PD.Charger-GSM v2.5 представляет собой промышленный контроллер заряда для солнечных панелей и LiFePo4 с поддержкой MPPT, предназначенный для батарей Li-Ion/LiFePo4 на 2–4 элемента. Благодаря различным вариантам подключения и криптографическому сопроцессору, устройство идеально подходит для IoT, удалённых солнечных энергосистем и промышленных приложений с батарейным питанием.
Устройство оснащено двухпроцессорной архитектурой: STM32 управляет зарядкой и мониторингом аккумулятора, а ESP32 обеспечивает подключение через Wi-Fi/Bluetooth, LTE/NB-IoT GSM/GPS и RS-485 с поддержкой ModBUS. Плата включает два солнечных входа с MPPT, вход адаптера постоянного тока, автоматическое управление понижающим/повышающим преобразованием, SMA-разъёмы для всех радиоинтерфейсов, USB Type-C для программирования и разъёмы расширения для прототипирования. Аппаратный криптосопроцессор обеспечивает безопасное хранение ключей, TLS-шифрование и защищённую загрузку.
Характеристики PD.Charger-GSM v2.5:
- Микроконтроллеры
- Микроконтроллер STM32L051xx для управления и мониторинга аккумулятора
- Двухъядерный процессор ESP32-D0WDQ6-V3 Xtensa LX6, 240 МГц, 16 МБ Flash, 8 МБ PSRAM
- Дисплей – Поддержка опциональных модулей PD.Screen / PD.Screen_PRO для отображения состояния аккумулятора в реальном времени
- Подключение
- Wi-Fi 802.11 b/g/n и Bluetooth через ESP32
- Модуль LTE/NB-IoT GSM/GPS (SIM7080G-M) со встроенным слотом для SIM-карты (X13)
- Интерфейс RS-485 с поддержкой протокола ModBUS
- Антенные разъёмы – 3 SMA-разъёма для антенн Wi-Fi, Bluetooth, GSM и GPS (X4, X10, X11)
- USB – USB Type-C для программирования и обмена данными (X12)
- Отладка
- Разъём SWD для прошивки STM32 (X5)
- Разъём I2C EXT для подключения внешних I2C-устройств при отладке (X6)
- Расширение – Разъём расширения GPIO от подблоков ESP32 и SIM7080G (X15)
- Безопасность
- ATECC608A Crypto-Authentication co-processor
- Аппаратная поддержка SHA-256, HMAC, AES-128, ECDSA и ECDH
- Безопасная загрузка, TLS 1.2/1.3, шифрование коротких сообщений
- Разное
- Разъем NTC (X7, X8) – Поддерживает NTC 10 кОм для мониторинга температуры аккумулятора
- Вход балансировочного кабеля от внешнего аккумуляторного блока LiFePo (X42)
- Дополнительный разъем для изменения адреса I2C (X3)
- Разъем шины RS-485, подключенный к микросхеме XR33038IDTR-F RS-485 (X14)
- Светодиод состояния и питания на лицевой панели
- Мониторинг напряжения, тока, SoC (состояния заряда) и напряжения на каждой ячейке
- Доступна дополнительная плата в стиле макетной платы для прототипирования
- Питание
- Входы
- Широкий диапазон входного напряжения 3.6–40 В от солнечной панели или внешнего источника постоянного тока (X1 и X2)
- X1: до 7А (рекомендуется 18В)
- X2: до 8А (рекомендуется 18В)
- Суммарный входной ток: до 14А
- Разъем XT30 для входа аккумулятора (X41)
- Широкий диапазон входного напряжения 3.6–40 В от солнечной панели или внешнего источника постоянного тока (X1 и X2)
- Выходы
- Выход зарядного устройства, также вход аккумулятора (X41) – до 12А (рекомендуется 7А)
- Load(X9) – по умолчанию 12В (10–14.4В), до 14А (рекомендуется 8А)
- Поддерживает 2-, 3- или 4-элементные Li-Ion и LiFePo4 аккумуляторы (до 500+ Ah)
- Двойной MPPT вход для солнечных панелей или DC-источников на TI BQ25756 (до 40В)
- Автоматическое понижающее, повышающее или понижающе-повышающее управление питанием
- Максимальный ток заряда – 15А (управляется через API)
- Ток покоя подблока BMS/зарядного устройства ~1мА
- Входы
- Механика
- Габариты – 113.2 × 98.5 мм, включая SMA-разъемы
- 11 монтажных отверстий под винты M3, диаметр 3.2 мм
- Вес – 82 г (только модуль)
- Температура
- Эксплуатация: от -40°C до +85°C
- Хранение: от -55°C до +150°C
- Устойчивость к ЭСР: CDM ±250 В по стандарту JEDEC JESD22‑C101
Микроконтроллер ESP32 программируется через Arduino IDE, PlatformIO и ESP-IDF. Прошивка STM32 обновляется через интерфейс SWD с использованием STM32CubeProgrammer. Предоставляется API на основе I2C/UART для управления и мониторинга зарядных, измерительных и BMS-чипов со скоростью до 1 Мбит/с. Модуль включает готовые примеры для Arduino: команды I2C, мониторинг аккумулятора, интеграция сенсоров для быстрого прототипирования и взаимодействия с внешними контроллерами или SoC.
Модуль использует строгие правила балансира LiFePO₄ (5-проводная распиновка) и требует отключения встроенного балансира при наличии внешнего в аккумуляторной сборке. Имеет 11 монтажных отверстий (Ø3.2 мм под M3) и рекомендации для уличной установки, включая защиту от молний, влаги и охлаждение. Ранее мы упоминали модуль Solar Power Manager Module от Waveshare с поддержкой входа 6–24В, MPPT и функцией зарядки, но он менее функционален.
MPPT-зарядный модуль доступен в Tindie-магазине ProtoDevs GmbH за $190. Дополнительная информация: datasheet, файлы проекта, исходный код, BOM – на странице продукта.
Выражаем свою благодарность источнику, с которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.
Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.