واعدة جدًا)

فرص:

• إنشاء إصدارات للتيارات الأعلى (الوظيفة هي نفسها ، ولكن استخدم الموصلات ذات الأمبيرات الأعلى وأجهزة استشعار التصوير المقطعي / وحدات مراقبة الطاقة)
• إنشاء إصدارات لمراحل 2 و 3
• دمج وحدة مراقبة الطاقة (مثل مراقب الطاقة Peacefair PZEM-004T)
• الانتقال إلى ESP32 لزيادة كفاءة الطاقة والحرارة
• الدمج مع AWS IOT cloud واستخدم شهادات العميل للحصول على أفضل إعداد أمان (في الوقت الحالي يتم استخدام مستخدم / كلمة مرور MQTT فقط)
• إدارة الشهادات وبيانات اعتماد MQTT من تطبيق الويب (حاليًا يتم تكوين هذا يدويًا من خلال النهاية الخلفية)
• أضف لوحة LCD صغيرة لتقديم المعلومات مباشرة على صندوق التحكم في نابيتو
• إضافة لوحة أرقام لتوفير تفاعل الزر مع الصندوق (إمكانية الدبوس لزيادة الأمان)
• تشمل ميزان حرارة إضافي لمراقبة درجة الحرارة المحيطة للصندوق

إذا أعجبك هذا المشروع أو لديك أي أسئلة / تعليقات ، فلا تتردد في الاتصال بي على [email protected]

موقع الانظمة الموزعة: www.sysdist.com

يمكنك متابعتي على: twitter.com/sysdistfb.com/sysdist

أتمنى لك يومًا سعيدًا وصنع سعيدًا - ستيفان