Среди продукции KinCony в основном встречаются универсальные контроллеры общего назначения, но на этот раз речь пойдёт о специализированном решении для многоканального измерения параметров постоянного тока.
На первый взгляд эта тема может показаться слишком специализированной и не очень интересной, но это только до тех пор, пока вам не понадобится получать, логировать и анализировать данные с нескольких точек в какой-либо системе (а таких устройств вокруг огромное количество — аккумуляторные сборки, системы электропитания, блоки солнечных панелей и т. д. и т. п.).
И вот тогда вы вдруг обнаружите, что 16-канальный измеритель тока, напряжения, мощности и их производных, снабжённый микроконтроллером ESP32 и интерфейсами Wi-Fi, Bluetooth, Ethernet, RS485, GSM 4G, а также дисплеем и мощными клеммами для подключения нагрузок — это просто находка, очень удобная и мега-полезная вещь.
KinCony MB
Контроллер KinCony MB включает в себя следующие компоненты и подсистемы:
- Микроконтроллер ESP-WROOM-32UE
- Разъём и Wi-Fi антенна
- 16 каналов измерения постоянного тока 36В/8А
- Интерфейс RS485
- Разъём для 4G GSM модуля
- Ethernet LAN8270A
- Разъём USB-B
- Кнопки «Reset» и «Download»
- Питание от 12/24 В
- Индикатор наличия питания
- Гибридный металл/пластик корпус
Фактически, весь набор компонентов можно разделить на три части:
1. Подсистема измерителя. Включает в себя 16 каналов на чипах INA226 и обеспечивает измерение постоянного тока до 36В/8А. Обеспечивает измерение силы тока, напряжения, мощности и пр. 2. Подсистема интерфейсов. Включает в себя поддержку интерфейсов Wi-Fi, Bluetooth, Ethernet, RS485 и GSM 4G. То есть обеспечивает обмен данными по всем популярным интерфейсам, что позволяет интегрировать KinCony MB практически в любую домашнюю или производственную IoT экосистему. 3. Дисплей и USB. Дисплей для вывода оперативной информации на переднюю панель и USB интерфейс для программирования контроллера.Набор, близкий к идеальному непосредственно для выполнения функции многоканального измерения параметров постоянного тока. Если пофантазировать, то можно было бы пожелать ещё какие-то возможности, но я, пожалуй, не буду этим заниматься — KinCony MB и так достаточно хорош для своих целей.
Внешний вид
Снова мы видим оригинальный стиль контроллеров KinCony третьего поколения. Гибридное исполнение пластик плюс металл, отличный внешний вид и «заводское» качество изготовления.
Вид контроллера со снятой металлической крышкой (держится всего на четырёх винтах по бокам).
Место для установки 4G GSM модуля находится под металлической крышкой, поэтому сбоку предусмотрено место для установки внешней антенны.
Контроллер без крышки крупным планом. Хорошо видны четыре стойки на которые крепится металлическая крышка.
Схемотехника
Вид сверху на плату KinCony MB. По краям платы, рядом с клеммами, видна россыпь распаянных микросхем INA226.
Обратная сторона платы контроллера KinCony MB.
Питание
Подсистема питания выполнена на DC/DC преобразователе XL1509 (3,3 В). Светодиод показывает наличие напряжения питания.
ESP32
Схема подключения выводов микроконтроллера ESP32 от производителя. Как всегда куча ошибок, что странно, ведь по идее это схема по которой изготавливается плата контроллера. Правильную распиновку см. в конце статьи.
USB-UART
Переходник USB-UART на CH340C, USB-B разъёмом для самостоятельного программирования контроллера и двумя кнопками «Reset» и «Download».
Измеритель
16 каналов измерения параметров постоянного тока разбиты на два пула «A» и «B» по восемь каналов каждый. Один из пулов обслуживает интерфейс I2C, а другой — I2C2.
Сама микросхема INA226 обеспечивает измерение силы постоянного тока, напряжения и мощности, а далее можно вычислять любые производные от этих данных, например, потреблённую энергию, качество и стабильность напряжения и т. д. и т. п.
Цитата из даташита INA226:
Ниже приведена функциональная схема INA226 и её типовое подключение. Обратите внимание на варианты подключения нагрузки.
Более подробный разбор функционирования INA226 и приёмов практической работы с ней — это тема для отдельной статьи. Возможно, позднее я напишу соответствующее руководство по измерению параметров постоянного тока при помощи микросхемы INA226 на контроллере KinCony MB.
RS485
Стандартная для KinCony схема подсистемы RS485.
Ethernet
Так же, стандартная для KinCony схема подсистемы Ethernet на LAN8720A.
GSM 4G
KinCony MB предусматривает возможность подключения 4G GSM модуля SIM7600, что добавляет новое измерение как самому контроллеру, так реализуемым на нём проектам. Можно отсылать данные и получать управляющие команды через GSM сеть.
Дисплей
На встроенный дисплей можно оперативно выводить нужную информацию, что очень удобно и никогда лишним не будет.
Распиновка
Более наглядная и, самое главное, правильная распиновка ESP32 ядра контроллера KinCony MB.
Схема подключений
Немного доработанная схема подключений KinCony MB от производителя.
Подключение исследуемой нагрузки к контроллеру, рекомендуемый производителем. Нагрузка включается в разрыв минусового провода.
Софт
Ну и пару слов о софте. Я не знаю готовую прошивку, которая могла бы адекватно задействовать весь заложенный в KinCony MB потенциал.
Для тех кто умеет программировать микроконтроллеры это не проблема — написать любой код получения данных и их анализа — это несложная задача. Далее можно выводить результаты в веб-интерфейсе самого KinCony MB. Если объём данных велик, то их можно отсылать по любому из доступных интерфейсов на Linux компьютер и складировать в SQL базе данных для дальнейшего анализа и визуализации.
В общем, для тех, кто умеет программировать микроконтроллеры, задействовать весь потенциал KinCony MB не составит труда.
Итого
Ещё один контроллер от KinCony и мой личный любимчик — у меня огромное количество идей по применению его в своих проектах. Ну и иметь такой инструмент в своей лаборатории разработчика — это, несомненно, хорошая практика.
