ORION_VI_POWER - System Zarządzania Zasilaniem (Power Management System)

1. Opis Ogólny (Executive Summary)

ORION_VI_POWER to kompleksowy system dystrybucji, monitorowania i zarządzania zasilaniem, zaprojektowany (prawdopodobnie na potrzeby łazika lub platformy robotycznej). Projekt składa się z dwóch integralnych części:

1. Low-level (ESP32 / Arduino C++): Odpowiada za bezpośrednie sterowanie przekaźnikami/tranzystorami, odczyt czujników prądu (ACS712), napięcia baterii oraz temperatury (DS18B20).
2. Base Application (Python / Tkinter): Interfejs graficzny (GUI) działający na stacji bazowej, służący do monitorowania telemetrii w czasie rzeczywistym oraz zdalnego sterowania obwodami zasilania.

Komunikacja między układami odbywa się przewodowo za pośrednictwem modułu Ethernet (W5500) i protokołu MQTT.

---

2. Architektura Sieciowa i MQTT

System opiera się na lokalnej sieci przewodowej.

Parametry Sieciowe:

• Adres IP Brokera MQTT (Base Station): 192.168.1.1
• Port MQTT: 1883
• Adres IP Modułu Zasilania (ESP32): 192.168.1.56
• Adres MAC ESP32: DE:AD:BE:EF:FE:56
• Klient MQTT ID: ESP32_Power_Module

Topiki MQTT:

• Power/cmd - Kanał dowodzenia, wysyłany przez stację bazową do ESP32.
• Power/feedback - Kanał telemetrii, wysyłany przez ESP32 do stacji bazowej (częstotliwość ok. 1Hz / 1000ms).

---

3. Komunikacja i Przesył Danych (Payloads)

Dane przesyłane są w lekkim formacie JSON.

Struktura wiadomości sterującej (Power/cmd):

Aplikacja bazowa wysyła komendy włączające/wyłączające poszczególne linie:

{
  "S_INNE": 1,
  "S_SCI": 0,
  "FAN1_ON": 1
}

Wartość 1 oznacza stan WYSOKI (włączenie), 0 - stan NISKI (wyłączenie).

Struktura wiadomości telemetrycznej (Power/feedback):

Moduł ESP32 raportuje wszystkie aktualne odczyty z czujników:

{
  "temp_c": 35.6,
  "bat_1_v": 11.8,
  "bat_2_v": 12.1,
  "bat_3_v": 12.0,
  "bat_4_v": 11.9,
  "adc_wl": 3012,
  "adc_wr": 3008,
  "adc_ram": 3050,
  "adc_elek": 3036,
  "adc_sci": 2994,
  "adc_inne": 2976
}

Uwaga: Wartości adc_* przesyłane są jako dane surowe (RAW) z 12-bitowego przetwornika ADC ESP32. Przeliczenie na Ampery odbywa się po stronie GUI.

---

4. Konfiguracja Sprzętowa (Pinout ESP32)

Kluczowe przypisania pinów zdefiniowane w pliku Pins.h:

Sterowanie (Przełączniki / MOSFETy):

• S_INNE_PIN (Inne): GPIO 2
• S_SCI_PIN (Aparatura Naukowa): GPIO 0
• S_ELEK_PIN (Główna Elektronika): GPIO 16
• S_RAM_PIN (Ramię Robotyczne): GPIO 17
• S_W_R_PIN (Koła Prawe): GPIO 21
• S_W_L_PIN (Koła Lewe): GPIO 22
• FAN1_ON_PIN (Wentylator chłodzący): GPIO 12

Pomiary Prądu (ACS712 - 3.3V ADC):

• ADC_WL_PIN: GPIO 32
• ADC_WR_PIN: GPIO 33
• ADC_RAM_PIN: GPIO 25
• ADC_ELEK_PIN: GPIO 26
• ADC_SCI_PIN: GPIO 27
• ADC_INNE_PIN: GPIO 14

Pomiary Napięcia (Baterie - Dzielnik napięcia max 21V -> 2.69V):

• BAT_1_ADC_PIN: GPIO 35
• BAT_2_ADC_PIN: GPIO 34
• BAT_3_ADC_PIN: GPIO 39
• BAT_4_ADC_PIN: GPIO 36

Komunikacja W5500 (SPI) i Czujniki:

• WIZ_MOSI: GPIO 23 | WIZ_MISO: GPIO 19
• WIZ_SCLK: GPIO 18 | WIZ_SCN: GPIO 4 | WIZ_RST: GPIO 5
• TEMP_PIN (DS18B20): GPIO 13
• NEOPIXEL_PIN (WS2812): GPIO 15 (sygnalizuje status MQTT)

---

5. Struktura Repozytorium

ORION_VI_POWER/
│
├── Base_Application/            # Stacja Bazowa (Python / GUI)
│   ├── power.py                 # Skrypt startowy GUI
│   ├── gui.py                   # Budowa interfejsu (Tkinter, Matplotlib)
│   ├── comms.py                 # Zarządzanie klientem Paho MQTT
│   ├── config.py                # Konfiguracja IP, Portów i kalibracja ACS712
│   └── utils.py                 # Zarządzanie współdzielonym stanem (AppState)
│
├── Low_level_code/              # Oprogramowanie sprzętowe
│   ├── Orion_power/             # Główny kod ESP32
│   │   ├── Orion_power.ino      # Pętla główna, obsługa MQTT, W5500, JSON
│   │   └── Pins.h               # Definicje wszystkich pinów GPIO
│   │
│   └── ORION_POWER_TEST/        # Skrypt testowy i diagnostyczny
│       └── ORION_POWER_TEST.ino # Sterowanie przekaźnikami przez Serial Monitor
│
├── README.md                    # Dokumentacja techniczna (ten plik)
└── LICENSE                      # Licencja MIT

---

6. Kalibracja i Aplikacja Bazowa

Interfejs graficzny został napisany w Pythonie przy użyciu tkinter oraz wykresów z matplotlib. Odpowiada on za przeliczanie wartości RAW z przetwornika na rzeczywiste pomiary prądu.

Kalibracja przeprowadzana jest w pliku Base_Application/config.py:

• ACS712_ZERO_RAW: Wartości odniesienia dla 0 Amperów na każdym kanale (indywidualne odchylenia dla ADC).
• ACS712_SENSITIVITY: Ustawione na 0.185 (typowo dla układu 5A). W przypadku zmiany sprzętowej na wersje 20A lub 30A, parametr należy zmienić (np. na 0.100).

Baterie w ESP32 (Orion_power.ino) są skalowane współczynnikami bat_multipliers (domyślnie między 7.286 a 7.8). Należy je dostroić podczas prac serwisowych używając multimetru.

---

7. Instrukcja Uruchomienia

Krok 1: Wgranie kodu na ESP32

1. Otwórz Low_level_code/Orion_power/Orion_power.ino w środowisku Arduino IDE / PlatformIO.
2. Upewnij się, że posiadasz zainstalowane biblioteki: Ethernet, PubSubClient, ArduinoJson, OneWire, DallasTemperature, Adafruit NeoPixel.
3. Skompiluj kod i wgraj na ESP32 podpięte po USB.

Krok 2: Uruchomienie Stacji Bazowej

1. Upewnij się, że komputer stacji bazowej znajduje się w tej samej sieci i posiada IP umożliwiające uruchomienie brokera na 192.168.1.1.
2. Zainstaluj wymagane pakiety Pythona:

   pip install paho-mqtt matplotlib

3. Uruchom serwer MQTT (np. Mosquitto) na komputerze hosta.
4. Odpal aplikację GUI:

   cd Base_Application
   python power.py

   Aplikacja domyślnie uruchamia się w trybie pełnoekranowym. Użyj klawisza ESC, aby wyjść z trybu fullscreen. """