Вольтметр для автомобильного аккумулятора с WiFi

21.12.2024

Какое-то время назад мне удалось автоматизировать сбор данных с автомобильной сигнализации Pandora и наладить полноценный мониторинг напряжения бортовой сети своих автомобилей. Это несколько раз меня прилично выручало…

То в автосервисе зажигание забудут выключить – приходится им напоминать.

То автомобиль, который долгое время не используется и грустит на стоянке – высадит свой аккумулятор до нездорового состояния.

То аккумулятор вроде бы ещё живой, но при этом начинает плохо держать напряжение после заряда. И пока им часто пользуются – этого совсем незаметно, но это явно знак того, что скоро он нас покинет и лучше бы это случилось не посреди зимы.

Короче – это оказалось очень удобным. Спасибо Pandora за то, что дали такую возможность (точнее за то, что они её не запретили). Теперь из-за этого приходится покупать только их сигнализации.

Но кроме автомобилей у меня скопилось ещё какое-то количество техники с аккумуляторами. Мини-трактор, вилочный погрузчик, пара газонокосилок, пара мотоблоков, снегоуборщик. И все они страдают теми же самыми проблемами. То зажигание кто-то не выключит, то генератор сломается и либо будет перезаряжать аккумулятор или недозаряжать, то от слишком долгого простоя аккумулятор просто сдохнет. Нужно как-то следить за ним.

И в целом есть вероятность, что геморрой от организации механизма слежения великоват… И что проще купить запасных аккумуляторов и не морочить никому голову. Но это не наши методы!

Я долгое время искал какой-то простой и понятный способ…

Думал поставить Pandora на них… Но это и слишком дорого и всё-таки она жрёт очень прилично электричества. Ей как минимум нужно поддерживать сигнал GSM…

Думал про Zigbee. Но никаких готовых решений найти не удалось. Делать что-то своё на моём нелюбимом протоколе – не хотелось. Да и зона покрытия Zigbee у меня крайне небольшая.

Остался WiFi, но он тоже требует достаточно приличного количества электроэнергии, а разряжать аккумулятор устройством мониторинга совсем не хотелось.

Короче я долго страдал. Может пару лет.

И тут во время каких-то очередных экспериментов с Zigbee, Tasmota, Sonoff и прочими, я заметил упоминание в документации о режиме Deep Sleep у модуля ESP8266. Судя по документации в этом режиме она должна потреблять 8-20 микроампер. Что само по себе не так уж плохо – та же Shelly Button вполне живёт близко к году на каком-то своём небольшом аккумуляторе, просыпаясь раз в час (или что-то близкое к этому).

Нужно сделать так же! По руку попался старенький модуль "ESP32 Devkit v1" и я решил на нём собрать своими руками устройство, которое будет большую часть времени спать.

В документации сказано, что для этого нужно соединить GPIO16 и RESET перемычкой и чудо произойдёт само собой.

Так вот – чуда не произошло. При наличии этой перемычки мой модуль на ESP-WROOM-32 просто отказался загружаться в принципе. Скорее всего он уходил в бесконечную перезагрузку, но разбираться с ним не хотелось и я не стал.

Нашёлся у меня в хозяйстве "Wemos D1 mini". Проведя с ним ту же операцию – всё заработало с первой попытки. Действительно, если в console Tasmota отправить "DeepSleepTime 60" (и не забыть добавить "TelePeriod 10"), то ESP засыпает на минуту и действительно ничего практически не потребляет. По крайней мере лабораторный блок питания говорит – ноль.

Это было интересно!

Теперь нужно как-то обеспечить питание модулю, который будет стоять в тракторе. Понятно, что питать его нужно от самого аккумулятора, а значит напряжение должно быть в диапазоне 11-15VDC. Но в современном мире много разных DC-DC преобразователей, так что проблемы возникнуть не должно.

Я взял мой любимый HW-613, выставил его на 3.3VDC, запитал D1 от него напрямую и всё заработало как мне нужно! Отличное решение! Если бы не ток холостого хода в 12 миллиампер. Не то, чтобы это было слишком много, но это как-то убивает идею. 12mA*24ч*30дн=9 ампер/часов в месяц. Боюсь это решение не удовлетворяет условиям задачи.

Попробовал другой DC-DC преобразователь. MP1584. А вот у него ток холостого хода оказался 0.2мА. Что представляет из себя 0.14 ампер/часов в месяц. Это куда как более перспективно!

Если вчитаться в то, что пишут в сети, то получается, что ток саморазряда автомобильного аккумулятора составляет 1% емкости в день, и срок жизни нового аккумулятора без подзаряда составляет 3-4 месяца, то вообще не понятно как живут мои аккумуляторы в технике уже который год, при условии, что газонокосилки простаивают по 7 месяцев. Конечно на холоде, но мне кажется какая-то тут закралась ошибка в расчётах. Но с ней я разбираться пока не буду.

Просто будем отталкиваться от мысли, что 0.14 ампер/часов для автомобильного аккумулятора это несравнимо мало, по сравнению с током саморазряда.

Дальше считаем потребление ESP. В режиме глубокого сна оно не потребляет ничего. В режиме бодрствования я вижу цифру на лабораторнике около 23mA при 12VDC. Но для того, чтобы включиться, передать показания и выключиться – у неё уходит 17 секунд. Я взял расчётное время передачи показаний раз в 20 минут. 17сек*3раза/час*24час*30дн=36720 сек/мес. Это приблизительно 10 часов. 10 часов по 23mA – это 0.23 ампер/часа в месяц.

Это опять достаточно небольшая цифра, с которой вполне можно жить! Пока всё складывается.

Осталось измерить напряжение. Для этого нужно купить датчик напряжения от Arduino и подключить его к ESP. И я бы даже купил его, наверное, но срок доставки был слишком большим. Я было расстроился, но потом мне удалось найти его потрясающую электронную схему…

Оказалось, что за 450 рублей мне хотели продать два резистора. Хорошо, что у них не вышло. :)

Два резистора у меня в хозяйстве нашлось и я на коленках собрал макет. Кривой, косой, не с первой попытки, но собрал! Облил его лаком, чтобы немного защитить от уличных передряг, убрал в распаечную коробку и прикрутил к трактору.

На следующий раз напоминаю себе, что резисторы я взял 33кОм на VCC, 4.7кОм на GND. Калькулятор. На вход поставил диод, чтобы защититься от переполюсовки. И опять не забыть, что плюс к ADC нужно снимать до DC-преобразователя, а не после!

Кстати ESP8266 легко пережила переполюсовку по питанию на 3.3VDC. Неслабо нагрелась, сожрала 2 ампера. Но за 10 секунд не сгорела. Не знаю как такое может быть, но меня это прилично порадовало. :)

В остальном – очень рекомендую подобное решение. Конечно же, оно имеет смысл, только если в районе стоянки вашей техники есть WiFi покрытие, но у меня оно есть. Никаких недостатков решения я пока не обнаружил. Посмотрим, сколько эта штука сможет просуществовать…

Точность измерений оказалась очень приличной, не смотря на мой делитель, плюс встроенный делитель в плату Wemos. При диапазоне 5-27VDC на входе - на выходе точность составляет около 0.03V. Что очень, очень даже неплохо. И шумов тоже пока не замечено...

Делитель для 48В аккумулятора. 68кОм на 3.6кОм.