إذا كنت ترغب في فهم تحويلة ذكية مفتوحة بالكامل، فإن أداة PwrTool 500 من Voidbox تُعدّ مدخلاً قوياً إلى عالم الاستهلاك الذاتي والتركيبات خارج الشبكة. فهي تتكامل تلقائياً مع Home Assistant وتتيح التخصيص المباشر باستخدام ESPHome أو البرامج الثابتة الخاصة، وهو أمر غير معتاد في هذا النوع من الأجهزة. بالأرقام، تعمل مع أنظمة 6-60 فولت تيار مستمر وتدعم ذروات تصل إلى 500 أمبير مع تحويلة مستمرة 300 أمبير، مما يوفر قياسًا تفصيليًا لتصور وحتى أتمتة تدفق الطاقة وتوليدها وتخزينها واستهلاكها.
تم وضع هذا الجهاز كجسر بين مراقبة البطارية وتنظيم الحمل، مع التركيز الواضح على البيانات المفتوحة وعدم وجود روابط لنظام بيئي مغلق. أجهزة استشعار يمكن الوصول إليها، ومنافذ GPIO المتاحة والبرامج الثابتة الشفافةتم تصميم هذا المنتج لكل من يريد لوحة معلومات جاهزة في Home Assistant، وأولئك الذين يحتاجون إلى تحقيق أقصى استفادة منها من خلال التكاملات المتقدمة، ومرحلات التيار العالي، والتحكم في الحمل المقاوم لإدارة فوائض الطاقة الشمسية.
ما هو PwrTool 500 ومن هو المناسب له؟
في جوهره، يُعد PwrTool 500 تحويلة ذكية مفتوحة المصدر، تراقب المتغيرات الحرجة مثل الجهد والتيار والطاقة في أنظمة تتراوح من 12 إلى 48 فولت اسميًا، مع الحفاظ على توافق حقيقي مع مجموعة واسعة من بطاريات الليثيوم، وLiFePO4، وبطاريات الرصاص الحمضية. تكمن قوته في تقديم الرؤية والتحكم من Home Assistant دون الحاجة إلى بوابات خارجية، مما يقلل من الاحتكاك في التبني ويترك الباب مفتوحًا للتوسعات من خلال ESPHome.
صُمم الجهاز لمالكي أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة عن الشبكة، والقوافل، والقوارب، والمصنعين، والمهنيين الذين لا يطلبون أكثر من مجرد رقم معزول لحالة الشحن. من خلال توفير نهج شامل للقياس عن بُعد والتحكم، يُمكّن الأتمتة القائمة على بيانات الجهد والتيار والطاقة والبيئة التي تنتقل من القياس إلى التصرف، على سبيل المثال لحماية البطاريات أو استخدام الفوائض بذكاء.
تحويلة ذكية مفتوحة حقًا
تُغلّف العديد من التحويلات المتاحة في السوق البيانات في تطبيقات وبروتوكولات غامضة، مما يُصعّب دمجها. يُكسر PwrTool 500 هذه الديناميكية: فكلٌّ من الأجهزة والبرامج مفتوحة المصدر، مع إمكانية الوصول المباشر إلى أجهزة الاستشعار والبرامج الثابتة ودبابيس التوسيع. هذا يعني أنه يمكنك تكييف المعدات مع متطلبات محددة للغاية دون الحاجة إلى الاعتماد على المورد، ودون الحاجة إلى فك تشفير البروتوكولات غير الموثقة.
تُسهّل هذه الفلسفة حياة الراغبين في تدقيق أنظمة الطاقة الخاصة بهم أو توسيعها أو صيانتها على المدى الطويل. علاوة على ذلك، الوثائق والمخططات ولوحة الدوائر المطبوعة وقائمة المواد متوفرة علناً، مما يعزز الشفافية ويسرع حل الشكوك في المجتمع.
التطبيقات في الأنظمة المعزولة والتيار المستمر
تتميز هذه التحويلة بتعدد استخداماتها، حيث يمكن تركيبها في نقاط مختلفة من نظام التيار المستمر، مما يغطي تطبيقات متنوعة، من مراقبة حالة البطارية إلى تقسيم الحمل. وبفضل بنيتها المفتوحة، يسهل دمجها مع وحدات أخرى. فصل الاستهلاك والتوليد، أو إضافة المراقبة حيث تكون مفقودة في وحدات التحكم والعاكسات الهجينة الحديثة.
- مراقبة البطارية:تتبع حالة الشحن باستخدام عد كولومب عالي الدقة، وهو مفيد لتقديرات النطاق الواقعية.
- فصل الأحمال:استخدام تحويلات متعددة للتمييز بين مصادر الاستهلاك ومصادر التوليد، مما يوفر الوضوح التشخيصي.
- توسيع الأنظمة الحاليةتفتقر العديد من هجائن MPPT وأجهزة التحكم الكبيرة إلى مخرجات تيار مستمر خاضعة للمراقبة؛ وهنا يأتي دور PwrTool 500 املأ هذا الفراغ القياس عن بعد.
راقب وأتمت باستخدام Home Assistant
بمجرد اتصالك بشبكة Wi-Fi، سيظهر الجهاز بسرعة في Home Assistant ويعرض مجموعة شاملة من المقاييس جاهزة للوحات معلوماتك المخصصة. من هناك، يمكنك معايرة الإزاحة الحالية، ومراقبة النقطة الأكثر أهمية في النظام والأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو إمكانية تشغيل الأتمتة عن طريق الجهد أو التيار أو الطاقة أو حتى عتبات درجة الحرارة والرطوبة.
للحماية التلقائية، تتضمن المعدات MOSFET N-channel بقوة 45 وات والذي يمكنه التحكم في مرحل التيار العالي و فصل الأحمال أثناء الأعطاليعد هذا التحكم نفسه مفيدًا لتنشيط الأحمال المقاومة، مثل سخان المياه الكهربائي، لامتصاص الطاقة الشمسية الزائدة عندما تكون البطاريات ممتلئة بالفعل، مما يزيد من استخدام الطاقة في النظام.
أجهزة قابلة للتطوير تعتمد على FLIP_C3
جوهر جهاز PwrTool 500 هو لوحة FLIP_C3، وهي متحكم ESP32-C3 خاص يوفر اتصال Wi-Fi وBLE، بالإضافة إلى توسيع الدبابيس لـ UART وI2C وSPI وPWM وغيرها. صُممت هذه اللوحة للتكامل مع أنظمة التيار المستمر من 12 إلى 48 فولت، وتتميز بـ محول باك 5 فولت، 2 أمبير يتحمل 60 فولت تيار مستمر وهو ما يسهل عملية التغذية في البيئات الصعبة.
- ESP32‑C3 مع Wi‑Fi وBLE، مثالي للقياس عن بعد والتحكم اللاسلكي في البيئات المنزلية والمهنية.
- محول باك 5 فولت / 2 أمبير (10 وات) مع تفاوت 60 فولت تيار مستمر، قوي في مواجهة تغيرات الحافلة.
- منافذ GPIO القابلة للتوسعة مع دعم UART، وI2C، وSPI، وPWM، من بين البروتوكولات الشائعة الأخرى.
- منفذ USB من النوع C لتثبيت البرامج الثابتة واستعادتها بشكل مباشر ومريح.
- تم تسوية مخرج WS2812، قادرة على تشغيل والتحكم في شرائط تحتوي على أكثر من 100 مصباح LED قابل للعنونة.
- زر BOOT قابل للتكوين، مؤشر LED للحالة المتكاملة وزر إعادة الضبط للصيانة.
بالإضافة إلى ذلك، يعرض التصميم موصلات Stemma QT وQwiic لتوسيع I2C، والمكررة على اللوحة الرئيسية لتسهيل توصيل العديد من الأجهزة الطرفية بدون لحام. كل هذا يسمح قم بتوسيع نطاق النظام باستخدام أجهزة الاستشعار والمرحلات والشاشات بطريقة معيارية ومنظمة.
ESPHome: التطوير الميسر خطوة بخطوة
يأتي كل جهاز PwrTool 500 مزودًا ببرنامج ESPHome ثابت مخصص. باعتماده في ESPHome Builder، سترث قاعدة تكوين مُدارة، مصممة لسهولة توسيعها. مع نهج YAML من ESPHome، منحنى الدخول لطيف وموثق جيدًا، مما يجعل تطوير الأجهزة الذكية أمرًا ديمقراطيًا.
يقدم مجتمع ESPHome مجموعة من أمثلة النسخ واللصق لأجهزة الاستشعار والمحركات والأضواء وغيرها، بما في ذلك مستودعه الخاص للتكوينات المعيارية لمساعدتك على البدء بسرعة. يمكنك أيضًا جلب البيانات من نظام الطاقة الخاص بك عبر UART والبروتوكولات الأخرى، ودمج وحدات التحكم والعاكسات التي قمت بتثبيتها بالفعل.
يتم تحديث ESPHome شهريًا وفقًا لخريطة طريق Home Assistant وقاعدة بيانات ضخمة من مساهمات المصادر المفتوحة. تضمن هذه الدورة إصلاحات الأخطاء والميزات الجديدة بشكل مستمر، مما يقلل من خطر الوقوع في الإصدارات القديمة أو المهجورة.
يدعو فريق المشروع إلى تقديم اقتراحات لتحسين التكوين الافتراضي. باستخدام مجموعة البيانات التي يوفرها التحويل، هناك مجال للإبداع. قوالب ومنطق أكثر تقدمًا، مما يعود بالنفع على المجتمع بأكمله مع التكرارات المستمرة.
المواصفات والقدرات الرئيسية
مراقبة الطاقة
- جهد النظام: 6–60 فولت تيار مستمر، متوافق مع بطاريات الليثيوم وLiFePO4 وبطاريات الرصاص الحمضية.
- تيار: 500 أمبير ذروة و300 أمبير مستمر عبر التحويلة، بحجم مناسب للتركيبات الصعبة.
- القياس الدقيق:INA238 مع مكبر صوت مسبق ومحول تناظري إلى رقمي 16 بت، بالإضافة إلى مستشعر حراري على الشريحة موجه إلى التحويلة.
- قطبية:اختيار وصلة التوصيل للجانب الساخن أو البارد، يتم تسليمها بشكل قياسي في وضع الجانب البارد.
- MOSFET قناة N بقدرة 45 وات للتحكم في PWM لإضاءة LED أو التحكم في الأحمال القوية باستخدام مرحل أو موصل.
لوحة تحكم FLIP_C3
- ESP32‑C3 مع اتصال Wi‑Fi وBluetooth منخفض الطاقة.
- باك 5 فولت / 2 أمبير بقوة إجمالية 10 وات.
- منافذ GPIO القابلة للتوسعة مع UART وI2C وSPI وPWM وغيرها من الواجهات القياسية.
- منفذ USB من النوع C للوميض والاسترداد.
- تم تسوية مخرج WS2812، مناسبة لأكثر من 100 مصباح LED قابل للعنونة.
- زر BOOT قابل للتكوين، بالإضافة إلى مصابيح LED للحالة وزر إعادة الضبط على اللوحة.
أجهزة إضافية
- منفذا Stemma QT/Qwiic لتوسيع I2C بدون لحام.
- مستشعر SHTC3 المتكامل لقياس درجة الحرارة والرطوبة المحيطة.
مرونة القطبية والتركيب
تعمل معظم أجهزة المراقبة القائمة على التحويلة على الجانب البارد فقط، أي الجانب العائد أو السالب لمجموعة البطاريات. في التصاميم التي تحتوي على قيود مادية أو ميزات أمان، قد يُعقّد هذا توصيل الأسلاك. يتضمن PwrTool 500 وضع الجانب الساخن القابل للتحديد بواسطة وصلة الربطمما يُضفي حريةً على التكوينات المتقدمة أو غير التقليدية. يأتي الجهاز قياسيًا في وضع الجانب البارد، ولكن التبديل بين الأوضاع سريع وموثق.
تتيح هذه المرونة لها التكيف مع اللوحات الكهربائية حيث لا يكون شريط الأرض مثاليًا للتحويلة، أو عندما يكون مطلوبًا القياس على السكة الإيجابية لأسباب تشخيص أو حماية الأحمالبغض النظر عن الاتجاه المختار، تساعد دقة INA238 وتعويض الإزاحة في ضمان قراءات متسقة بمرور الوقت.
مقارنة مع البدائل الشائعة
في نطاق 500 أمبير، تتوفر خيارات راسخة مثل Victron SmartShunt وThornwave PowerMon وREDARC. بالمقارنة مع هذه الخيارات، يتميز PwrTool 500 بـ الحل الوحيد المفتوح بالكامل في الأجهزة والبرامج، مع تكامل Wi-Fi مدمج في Home Assistant، وتصميم يُفضّل التوسع على النظام البيئي المغلق. كما يأتي بسعر تنافسي يبلغ 149 دولار أمريكي.
ملاحظة حول القطبيةيُطلق عليه اسم "الجانب الساخن" عند تركيب التحويلة على الجانب الموجب للبنك، ويُسمى "الجانب البارد" عند تركيبه على الإرجاع أو الأرضي. عادةً ما يكون الجانب البارد هو المعيار الصناعي، ولكن إمكانية استخدام الجانب الساخن تُجنّب حدوث تعارضات في بعض التركيبات. كمعيار، يتم تسليم الجهاز على الجانب البارد ويمكن... التبديل إلى الجانب الساخن باستخدام وصلة التوصيل.
التوثيق ودعم المجتمع
ملفات الأجهزة، بما في ذلك المخططات، وتصميم اللوحة، وقائمة المواد، متاحة كمصدر مفتوح على ويكي المشروع. كما تُقدم تكوينات YAML لـ ESPHome وتُدار على GitHub، مع التركيز على وحدات قابلة لإعادة الاستخدام وقوالب واضحة لتسريع عملية النشر.
بما أن ESPHome يُدار من قِبل فريق Home Assistant ومجتمع كبير، فإن التحديثات والإصلاحات تصل بانتظام. وهذا يوفر أساسًا متينًا لـ التحديثات الآمنة والتحسينات المستمرة دون الاعتماد على البائعين المغلقين أو البرامج المتوقفة.
خطة التصنيع والخدمات اللوجستية والمخاطر
تم الانتهاء من تصميم PwrTool 500 واختباره، وهو جاهز للإنتاج. ستُجرى مراحل التجميع والتغليف النهائية في جوشوا تري، كاليفورنيا، مع إمكانية التعاون مع Elecrow كمصنّع متعاقد إذا تجاوز الطلب الأهداف المتوقعة. سبق لشركة Elecrow أن لعبت دورًا محوريًا في حملات Crowd Supply، التي تُقدّم الثقة في العمليات والجودة.
بعد التحقق والاختبار، سيتم إرسال كل وحدة إلى شريك كراود سابلاي اللوجستي، ماوسر إلكترونيكس، الذي سيتولى توزيعها على الداعمين. للمزيد من التفاصيل، يُرجى الاطلاع على دليل كراود سابلاي. الطلب والدفع والشحن، وهو أمر يوفر الشفافية اللوجستية منذ اليوم الأول.
من بين المخاطر التي تم دراستها، يشير الفريق إلى اختلافات تعريفات الاستيراد بين الولايات المتحدة والصين، والتي قد تؤثر على هوامش الربح، وإعداد شهادات CE وUKCA لتوسيع السوق إلى أوروبا والمملكة المتحدة. ولا يزال توافر المكونات والخدمات اللوجستية العالمية من العوامل التي يجب مراقبتها، على الرغم من أن المشروع يعمل مع الموردين المعروفين والتواصل الواضح حول المواعيد النهائية.
الأحداث والنظام البيئي: FLIP_C3 وPwrTop 18
عرضت شركة Voidbox Industries أداة PwrTool 500 في فعاليات مثل Teardown، إلى جانب نماذج أولية مبنية على لوحة تطوير FLIP_C3، وهي قاعدة مصممة لدمج الأجهزة في أنظمة 12-48 فولت تيار مستمر. كما عُرضت PwrTop 18، وهي دائرة مبسطة لبنك الطاقة USB-C باستخدام خلية 18650 واحدة، طُوّرت بالتعاون مع Alpenglow Industries. تُبرهن مبادرات كهذه على... الرهانات على الحلول العملية والمفتوحة في نظام الطاقة المستمر.
بالإضافة إلى المنتج الأساسي، يُشجع الفريق آراء المجتمع من خلال العروض التوضيحية والهدايا والنماذج الأولية، بهدف جمع آراء واقعية من المستخدمين والمحترفين. تُعزز هذه الدورة من الاستماع والتحسين المستمر نهج الفريق. الأجهزة المفتوحة والدعم طويل الأمد.
السعر والمتاجر والسياسات المعتادة
تُقدّم الشركة المُصنّعة جهاز PwrTool 500 بسعر تنافسي قدره 149 دولارًا أمريكيًا. في قنوات البيع بالتجزئة، من الشائع العثور على نماذج للإبلاغ عن أسعار أقل في المتاجر الأخرى، مما يُساعد على الحفاظ على القدرة التنافسية. هذه الممارسات، إلى جانب سياسات الشحن والإرجاع واضحة، فإنها عادة ما تعمل على تحسين تجربة التسوق وثقة المستخدم النهائي.
وبالمثل، تعرض مواقع التجارة الإلكترونية إشعارات ملفات تعريف الارتباط مع خيارات وظيفية إلزامية وتفضيلات إحصائية أو شخصية. ورغم عدم ارتباط هذه السياسات بالأداء التقني للجهاز، إلا أنها تُسهّل عملية التصفح والشراء، ومن الشائع رؤية فئات مثل ملفات تعريف الارتباط الضرورية والتحليلية يتم التحكم بها من قبل المستخدم.
من حيث التوافر، تعمل استراتيجية التصنيع والتحالف اللوجستي مع Mouser على تسهيل التنفيذ المنظم، بينما توفر الوثائق المفتوحة ومجتمع ESPHome قاعدة مستقرة للدعم والتحديثات على المدى المتوسط والطويل.
بفضل نهج يجمع بين الانفتاح التام والتكامل المباشر مع Home Assistant ومواصفات قوية وبيئة عمل قابلة للتوسع تعتمد على ESP32-C3، يُقدم PwrTool 500 خيارًا جذابًا لمراقبة التيار المستمر وأتمتته. قدرته على العمل في نطاق 6-60 فولت، وقياس ذروة تصل إلى 500 أمبير، واختيار القطبية، والتحكم في مرحلات التيار العالي، والتوسع عبر I2C وGPIO، بالإضافة إلى شفافية المشروع واللوجستيات المخطط لها، تُشكل حزمة متكاملة لمن يرغبون في تجاوز مجرد رقم الشحن والبحث عن حلول متكاملة. تحكم دقيق وبيانات مفيدة وحرية تطوير التثبيت الخاص بك.