DMR Monitor na ESP32

 

 Prototyp monitora DMR na płytce uniwersalnej.

 

Po co powstał ten projekt?

Jeśli działasz w cyfrowym radiu DMR i chcesz mieć stały podgląd aktywności na wybranym kanale (TalkGroup) bez potrzeby odpalania komputera, ten projekt jest dla Ciebie.

Zbudowałem przenośny monitor DMR oparty o ESP32, który łączy się przez WiFi z siecią BrandMeister, wyświetla na kolorowym ekranie TFT 4″ aktualnie nadającego operatora, historię ostatnich transmisji, czas trwania nadawania i zapisuje logi na kartę SD. Wszystko w jednym, kompaktowym urządzeniu.

---

Co dokładnie robi ten program?

Program działa w pętli, nasłuchując na WebSocketach danych z BrandMeister i reagując na pojawiający się ruch w TalkGroup 260. Oto jego główne funkcjonalności:

📡 Łączność z BrandMeister przez WebSocket

• Nawiązuje bezpieczne połączenie (SSL) z API BrandMeister.

• Subskrybuje wszystkie zdarzenia (join everything).

• Automatycznie wznawia połączenie w razie przerwania.

👤 Wyświetlanie aktywnego operatora

• Pokazuje znak wywoławczy (np. SP5XYZ).

• Wyświetla imię operatora lub alias TalkerAlias.

• Podaje ID operatora oraz numer TalkGroup.

• Mierzy i wyświetla czas trwania bieżącej transmisji (format MM:SS).

📜 Historia ostatnich operatorów

• Przechowuje w pamięci ostatnich 4 operatorów (maksymalnie).

• Wyświetla ich znak, nazwę, TG oraz godzinę transmisji.

• Unika duplikowania tego samego operatora z rzędu – jeśli ten sam wraca, aktualizuje tylko znacznik czasu.

💾 Logowanie do pliku CSV na karcie SD

• Każda zakończona transmisja jest zapisywana w pliku /dmr_log.csv na karcie SD.

• Log zawiera: datę i godzinę rozpoczęcia, datę i godzinę zakończenia, znak, nazwę, ID, TG oraz czas trwania w sekundach.

• Automatycznie tworzy nagłówek pliku, jeśli nie istnieje.

  Zapisane dane możemy odczytać w programie który czyta pliki *.csv.

   

  Przykładowe dane zapisane na karcie SD: 

  
  
  
  
  

🎨 Przyjazny interfejs użytkownika

• Wyświetlacz TFT 4″ (480×320 px) z płynną obsługą graficzną.

• Ikona radia zmienia kolor w zależności od stanu RX.

• Wizualizacja trwania transmisji za pomocą animowanego paska (fale radiowe).

• Zegar NTP (synchronizacja czasu z Internetu) w prawym górnym rogu.

• Status połączenia z BrandMeister – zielone/czerwone kółko.

🔧 Konfiguracja z karty SD

• Dane WiFi (SSID i hasło) są odczytywane z pliku config.txt na karcie SD – nie musisz ich hardkodować w programie. W ten sposób nie musisz ingerować w program by zalogować się do swojej sieci WiFi. Wystarczy zmienić dane na karcie SD.

• Format pliku:

  SSID=moja_siec
  PASS=moje_haslo

  dane te zapisujemy na karcie SD w pliku o nazwie config.txt 

---

Co znajduje się w środku? – zaglądamy do kodu

Kod ma około 1800 linii i jest podzielony na logiczne sekcje. Oto najważniejsze fragmenty:

🔹 Komunikacja z BrandMeister

Sercem programu jest obsługa WebSocket. Funkcja webSocketEvent() odbiera dane JSON, które przychodzą w dwóch zagnieżdżonych warstwach – najpierw wyciąga właściwy payload, potem deserializuje go i sprawdza, czy DestinationID pasuje do monitorowanego TG (260). Jeśli tak – wywołuje nowaAktywnosc().

cpp

if (destinationID != MONITORED_TG) {
  break;
}

🔹 Logika końca transmisji

Funkcja sprawdzKoniecRX() sprawdza, czy od ostatniego odebranego pakietu minęło więcej niż 2500 ms. Jeśli tak – uznaje transmisję za zakończoną, zapisuje log na SD i przełącza ekran w stan czuwania.

🔹 Efektowny interfejs

Użyłem bibliotek Adafruit GFX i ST7796S do obsługi wyświetlacza. Funkcja rysujIkoneRadia() rysuje ikonę, która świeci na zielono podczas odbioru, a na ciemnoszaro w stanie czuwania. Animacja RX (animacjaRX()) to paski imitujące fale radiowe – odświeżane co 150 ms.

🔹 Historia i logika deduplikacji

dodajDoHistorii() przesuwa starsze wpisy w dół i wstawia nowego operatora na pierwszą pozycję. Co ważne – jeśli ten sam operator pojawia się ponownie, nie jest dodawany drugi raz, a jedynie aktualizowany jest jego znacznik czasu.

---

Jak uruchomić ten projekt na swoim ESP32?

Potrzebne elementy

• ESP32 (np. Wemos D1 R32, NodeMCU-32S) Ja zrobiłem to na ESP32 WROOM-32U.

• Wyświetlacz TFT z kontrolerem ST7796S (lub kompatybilny, 4″ 480×320 px SPI)

• Karta microSD (do zapisu logów i konfiguracji)

• Kabel USB, zasilanie 5V

  Nie zamieszczam schematu bo na podstawie definicji pinów można to zrobić bez problemu. 

   

Konfiguracja

1. Sformatuj kartę SD jako FAT32.

2. W katalogu głównym karty utwórz plik config.txt o zawartości:

   text

   SSID=TwojaNazwaWiFi
   PASS=TwojeHasloWiFi

3. Zainstaluj wymagane biblioteki w Arduino IDE lub PlatformIO:

   • WiFi.h

   • WebSocketsClient.h

   • ArduinoJson.h (wersja 6.x)

   • Adafruit_GFX.h

   • Adafruit_ST7796S_kbv.h

   • SD.h

   • time.h

4. Sprawdź piny w sekcji KONFIGURACJA SPRZETOWA – dopasuj do swojej płytki.

5. Skompiluj i wgraj na ESP32.

   Niektóre piny są zdublowane dla wyświetlacza i karty SD. To nie jest błąd. TAK MA BYĆ! 

// ==================================

//                 KONFIGURACJA SPRZĘTOWA

// ==================================

// Piny wyświetlacza (VSPI)

#define TFT_CS 16

#define TFT_RST 4

#define TFT_DC 2

#define TFT_MOSI 23

#define TFT_SCLK 18

#define TFT_BACKLIGHT 17

// Piny karty SD (współdzielone z wyświetlaczem, różne CS)

#define SD_CS_PIN 21  

#define SD_MISO 19  

#define SD_MOSI 23

#define SD_SCLK 18

 

 

 

Dla kogo jest ten projekt?

• Krótkofalowców i pasjonatów łączności cyfrowej DMR.

• Twórców projektów IoT szukających ciekawego zastosowania dla ESP32.

• Programistów embedded, którzy chcą zobaczyć, jak integrować WebSocket, JSON i wyświetlacz w jednym urządzeniu.

---

Podsumowanie

Projekt pokazuje, jak z pozornie prostego mikrokontrolera można zbudować zaawansowane urządzenie monitorujące z graficznym interfejsem, zapisem danych i komunikacją przez Internet. Kod jest napisany przejrzyście, z podziałem na funkcje, co ułatwia modyfikacje – na przykład można zmienić monitorowany TalkGroup, dodać więcej historii lub zintegrować z własnym API.

*********************************************************************

 NOWA WERSJA I NOWE MOŻLIWOŚCI

DMR Monitor HF5WWL - Wersja 4.3 MULTI  z obsługą wielu grup

 

Co nowego?

Najważniejszą zmianą w wersji 4.3 MULTI jest możliwość monitorowania wielu grup DMR jednocześnie. Dotychczas urządzenie śledziło wyłącznie polską grupę 260. Teraz możesz dowolnie konfigurować, które grupy chcesz obserwować.

Jak to działa?

Plik konfiguracyjny monitored_tg.txt

Na karcie SD wystarczy utworzyć plik monitored_tg.txt i wpisać w nim numery grup, które chcemy monitorować. Każda grupa w osobnej linii: 

260
26077
260042
1
2

Nowa funkcja: monitorowanie wszystkich grup z prefiksem 260

Jeśli chcesz śledzić wszystkie grupy zaczynające się od 260 (np. 260, 26077, 260042, 260123, itd.), wystarczy wpisać w pliku:

text

260*

To szczególnie przydatne, gdy interesują Cię wszystkie lokalne grupy w Twoim regionie.

Łączenie opcji

Możesz też łączyć oba sposoby:

# Wszystkie grupy z prefiksem 260
260*
# Dodatkowo inne grupy
1
2
3

Monitor oczekuje na aktywność na wybranych grupach:

Zmieniły się też zapisy w logu. Teraz wyglądają tak:

Co z dotychczasową funkcjonalnością?

• Działanie z grupą 260 - jeśli brak pliku monitored_tg.txt, program domyślnie monitoruje grupę 260 (zgodnie z poprzednią wersją)

• Logowanie do CSV - bez zmian, nadal zapisuje wszystkie aktywności

• Wyświetlacz i interfejs - bez zmian, zachowano dotychczasowy wygląd

• Połączenie z BrandMeister - bez zmian

Przykładowe zastosowania

1. Monitorowanie lokalnych grup - wpisz wszystkie lokalne grupy w swoim regionie

2. Śledzenie konkretnych rozmów - dodaj tylko interesujące Cię grupy

3. Obserwacja ruchu w całym prefiksie 260 - użyj 260*

4. Mieszane - monitoruj grupę 260, wszystkie podgrupy 260 i dodatkowe grupy zagraniczne

Wymagania

• Karta SD z plikami:

  • config.txt - dane WiFi (SSID i hasło)

  • monitored_tg.txt - lista grup do monitorowania (opcjonalnie)

    Plik  dmr_log.csv zostanie utworzony automatycznie o ile go już nie utworzono.

Kompatybilność

Zmiany są w pełni kompatybilne wstecznie. Jeśli nie utworzysz pliku monitored_tg.txt, program zachowa się identycznie jak poprzednia wersja i będzie monitorować tylko grupę 260.

Podsumowanie

Nowa wersja DMR Monitora daje użytkownikowi pełną kontrolę nad tym, które grupy chce obserwować. To proste, ale bardzo użyteczne ulepszenie, które sprawia, że urządzenie staje się jeszcze bardziej wszechstronnym narzędziem do monitorowania ruchu DMR.

 

 Krótki filmik prezentujący pracę prototypu.

 

Cały kod w formacie *.bin możesz otrzymać bezpłatnie po kontakcie przez e-mail

  - Jeżeli do mnie napiszesz możesz dostać program z usuniętym moim znakiem (wpiszę Twój znak).

---

 

✍️ Autor: Robert HF5WWL
📅 Data projektu: Lipiec / sierpień 2026 r.
 📍 Lokalizacja: Wołomin, POLSKA
📁 Coś nie jasne? Pytaj poprzez e-mail (hf5wwl@gmail.com) lub w komentarzu 
🛠️ Poziom trudności: Łatwy  (jak się ma oprogramowanie) 😊

 

#HamRadio
#DMRradio
#TalkGroup260
#AmateurRadio
#DigitalRadio
#RadioMonitor
#SP5WWL

Modernizacja modułu ESP32 – wymiana anteny PCB na gniazdo SMA

 📶🏠  Czy Twoje projekty IoT tracą zasięg tam, gdzie najbardziej go potrzebujesz? Jeżeli tak, to rozwiązanie jest dla Ciebie! 

W prezentowanej modyfikacji modułu opartego o procesor ESP32-D0WD06 zdecydowałem się na rezygnację z fabrycznej anteny PCB i zastąpienie jej gniazdem SMA, umożliwiającym podłączenie zewnętrznej anteny WiFi. Celem modernizacji było poprawienie zasięgu, stabilności połączenia oraz elastyczności w doborze anteny – szczególnie w zastosowaniach stacjonarnych i eksperymentalnych.

Antena PCB – dlaczego nie zawsze wystarcza?

Fabryczna antena drukowana (PCB) ma jedną niezaprzeczalną zaletę: nic nie kosztuje i nie zajmuje miejsca. Niestety, w praktyce jej skuteczność bywa mocno zależna od:

• położenia modułu,

• otoczenia (obudowa, przewody, płaszczyzna masy),

• odległości od punktu dostępowego.

W przypadku projektów, w których moduł ESP32 pracuje w obudowie lub w trudniejszych warunkach propagacyjnych, antena PCB szybko staje się wąskim gardłem.

Zakres modyfikacji

Modernizacja polegała na:

1. Przecięciu ścieżki anteny PCB w precyzyjnie dobranym miejscu – dokładnie tam, gdzie kończy się linia zasilająca antenę, a zaczyna jej struktura promieniująca.

2. Odseparowaniu anteny drukowanej od toru RF, aby zapobiec jej dalszemu wpływowi na dopasowanie impedancyjne.

3. Przylutowaniu gniazda SMA:

   • środkowy pin gniazda do punktu zasilania anteny (RF),

   • masa gniazda do masy modułu (kilka punktów lutowniczych, możliwie krótka droga).

Na załączonych zdjęciach widać zarówno oryginalną postać modułu z anteną PCB, jak i wersję po modyfikacji, wyposażoną w solidnie osadzone gniazdo SMA.

 

Aspekty techniczne – kilka ważnych uwag

• Minimalna długość połączenia RF
  Połączenie pomiędzy wyjściem RF ESP32 a gniazdem SMA wykonano możliwie najkrótszą drogą. Przy 2,4 GHz każdy milimetr ma znaczenie – to już nie są przewody, tylko linie transmisyjne.

• Masa ma znaczenie
  Gniazdo SMA zostało solidnie połączone z masą modułu. Dobre uziemienie to warunek konieczny dla poprawnej pracy toru antenowego i stabilnej impedancji. 

• Brak dodatkowych elementów
  W tej modyfikacji nie stosowano dodatkowych kondensatorów ani dławików – wykorzystano istniejący tor RF, który w wersji fabrycznej zasilał antenę PCB.

 

Efekt końcowy

Po modernizacji moduł zyskuje:

• możliwość stosowania dowolnej anteny WiFi (dookólnej, kierunkowej, zewnętrznej),

• wyraźnie lepszy zasięg i stabilność połączenia,

• pełną swobodę eksperymentów antenowych – od krótkich „patyczków” po solidne anteny panelowe.

A co najważniejsze: modyfikacja jest odwracalna tylko w teorii, ale w praktyce – jeśli raz zobaczysz różnicę w RSSI i stabilności linku, do anteny PCB raczej nie będziesz chciał wracać 😉

Podsumowanie

Opisana modernizacja to prosty, ale bardzo skuteczny sposób na podniesienie możliwości modułu ESP32. Wymaga precyzji, pewnej ręki i podstawowej świadomości RF, ale efekty są absolutnie warte wysiłku – szczególnie w projektach, gdzie niezawodna łączność WiFi jest kluczowa.

Zasięg to często "być albo nie być" dla urządzeń brzegowych. W ramach optymalizacji modułu ESP32-D0WD-V3, przeprowadziłem modyfikację toru RF, zastępując zintegrowaną antenę PCB profesjonalnym gniazdem SMA. Taka zmiana pozwala na pełną elastyczność w doborze anten zewnętrznych i drastyczną poprawę parametrów RSSI. Czyste cięcie, pewny lut, lepszy zasięg.

Pamiętaj by moduł nie pracował bez anteny. Jeżeli nie masz pod ręką właściwej anteny załóż obciążenie (rezystor 50R). Praca modułu bez obciążenia nadajnika może go uszkodzić! 

  

#ESP32 #RFDesign #HardwareMod #IoT #Engineering #Electronics #SmartHome

 

✍️ Autor: Robert HF5WWL
📅 Data projektu: Luty 2026 r.
 📍 Lokalizacja: Wołomin, POLSKA
📁 Coś nie jasne? Pytaj poprzez e-mail (hf5wwl@gmail.com) lub w komentarzu 
🛠️ Poziom trudności: Łatwy  😊

 

. 

INTELIGENTNY PUNKT DOSTĘPOWY (AP)

Inteligentny Punkt Dostępowy (AP) z interfejsem WWW i obsługą kart SD

W świecie projektów opartych na ESP32 często brakuje narzędzi, które są jednocześnie potężne i proste w codziennej obsłudze. Dzisiaj chciałbym Wam przedstawić mój autorski projekt Punktu Dostępowego (AP), który wykracza (trochę) poza ramy zwykłego routera WiFi. To urządzenie, które nie tylko zarządza ruchem, ale też w czasie rzeczywistym identyfikuje podłączone urządzenia i informuje o stanie systemu na dwa sposoby.

Serce systemu: ESP32 i wyświetlacz ST7789

Głównym centrum informacyjnym urządzenia jest kolorowy wyświetlacz ST7789 (320x240 px). Pełni on rolę "technicznego podglądu". Bez wyciągania telefonu czy komputera, od razu po spojrzeniu na obudowę widzimy:

• SSID sieci oraz aktualny adres IP,

• Liczbę aktualnie połączonych klientów,

• Status karty SD.

Interfejs graficzny został zaprojektowany tak, aby był czytelny nawet z większej odległości, wykorzystując eleganckie czcionki GFX i intuicyjne kolory dla każdego parametru.

 

---

Panel WWW: Moje centrum dowodzenia ;)

Prawdziwa magia dzieje się jednak po wpisaniu adresu IP urządzenia w przeglądarce. ESP32 serwuje nowoczesną, responsywną stronę WWW w ciemnym motywie (Dark Mode), która automatycznie odświeża się co 10 sekund.

Co znajdziemy w panelu?

1. Szczegółowa lista klientów: Program nie wyświetla tylko "suchych" adresów MAC. Dzięki bazie danych urządzeń, system rozpoznaje, czy podłączony sprzęt to ESP-Cam w pokoju, Sterownik w garażu czy Laptop. Oczywiście z jego adresem IP. 

2. Czas połączenia: Widzimy dokładnie, jak długo każde urządzenie jest aktywne w sieci.

3. Logowanie zdarzeń: Każde połączenie i rozłączenie jest odnotowywane w logach na karcie SD (opcja).

   To chwilowo tyle bo projekt się rozwija i z pewnością będą zmiany. 

---

Konfiguracja bez programowania (SD Card Support)

To funkcja, z której jestem najbardziej dumny. Większość projektów Arduino wymaga edycji kodu i ponownego wgrywania programu (flaszowania), aby zmienić nazwę sieci (SSID) lub hasło. Tutaj jest inaczej.

Urządzenie posiada slot na kartę SD, która pełni rolę dysku twardego.

• Plik config.txt: Tutaj wpisujemy nazwę sieci i hasło.

  Przykład:

  SSID=TwojaNazwaSieci
  PASSWORD=TwojeHaslo123

• Plik devices.csv: To baza danych naszych urządzeń. Możemy tam przypisać przyjazną nazwę (np. "Termometr-Taras") do konkretnego adresu MAC.

  Przykład:

  A0:B1:C2,ESP32-Garaz,esp32 

  08:A6:F7,ESP-Cam_Pokoj,cam 

  8C:AA:B5,STM32-Kuchnia,stm32

Dzięki temu, aby dodać nowe urządzenie do listy "znanych" lub zmienić hasło WiFi, wystarczy wyciągnąć kartę SD, edytować plik na komputerze i włożyć ją z powrotem. Żadnego kompilowania kodu!

Możemy też podejrzeć info o karcie SD:

 

Przy braku dostępu do karty SD widok strony zmieni się:

 

Zmieni się też info o karcie:

 

Podsumowanie i bezpieczeństwo

Program został zoptymalizowany pod kątem stabilności – monitoruje zużycie pamięci RAM i pozwala na zdalny restart systemu jednym kliknięciem z poziomu strony WWW. Jeśli karta SD zostanie wyjęta, system automatycznie przejdzie w tryb awaryjny, korzystając z domyślnych ustawień zapisanych w pamięci stałej.

To urządzenie to idealna baza dla każdego, kto buduje własny ekosystem Smart Home i chce mieć nad nim pełną, lokalną kontrolę.

Opis połączeń (Pinout)

Aby układ działał poprawnie, oba moduły (TFT i SD) korzystają ze wspólnej magistrali SPI. Kluczowe jest poprawne podpięcie linii sygnałowych oraz pinów sterujących (CS, DC, RST).

 

Funkcja	Pin ESP32	Pin Urządzenia	Uwagi
Zasilanie	3.3V / VIN	VCC	Zależnie od wersji modułu
Masa	GND	GND	Wspólna masa
SPI SCLK	GPIO 18	SCL / SCK	Wspólne dla TFT i SD
SPI MOSI	GPIO 23	SDA / MOSI	Wspólne dla TFT i SD
SPI MISO	GPIO 19	MISO / SD_DO	Tylko dla karty SD
TFT CS	GPIO 15	CS (Display)	Chip Select wyświetlacza
TFT DC	GPIO 2	DC / RS	Data/Command
TFT RST	GPIO 4	RES / RESET	Reset wyświetlacza
TFT BL	GPIO 5	BL / LED	Sterowanie podświetleniem
SD CS	GPIO 13	CS (SD Card)	Chip Select karty SD

Wskazówka dla budujących: Pamiętaj, aby przy używaniu karty SD i wyświetlacza jednocześnie, stosować dobrej jakości przewody. Magistrala SPI przy tak wysokim odświeżaniu jak w ST7789 bywa wrażliwa na zakłócenia.

Karta SD musi być sformatowana na FAT32. To bardzo ważne! 

 

Jeszcze jedna dość istotna uwaga: Po kliknięciu na czerwony przycisk na panelu WWW nastąpi reset urządzenia. W tym momencie należy zwrócić uwagę, czy przeglądarka nie dopisała sobie czegoś do adresu. 

W tym wypadku do adresu naszego AP przeglądarka dopisała /restart i teraz odświeżenie strony będzie powodował jej restart. Należy używać tylko samego adresu http:/192.168.4.1 (lub innego zdefiniowanego dla danej sieci.

Ten punkt dostępowy powstał na potrzeby mojej sieci domowej która z założenia nie będzie miała dostępu do internetu. To nie jest wada a świadome założenie projektu. 

  

✍️ Autor: Robert HF5WWL
📅 Data projektu: Grudzień 2025 r.
📍 Lokalizacja: Wołomin, POLSKA
📁 Kod źródłowy: Pytaj poprzez e-mail (hf5wwl@gmail.com).
🛠️ Poziom trudności: Średnio prosty.

 

. 

ŁADOWARKA AKUMULATORÓW Li-Ion Z POMIARAMI

 

Wprowadzenie

Witajcie w kolejnym projekcie z mojej warsztatowej serii! Dziś chciałbym zaprezentować własnoręcznie zbudowaną ładowarkę do akumulatorów Li-Ion, która łączy w sobie bezpieczeństwo, precyzję pomiarów i estetyczny wygląd. Projekt powstał z myślą o wszystkich, którzy pracują z akumulatorami 18650 i innymi ogniwami litowo-jonowymi – od hobbystów elektroniki po użytkowników latarek, powerbanków i innych urządzeń. Nie jest to szybka ładowarka a raczej ładowarka "dokładna" nastawiona na ochronę akumulatora i poznanie jego parametrów.

Główne cechy projektu

✅ Bezpieczeństwo przede wszystkim

• Monitoring temperatury (DS18B20) z alarmem i automatycznym wyłączeniem

• Kontrola napięcia z ochroną przed przeładowaniem (>4.21V)

• Detekcja stanu ogniwa – automatyczne wykrywanie podłączenia akumulatora

• Zabezpieczenie przeciwzwarciowe przez układ MOSFET

✅ Precyzyjne pomiary

• Napięcie: pomiar z dokładnością do 0.01V (INA219)

• Prąd: monitoring od 0 do 2000mA (Dla akumulatora ograniczony do 1 A)

• Pojemność: akumulacja ładunku w mAh w czasie rzeczywistym

• Moc: obliczanie mocy dostarczanej do akumulatora (opcja dla pracy buforowej akumulatora)

• Czas: pełny czasomierz ładowania

✅ Intuicyjny interfejs

• Kolorowy wyświetlacz TFT 2.8" (320×240)

• Graficzny wskaźnik naładowania z kolorową skalą

• Czytelne wyświetlanie wszystkich parametrów

• Ekran podsumowania z pełnymi wynikami po zakończeniu

Parametry techniczne

🛠️ Hardware:

• Mikrokontroler: ESP32 (WROOM-32)

• Wyświetlacz: ST7789 SPI TFT (2.8 cala, 320×240)

• Moduł ładowania: TP4056 z ochroną

• Czujnik prądu/napięcia: INA219 (I²C)

• Czujnik temperatury: DS18B20 (1-Wire)

• Sterowanie zasilaniem: MOSFET N-kanałowy + P-kanałowy

• Zasilanie: 5V DC (USB-C) zabezpieczone bezpiecznikiem polimerowym 2A.

• Brzęczyk: sygnalizator dźwiękowy (opcjonalnie) 

⚡ Specyfikacja ładowania:

• Napięcie ładowania: 4.21V ±1%

• Prąd ładowania: regulowany przez TP4056 (domyślnie 1A)

• Napięcie akumulatora: 2.8V – 4.21V (wykrywanie od 2.0V)

• Próg zakończenia: 4.20V + prąd <50mA

• Temperatura pracy: 5°C – 40°C (alarm poza zakresem)

• Temperatura krytyczna: >50°C (natychmiastowe wyłączenie)

📊 Możliwości pomiarowe:

• Rozdzielczość napięcia: 0.01V

• Rozdzielczość prądu: 1mA

• Rozdzielczość temperatury: 0.1°C

• Pomiar pojemności: 0-9999mAh

• Czas ładowania: do 99 godzin 59 minut

Zasada działania

🔋 Proces Ładowania:

1. Wykrycie akumulatora – sprawdzenie czy ogniwo jest podłączone (napięcie >2.0V)

2. Test bezpieczeństwa – weryfikacja temperatury i stanu ogniwa

3. Faza CC (Constant Current) – ładowanie stałym prądem do osiągnięcia 4.20V

4. Faza CV (Constant Voltage) – stabilizacja napięcia przy malejącym prądzie

5. Zakończenie – automatyczne wyłączenie przy prądzie <50mA i napięciu ≥4.20V

📈 Monitoring w czasie rzeczywistym:

• Aktualizacja parametrów co 1.5 sekundy na wyświetlaczu

• Obliczanie dostarczonego ładunku (całkowanie prądu w czasie)

• Wykrywanie anomalii i automatyczne reakcje

🚨 System alarmowy:

• Czerwony alarm – przekroczenie dopuszczalnych parametrów

• Miganie wskaźników – wizualna informacja o stanie alarmowym

• Sygnał dźwiękowy – przy przekroczeniu temperatur krytycznych

• Automatyczne wyłączenie – w przypadku zagrożenia

 

Interfejs użytkownika

🎨 Przykładowy ekran główny podczas ładowania:

 

🏁 Przykładowy ekran końcowy po naładowaniu:

Po zakończeniu ładowania pojawia się ekran podsumowania:

• Komunikat "ŁADOWANIE ZAKOŃCZONE"

• Napięcie końcowe (np. 4.21V)

• Całkowity ładunek dostarczony (w mAh)

• Czas trwania ładowania

• Instrukcja "WYJMIJ AKUMULATOR"

   

Zastosowania praktyczne

🔧 Dla Hobbystów Elektroniki:

• Testowanie i sortowanie używanych ogniw 18650

• Pomiar rzeczywistej pojemności akumulatorów

• Diagnostyka stanu zdrowia ogniw Li-Ion

⚡ Dla Użytkowników:

• Bezpieczne ładowanie akumulatorów do latarek, powerbanków

• Monitoring procesu ładowania z pełną informacją

• Przechowywanie danych o historii ładowania

🔬 Dla edukacji:

• Praktyczna demonstracja ładowania CC/CV

• Wizualizacja procesu akumulacji ładunku

• Nauka o bezpieczeństwie ogniw Li-Ion

Bezpieczeństwo – najważniejszy aspekt

🧪 Certyfikowane Komponenty:

• TP4056 – moduł z zabezpieczeniem przed przeładowaniem, nadmiernym prądem i zwarcie

• DS18B20 – precyzyjny pomiar temperatury ogniwa

• INA219 – dokładny pomiar prądu i napięcia

🛡️ Wielopoziomowa ochrona:

1. Warstwa sprzętowa – zabezpieczenia w module TP4056

2. Warstwa programowa – monitoring w czasie rzeczywistym

3. Warstwa użytkownika – czytelne komunikaty i alarmy 

🛡️ Zaawansowany system zabezpieczeń w praktyce: Serce ładowarki ESP32

Podczas gdy większość prostych ładowarek polega na podstawowych układach zabezpieczających, ten projekt idzie o krok dalej. Łączy sprzętową ochronę z inteligentnym, programowym nadzorem w czasie rzeczywistym, tworząc wielowarstwowy system bezpieczeństwa.

Warstwa 1: Inteligentny nadzór mikrokontrolera (mózg systemu)

To serce zabezpieczeń. ESP32 nie tylko wyświetla dane, ale aktywnie monitoruje i kontroluje cały proces za pomocą precyzyjnych czujników:

• Czujnik INA219: Co 100 milisekund mierzy dokładne napięcie na akumulatorze (z rozdzielczością do 0.01V) oraz płynący prąd. Dzięki temu algorytm może precyzyjnie wykryć koniec ładowania (warunek: napięcie ≥4.20V ORAZ prąd <50mA), co jest znacznie pewniejsze niż poleganie tylko na module ładowania.

• Bezwzględne limity programowe: Nawet jeśli inne elementy zawiodą, oprogramowanie ma zapisane "sztywne" granice. Ładowanie zostanie natychmiast wstrzymane, jeśli napięcie przekroczy 4.42V lub temperatura wyjdzie poza bezpieczny zakres.

Kluczowa innowacja: Pomiar temperatury "z pierwszej ręki"
Jednym z filarów tego systemu jest unikalne zastosowanie czujnika DS18B20. Nie mierzy on ogólnej temperatury "w ładowarce", lecz jest wbudowany w pojemnik na akumulator i dotyka bezpośrednio jego metalowej obudowy. Daje to ogromną przewagę:

• Natychmiastowa reakcja: Czuwa na samym źródle ciepła. Gdy akumulator zaczyna się grzać z powodu problemów wewnętrznych, nadmiernego prądu lub złego kontaktu, czujnik wykrywa to w ciągu sekund.

• Realne dane: Mierzy rzeczywistą temperaturę ogniwa, a nie przybliżoną wartość z otoczenia.

• Trzystopniowa reakcja: Algorytm reaguje progresywnie:

  1. >40°C: Włącza alarm wizualny (migające pole na wyświetlaczu) i wstrzymuje ładowanie do ochłodzenia.

  2. <5°C: Blokuje start ładowania, chroniąc baterię przed uszkodzeniem.

  3. >50°C (Temperatura Krytyczna): Natychmiast, nieodwracalnie odcina zasilanie (przez MOSFET) i włącza sygnał dźwiękowy. Jest to stan awaryjny.

Warstwa 2: Kontrola zasilania – MOSFET jako strażnik

MOSFET w tym projekcie to nie tylko przełącznik, to fizyczny strażnik kontrolowany przez ESP32. Gdy algorytm wykryje jakąkolwiek nieprawidłowość (przegrzanie, przeładowanie, wyjęcie baterii), wysyła sygnał, który fizycznie odcina napięcie ładowania od modułu TP4056. To "twarde" wyłączenie stanowi ostatnią linię obrony na poziomie obwodu zasilania. Gdyby jednak coś "poszło nie tak" mamy jeszcze bezpiecznik polimerowy 2A w linii zasilającej +5V.

Warstwa 3: Podstawowa ochrona poprzez moduł TP4056

Moduł ładowarki TP4056 stanowi bazową, niezależną warstwę. Zawiera własny układ zabezpieczający (DW01), który chroni przed zwarciem, głębokim rozładowaniem i przeładowaniem. Działa nawet gdyby ESP32 uległ resetowi, działając jako sprawdzony fundament bezpieczeństwa.

Podsumowanie: Projektowana ochrona

Bezpieczeństwo tej ładowarki nie jest przypadkowe, lecz zaprojektowane i wielowarstwowe:

1. Moduł TP4056 stanowi podstawową, "głupią" osłonę.

2. ESP32 z czujnikami to "inteligentny nadzorca" analizujący sytuację w czasie rzeczywistym.

3. MOSFET jest "strażnikiem", który na rozkaz nadzorcy fizycznie rozłącza obwód.

4. Czujnik na obudowie baterii to "zaufany informator", dostarczający kluczowych danych o samym ogniwie.

Dzięki temu podejściu projekt nie tylko ładuje, ale aktywnie chroni cenny akumulator – i otoczenie – przed skutkiem potencjalnych awarii czy ekstremalnych warunków.

Jeżeli nie są spełnione wszystkie warunki bezpieczeństwa napięcie nie zostanie podane na akumulator. 

 

Dlaczego warto zbudować?

1. Wiedza – zrozumienie procesu ładowania Li-Ion od podszewki

2. Oszczędność – koszt budowy znacznie niższy niż zakup komercyjnego testera

3. Dokładność – pomiary lepsze niż w wielu gotowych ładowarkach

4. Satysfakcja – urządzenie wykonane własnoręcznie, dokładnie pod swoje potrzeby

5. Rozszerzalność – możliwość dodania nowych funkcji (np. logowanie danych, WiFi)

Podsumowanie

Ta ładowarka to więcej niż tylko urządzenie do napełniania akumulatorów – to pełnoprawny stacja testowa i monitorująca. Dzięki niej możesz:

• Bezpiecznie ładować ogniwa Li-Ion

• Precyzyjnie mierzyć ich parametry

• Diagnozować stan techniczny akumulatorów

• Uczyć się o elektronice i technologii baterii

Projekt jest stale rozwijany – aktualna wersja 3.9.3 wprowadza ulepszone algorytmy wykrywania końca ładowania i bardziej intuicyjny interfejs.

 

Na koniec trochę techniki. Poniżej szkic układu sterowania ON/OFF zrealizowany na 2 MOSFET-ach:

 Tak wyglądał prototyp urządzenia:

Sterowanie ON/OFF znajduje się od spodu płytki.

 

📌 Tabela Połączeń Pinów (Pełna)

Poniżej znajduje się zestawienie połączeń pomiędzy pinami ESP32 a poszczególnymi modułami:

1. 🖥️ Wyświetlacz TFT (ST7789) – Interfejs SPI

Pin ESP32,	Pin ST7789,	Definicja w Kodzie,	Opis
GPIO 18	SCK	TFT_SCLK	Zegar SPI
GPIO 23	MOSI	TFT_MOSI	Dane SPI
GPIO 15	CS	TFT_CS	Wybór chipa
GPIO 2	DC	TFT_DC	Wybór danych/komendy
GPIO 4	RST	TFT_RST	Reset wyświetlacza

2. ⚡ Monitoring Prądu i Napięcia (INA219) – Interfejs I2C

Pin ESP32,	Pin INA219,	Definicja w Kodzie,	Opis
GPIO 21	SDA	I2C_SDA	Linia danych I2C
GPIO 22	SCL	I2C_SCL	Linia zegara I2C
GND / +5V	GND / VCC		Zasilanie

 

3. 🌡️ Czujnik Temperatury (DS18B20)

Pin ESP32,	Pin DS18B20,	Definicja w Kodzie,	Opis
GPIO 14	DQ (Data)	ONE_WIRE_BUS	Linia danych 1-Wire

 

4. 🔋 Status Modułu Ładowania (TP4056)

Pin ESP32,	Pin TP4056,	Definicja w Kodzie	Opis
GPIO 34	CHG (Status)	PIN_CHARGING	Odczyt statusu ładowania (wejście PULLUP)
GPIO 35	STDBY (lub DONE)	PIN_DONE	Odczyt statusu gotowości (wejście PULLUP)

 

5. 🔊 Sygnalizacja i Dodatki

Pin ESP32,	Komponent,	Definicja w Kodzie,	Opis
GPIO 33	Brzęczyk (Buzzer)	BUZZER_PIN	Wyjście cyfrowe (HIGH = włącz)

GPIO 32

MOSFET

MOSFET_PIN

Sterowanie ON/OFF TP4056

 

---

✍️ Autor: Robert HF5WWL
📅 Data projektu: Grudzień 2025 r.
📍 Lokalizacja: Wołomin, POLSKA
📁 Kod źródłowy: Pytaj poprzez e-mail (hf5wwl@gmail.com) lub komentarz.
🛠️ Poziom trudności: Średnio-zaawansowany

---

Uwaga: Praca z akumulatorami Li-Ion zawsze wiąże się z pewnym ryzykiem. Zalecana jest ostrożność i znajomość zasad bezpieczeństwa. Autor nie ponosi odpowiedzialności za jakiekolwiek szkody wynikłe z realizacji projektu.

---

💬 Masz pytania? Chcesz podzielić się swoją wersją? Zapraszam do komentowania!