Похоже, компанию Kincony уже не остановить — она вышла на крейсерскую скорость и выдаёт на-гора новые контроллеры чуть ли не каждую неделю. Причём это не стандартные «унылые» девайсы, а в полном смысле слова оригинальные контроллеры в неподражаемом стиле Kincony.

С технологической точки зрения у инженеров и производственников Kincony нет никаких проблем — они могут создать контроллер с любой архитектурой и составом компонентов и мы от одной модели к другой видим всё более и более причудливые реализации их идей.

Сегодня мы рассмотрим очередной их шедевр — контроллер KC868-E8T, которой имеет на борту ESP32, 4G LTE, Tuya, Ethernet интерфейс LAN8270A, цифровые входы, реле (в разъёмах), часть из которых снабжена подсистемой контроля напряжения, тока, мощности и потреблённой нагрузкой энергии, часы реального времени на DS3231, приёмник 433 МГц, дисплей и т. д. и т. п. Чуть ниже будет дан полный список всех элементов и подсистем KC868-E8T, который содержит четверть сотни пунктов.

Образно, KC868-E8T — это что-то вроде современного высокотехнологического танка, который может «переехать» вашу задачу по автоматизации и даже не заметить этого — настолько много возможностей он предоставляет (грамотному) проектировщику IoT систем.

❯ Kincony KC868-E8T

Теперь давайте познакомимся со списком всех элементов и подсистем контроллера KC868-E8T. Список более чем внушительный, какой-нибудь инженер, лет десять тому назад, увидев такой список возможностей, подумал бы, что при жизни попал в рай. Да и сейчас создаётся ощущение, что возможностей KC868-E8T больше, чем фантазия позволит реализовать (редкий, кстати, случай).

KC868-E8T содержит:

• Микроконтроллер ESP32-WROOM-32UE
• Разъём для ESP32 антенны
• 8 цифровых опторазвязанных входов («сухой контакт»)
• 8 кнопок управления цифровыми входами
• 8 светодиодов цифровых входов
• 8 реле 220В/16А в разъёмах (4 с контролем потребления и 4 обычных)
• 4 реле (1-4) с контролем напряжения, тока, потребляемой мощности и т. д.
• 4 реле (5-8) COM, NC, NO
• 8 светодиодов состояний реле
• 4G LTE модуль Quectel EC200U-EU
• Разъём для 4G LTE антенны
• Разъём для SIM карты
• Tuya чип CBU
• Разъём для Tuya антенны
• Кнопка «Tuya config»
• Вход для датчика/датчиков (DS18B20)
• Приёмник 433 МГц
• Интерфейс RS485
• Универсальный I2C разъём
• Разъём I2C для дисплея
• Разъём I2C для RTC модуля DS3231
• Ethernet LAN8270A
• Разъём USB для программирования и заливки прошивок
• Кнопки «Reset» и «Download» ESP32
• Питание от 12 В постоянного тока

Тут даже нет смысла описывать каждый отдельный элемент — их слишком много и они слишком разнообразны. Поэтому пройдёмся по KC868-E8T квадратно-гнездовым методом и широкими мазками очертим контуры его основных подсистем (их возможностей).

1. Ядро ESP32. Тут тоже особо говорить нечего — всё это было уже сказано много раз: мощный MCU, много памяти, беспроводные и проводные интерфейсы и т. д. и т. п. — бери и реализуй любой нужный в конкретном проекте функционал.

2. 4G LTE. 4G LTE модуль на Quectel EC200U-EU позволяет добавить в систему возможность работы в 4G сетях, посылать и принимать информационные и управляющие SMS и т. д. Это выводит решения на KC868-E8T на более высокий уровень со всеми соответствующими плюсами, о которых тоже говорилось неоднократно.

3. Tuya. KC868-E8T имеет на своём борту специализированный Tuya чип CBU, который позволяет работать с Tuya, управлять контроллером через интернет и т. д. То есть для интеграции с Tuya облаком в KC868-E8T уже есть всё необходимое.

4. Ethernet интерфейс. Ethernet интерфейс на LAN8270A позволяет подключать контроллер к проводным Ethernet сетям (плюс ко множеству беспроводных интерфейсов, поддерживаемых KC868-E8T).

5. Energy Meter. 4 из 8 реле KC868-E8T имеют возможность контроля напряжения, тока, мощности и потреблённой нагрузкой энергии. Очень и очень полезное дополнение функционала контроллера. Можно пожалеть только о том, что не все 8 реле имеют такую возможность.

6. RTC. Наконец-то Kincony стала штатно комплектовать свои контроллерами часами реального времени на DS3231 (разъёмом для подключения). Если так пойдёт и дальше, глядишь, и хардверный вачдог добавят на плату.

Все остальные возможности KC868-E8T (8 DI, DS18B20, 433 МГц, RS485, дисплей и т. д.) я тут описывать не буду — мы поговорим о них подробнее далее, в соответствующих разделах.

❯ Программное обеспечение

Понятно, что контроллер сам по себе работать не будет, ему для этого нужно какое-то программное обеспечение. Тут есть два варианта:

1. Оригинальное программное обеспечение. Kincony предоставляет для KC868-E8T свою фирменную прошивку, в которой она реализует своё видение того, как должен работать KC868-E8T. Например, в ней реализован набор предопределённых SMS команд при помощи которых можно управлять KC868-E8T. Скачать прошивку и задать вопросы по KC868-E8T можно в соответствующем разделе на форуме Kincony.

2. Своя прошивка. Если вы владеете программированием в достаточной степени, то можете самостоятельно реализовать любые функции KC868-E8T. Или можно заказать создание прошивки для KC868-E8T многочисленным разработчикам.

Мне ближе второй подход — при самостоятельном программировании вы можете сделать всё так, как вам нравится и так, как нужно именно вам.

❯ Внешний вид и конструкция

В случае KC868-E8T мы видим нововведение компании Kincony — она стала упаковывать свои (немаленькие) контроллеры в плёнку. Плёнка жёсткая и обеспечивает какую-никакую защиту платы с деталями. В любом случае, с плёнкой сохранность контроллера при транспортировке будет лучше, чем без плёнки.



Конструктивно, это всё та же огромная плата типоразмера «авианосец на DIN-рейку», вставленная в специальный нарезной профиль. При таком размере платы это оправданное решение, но оно имеет и отрицательные стороны, например, контроллер не имеет корпуса и никак не защищён от пыли.



Плата имеет аж 3 разъёма для подключения антенн (Wi-Fi, 4G LTE, Tuya), выделяются также реле, вставленные в разъёмы и допускающие быструю замену без пайки.

❯ Схемотехника

Теперь посмотрим на KC868-E8T, так сказать, с высоты птичьего полёта, чтобы хорошо рассмотреть расположение отдельных компонентов и подсистем контроллера. Огромная «плюха» слева — это чип 4G LTE EC200U-EU.



Обратная сторона платы. Снова мы не видим защитных прорезей в текстолите возле реле. Нормально это или нет нам расскажут специалисты-проектировщики в комментах.

Питание

Видимо из-за проблем размещения всех элементов на плате, подсистема питания разбросана по всей плате контроллера. Сама схемотехника традиционна для Kincony — понижающий DC-DC преобразователь XL1509-5 формирует напряжения 5 В, а линейный регулятор LM117-3V3 — напряжение 3,3 В.


Принципиальная схема подсистемы питания:

Ядро ESP32

Подсистема ядра на ESP32 реализована Kincony традиционным для её контроллеров способом, даже расположение модуля на плате можно найти с закрытыми глазами. Единственное (и положительное) отличие — это наличие U.FL/IPEX разъёма для подключения внешней антенны. Это может пригодиться при расположении контроллера внутри металлического шкафа.


Принципиальная схема подсистемы ядра ESP32:

USB-UART

Мост USB/UART выполнен по привычной схеме на чипе CH340C и имеет две кнопки Reset и Download.


Принципиальная схема подсистемы моста USB/UART:

Цифровые входы

Контроллер имеет 8 цифровых оптоизолированных входов «сухой контакт» на оптронах EL357. Каждый вход снабжён индикаторным светодиодом и тестовой кнопкой. Для связи с ESP32 используется расширитель цифровых входов/выходов c I2C интерфейсом PCF8574P.


Принципиальная схема подсистемы цифровых входов:

Подсистема реле

В качестве выходов KC868-E8T имеет 8 реле, установленных в специальные разъёмы, что позволяет оперативно их заменять в случае поломки. Четыре из этих реле (номера 5-8) «обычные», то есть просто имеют контакты COM, NC, NO, а другие четыре (номера 1-4) — «продвинутые», с контролем напряжения, тока, потребляемой мощности и т. д.

Взаимодействие с микроконтроллером ESP32 также осуществляется при помощи расширителя входов/выходов c I2C интерфейсом PCF8574P. Далее управляющие сигналы поступают на чипы 74HCT14 и ULN2003A, которые, в свою очередь, управляют работой реле.

Здесь же присутствуют индикаторные светодиоды, по свечению которых можно определить текущее состояние реле.


Принципиальная схема подсистемы реле:

Energy Meter

Как я уже отметил выше, 4 из 8 реле снабжены подсистемой контроля параметров электропитания, среди которых: напряжение, ток, мощность и потреблённая нагрузкой энергия. Эту подсистему обслуживают две специализированные микросхемы BL0939 с UART интерфейсом и два типа входных формирователей: для тока на HCT226JY-2 и для напряжения на ZMPT107, с соответствующей обвязкой.


Принципиальная схема подсистемы Energy Meter:

Разъём для датчиков

KC868-E8T имеет разъём для подключения датчика, например популярного DS18B20 или сети из нескольких подобных датчиков. Фактически, это выход GPIO микроконтроллера ESP32 и вы можете использовать его для нужд своего проекта.


Принципиальная схема подсистемы подключения датчиков:

433 МГц

Подсистема 433 МГц включает в себя только поддержку приёма таких сигналов. То есть поуправлять беспроводными устройствами 433 МГц не получится, можно только принимать данные от других устройств.


Принципиальная схема подсистемы 433 МГц:

Интерфейс RS485

Интерфейс RS485 реализован по традиционной для Kincony схеме на чипе MAX1348 и буфере 74LVC1G125.


Принципиальная схема подсистемы интерфейса RS485:

Ethernet

Ethernet интерфейс реализован на «физике» LAN8720A и о нём особенно нечего сказать, кроме того, что это очень полезное дополнение функционала контроллера, оно прекрасно работает и точно не является лишним.


Принципиальная схема подсистемы Ethernet интерфейса:

RTC модуль DS3231

Наконец-то! Наконец-то компания Kincony услышала наши молитвы и дополнила свой контроллер подсистемой часов реального времени (RTC) на чипе DS3231. Тот, кто хоть раз в жизни делал реальный IoT проект, по достоинству оценит это нововведение.

Правда это дополнение сделано в виде разъёма под стандартный Ардуино-модуль, но подключить его к этому разъёму совсем нетрудно, а наличие RTC на борту многого стоит.


Принципиальная схема подсистемы часов реального времени:

4G LTE

Подсистема 4G LTE выполнена на монструозном чипе Quectel EC200U-EU с невероятным количеством контактов и предоставляемых им возможностей. Про пользу 4G LTE связи в контроллере я здесь распространяться не буду — это очевидно и об этом подробно сказано много раз.


Принципиальная схема подсистемы 4G LTE:

Tuya

Для особых гурманов, техно-фетишистов и поклонников современных IoT Home-Automation технологий компания Kincony добавила на плату специализированный Tuya-чип CBU, который содержит всё необходимое для работы с Tuya и подключения к её облаку.


Принципиальная схема подсистемы Tuya:

Дисплей

Пожалуй, единственное чего не хватало в KC868-E8T — это дисплея и нам снова повезло — если присмотреться, то на плате видно место для подключения и установки I2C дисплея. Скорее всего штатно это хит всех времён и народов — дисплей SSD1306.


Принципиальная схема подключения дисплея:

Универсальный разъём I2C

Ну и универсальный I2C разъём, который точно не будет лишним в вашем проекте по автоматизации — я уверен, что вы найдёте как его использовать с максимальной пользой.


Принципиальная схема разъёма I2C:

❯ Распиновка

Распиновка KC868-E8T. И снова мы видим блеск и нищету ESP32: великолепный микроконтроллер с огромными возможностями и рахитичным набором GPIO — эдакий колосс на десятке глиняных GPIO ножек.

❯ Схема внешних подключений

Схема разъёмов и подключений от производителя и то, как он видит использование KC868-E8T.

❯ Заключение

Даже не знаю, что сказать о KC868-E8T в заключение — тут «наворочено» столько возможностей, что программировать это чудо можно до бесконечности и всё равно останется то, что ещё можно реализовать. В общем, ваш проект уже с нетерпением ждёт встречи с этим властелином IoT.