Модификация ИБП для удалённого контроля сети 220 В и заряда

Коротко

Главный ответ

В видео показана модификация дешёвого китайского ИБП для удалённого контроля наличия сети 220 В и уровня заряда аккумуляторов. Добавляются плёночный конденсатор, две оптопары, два резистора, микроконтроллер WeMos D1 mini на ESP8266 с питанием от DC-DC преобразователя и делитель напряжения. Данные передаются по MQTT; при пропадании сети сообщение отправляется мгновенно.

Главное из материала

Основные выводы

ИБП содержит три литиевых аккумулятора 18650 ёмкостью около 1800 мАч; заряжает их медленно до 4 В и разряжает примерно до 3 В.
При напряжении около 9,5 В ИБП отключает подачу питания.
Схема модификации универсальна: подключается к входному проводу 220 В и к выходным 12 В.
Для контроля сети 220 В используются плёночный конденсатор 150 нФ, две оптопары и два резистора; при наличии напряжения оптопары открываются и подают сигнал на микроконтроллер.
Микроконтроллер WeMos D1 mini на ESP8266 питается от DC-DC преобразователя, запитанного от ИБП; напряжение аккумулятора измеряется через делитель и усредняется по 10 измерениям.
Данные отправляются по MQTT раз в 30 секунд, а при отключении электроэнергии — мгновенно.
В реальной установке ИБП обеспечил до трёх часов непрерывной работы как минимум интернета и видеонаблюдения.

Обзор ИБП и цель модификации

Устройство — маленький дешёвый китайский источник бесперебойного питания; приехало в мятой коробке, но целым. В комплекте был длинный шнур с американской вилкой, который автор обрезал и заменил на европейскую. Заявленные характеристики практически соответствуют реальным.

Изначально устройство состояло из центральной платы и аккумулятора из трёх батарей 18650 ёмкостью около 1800 мАч. Цель модификации — удалённо контролировать наличие сети и уровень текущего заряда батарей.

Принцип работы ИБП

Устройство автоматически заряжает аккумуляторы при подключении, делает это медленно, но заряжает до напряжения 4 В. Разряжает аккумуляторы примерно до 3 В. При напряжении около 9,5 В ИБП отключает подачу питания.

Аппаратная модификация

Добавлены три детали, которых изначально не было: плёночный конденсатор 150 нФ, две оптопары и два резистора. Схема подключается к входному проводу 220 В и к выходным 12 В. При наличии напряжения 220 В оптопары открываются и подают сигнал на микроконтроллер.

Используется микроконтроллер WeMos D1 mini на базе ESP8266. Питание микроконтроллера — через DC-DC преобразователь, запитанный непосредственно от ИБП. Напряжение аккумулятора измеряется через делитель напряжения (два резистора) и подключается к плюсовой клемме аккумулятора.

Монтаж и меры безопасности

Автор упаковал схему на термосопле и термоклее. Предупреждение: 220 В опасно, возможно поражение электрическим током. Рекомендуется не лепить логическую часть к силовой, как это сделал автор, а припаивать логическую часть чуть дальше во избежание короткого замыкания.

Программная часть и передача данных

Программный код доступен по ссылке в описании под видео. Программа простая, работает через MQTT. Для подключения к Wi-Fi нужно добавить свой сервер. Используется алгоритм подключения к нескольким сетям Wi-Fi: если первая сеть недоступна, микроконтроллер автоматически ищет следующую.

Периодичность отправки данных настраивается вторым таймером; сейчас настроено раз в полминуты. Значение напряжения аккумулятора усредняется по 10 измерениям. При отключении электроэнергии сообщение отправляется мгновенно.

Демонстрация на объекте

На объекте столб закреплён высоко; установлены роутер и камера видеонаблюдения, которые будут запитаны от данного устройства. Всё подключено и работает; автор проверил автоматику: при нажатии начинается зарядка. Обеспечено до трёх часов непрерывной работы как минимум интернета и видеонаблюдения.

Практика

Чек-лист по материалу

Приобрести ИБП и необходимые радиокомпоненты: плёночный конденсатор 0,15 мкФ, оптопары PC817 (2 шт.), резисторы, DC-DC 5 В, WeMos D1 mini CH340.
Заменить американскую вилку на европейскую, обрезав шнур.
Собрать схему контроля сети 220 В с плёночным конденсатором, двумя оптопарами и двумя резисторами.
Подключить схему к входному проводу 220 В и к выходным 12 В.
Подключить питание микроконтроллера через DC-DC преобразователь от ИБП.
Собрать делитель напряжения из двух резисторов и подключить его к плюсовой клемме аккумулятора для измерения напряжения.
Разместить логическую часть дальше от силовой, чтобы избежать короткого замыкания.
Загрузить программный код по ссылке из описания.
Настроить подключение к Wi-Fi и MQTT-серверу.
Настроить периодичность отправки данных (например, раз в 30 секунд) и мгновенную отправку при отключении электроэнергии.
Проверить работу: при наличии сети оптопары открываются и подают сигнал; при отключении сети сообщение приходит мгновенно.

Справка

Термины из видео

ИБП: Источник бесперебойного питания; в видео — маленькое дешёвое китайское устройство с аккумуляторами 18650.
Аккумуляторы 18650: Литиевые батареи, используемые в ИБП; в устройстве три штуки ёмкостью около 1800 мАч.
Оптопара: Компонент, который при наличии напряжения 220 В открывается и подаёт сигнал на микроконтроллер.
WeMos D1 mini: Микроконтроллер на базе ESP8266, используемый для сбора и передачи данных.
DC-DC преобразователь: Преобразователь напряжения, который запитан от ИБП и обеспечивает питание микроконтроллера.
Делитель напряжения: Схема из двух резисторов, подключаемая к плюсовой клемме аккумулятора для измерения напряжения.
MQTT: Протокол передачи данных, через который работает программа микроконтроллера.
Термосопля: Материал, на который автор приклеил собранную схему.

Первоисточник

Проверьте контекст в оригинале: статья подготовлена на основе видео. Как подготовлены материалы.

Нашли ошибку?

Напишите, какой фрагмент нужно проверить. Сообщение получит администрация сайта.

Указать на ошибку

Оставить замечание через сайт

Эта форма сохраняет замечание в админке сайта, без отправки письма.