Sửa đổi công tắc WiFi Sinilink với cảm biến điện áp / dòng điện INA219: 11 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Bộ chuyển đổi USB WIFI Sinilink XY-WFUSB là một thiết bị nhỏ xinh để bật / tắt từ xa thiết bị USB được gắn vào. Đáng buồn là nó thiếu khả năng đo điện áp cung cấp hoặc dòng điện đã sử dụng của thiết bị đính kèm.

Tài liệu hướng dẫn này cho bạn biết cách tôi đã sửa đổi bộ chuyển đổi USB của mình bằng cảm biến Điện áp / Dòng điện INA219. Với sửa đổi này, bạn có thể theo dõi mức tiêu thụ điện năng của thiết bị đính kèm, ví dụ: điện thoại thông minh, máy đọc sách điện tử, v.v., trong khi sạc và tự động tắt nguồn cho thiết bị đi kèm trước khi nó được sạc đến 100% để (có thể) kéo dài tuổi thọ của pin LiPo tích hợp.

Hãy lưu ý rằng cuối cùng việc sửa đổi này dẫn đến giảm điện áp nhỏ của đầu vào 5V đối với đầu ra của mô-đun.

Bước 1: Điều kiện tiên quyết / Bộ phận

Bạn sẽ cần những phần sau:

• Bộ chuyển đổi USB WIFI Sinilink XY-WFUSB
• INA219 Mô-đun cảm biến điện áp / dòng điện (cái nhỏ hơn thì tốt hơn)
• Dây tráng men đường kính 0,4mm
• dây dày, có thể xử lý dòng điện 2-3A
• ống co nhiệt phù hợp với dây dày
• Ống co nhiệt đường kính 25,4mm
• Các công cụ thông thường như hàn sắt, thuốc hàn, chất trợ dung
• PC nơi bạn có thể biên dịch Tasmota với hỗ trợ INA219

Bước 2: Mô tả mô-đun chung

Mô tả chung rất tốt về mô-đun chuyển đổi USB, các bộ phận của nó và cách mở nó được thực hiện trong video được liên kết từ Andreas Spiess. Video này đã truyền cảm hứng cho tôi thực hiện các thay đổi đối với mô-đun của mình bằng mô-đun cảm biến INA219.

Bước 3: ESP8285 GPIO không sử dụng

Để tìm ra Chân / GPIO nào của ESP8285 không được kết nối, tôi đã tháo chip khỏi mô-đun. Bạn không cần phải làm điều này, chỉ cần nhìn vào hình ảnh.

Với chip được giải mã và biểu dữ liệu ESP8285, bạn có thể thấy rằng các Ghim / GPIO sau đây không được sử dụng:

• PIN10 / GPIO12
• PIN12 / GPIO13
• PIN18 / GPIO9
• PIN19 / GPIO10
• … và hơn thế nữa …

Bạn chỉ cần hai kết nối I2C (SDA + SCL) với mô-đun INA219. Lần đầu tiên tôi chọn PIN18 + PIN19 nhưng tôi đã phá hủy các miếng đệm khi hàn vào nó vì tôi (chưa) đủ kỹ năng để hàn hai dây 0,4mm ở độ cao chân đó khi chúng ở cạnh nhau.

Bước 4: Hàn dây mang dòng điện đến PCB

Để đo dòng điện, mô-đun INA219 cần được lắp vào nguồn cấp dữ liệu đầu ra + 5V giữa MOSFET chuyển mạch và cổng đầu ra USB.

Đầu tiên nhấc chân của ổ cắm USB.

Hàn thứ hai một dây dày (màu đỏ) vào miếng đệm trên PCB, đó là đầu ra của MOSFET ở phía bên kia của PCB, dây này sẽ đến "Vin +" của INA219.

Sau đó hàn một sợi dây dày (màu đen) vào chân của ổ cắm USB, dây này sẽ chuyển đến "Vin-" của INA219.

Tôi đặt một số băng Kapton chịu nhiệt giữa chúng trong khi hàn và sau đó thêm một số ống co nhiệt xung quanh dây đen. Tôi cũng để nguyên cuộn băng Kapton.

Bước 5: Nối dây dữ liệu hàn đến các chân ESP8285

Uốn cong trước các dây trước khi hàn chúng vào chip, bạn không nên làm căng các miếng đệm gắn vào các chân của chip.

Hàn hai dây vào chân 10 và 12 của chip.

Như bạn thấy trên hình, tôi đã đốt bỏ các chân 18 và 19 ở phía bên phải của chip, vì vậy hãy cố gắng giữ nhiệt ở mức thấp và thời gian hàn ngắn.

Tôi cũng dán cả hai dây ở mép bảng xuống để có một chút giảm căng thẳng.

Bước 6: Nối dây Vcc / Gnd đến Bộ điều chỉnh 3V3 và Cổng USB

Hàn một dây vào đầu ra của bộ điều chỉnh điện áp 3V3 AMS1117, dây này sẽ đi đến "Vcc" của mô-đun INA219. (Xin lỗi vì bức ảnh xấu)

Hàn một dây vào chân Gnd của giắc cắm USB đực, dây này sẽ đi tới "Gnd" của mô-đun INA219.

Bước 7: Hàn dây đến mô-đun INA219

Hàn sáu dây vào mô-đun INA219. Giữ đủ không gian giữa PCB chính và mô-đun để lắp vỏ màu xanh lam của thiết bị Sinilink.

• Vin + - (đỏ) từ pad trên PCB
• Vin- - (đen) từ chân của ổ cắm đầu ra USB
• Vcc - từ bộ điều chỉnh điện áp AMS1117 3V3
• Gnd - từ chân Gnd của giắc cắm USB đực
• SCL - từ PIN12 / GPIO13 (SCL / SDA có thể được chuyển đổi trong cấu hình Tasmota)
• SDA - từ PIN10 / GPIO12 (SCL / SDA có thể được chuyển đổi trong cấu hình Tasmota)

Bước 8: Lắp ráp

Cắt một số khe vào vỏ màu xanh của thiết bị Sinilink để luồn dây cáp bạn đã sử dụng.

Chèn nắp giữa Sinilink PCB và mô-đun INA219 và uốn cong các dây gần với vỏ.

Sử dụng ống co nhiệt xung quanh cả hai mô-đun.

Bước 9: Xây dựng Tasmota với hỗ trợ INA219

Bạn cần biên dịch Tasmota với hỗ trợ INA219, tiêu chuẩn tasmota-sensor.bin, chứa hỗ trợ INA219, quá lớn để vừa với ESP8285.

Sau đây là giải thích rất ngắn gọn về quá trình xây dựng bằng docker, chi tiết hơn tại đây.

Tạo một thư mục:

$ mkdir / opt / docker / tasmota-builder

Tạo docker-compo.yml

$ cat /opt/docker/tasmota-builder/docker-compose.yml phiên bản: "3.7" services: tasmota-builder: container_name: tasmota-builder hostname: tasmota-builder khởi động lại: "no" # source: https:// hub.docker.com / r / blakadder / docker-tasmota image: blakadder / docker-tasmota: new user: "1000: 1000" volume: # docker container phải được khởi động bởi cùng một người dùng sở hữu # mã nguồn -./tasmota_git: / tasmota

Sao chép kho lưu trữ git và chuyển sang một bản phát hành được gắn thẻ cụ thể của Tasmota:

/ opt / docker / tasmota-builder $ git clone https://github.com/arendst/Tasmota.git tasmota_git

/ opt / docker / tasmota-builder / tasmota_git (master) $ git checkout v8.5.1

Thêm tệp ghi đè để bao gồm hỗ trợ INA219:

$ cat /opt/docker/tasmota-builder/tasmota_git/tasmota/user_config_override.h

#ifndef _USER_CONFIG_OVERRIDE_H_ # xác định _USER_CONFIG_OVERRIDE_H_ # cảnh báo **** user_config_override.h: Sử dụng Cài đặt từ Tệp này **** # ifndef USE_INA219 # xác định USE_INA219 # endif

Bắt đầu xây dựng:

"-e tasmota" có nghĩa là nó chỉ xây dựng tệp nhị phân tasmota.bin, không có gì khác.

/ opt / docker / tasmota-builder $ docker-compile run tasmota-builder -e tasmota; docker-soạn xuống

Tệp nhị phân kết quả, tasmota.bin, sẽ nằm trong:

/ opt / docker / tasmota-builder / tasmota_git / build_output / firmware /

Thiết lập thiết bị Sinilink với Tasmota theo giải thích của Andreas Spiess trong video của anh ấy. Đầu tiên nhấp nháy và sau đó cấu hình mẫu / thiết lập GPIO thông thường cho thiết bị này.

Sử dụng tệp nhị phân Tasmota được biên dịch của riêng bạn hoặc chỉ sử dụng bản phát hành tiêu chuẩn trước, sau đó nâng cấp qua webgui lên phiên bản đã biên dịch của riêng bạn.

Bước 10: Cấu hình Tasmota cho INA219

Bước đầu tiên là sửa đổi mẫu để phù hợp với sửa đổi.

Đi tới "Cấu hình" -> "Định cấu hình Mẫu", chọn cho GPIO12 và GPIO13 giá trị "Người dùng (255)". Nhấn "Lưu".

Sau khi khởi động lại, đi tới "Cấu hình" -> "Định cấu hình Mẫu", chọn cho GPIO12 -> "I2C SDA (6)" và cho GPIO13 -> "I2C SCL (5)". Hoặc hoán đổi chúng nếu bạn hàn các dây khác nhau. Nhấn "Lưu".

Thay đổi độ chính xác được hiển thị / báo cáo của mô-đun. Thay đổi như bạn mong muốn.

Đi tới "Bảng điều khiển" và nhập các lệnh sau.

TelePeriod 30 # gửi các giá trị cảm biến MQTT cứ sau 30 giây

VoltRes độ chính xác 3 # 3 chữ số đối với phép đo điện áp Watt Độ chính xác 3 # 3 chữ số đối với phép tính Watt AmpRes độ chính xác 3 # 3 chữ số đối với các phép đo hiện tại

Bước 11: Kết quả cuối cùng

Nếu mọi thứ được thực hiện đúng cách, giờ đây bạn có thể theo dõi Điện áp và Dòng điện được sử dụng bởi thiết bị USB đính kèm trực tiếp trong Tasmota Web GUI.

Nếu bạn cũng có thiết lập để Tasmota báo cáo kết quả đo qua MQTT vào InfluxDB, bạn có thể tạo đồ thị qua Grafana để hiển thị dòng sạc theo thời gian, đây là ví dụ về điện thoại thông minh của tôi đang sạc từ ~ 10% đến ~ 85% dung lượng.

Và sau thiết lập đó, bạn có thể sử dụng một công cụ tự động hóa như Node-RED để tự động tắt công tắc USB khi dòng điện giảm xuống dưới một giới hạn nhất định.

Lưu ý rằng vì INA219 sử dụng điện trở 0,1 Ohm làm bộ ngắt dòng điện, bạn sẽ nhận được điện áp giảm từ đầu vào đến đầu ra, tùy thuộc vào nguồn điện của bạn và "độ thông minh" của thiết bị kèm theo, nó có thể sạc chậm hơn trước.