Tento článek popisuje rozšíření pro Home Assistant, které umožňuje připojit inteligentní nabíječku MEAN WELL NPB-750-24 přes převodník Waveshare USB-CAN-A. Je psaný tak, aby mu rozuměl i člověk, který se běžně nezabývá průmyslovou komunikací, CAN sběrnicí ani vlastními integracemi v Home Assistantu. Cílem není udělat z Home Assistantu náhradu bezpečnostních funkcí nabíječky. Cílem je dostat stav nabíječky do přehledného domácího systému: vidět napětí, proud, stav nabíjení, teplotu, případné chyby a později i vybrané ovládací prvky. Celek jako záložní zdroj pro https://pihrt.com/clanky/ostrovni-fotovoltaicka-elektrarna-pro-it-rack-se-zalohou
Krátké shrnutí
MEAN WELL NPB-750 je výkonná inteligentní nabíječka baterií. Umí komunikovat po sběrnici CANBus. Home Assistant ale s CAN sběrnicí neumí mluvit přímo, proto je mezi nimi potřeba převodník. V tomto projektu se používá převodník Waveshare USB-CAN-A. V Home Assistant OS se nechová jako klasické linuxové zařízení can0, ale jako sériový port. Proto integrace neposílá příkazy přes SocketCAN, ale otevírá sériové zařízení a používá sériový protokol převodníku Waveshare.
V testované instalaci byla stabilní cesta k převodníku:
/dev/serial/by-id/usb-1a86_USB_Serial-if00-port0
Použitá komunikace:
CANBus: 2.0B, rozšířený rámec Rychlost CAN: 250000 bit/s Výchozí adresa nabíječky: 3
Home Assistant, často zkracovaný jako HA nebo HASS, je otevřený systém pro chytrou domácnost. Běží lokálně doma, typicky na Raspberry Pi, mini PC,
virtuálním stroji nebo zařízení Home Assistant Green / Yellow. Jeho úkolem je spojit různá zařízení do jednoho místa. Může zobrazovat hodnoty ze senzorů, ovládat světla, topení, zásuvky, měniče, bateriové systémy, elektroměry, relé, zavlažování nebo třeba právě nabíječku baterií. Výhoda Home Assistantu je v tom, že se dá hodně věcí provozovat lokálně, bez závislosti na cloudové službě výrobce. Uživatel si může vytvořit vlastní dashboardy, automatizace a historii měření.
Příklady použití:
- zobrazení aktuálního napětí a proudu,
- dlouhodobý graf nabíjení,
- upozornění při chybě nebo přehřátí,
- automatizace podle stavu baterie,
- společný přehled s fotovoltaikou, měničem nebo spotřebou domu.
Co je vlastní integrace
Home Assistant má mnoho oficiálních integrací, ale zdaleka ne pro každé zařízení. Vlastní integrace je rozšíření, které Home Assistant naučí komunikovat
s konkrétním zařízením nebo službou. V tomto případě vlastní integrace učí Home Assistant mluvit s nabíječkou MEAN WELL NPB-750 přes převodník Waveshare USB-CAN-A. Z pohledu uživatele se po instalaci objeví nová integrace „Mean Well NPB-750“ a pod ní položky jako senzory, stavové informace a ovládací prvky.
Co je MEAN WELL NPB-750
MEAN WELL je známý výrobce průmyslových napájecích zdrojů a nabíječek. Řada NPB-750 patří mezi výkonné inteligentní nabíječky baterií. Varianta NPB-750-24 je určena pro 24V bateriové systémy. NPB-750 není obyčejný „adaptér do zásuvky“. Je to řízená nabíječka s nabíjecí křivkou, ochranami a možností komunikace. Umí poskytovat informace o svém stavu a v určitém rozsahu může být nastavována po komunikační sběrnici.
Typické vlastnosti:
- výkonná nabíječka baterií,
- vícefázové nabíjení,
- možnost nastavení nabíjecího napětí a proudu,
- ochrany proti chybovým stavům,
- komunikace přes CANBus,
- použití v bateriových systémech, záložních zdrojích, průmyslu nebo ostrovních
instalacích.
Důležité je zdůraznit, že jde o zařízení připojené k síťovému napětí a schopné dodávat vysoký proud. Zapojení musí být provedeno podle dokumentace výrobce. Home Assistant je pouze dohled a ovládací nadstavba.
Co je Waveshare USB-CAN-A
Waveshare USB-CAN-A je malý převodník mezi USB a CAN sběrnicí. Na jedné straně se připojí do USB portu počítače nebo Home Assistant boxu. Na druhé straně má svorky pro CANH, CANL a GND. Jeho úloha je jednoduchá: Home Assistant pošle data přes USB, převodník je převede na CAN zprávu a odešle ji po vodičích CANH/CANL do nabíječky. Když nabíječka odpoví, převodník odpověď převede zpět na data přes USB. Tady je důležitý praktický detail. Některé USB-CAN převodníky se v Linuxu zobrazí jako síťové CAN rozhraní, například: can0. Pak se používá standardní linuxová vrstva SocketCAN.
Tento konkrétní převodník se ale v testované instalaci zobrazil jako sériové USB zařízení:
/dev/ttyUSB1 /dev/serial/by-id/usb-1a86_USB_Serial-if00-port0
Proto integrace nehledá can0. Místo toho otevírá sériový port a komunikuje protokolem Waveshare.
Co je CANBus
CAN znamená Controller Area Network. Je to komunikační sběrnice původně známá hlavně z automobilů, ale dnes se používá i v průmyslu, bateriových systémech, měničích, nabíječkách, strojích a automatizaci.
CAN obvykle používá dva signálové vodiče:
CANH
CANL
Často se připojuje také společná zem:
GND
Zařízení na CAN sběrnici si neposílají dlouhé texty jako na webu. Posílají krátké zprávy s identifikátorem. Každé zařízení poslouchá sběrnici a zpracuje
jen zprávy, které jsou pro něj určené. CAN je oblíbený proto, že je robustní, dobře funguje v rušeném prostředí a více zařízení může sdílet stejnou dvojici vodičů.
Proč samotný USB převodník nestačí
Převodník a nabíječka jsou dvě různá zařízení. Když je do Home Assistantu připojený jen převodník Waveshare, systém může správně najít sériový port.
To znamená, že USB část funguje. Pokud ale není připojená a zapnutá nabíječka, na CAN sběrnici není žádné zařízení, které by odpovědělo na příkazy MEAN WELL. Chybová hláška může vypadat například takto:
No response for command 0x0050
Srozumitelnější vysvětlení je:
USB-CAN převodník byl nalezen a otevřen, ale nabíječka MEAN WELL neodpovídá
na CAN sběrnici.
To je normální stav, pokud je fyzicky připojen pouze USB převodník a samotná nabíječka ještě není zapojená.
Instalace přes HACS
HACS znamená Home Assistant Community Store. Je to komunitní obchod pro rozšíření Home Assistantu. Umí instalovat vlastní integrace, karty do dashboardu, témata a další doplňky z GitHubu.
Repozitář integrace:
https://github.com/pihrt-com/mean-well-npb-750-to-hass
Přímý odkaz pro přidání do HACS:
Obecný postup:
1. Nainstalovat a zprovoznit HACS.
2. Otevřít odkaz pro přidání repozitáře.
3. V HACS stáhnout integraci Mean Well NPB-750.
4. Restartovat Home Assistant.
5. Otevřít Nastavení -> Zařízení a služby.
6. Kliknout na Přidat integraci.
7. Vyhledat Mean Well NPB-750.
8. Vybrat sériové zařízení převodníku.
Doporučené nastavení pro testovanou sestavu:
Sériové zařízení: /dev/serial/by-id/usb-1a86_USB_Serial-if00-port0
Adresa nabíječky: 3
Rychlost CAN: 250000
Rychlost sériové linky: 2000000
Cesta k zařízení se může v jiné instalaci lišit. Pokud je to možné, je lepší používat cestu z /dev/serial/by-id než prosté /dev/ttyUSB0 nebo /dev/ttyUSB1.
Číslo ttyUSB se totiž může změnit po restartu nebo po připojení dalšího USB zařízení.
Jaké hodnoty může integrace zobrazovat
Po připojení nabíječky a správné komunikaci může integrace v Home Assistantu zobrazovat například:
- výstupní napětí,
- výstupní proud,
- teplotu,
- stav nabíjení,
- stavové a chybové příznaky,
- zapnutí nebo vypnutí výstupu,
- nastavené nabíjecí napětí,
- nastavený nabíjecí proud.
Některé příkazy se u řady NPB/NPP nechovají stejně jako u jiných zdrojů MEAN WELL. Například čtení vstupního napětí přes READ_VIN, příkaz 0x0050, je v této řadě problematické nebo nepodporované. Proto se nemá brát jako hlavní důkaz, že celá komunikace nefunguje.
Bezpečnostní poznámky
NPB-750 je síťové a výkonové zařízení. Při práci s ním je potřeba postupovat opatrně.
Před zapojováním:
- odpojit síťové napájení,
- přečíst dokumentaci MEAN WELL,
- ověřit typ a napětí baterie,
- zkontrolovat polaritu,
- správně zapojit CANH a CANL,
- podle potřeby připojit GND,
- vyřešit zakončení CAN sběrnice,
- nepoužívat Home Assistant jako jedinou ochranu systému.
Home Assistant je skvělý pro dohled, automatizaci a přehled. Elektrická bezpečnost ale musí být zajištěna správným zapojením, ochranami a nastavením
nabíječky.
Nejčastější problémy
Převodník je nalezen, ale nabíječka neodpovídá
Zkontrolovat:
- je nabíječka fyzicky připojená?
- je nabíječka zapnutá a napájená ze sítě?
- je CANH na CANH a CANL na CANL?
- není CANH/CANL prohozené?
- je připojená zem, pokud ji zapojení vyžaduje?
- je správná CAN adresa?
- je rychlost CAN nastavena na 250000 bit/s?
- je sběrnice správně zakončená?
Integrace se po instalaci v Home Assistantu nezobrazuje
Zkontrolovat:
- proběhl restart Home Assistantu po instalaci z HACS?
- existuje složka /config/custom_components/mean_well_npb_750?
- jsou v ní soubory manifest.json a config_flow.py?
- nejsou v Nastavení -> Systém -> Protokoly chyby?
V systému není can0
U tohoto převodníku je to očekávané. Waveshare USB-CAN-A se v této sestavě nepoužívá jako SocketCAN zařízení. Integrace pracuje přes sériový port.
Závěr
Rozšíření Mean Well NPB-750 propojuje průmyslovou nabíječku baterií s domácí automatizací. Home Assistant poskytuje přehledné rozhraní, grafy, historii a
automatizace. Převodník Waveshare USB-CAN-A zprostředkuje přístup na CAN sběrnici. Nabíječka MEAN WELL NPB-750 dodává skutečná data o nabíjení. Nejdůležitější technický poznatek je, že v této sestavě nejde o SocketCAN zařízení can0. Převodník je sériové USB zařízení. Jakmile se tohle pochopí, celé
zapojení začne dávat smysl: Home Assistant pošle sériový paket, převodník ho převede na CAN rámec a nabíječka odpoví podle protokolu MEAN WELL. V mém případě tato nabíječka dobíjí 2ks baterie LiFePo4 u FV mini elektrárny (když nesvítí je potřeba, aby technologie pracovala - kamerový systém, EZS, NAS...)