HISTORIA WYDAŃ

Porównaj wersje projektu

MarkLabs EMS ESP Board v1 — mój interfejs do kotła Buderus

→
v1.0-guide-hobby

Dodano osobistą informację o hobbystycznym charakterze projektu i możliwych kolejnych wersjach.

v1.0-gerbers

Dodano sprawdzoną paczkę Gerber i Excellon oraz parametry zamówienia PCB.

+ dodano− usuniętobez zmian
11## Status projektu
33Nie jestem elektronikiem, tylko początkującym hobbystą. Płytka może zawierać błędy lub rozwiązania, które da się zrobić lepiej. Złożyłem ją, działa z moim kotłem i na moje potrzeby mi wystarcza. Nie traktuję jej jednak jako gotowego, profesjonalnego produktu. Być może z czasem powstaną kolejne, bardziej dopracowane i profesjonalne wersje. Jeśli chcesz odtworzyć ten układ, sprawdź schemat i montaż przed uruchomieniem.
55Ten projekt zacząłem od układu na płytce uniwersalnej. Działał, ale chciałem uporządkować montaż: zrobić własną PCB, zostawić wyjmowany ESP32 i podłączać zasilanie przewodami przez złącze śrubowe. Tak powstała MarkLabs EMS ESP Board v1.
77Złożyłem płytkę i uruchomiłem ją z kotłem Buderus. Prawidłowo odczytuje dane, również z zasilaniem przez przetwornicę LM2596: 12 V na wejściu przetwornicy, 5 V na wejściu PCB. To jest sprawdzone na moim egzemplarzu. Nie przedstawiam jeszcze wyników testów sterowania kotłem ani pomiarów długotrwałej stabilności i temperatur.
99Poniżej zebrałem instrukcję montażu i uruchomienia, żeby można było korzystać z niej bez szukania informacji w archiwach. Pliki ze schematem i rozmieszczeniem elementów są uzupełnieniem tego opisu.
1111## Co zbudowałem i dlaczego
1313Wykorzystuję firmware EMS-ESP i moduł ESP32 DOIT DevKit V1 z 30 wyprowadzeniami. ESP32 siedzi w dwóch gniazdach, więc mogę go wyjąć do programowania przez USB. Interfejs magistrali pracuje z napięciem 3,3 V z modułu ESP32. Nie zasilam urządzenia z magistrali kotła.
1515Rezystory wybrałem w rozmiarze 0805, z większymi polami lutowniczymi, żeby ułatwić ręczny montaż. Płytka ma 46 × 85 mm. Mój ESP32 ma około 28 × 52 mm, a odległość między rzędami pinów wynosi 25,4 mm. Sama nazwa „DevKit V1” nie wystarcza do wyboru modułu: przed zakupem porównaj też liczbę pinów, ich opisy i rozstaw.
1717Początek projektu opisałem tutaj: [EMS-ESP i Buderus GB122i — interfejs DIY](https://marklabs.pl/emsesp-buderus-logamax-plus-gb122i-interfejs-ems-diy/).
1919## Części: rezystory i kondensatory
2121Wszystkie rezystory na PCB mają obudowę 0805. Wartości według oznaczeń na płytce:
2323- R1 i R4: 10 kΩ.
2424- R2: 360 Ω.
2525- R3: 47 kΩ.
2626- R5: 100 kΩ.
2727- R6, R7 i R8: 4,7 kΩ.
2828- R9: 100 Ω, również 0805. Nie zmieniam go na rezystor 1 W; obciążenie impulsowe i temperatura pozostają do osobnego sprawdzenia.
3030Kondensatory ceramiczne są w obudowie 0805. Ich wartości i parametry w bazowej liście części to:
3232- C1: 68 pF, C0G, 50 V.
3333- C2: 1,5 nF, C0G, 50 V.
3434- C3: 10 nF, X7R, 50 V.
3535- C5: 1 nF, C0G, 50 V.
3636- C6 i C8: 100 nF, X7R, 50 V.
3737- C7: 10 µF, X7R, 16 V.
3838- C4: elektrolityczny 10 µF / 16 V. Projekt przewiduje obudowę o średnicy 4 mm i wysokości około 5,8 mm; przed lutowaniem trzeba sprawdzić dopasowanie podstawy i wyprowadzeń.
4040C4 jest jedynym elektrolitem na tej liście. Wartość mojego kondensatora potwierdziłem miernikiem: 10 µF. C4 i C7 mają taką samą pojemność nominalną, ale inny typ i inne miejsce w układzie — nie należy ich mylić.
4242## Części: półprzewodniki, dławiki i złącza
4444- D1–D5: BAT42W w obudowie SOD-123.
4545- D7: 1N4148W w obudowie SOD-123. Brak D6 w numeracji nie oznacza brakującego elementu.
4646- U1: LM393 w SOIC-8.
4747- T1: BC847B w SOT-23. W moim wcześniejszym prototypie był BC547B; na tej PCB przewidziany jest wariant SMD.
4848- Q1: DMP2035U w SOT-23, tranzystor P-MOSFET zabezpieczający zasilanie przed odwrotną polaryzacją. 2N7002 nie jest jego zamiennikiem.
4949- L1 i L2: po 4,7 µH, obudowa 1210; w bazowym zestawieniu CM322522-4R7KL.
5050- F1: bezpiecznik polimerowy 1206L075/13.2, obudowa 1206.
5151- J1 i J2: złącza śrubowe, po dwa styki, raster 5,08 mm.
5252- J3 i J4: gniazda żeńskie 1×15, raster 2,54 mm, do ESP32.
5353- Moduł ESP32 DOIT DevKit V1 30-pin, przetwornica LM2596 i zewnętrzny zasilacz 12 V DC.
5555Przy zakupie kieruj się również obudową, nie tylko nazwą elementu. Przewlekła BAT42 nie pasuje w pola SOD-123, a SOIC-8 dotyczy tutaj komparatora LM393, nie diod. Pełne numery katalogowe i footprinty zostawiłem w liście części do pobrania.
5757## Montaż PCB — od małych elementów do złączy
5959Do ręcznego montażu przygotuj lutownicę z niewielkim grotem, topnik, cynę, pęsetę, plecionkę i multimetr. Otwórz podgląd rozmieszczenia elementów z galerii i porównuj oznaczenia R, C, D oraz numery z listą powyżej.
6161Proponuję taką kolejność montażu:
6363- Najpierw rezystory i ceramiczne kondensatory 0805. Dla każdego elementu pocynuj jedno pole, ustaw go pęsetą, przylutuj ten koniec, a potem drugi.
6464- Następnie diody, U1, T1 i Q1. Sprawdź orientację przed przylutowaniem wszystkich wyprowadzeń.
6565- Dalej dławiki, F1 i elektrolit C4.
6666- Na końcu złącza śrubowe oraz gniazda ESP32. Przylutuj najpierw po jednym skrajnym styku, sprawdź ustawienie, a dopiero potem pozostałe.
6868Przed włożeniem ESP32 obejrzyj płytkę pod powiększeniem. Szukaj mostków z cyny, nieprzylutowanych końcówek i przesuniętych elementów. Sprawdź też, czy elementy pod modułem nie będą go dotykały. Gniazda muszą utrzymywać moduł równolegle do PCB.
7070## Polaryzacja: na co szczególnie uważać
7272**Pasek na diodzie oznacza katodę K. Nie oznacza automatycznie masy.** D1–D5 i D7 ustaw zgodnie z oznaczeniem katody na płytce; w zastosowanych footprintach jest to pad 1.
7474**C4 ma określoną polaryzację:** plus łączy się z węzłem DIV, minus z RX_PLUS. To kondensator w torze odbiorczym, a nie zwykły kondensator między zasilaniem i masą. Pasek na aluminiowym elektrolicie wskazuje stronę ujemną. Porównaj ją z oznaczeniem plusa na PCB i schematem.
7676Przy U1 sprawdź znacznik pinu 1. Nie zamieniaj miejscami T1 i Q1, mimo że oba mają po trzy wyprowadzenia i obudowę SOT-23. T1 ma bazę na pinie 1, emiter na 2 i kolektor na 3; Q1 ma bramkę na 1, źródło na 2 i dren na 3.
7878## Zasilanie — najpierw ustaw LM2596
8080U mnie działa zewnętrzne 12 V DC i przetwornica LM2596 obniżająca napięcie do 5 V. Połączenie wygląda tak:
8282- Plus zasilacza 12 V → IN+ przetwornicy.
8383- Minus zasilacza → IN− przetwornicy.
8484- OUT+ przetwornicy → J1, styk +5 V.
8585- OUT− przetwornicy → J1, styk GND.
8787**Najpierw podłącz do LM2596 tylko zasilacz, bez PCB.** Multimetr ustaw na pomiar napięcia stałego, czarną sondę przyłóż do OUT−, czerwoną do OUT+. Potencjometrem ustaw 5,0 V i sprawdź odczyt. Dopiero po odłączeniu zasilania połącz przetwornicę z J1.
8989**Nie podawaj 12 V bezpośrednio na J1 ani na VIN ESP32 w tym projekcie.** Q1 zabezpiecza polaryzację, ale nie obniża napięcia. Magistralę kotła podłącza się do J2, nie do wejścia zasilania. Układ nie ma separacji galwanicznej od EMS.
9191## Kontrola napięć przed podłączeniem kotła
9393Pierwszą kontrolę wykonaj bez ESP32 i bez przewodu EMS. Przy odłączonym zasilaniu sprawdź miernikiem, czy między wejściem +5 V i GND nie ma trwałego zwarcia. Krótki sygnał testera podczas ładowania kondensatorów sam w sobie nie przesądza o zwarciu.
9595Po włączeniu zasilania zmierz napięcia względem TP1, czyli GND:
9797- TP2: wejście 5 V z J1.
9898- TP3: zasilanie modułu po zabezpieczeniu, około 5 V.
9999- TP4: napięcie 3,3 V z ESP32; sprawdzaj je dopiero po zamontowaniu modułu.
101101Wyłącz zasilanie, włóż zaprogramowany ESP32 i dopiero wtedy uruchom płytkę ponownie. Sprawdź TP4. Jeśli brakuje 3,3 V lub napięcia są nieprawidłowe, odłącz zasilanie i wróć do kontroli montażu. Do czasu wyjaśnienia nie podłączaj magistrali kotła.
103103## ESP32 i konfiguracja EMS-ESP
105105Do programowania przez USB wyjmuję ESP32 z gniazd. Po zaprogramowaniu odłączam USB i wkładam moduł do PCB przy wyłączonym zasilaniu. W tej konfiguracji nie korzystam jednocześnie z USB i zewnętrznego zasilania płytki.
107107Zwróć uwagę na orientację modułu: antena i gniazdo USB muszą znaleźć się po stronach pokazanych na rysunku rozmieszczenia. Sprawdź zgodność pinów VIN, GND i 3V3 z gniazdami, zanim włączysz zasilanie.
109109W konfiguracji [EMS-ESP](https://emsesp.org/) ustaw piny zgodnie z tą PCB:
111111- Odbiór ESP_RX: GPIO23.
112112- Nadawanie ESP_TX: GPIO5.
114114Skonfiguruj połączenie Wi-Fi i sprawdź dostęp do panelu EMS-ESP. Jeśli korzystasz z MQTT, wpisz dane swojego brokera. Mój opis konfiguracji z Home Assistant jest tutaj: [Buderus GB122i, Home Assistant i MQTT](https://marklabs.pl/emsesp-buderus-gb122i-home-assistant-mqtt/). Ten projekt korzysta z EMS-ESP, a nie z ESPHome.
116116## Podłączenie EMS i pierwszy odczyt
118118Po sprawdzeniu zasilania odłącz je i połącz złącze J2 z zaciskami magistrali EMS kotła, zidentyfikowanymi według dokumentacji konkretnego modelu. Nie dobieraj zacisków na podstawie samego podobieństwa nazw ani wyglądu złącza.
120120Po ponownym uruchomieniu otwórz panel EMS-ESP. Sprawdź status magistrali, wykryte urządzenia i dostępne odczyty. U mnie zmontowana płytka prawidłowo odczytuje kocioł Buderus, także przy pracy z LM2596. Na początek warto pozostać przy odczycie; działanie wysyłania poleceń jest osobnym testem.
122122## Gdy coś nie działa
124124- Brak zasilania ESP32: zacznij od wyjścia LM2596, polaryzacji J1 i pomiarów TP2 oraz TP3. Następnie sprawdź F1, Q1 i luty gniazd.
125125- ESP32 działa, ale nie ma danych kotła: sprawdź właściwe zaciski EMS, połączenie z J2, ustawienia GPIO23/GPIO5 oraz orientację diod i U1.
126126- Moduł się restartuje: sprawdź napięcie podczas pracy, połączenia przewodów i jakość zasilania. Sam poprawny pomiar bez obciążenia nie wyklucza problemu z zasilaczem.
127127- Podejrzenie błędu montażu: porównaj element po elemencie z rysunkiem rozmieszczenia. Szczególnie sprawdź C4, D7 oraz różnicę między T1 i Q1.
129129To kolejność sprawdzania układu, a nie lista awarii, które wystąpiły w moim egzemplarzu.
131131## Obudowa
133133Obudowa jest w trakcie tworzenia. Dotychczasowy projekt nie nadaje się do wykorzystania, dlatego będę nad nim dalej pracował. Na razie wycofałem jego pliki i wizualizację z tego wpisu. Gdy przygotuję i sprawdzę nową wersję, uzupełnię tę sekcję.
135135## Pliki do pobrania
137Instrukcję montażu i uruchomienia masz powyżej. Do pracy przy płytce zostawiam dodatkowo:
137- [Gerbery do zamówienia PCB — ZIP](https://marklabs.pl/projekty/zalacznik.php?id=9).
139- [Projekt KiCad — schemat, PCB i biblioteki lokalne](https://marklabs.pl/projekty/zalacznik.php?id=6).
139Paczka zawiera warstwy Gerber oraz pliki wierceń PTH i NPTH do zamówienia samej PCB. Parametry: 46 × 85 mm, FR-4, 2 warstwy, grubość 1,6 mm, miedź 1 oz. Niebieską soldermaskę i biały nadruk wybierz w formularzu producenta — kolor nie jest zapisany w Gerberach. Przed zatwierdzeniem zamówienia sprawdź podgląd warstw, obrys i otwory w serwisie producenta.
140- [Schemat, rozmieszczenie elementów i instrukcja montażu](https://marklabs.pl/projekty/zalacznik.php?id=7).
140
141- [Pełna lista części PCB](https://marklabs.pl/projekty/zalacznik.php?id=5).
141Instrukcję montażu i uruchomienia masz powyżej. Do pracy przy płytce zostawiam dodatkowo:
143Układ wywodzi się ze schematu EMSBus-UART-Converter autorstwa Dani Macias Perea. Firmware EMS-ESP jest dziełem jego autorów. Udostępnienie moich materiałów nie zmienia warunków licencji tych źródeł.
143- [Projekt KiCad — schemat, PCB i biblioteki lokalne](https://marklabs.pl/projekty/zalacznik.php?id=6).
144- [Schemat, rozmieszczenie elementów i instrukcja montażu](https://marklabs.pl/projekty/zalacznik.php?id=7).
145- [Pełna lista części PCB](https://marklabs.pl/projekty/zalacznik.php?id=5).
146
147Układ wywodzi się ze schematu EMSBus-UART-Converter autorstwa Dani Macias Perea. Firmware EMS-ESP jest dziełem jego autorów. Udostępnienie moich materiałów nie zmienia warunków licencji tych źródeł.