无线开关功率计Pro

0.背景故事

       在日常调试机器人时，我们常常面临机器人失控的风险，这不仅可能导致设备损坏，还可能危及人员安全。传统的急停开关在应对失控机器人时效果有限，而现有的远程开关则存在

• 功率小
• 体积大
• 无法检测功率
• 无法二次开发

等问题。为了解决这些痛点，我们启动了该项目。经过十余次打样、近一年的优化，并在ROBOCON2024赛场上进行了实际检验，基础版本已经达到了预期效果。然而，我们认为仍有提升空间，因此在基础版本的基础上进一步升级，推出了更强大的Pro版本。

该工程为无线开关功率计的升级版本

1.项目功能介绍

 

 

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1.1主要参数

• ESP32C3主控
• INA228传感器
• 可测量50V-320A，XT60接口
• 2*170A NMOS控制输出带缓启动
• 铝合金面板
• 15平方毫米铜条导流
• 工程配备两种开关
• 代码采用platformio+Arduino框架 
• 所有代码开源

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升级点：

• 通断控制：高侧PMOS 2*120A  -> 高侧NMOS 2*170A
• 采样芯片：INA226 16bit ->INA228 20bit
• 采样电阻：3920 5W -> 双3920 2*5W
• 铜条厚度:  2mm -> 2.5mm
• 回路内阻：6.3mΩ ->3.9mΩ 
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• 测量范围：26V~40A(默认) -> 50V~320A

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1.2功能

1.2.1ESP-NOW远程开关

两种开关工程文件在基础版中，PRO版本不重复列出

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无线急停开关：

• 可查看回传数据
• 无线急停的功能
• 锂电池充放电电路
• UART接口 
• CAN接口

详情见基础版工程

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mini开关：

• 使用58mm徽章作为顶面
• 带锂电池充放电
• 插电脑可以显示曲线
• 几个月的待机时间

详情见基础版工程

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1.2.2串口控制台

使用任意串口软件连接功率计即可使用串口控制台 

注：开启为1 关闭为0

也可打印数据到VOFA更好查看和保存波形(功率计本体及MINI开关均可使用该功能)

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1.2.3WEB控制及其API

WEB有两种模式

• STA:功率计连接wifi的模式
• AP:功率计产生wifi热点的模式

可通过串口控制台

• 切换模式
• 设置wifi名称和密码
• 查看IP

使用AP模式时，连接手机连接WIFI会自动弹出控制界面

注：固件默认不启动该功能，需要通过串口控制台wifi命令启用，启用后重启保持状态

后端API：

后端API可以

• 查看各种数据
• 控制输出状态

可以使用电脑或者服务器编写脚本实现更多的功能

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2.硬件部分

2.1结构设计

功率计：

• 上下面板采用CNC加工，特征简单，加工仅需6.8*2
• 中间使用打印件，打印成功率高。
• 上下PCB使用排线连接方便拆卸。
• 底部采用2.5mm厚度的铜条加强过流能力。
• 即使不加铜条也能获得大于10A的过流能力。

↓↓↓↓↓↓↓↓爆炸图↓↓↓↓↓↓↓

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2.2电路设计

• 主控ESP32-C3-WROOM-02
• 1.14寸焊接TFT彩屏
• 供电：TX4137+AMS1117，5V 3.3V输出均有TVS保护
• 输入输出控制：使用两颗HYG025N06LS1C2在正极控制，单颗标称60V170A 1.7mΩ
• MOS使用LTC7001控制，集成缓启动和电荷泵
• 输入输出各有一颗LED和TVS (TVS额定48V，功率计标称50V耐压为TVS安全电压)
• 烧录使用TYPEC直连主控，BOOT按键复用为左翻页键，重置按键位置靠内部防止误触
• 板载蜂鸣器可用于保护提示
• 电压电流采样：使用INA228+2*3920合金电阻 最大采样电流320A
• 实测回路内阻为3.9mΩ(数据仅对作者手中原型负责)，推荐长时间使用电流在50A以下。
• 顶部12*12*6倒装按键，使用12*12*5mm的按键可以防止误触

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3.软件部分

3.1开发框架

点击打开github代码仓库

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4.已知问题

2025/1/7

问题

功率计本体的14P FPC底座焊接难度大,复刻时注意多备几个

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5.项目属性

项目为首次线上公开，从未发布到其他地方过。

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6.开源协议

项目所有部分均为GPL3.0协议

• 源代码公开：分发该工程的修改版本必须按照GPL3.0开源
• 商业使用：你可以制作该工程的成品进行售卖，但必须保留版权声明和标识（@重庆邮电大学HXC战队）

 

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7、复刻指南

1.前期准备

• 下单PCB(工程中拼好的PCB)
• 元器件(BOM在附件中)
• CNC外壳和打印件
• 铜条加工(可选)

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2.掰开PCB后砂纸打磨连接处

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3.焊接元器件

无铜条可在开窗位置堆锡

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4.[可选]在mos涂抹适量硅脂,用胶带隔离遮盖铜条[焊盘]

• 硅脂为了将MOS的热量传导至铝底板增强散热
• 胶带遮盖为了安全，推荐pi胶带

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5.用排线链接上下底板

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6.安装外壳

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7.将功率计用typec线连接电脑，烧录固件

烧录教程和固件在代码仓库