PD.Charger-GSM v2.5 เป็นโมดูลชาร์จ/คอนโทรลเลอร์สำหรับพลังงานโซล่าเซลล์ และแบตเตอรี่ LiFePo4 ระดับอุตสาหกรรม รองรับการชาร์จแบบ MPPT ออกแบบมาสำหรับแบตเตอรี่ Li-Ion/LiFePo4 จำนวน 2–4 เซลล์ มาพร้อมตัวเลือกการเชื่อมต่อหลากหลายและชิปเข้ารหัสข้อมูล เหมาะสำหรับงาน IoT ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ระยะไกล และแอปพลิเคชันอุตสาหกรรมที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่
โมดูลนี้ใช้สถาปัตยกรรม MCU คู่ โดย STM32 ทำหน้าที่ควบคุมการชาร์จและตรวจสอบสถานะแบตเตอรี่ ส่วน ESP32 ดูแลการเชื่อมต่อ WiFi และ Bluetooth รวมถึงการสื่อสาร LTE/NB-IoT GSM/GPS และ RS-485 ที่รองรับ ModBUS บอร์ดยังมีอินพุตโซลาร์เซลล์ 2 ช่องพร้อม MPPT, อินพุตอะแดปเตอร์ DC, ระบบปรับแรงดันอัตโนมัติแบบ buck/boost, ขั้วต่อ SMA สำหรับอินเทอร์เฟซ RF ทุกประเภท, พอร์ต USB Type-C สำหรับโปรแกรมมิ่ง และขา header สำหรับขยายการใช้งาน นอกจากนี้ยังมีชิปเข้ารหัสฮาร์ดแวร์สำหรับจัดเก็บคีย์อย่างปลอดภัย รองรับการเข้ารหัส TLS และระบบ secure boot
สเปคของ PD.Charger-GSM v2.5 :
- SoCs
- STM32L051xx MCU สำหรับการจัดการและตรวจสอบแบตเตอรี่
- ESP32-D0WDQ6-V3 โปรเซสเซอร์ Xtensa LX6 แบบ dual-core, 240 MHz, Flash 16MB, PSRAM 8MB
- จอแสดงผล – รองรับโมดูลจอแสดงผล PD.Screen / PD.Screen_PRO สำหรับแสดงสถานะแบตเตอรี่แบบเรียลไทม์
- การเชื่อมต่อ
- Wi-Fi 802.11 b/g/n และ Bluetooth (ผ่าน ESP32)
- โมดูล LTE/NB-IoT GSM/GPS (รุ่น SIM7080G-M) พร้อมช่องใส่ซิมในตัว (X13)
- อินเทอร์เฟซ RS-485 พร้อมรองรับโปรโตคอล ModBUS
- ขั้วต่อ SMA 3 จุด (X4, X10, X11) สำหรับเสา Wi-Fi, Bluetooth, GSM และ GPS
- พอร์ต USB Type-C สำหรับโปรแกรมมิ่งและรับส่งข้อมูล (X12)
- USB – พอร์ต USB Type-C สำหรับโปรแกรมมิ่งและรับส่งข้อมูล (X12)
- ดีบัก
- header SWD สำหรับแฟลช STM32 (X5)
- คอนเนกเตอร์ I2C EXT สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ I2C ภายนอก (X6)
- การขยาย – คอนเนกเตอร์ GPIO สำหรับการขยายจาก ESP32 และ SIM7080G (X15)
- ความปลอดภัย
- ATECC608A Crypto-Authentication Co-processor
- รองรับการเข้ารหัสด้วย SHA-256, HMAC, AES-128, ECDSA และ ECDH
- รองรับ Secure Boot, TLS 1.2/1.3 และการเข้ารหัสข้อความขนาดเล็ก
- อื่นๆ
- คอนเนกเตอร์ NTC (X7, X8) – รองรับเทอร์มิสเตอร์ 10k สำหรับตรวจสอบอุณหภูมิแบตเตอรี่
- ขั้วต่อสายบาลานซ์จากแพ็คแบตเตอรี่ LiFePo4 ภายนอก (X42)
- คอนเนกเตอร์สำหรับเปลี่ยน I2C address (X3)
- คอนเนกเตอร์ RS-485 bus เชื่อมกับชิป XR33038IDTR-F (X14)
- ไฟ LED แสดงสถานะและพลังงานด้านหน้า
- ตรวจวัดแรงดันไฟ, กระแสไฟ, SoC (state of charge), และแรงดันแต่ละเซลล์ของแบตเตอรี่
- มีบอร์ดเสริมแบบ breadboard สำหรับทดลอง/ต้นแบบ
- Power
- อินพุต
- รองรับแรงดันอินพุตกว้าง 3.6V ถึง 40V จากแผงโซลาร์หรือแหล่งจ่าย DC ภายนอก
- X1: สูงสุด 7A (แนะนำ 18V)
- X2: สูงสุด 8A (แนะนำ 18V)
- กระแสรวมสูงสุด: 14A
- คอนเนกเตอร์ XT30 สำหรับอินพุตแบตเตอรี่ (X41)
- เอาต์พุต
- ช่องชาร์จ/อินพุตแบตเตอรี่ (X41): สูงสุด 12A (แนะนำ 7A)
- ช่องโหลด (X9): ค่าเริ่มต้น 12V (ช่วง 10–14.4V), สูงสุด 14A (แนะนำ 8A)
- รองรับแบตเตอรี่แบบ 2, 3 หรือ 4 เซลล์ (Li-Ion และ LiFePo4) ความจุสูงสุดกว่า 500Ah
- ใช้ชิป TI BQ25756 สำหรับการจัดการ MPPT แบบคู่ (Solar หรือ DC สูงสุด 40V)
- ควบคุมแรงดันแบบ Buck, Boost หรือ Buck-Boost อัตโนมัติ
- กระแสชาร์จสูงสุด – 15A (ควบคุมผ่าน API)
- ขณะรอใช้งาน (Idle) กินกระแสเพียง ~1mA
- อินพุต
- Mechanical
- ขนาด – 113.2 x 98.5 มม. (รวมขั้ว SMA)
- รูยึด 11 รู สำหรับสกรู M3 (เส้นผ่านศูนย์กลาง 3.2 มม.)
- น้ำหนัก – 82 กรัม (เฉพาะโมดูล)
- อุณหภูมิ (Temperature)
- ขณะใช้งาน – -40°C ถึง +85°C
- ขณะไม่ได้ใช้งาน – -55°C ถึง +150°C
- ระดับความทน ESD – CDM ±250V (ตามมาตรฐาน JEDEC JESD22‑C101)
ข้อมูลอ้างอิงสเปคคอนเนกเตอร์ของ PD.Charger-GSM v2.5
ESP32 ในโมดูลนี้สามารถโปรแกรมได้ผ่าน Arduino IDE, PlatformIO และ ESP-IDF ส่วน STM32 สามารถอัปเดตเฟิร์มแวร์ผ่านอินเทอร์เฟซ SWD โดยใช้โปรแกรม STM32CubeProgrammer, โมดูลรองรับ API ที่ใช้ I2C/UART สำหรับควบคุมและตรวจสอบการทำงานของระบบชาร์จ การวัดสถานะแบตเตอรี่ (gauge) และชิป BMS โดยรองรับความเร็วในการสื่อสารสูงสุดถึง 1 Mbps นอกจากนี้ยังมีตัวอย่างโค้ด Arduino สำเร็จรูปสำหรับคำสั่ง I2C การตรวจสอบแบตเตอรี่ และการเชื่อมต่อกับเซนเซอร์ เพื่อให้ง่ายต่อการพัฒนาและเชื่อมต่อกับคอนโทรลเลอร์หรือ SoC ภายนอกในการทำโปรเจกต์ต้นแบบหรือใช้งานจริง
โมดูลนี้มีการควบคุมการบาลานซ์แบตเตอรี่ LiFePO₄ อย่างเข้มงวด โดยใช้ขั้วต่อแบบ 5 เส้น (5-wire pinout) และจำเป็นต้องปิดระบบบาลานซ์บนบอร์ด หากแพ็คแบตเตอรี่ที่ใช้งานอยู่มีระบบบาลานซ์ในตัวอยู่แล้ว, ตัวบอร์ดมีรูยึดทั้งหมด 11 รู (เส้นผ่านศูนย์กลาง 3.2 มม. สำหรับสกรู M3) และมีคำแนะนำสำหรับการติดตั้งกลางแจ้ง เช่น การป้องกันฟ้าผ่า, กันน้ำ และการระบายความร้อน ก่อนหน้านี้เราเคยพูดถึงโมดูล Waveshare Solar Power Manager ซึ่งรองรับอินพุต 6V ถึง 24V, มีระบบ MPTT และสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้ แต่ฟีเจอร์ยังไม่หลากหลายเท่ากับโมดูลนี้
โมดูลชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์แบบ MPPT นี้มีจำหน่ายใน ร้าน ProtoDevs GmbH บน Tindie ในราคา $190 (~6,100฿) สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติม เช่น ไฟล์ออกแบบ, โค้ดต้นฉบับ, และ BOM ได้จากหน้าเดียวกัน
แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : PD.Charger-GSM v2.5 – An industrial solar MPPT charger with Wi-Fi, LTE/GPS, and RS485
บรรณาธิการข่าวและบทความภาษาไทย CNX Software ได้มีความสนใจในด้านเทคโนโลยี โดยเฉพาะ Smart Home และ IoT