Альтернативное батарейное питание выключателя ZigBee TS0042
В данной статье рассматривается:
Пока дома идет масштабный ремонт, прикупил себе пару выключателей TS0042, в Zigbee2MQTT определяются как _TZ3000_adkvzooy.
Работают они как бы хорошо, но есть один недостаток и притом очень существенный, батарейки хватает на две недели. Сами батарейки довольно дорогие и менять их каждые две недели разоришься. Конечно, можно рассмотреть альтернативу и закупить китайских, но все равно каждые две недели отрывать выключатель от стены, вскрывать, менять батарею такой себе удовольствие. Второй вариант, это использовать в качестве питания, более мощные элементы питания. Вариантов и тут много, но себе я решил сделать питание от литиевых батарей 18650. Но тут есть проблема, в выключателе стоит модуль ZS3L напряжение питания находится в диапазоне от 2 до 3.8В. Литьевая батарея при полном заряде имеет 4.2В, что выходит за диапазон доступного питания. Соответственно, прежде чем использовать батарею 18650 надо понижать напряжение, чтоб оно было в доступном диапазоне.
И так нам понадобится:
- - сам выключатель смотреть на Ali
- - батарейный отсек для 18650 смотреть на Ali
- - батарея 18650
- -плата защиты элемента 18650 смотреть на Ali
- - стабилизатор напряжения MCP1702-3302 в корпусе TO-92 смотреть на Ali
- - провода, паяльник и т.д.
Я использую батареи без защиты, поэтому необходимо прикупать плату защиты, если у вас батареи со встроенной защитой, то плату покупать не надо. Использовать батареи без данной защиты не рекомендуется т.к. выключатель перестанет работать при напряжении ниже 2в, а это критичный разряд для литьевых батарей.
В качестве стабилизатора выбран MCP1702-3302 – это LDO стабилизатор с низким собственным потреблением на 3.3в. Для батарейного питания важно, чтоб сама обвязка не потребляла много. Можно, конечно, использовать и обычные линейные стабилизаторы, но очень не рекомендуется.
Батарейный отсек был взят на две батареи 18650, можно подключить два аккумулятора, а можно и один. Я буду использовать только одну батарею.
Схема
Собираем
Т.к. у нас будет использоваться один аккумулятор, то нам надо запаяться вот так
Надо напаять на плюсовую клемму бугорок т.к. аккумулятор будет не доставать до нее
Припаиваем LDO стабилизатор
Припаиваем провода
Надеваем термоусадку и укладываем все в корпус
В итоге получаем
P.s. В планах разжиться J-link и поковыряться с прошивкой.
Комментариев: 8
Сергей
Как проект показал себя в работе? Напряжение на выключателе начинает снижаться начиная с 3,3В на аккумуляторе? Можно ли отлавливать критический заряд аккумулятора путем мониторинга напряжения на выключателе в Home Assistant?
Admin
Выключатель поставлен с новым питанием 12.11.2022 пока все работает. Сами выключатели изначально некорректно отдают показание по батареи т.е. всегда говорят, что 100% (не разбирался почему так). В данной поделке стоит плата защиты т.е. когда напряжение на батареи упадет ниже критического 2.5В, он просто перестанет работать. Для самого выключателя нижний порог 2В. Сам стабилизатор ограничивает нам верхний порог в 3.3В, если будет ниже, то напряжение на выходе просто будет ниже. Когда выключать перестанет работать, мы просто поменяем батарею.
Сергей
Спасибо за ответ.
Я так понимаю, что у вас еще ниже 3,3 не просело напряжение на аккумуляторе? Пишут, что при входном >3,3в потребление MCP1702 2мкА, а вот уже при 3,2в - 80мкА(и дальше линейно растет). Моя задача - вовремя поймать напряжение, скажем, 3в, чтобы поставить на зарядку. Аккумулятор питает критичное устройство - замок входной двери, поэтому не хотелось бы, чтобы он внезапно разрядился. Для этого хочу подключить к этому же аккумулятору датчик открытия двери и мониторить через него напряжение в Home Assistant. Как думаете, так получится?
Admin
Честно говоря, я пока не проверял какое напряжение сейчас на аккумуляторе. Хорошее замечание по потреблению 80мкА, как-то не очень внимательно смотрел, но думаю не критично, аккумуляторы довольно емкие. Можно взять стабилизатор на другое напряжение, более низкое 2.5V, 2.8V. А так, мониторинг в датчиках пляшет от 3В т.е. если питание станет 99%, то можно считать, что надо менять аккумулятор. В принципе, схема ваша думаю рабочая. Я не знаю, что у вас за замок, но если он батарейный, то там должна быть предусмотрена функция открытия, если батарейки сели. Если есть возможность запитать от 220, то у китайцев есть компактные AC-DC преобразователи.
Сергей
Родное питание - 4 ААА(6в). Изначально есть и сигнализация о раряде, и отказ закрываться при низких значениях напряжения и открытие простым ключом. Все бы хорошо, но либо первые батарейки были не очень, либо что, но замок их съел за 3 недели. Поэтому задумался о переделке на 18650. TP4056 в качестве контроллера заряда/разряда, SX1308 в качестве повышайки до 6в. Осталось вот решить вопрос о своевременной сигнализации о разряде. Сетевое питание к замку на данном этапе уже проблематично подвести, надо было на этапе установки двери об этом задумываться.
Admin
Я конечно в электронике не большой спец. Насколько мне известно повышающие преобразователи жрут как не в себя даже на холостом ходе так, что 1702 смело можно поменять на любой линейный типа LM317. Тех же LDO есть много аналогов, я просто брал что дешевле и то что нашел.
В замке, наверное, стоит моторчик, что дает индуктивную нагрузку, как там сделана схема … и как это перенесет преобразователь при старте и остановке мотора.
Из ряда колхоза, можно пробовать подвести ток заряда для батарей фольгой, типа наклеить токоведущие линии на дверь. А заряд давать, когда дверь закрывается, сделать подпружиненные контакты, чтоб не видно было. К заряднику 220 по плинтусу подвести или еще как.
Сергей
Я тоже далеко не спец в электронике. На ХХ намерил 130мкА потребление. Индуктивные выбросы переносит пока нормально(на тесте вторую неделю висит). Время покажет.
Спасибо за статью и за ответы!
Сергей
В даташите 1702 есть стандартные напряжения в числе которых есть 3,0в, но я не сумел найти такой.