Одним долгим зимним вечером я сидел перед монитором и искал в Интернете что-нибудь интересное вообще и что-нибудь интересное по микроконтроллеру в частности.
К сожалению, ничего особенного Интернет не принес и попадались либо стандартные, уже набившие оскомину отладочные платы, либо вариации на тему «коробка с ESP8266/ESP32 с 1–4 реле».
ESP32 с 4-м реле это, конечно, хорошо, но хотелось чего-то большего и тут мне на глаза попалась плата Kincony KC868-A4. Неплохо! Я подумал и надел очки, чтобы лучше рассмотреть ее.
Кинкони KC868-A4
При ближайшем рассмотрении плата Кинкони KC868-A4 Оказался очень хороший аппарат. Ядро ESP32 с набором периферийных модулей, интегрированных на плате.Имеется набор реле, оптоизолированные цифровые входы, аналоговые входы и выходы, возможность подключения датчика(ов) температуры и влажности, встроенные модули 433 МГц, инфракрасный приемник и излучатель, разъем RS232 и даже пьезоэлектрический твитер.
(мелочь, но приятно).
Причем все это упаковано в полноценное коммерческое решение, оформленное в обычные разъемы и имеющее возможность установки в качественный корпус на DIN-рейку.
Небольшое лирическое отступление.В этом смысле Kincony KC868-A4 является шагом в правильном направлении — это полноценное устройство, которое можно установить на DIN-рейку, подключить провода к (обычным!) разъемам и запрограммировать под свои нужды.В свое время Arduino совершила революцию и сделала технологии микроконтроллеров доступными каждому.
Это прекрасно и просто замечательно, но по какой-то неизвестной мне причине все производители оборудования Arduino не хотят делать следующий логический шаг — выпускать те же Arduino, но в виде законченных устройств (которые вы можете запрограммировать под свои нужды).
собственные нужды) и готовы к использованию в реальных проектах.
При использовании Kincony KC868-A4 не нужно ничего «колхозить» из отдельных проводов и синей изоленты — разница с обычным Arduino-DIY колоссальная — это совсем другой уровень, особенно для реальных проектов.
Есть у таких решений и отрицательные стороны – это строго определенный набор интегрированных в плату компонентов, определяющий возможности устройств, изготовленных на ее основе.
Подробнее об этом мы поговорим позже, а о Kincony KC868-A4 можно сказать, что в целом это достаточно сбалансированное устройство для использования в небольших проектах, а также для обучения программированию микроконтроллеров и других подобных целей.
План цикла для Kincony KC868-A4
Обзор такого устройства, как Kincony KC868-A4, а тем более качественный обзор, в одной статье невозможен, поэтому я разделил весь материал на несколько логически отдельных статей: Часть 1. Обзор и железо (эта статья).Общий обзор Kincony KC868-A4 и подробный разбор схемотехники этого контроллера.
Часть 2. Компоненты программирования.
Kincony KC868-A4 содержит около десятка подсистем, и в этой статье речь пойдет о программировании отдельных ее частей (работа с входами, ЦАП, управление реле, беспроводными модулями и т.д.).
Часть 3. Продвинутые примеры.
Здесь мы планируем дать описание и код расширенных примеров работы с Kincony KC868-A4, таких как управление контроллером через Telegram-бот или Whatsapp и т.д. Часть 4. Прошивка Kincony KC868-A4. Здесь мы планируем рассмотреть пример его установки на этот контроллер и использования какой-нибудь готовой прошивки, например Tasmota, ESPhome или специализированной версии AMS и т.п.
Это минимальный набор статей, которые войдут в цикл, но тема Kincony KC868-A4 очень обширна и в процессе работы над статьями могут появиться новые идеи и тогда этот цикл можно расширить другими материалами о этот контроллер.
Также, если это будет интересно аудитории Хабра, можно будет запустить серию статей о более продвинутых контроллерах Kincony KC868-A8 и KC868-A16 и разобрать проблемы Ethernet-управления ESP32 и других расширенных функций этих контроллеры.
Компоненты и характеристики
Теперь посмотрим, что же есть на борту у Kincony KC868-A4. Это, конечно же, модуль ESP32 в модификации ESP32-S (аналог ESP-WROOM-32 от Ai-Thinker).И соответственно, этот модуль переносит в Kincony KC868-A4 весь функционал ESP32. Это Wi-Fi, Bluetooth, два ядра и соответствующий набор контактов и интерфейсов, плюс 4 МБ встроенной памяти EEPROM. Помимо модуля ESP32 плата Kincony KC868-A4 содержит:
- 4 цифровых оптоизолированных входа («сухой контакт»)
- 2 аналоговых входа 0–5 В
- 2 аналоговых входа 4–20 мА
- 2 аналоговых выхода (ЦАП) 0–10 В
- 4 реле 10А 220В
- Разъем для подключения датчика температуры или влажности
- Разъем DB9 RS232
- Модули приемника/передатчика 433 МГц
- Инфракрасный (ИК) приемник и передатчик
- Пьезокерамический зуммер
К недостаткам данного набора можно отнести небольшое количество входов/выходов и отсутствие свободных контактов для подключения дополнительной периферии.
Но если возможности Kincony KC868-A4 покрывают нужды вашего проекта, то вам останется только соединить провода и загрузить соответствующую прошивку — и плата начнет управлять подключенным оборудованием.
Линия продуктов
Судя по сайту и продуктам, Kincony — очень креативная компания с далеко идущими планами.В их ассортименте множество различных контроллеров от самых простых до самых дорогих и сложных, и вы сможете подобрать подходящий контроллер для задач вашего проекта.
У Kincony KC868-A4 есть два старших брата — платы KC868-A8 и KC868-A16. Это более продвинутые решения с более широким спектром возможностей.
От своего младшего брата они отличаются не только количеством встроенных в плату входов и реле, но и возможностью подключения и работы через сеть Ethernet, а также возможностью одновременного использования двух интерфейсов – беспроводного Wi-Fi и проводной Ethernet и другие функции.
Жилье и оборудование
Kincony KC868-A4 продается как в виде отдельной платы (по, на мой взгляд, достаточно доступной цене), так и в виде различных комплектов на ее основе: с блоком питания, радиомодулями, корпусом и т.п.В моем случае - Я решил купить максимально полный комплект, чтобы не пришлось ничего «фармить» и сразу начать работать с устройством.
Компания Kincony все сделала правильно, но все же допустила одну ошибку: в комплекте идет блок питания с «круглым» разъемом питания а-ля Ардуино, а на плате есть разъем для вкручивания проводов.
старые времена» и сделайте переходник для подключения блока питания к плате.
Вид платы, вынутой из корпуса.
Здесь у вас полная свобода действий – вы можете использовать Kincony KC868-A4 отдельно в каких-то своих случаях, можете использовать «родной» корпус для установки на DIN-рейку, а можно и не устанавливать его на рейку, а просто прикрутить.
его на любую подходящую поверхность.
Плата Kincony KC868-A4 в сравнении со стандартной и всеми любимой Arduino Mega 2560. Заодно можно оценить, насколько удобнее (и правильно) использовать Kincony KC868-A4 в каком-нибудь реальном проекте.
Тут вам и встроенный модуль питания, нормальные разъемы для подключения проводов, блок реле, индикация состояния входов и выходов и т.д. Кстати, на плате не простые разъемы, а разъемы со съемными разъемами, что делает работу еще удобнее.
Еще немного о деле
У Kincony KC868-A4 качественный корпус – он хорошо выглядит, выполнен из качественного пластика и имеет продуманную геометрию в плане удобно расположенных крепёжных отверстий, а также заглушек и отверстий на передней панели – в общем, случай оставил очень приятное впечатление.
Обратите внимание на короткие подставки внутри верхней крышки – это готовое место для крепления платы с дисплеем, индикацией и кнопками управления контроллером.
Также на фото видны заглушки для вывода разъемов GPOI и шаблон окошка для кнопок и индикаторов на передней панели.
блок питания
Контроллер Kincony KC868-A4 поставляется с блоком питания 12 В/2 А.
Качество блока питания я не проверял, просто не видел в нем необходимости - проблем с работой контроллера от этого блока питания нет. 
Правда, учитывая специфику самого контроллера, у меня есть мысли об использовании какого-нибудь варианта ИБП для бесперебойного питания Kincony KC868-A4.
Плата Kincony KC868-A4
Теперь перейдем к разбору самой платы контроллера.Сначала вид сверху на установленные компоненты.
Вид снизу.
Нижняя часть платы полностью лишена каких-либо деталей.
Также видны широкие дорожки для релейных линий электропередачи и фрезерованные отверстия для защиты от электрических пробоев.
Профессиональные аппаратные инженеры Хабра расскажут, насколько удачно расположена плата и насколько качественно сделана защита от поломок (лишать их такой возможности мы не будем).
Теперь перейдем к рассмотрению схемы самого контроллера и подробно разберем его структуру.
Схемотехника
Схемотехнику будем рассматривать по следующему принципу: визуальное обозначение той или иной функциональной подсистемы контроллера, ее принципиальная схема и мои краткие комментарии о самой подсистеме, ее особенностях и ошибках/недостатках, выявленных при тестировании.
Приглашаю вас прокомментировать в комментариях схемотехнику и решения, использованные производителем Kincony KC868-A4 - насколько они хороши/плохи, с вашей точки зрения, и если вы видите какие-либо ошибки или недостатки, как их можно улучшить.
.
▍ Еда
Подсистема питания довольно проста; для формирования внутрисхемного напряжения 5 В из входного напряжения 12 В разработчики Kincony КС868-А4 использовали понижающую микросхему DC-DC преобразователя XL1509-5, а для формирования напряжения 3,3 В - линейный регулятор ЛМ117-3В3.
Принципиальная схема подсистемы питания контроллера:
▍ Ядро ESP32
Ядром контроллера Kincony KC868-A4 является модуль ESP32-S, о котором мы уже говорили ранее.В этот функциональный блок входят еще 3 конденсатора фильтра, расположенные в непосредственной близости от ESP32. Хотя антенна и расположена внутри платы, она не примыкает к дорожкам с обеих сторон во избежание экранирования и ухудшения качества связи.
Также на модуле ESP32-S можно перепаять перемычку и подключить внешнюю антенну вместо встроенной.
Принципиальная схема и распиновка ядра (ESP32) контроллера: 
▍USB/CH340
Для подключения к компьютеру, программирования и загрузки прошивки в ESP32 на плате имеется разъем Mini-USB и микросхема преобразователя USB/Serial CH340C, а также соответствующий жгут и две кнопки - «RESET» и программируемая «USER»..
Кстати, на фото видно, что производитель почему-то не припаял D1 на плате.
Принципиальная схема подсистемы контроллера USB/CH340: 
▍ Цифровые входы
Плата Kincony KC868-A4 имеет 4 цифровых входа «сухой контакт», для оптической изоляции которых используются оптроны EL357 и соответствующая проводка.Также на каждом канале имеется светодиод, что очень удобно, поскольку сразу видно состояние каждого из четырех цифровых входов платы.
Принципиальная схема подсистемы цифрового ввода: 
▍ Аналоговые входы
Плата Kincony KC868-A4 имеет 4 аналоговых входа, разделенных на две группы: для сигналов 0–5 В и 4–20 мА.Формирование сигнала осуществляется входными каскадами, подключенными к счетверенному операционному усилителю LM324. Далее идут двойные диоды Шоттки BAT54S и далее сигналы поступают напрямую на входы микроконтроллера ESP32. Обратите внимание на небольшую часть схемы, которая обеспечивает 12V_1 и AGND для аналоговых входов и выходов (DAC).
Принципиальная схема подсистемы аналогового ввода: 
▍DAC
Формирование аналоговых выходных сигналов 0–10 В осуществляется сдвоенным операционным усилителем TLC2262C с соответствующей разводкой и питанием от 12В_1/AGND.
Принципиальная схема подсистемы ЦАП контроллера:
▍ Реле
Kincony KC868-A4 имеет на борту 4 реле, сигналы управления для которых формируются микросхемой 74HCT125 с четырьмя драйверами и матрицей транзисторов Дарлингтона ULN2003A. Плата также содержит 4 светодиода для индикации текущего состояния каждого реле.
Принципиальная схема релейной подсистемы: 
▍ Датчики температуры/влажности
Контакты для подключения датчика температуры расположены на колодке 3V, S, GND. По умолчанию предполагается, что к этому блоку должен быть подключен датчик температуры DS18B20. Но никто не мешает вам подключить к этим контактам сеть из нескольких датчиков DS18B20, датчика влажности воздуха или любого другого датчика, подходящего по типу подключения – все зависит от используемого вами программного обеспечения.Просто нужно помнить, что на плате уже есть подтягивающий резистор к напряжению питания 3,3 В.
По поводу подключения датчика температуры к плате Kincony KC868-A4. Здесь у компании Kincony произошел какой-то сбой и появились несоответствия между принципиальной схемой и реальной платой, ее дорожками и распаянными компонентами.
В документации указаны два канала TEMP1 и TEMP2, но реально на плате только один канал TEMP1. В документации также упоминается 4-контактный разъем для подключения датчиков температуры, но на самом деле на плате имеется 3-контактный разъем.
На плате также имеется проводка для резистора R27, но сам резистор не припаян.
Принципиальная схема подсистемы подключения датчиков температуры и влажности: 
▍ Зуммер
Схема пьезоизлучателя предельно проста и не нуждается в комментариях; Отмечу лишь, что само наличие твитера весьма полезно, поскольку оповещать пользователей о различных событиях можно легко стандартными средствами контроллера.
Принципиальная схема подключения пьезоизлучателя: 
▍ Инфракрасный приемник/передатчик
Плата Kincony KC868-A4 оснащена инфракрасным приемником и излучателем.В качестве ИК-приемника используется датчик VS1838B с соответствующей проводкой.
В официальной документации КС868-А4 содержится ошибка в схеме подключения излучающего ИК-диода - разъем Р6 там нарисован шестиконтактным, на самом деле диод подключается, как и положено, с помощью двух контактов.
Ниже уже исправленная схема.
Принципиальная схема подсистемы инфракрасного приемника и передатчика: 
▍ Модули 433 МГц
Изначально плата Kincony KC868-A4 поставляется с пустыми разъемами для подключения приемника и передатчика 433 МГц.В качестве беспроводных используются популярные модули 433 МГц, которые можно купить самостоятельно на Алиэкспресс.
Если вы приобретаете комплектный контроллер, Kincony сама впаивает эти модули в пустые разъемы.
Для формирования и подачи входного сигнала от приемника 433 МГц на контроллер используется буферный элемент 74LVC1G125, а выходной сигнал поступает непосредственно на передатчик 433 МГц.
Также не следует забывать, что модули поставляются без антенн и для их нормальной работы к ним необходимо припаять кусок провода длиной 17 см (четвертьволновой).
Принципиальная схема подсистемы подключения беспроводных модулей на частоте 433 МГц: 
▍ Порт RS232
Kincony KC868-A4 оснащен полноразмерным портом DB9 для подключения устройств по RS232. Формирование сигнала осуществляется преобразователем интерфейса SP3232EEN.Принципиальная схема подсистемы портов RS232:
Заключение
В этой статье я дал общее описание контроллера Kincony KC868-A4 и проанализировал его схемотехнику и конструкцию.В следующей статье мы подробнее рассмотрим распиновку ESP32 и разберем подключение функциональных блоков КС868-А4 и их программирование.
Теги: #Программирование микроконтроллеров #микроконтроллеры #iot #Сделай сам или Сделай сам #программирование #Интернет вещей #автоматизация #arduino #Разработка для Arduino #ruvds_articles #ruvds_articles #умный дом #Kincony #KC868
-
Будьте В Курсе Событий С Помощью Google Sms
19 Oct, 24 -
Установка Leopard Поверх Tiger
19 Oct, 24 -
Как Тесла Изменит Мир
19 Oct, 24 -
Шестая Киевская Хабрамиттинг
19 Oct, 24 -
Вызов Функций Windows В Режиме Ядра
19 Oct, 24
