Włącznik WiFi QTouch wpinany tylko w przewód L - test, wnętrze, schemat

Witajcie moi drodzy.
Przetestuję i rozbiorę tutaj włącznik WiFi/RF433 światła qTouch, który od innych produktów tego typu wyróżnia się tym, że wpina się go tylko w przewód L, czyli zadziała nawet gdy nie mamy doprowadzonego N do puszki.
Przetestuję ten włącznik z aplikacją eWeLink, ale potem też wgram mu Tasmotę i przedstawię jego konfigurację pinów tak byśmy mogli go używać z własnym oprogramowaniem.
Na koniec narysuję jego schemat.
Będzie ciekawie, gdyż ten włącznik w przeciwieństwie do poprzednio recenzowanych produktów zrealizowany jest na triaku, a nie na przekaźniku.

Powiązane tematy
Na temat produktów z WiFi opartych na ESP napisałem już kilka tematów. Głównie pokazuję tam wnętrza.
Opisuję też tam proces programowania takiego włącznika oraz użycie go z aplikacją producenta (Blitzwolf, SmartLife, Tuya, eWeLink) lub Tasmotą.
Polecam zapoznać się z tymi tematami, nie będę powtarzać wszystkich informacji kilka razy a z reguły dotyczą one wszystkich tego typu produktów.
Lista poniżej:
- BW-LT30 czyli adapter WiFi na żarówkę - test, teardown i wgrywanie firmware ESP
- Gniazdo elektryczne sterowane przez WiFi - BW-SHP8 - uruchomienie i testy
- Test i wnętrze BW-SS3, czyli włącznika światła na WiFi od Blitzwolfa
- Gniazdo/wtyk z WiFi PS-16-M i aplikacja eWeLink/Coolkit - test i teardown
- SmartLife switch - test, wnętrze i programowanie włącznika światła na WiFi (podobny włącznik, ale bez RF i opis programowania go w Arduino poprzez kabelki)
- Włącznik SC3-01 SmartLife i wgrywanie firmware ESP przez WIFI (tuya-convert/OTA) (tym razem programowanie przez WiFi, bez potrzeby otwierania obudowy, bez lutowania kabelków)
Dodatkowo, drugi temat o Tasmocie:
- ESP8266 i Tasmota - sterowanie przekaźnikiem WiFi krok po kroku
Dodatkowo polecam temat o Home Assistant (który może kontrolować zbiór tego typu urządzeń):
Tutorial Home Assistant - konfiguracja, WiFi, MQTT, Zigbee, Tasmota


Zakup qTouch
Produkt można zakupić w Polsce na różnych portalach wysyłkowych pod hasłem DOTYKOWY WŁĄCZNIK ŚWIATŁA POJEDYNCZY SZKLANY WIFI. Produkt występuje w dwóch kolorach (czarny i biały) oraz w trzech kombinacjach (jeden przycisk, dwa, trzy):

Kod produktu: QWP.W1.WIFI-TOUCH
Sprzedawca podaje następujące parametry:

Quote:

Dane techniczne:
Ilość przycisków: 1,
Materiał: szklany panel / tworzywo sztuczne
Napięcie: 230V AC,
Pobór energii: 0,02W
Częstotliwość: 50/60 Hz,
Wymiary panelu: 86x86x9 mm,
Moc obciążenia: 3-300W / przycisk (100W dla LED),
Wilgotność względna: 10%-93% (nie skondensowana),
Wytrzymałość: 100 000 cylki,
Klasa szczelności: IP45,
Waga netto: 124 g
Certyfikaty: CE, ROHS.
Minimalne obciążenie na jeden obwód włączników dotykowych to 3W.

Montaż włącznika możliwy jest w standardowej puszce 60mm.
Instrukcja montażu od sprzedającego:

Najciekawsze jest jednak jego podłączenie elektryczne:

Włącznik w przeciwieństwie do tych co wcześniej testowałem nie wymaga podpięcia przewodu N, wpina się go tylko w L. Tajemniczy 'adapter' z grafiki powyżej to oczywiście kondensator (nie wiem czemu sprzedający go tak nazywa), ale szczegóły później.


Zawartość zestawu, pierwsze wrażenie
Z przesyłką nie było problemu, bo zamawiałem z Polski. Oprócz tego włącznika kupowałem jeszcze kilka rzeczy, przyszedł cały zestaw:

Bohater tematu był w solidnym pudełku z twardej tektury:

Na opakowaniu jest kod QR do pobrania aplikacji:

Zawartość zestawu:


Instrukcja:

Kondensator MPX 0.33uF CHAMPION X2, czyli tzw. przez sprzedającego "adapter":

Tyle otrzymujemy w zestawie, są jeszcze dwie śruby mocujące, to też miły dodatek. Pora przetestować jak to działa.

Pierwsze uruchomienie
Wszystko podłączyłem jak na zdjęciu, 'adapter' równolegle do żarówki.

("adapter" może być przy lampie przy suficie, nie musi być w puszce obok włącznika, zresztą cała idea tego włącznika polega na tym, że jak ktoś nie ma N w puszce to może go użyć)
Przycisk reaguje na dotyk:


Parowanie z pilotem RF433
Pilot RF to miły bonus całkiem niezależny od WiFi. Pilot jest programowalny, może nauczyć się kodów czterech różnych włączników.
Można też oczywiście mieć dwa piloty sparowane z jednym włącznikiem, albo po pilocie dla każdego domownika.

Parowanie jest bardzo proste - trzymamy przycisk dotykowy włącznika światła aż da sygnał dźwiękowy, a potem wciskamy przycisk na pilocie. Gotowe.
Test dwóch pilotów:

Wszystko działa, już jest wygodnie, a nie zaczęliśmy jeszcze tematu WiFi.

Parowanie z aplikacją na telefon poprzez WiFi
Aplikację eWeLink i podobne opisywałem już kilkukrotnie. Tu napiszę tylko, że po zainstalowaniu aplikacji wchodzi się w parowanie (tryb normalny) i resetuje włącznik:

Po potwierdzeniu "Confirm the indicator is blinking rapidly" klika się "Next" i telefon wyszukuje urządzenie:


Po chwili zostaje znalezione:

Po parowaniu trzeba odczekać kilka chwil:

i od tego momentu urządzenie jest na liście (można je przypisywać do pokojów, tworzyć automatyzacje):

I oczywiście zdalnie włączać światło:



Teardown
Teraz pora zajrzeć do środka, określić jaki moduł WiFi jest sercem produktu i czy można wgrać do niego ewentualnie własne firmware.
Przedni panel trzyma się na zaczepach, podważa się go śrubokrętem:

W środku są dwie płytki. Pierwszą można łatwo wyjąć:

Przyjrzymy się każdej z nich.

Płytka WiFi
Pierwsza płytka zawiera układy zasilane niskim napięciem, około 5V z drugiej płytki.
Widzimy tutaj przycisk dotykowy oraz miejsce na dwa dodatkowe (wszystkie trzy wersje włącznika korzystają z tej samej płytki):

Na zdjęciu powyżej widać jedną antenę na PCB (ze ścieżki).
Spód płytki:


Widać tu drugą antenę na PCB, też ze ścieżki. Jedna antena jest od WiFi, druga od RF433.
Widać główny mikrokontroler i jednocześnie układ WiFi - słynny ESP8285 wraz z rezonatorem kwarcowym 26MHz:

ESP8285 to jest zasadniczo ESP8266 ale ze zintegrowaną pamięcią 1MB Flash w trybie DOUT. Czyli jak normalnie przy ESP8266 mamy osobno kość Flash, to tutaj wszystko jest w jednej obudowie.
Czyli można tu łatwo wgrać własny wsad i programować ten układ.
Obok widzimy buzzer i układ scalony w SOIC/SSOP od RF433 (buzzer daje sygnał gdy parujemy włącznik z pilotem). Wcześniej już analizowałem podobny układ i z tego co wiem to układ od RF433 jest podłączony do wyprowadzenia ESP które idzie do przycisku dotykowego. Układ od RF433 obserwuje czy przycisk jest długo wciśnięty i wtedy włącza tryb parowania. Układ od RF433 również reaguje na pilota, wtedy on sam zwiera wspomnianą wcześniej linie do masy i sam tak symuluje wciśnięcie przycisku dotykowego.
Czyli w zasadzie ESP8266 (czy 8285) "nie wie", że współpracuje z układem od RF433. Bardzo wygodne rozwiązanie.
Teraz przyjrzyjmy się tej sekcji:

Tu jest przede wszystkim regulator LDO AMS1117 3.3V, on zapewnia stabilne 3.3V dla reszty układów. Do tej płytki idzie pewnie jakieś 5V z drugiego modułu. Jest duży układ scalony (niepodpisany) który obsługuje przyciski dotykowe, oraz jest kość pamięci ATMEL2YH 24C02N:

Mamy też tam tranzystory (J3Y, czyli S8050), które służą do włączania/wyłączania światła, lecz tym razem nie poprzez przekaźnik lecz poprzez triak (ale o tym później).
Jest też złącze do programowania:


Programowanie i Tasmota
Teraz spróbujemy wgrać na ten ESP Tasmotę, czyli otwarte oprogramowanie dla tego typu włączników.
Prześledziłem połączenia pinów:

Przed jakimikolwiek operacjami na włączniku należy odłączyć go od sieci elektrycznej!!!
Programowania dokonujemy tu przez UART, wedle tego schematu który już kiedyś na forum narysowałem:

(szczegóły odnośnie programowania znajdziecie w pokrewnych tematach z tej serii)



Po stronie komputera użyłem skryptu pythona esptool.py który zainstalowałem wraz z paczką wsparcia ESP8266 dla Arduino.
Komenda esptool.py chip_id by sprawdzić czy programator widzi ESP:

Komenda esptool.py read_flash 0x00000000 0x100000 QTouch-20210105.bin by zgrać bieżący wsad z ESP na komputer (kopia zapasowa):

Ale na początku miałem tam problem, pojawiał się błąd 'Failed to write to target RAM (result was 0107) i rozwiązaniem było odpięcie GPIO od masy:

Komenda esptool.py write_flash 0x0 tasmota.bin by wgrać wsad Tasmoty:

Firmware wgrany. Potem standardowa (opisywana w poprzednich tematach z serii) procedura, Access Point Tasmoty:

I miła niespodzianka - wszystko od razu działa:

Konfiguracja pinów (D6 - relay, D7 - LED, D3 - button):

Wszystko działa i na tym etapie zakończę zabawy z Tasmotą dla tego urządzenia. Oczywiście można potem podłączyć Home Assistant, MQTT, ale to już poza zakresem tego tematu.
Jeszcze tylko podkreślę, że oczywiście pilot RF dalej działa po zmianie firmware (z powodów omawianych wcześniej), zresztą proszę spojrzeć:


Przyglądamy się drugiej płytce
Na koniec najciekawsze. Przyjrzymy się drugiej płytce z urządzenia, tej która jest podłączona do sieci i spróbujemy zrozumieć jak to wszystko działa.
Na początek - zdjęcia:


817C, PC817C, transoptor, schottky SS26 w tle:

Mostek prostowniczy MB6S, triak BTA16-600B:

Tak, ten układ zrealizowany jest na triaku! Zero przekaźników. To duża odmiana względem tego co wcześniej recenzowałem.
Użyty triak to BT16-600B:

Steruje nim MOC3063 - optotriak:

Niestety na pierwszy rzut oka może być trudno powiedzieć jak to działa, więc pozwoliłem sobie wylutować część elementów:

Swoją drogą, trzy kondensatory po 1000uF? Tak dużo? To się wyjaśni potem.
Wylutowane:

Zbliżenia:

Ostatecznie i tak mi to nie starczyło, zainteresował mnie transformator więc też go wylutowałem i zrobiłem jego sekcję:

Wylut dodatkowych elementów by prześledzić scieżki:

Transformator z reguły trudno jest otworzyć, jest sklejony. Moim sposobem na to jest jego gotowanie, stopniowe podgrzewanie w wodzie. Pozwala to usunąć klej:

Sekcja transformatorka:


Nie widzę by miał przerwę w rdzeniu:

Odwijamy:

Ilość zwojów i ich konfigurację policzyłem i zapisałem.
Uzwojenie pierwotne 174 zwojów, dwa pozostałe po 22.

Schemat drugiej płytki
Ostatecznie udało mi się narysować schemat układu. Pomagałem sobie w tym też poprzez opisywanie płytki na zdjęciach:


I rezultat prac - schemat (na schemacie jest też "adapter" oraz żarówka, nie ma płytki od WiFi bo wiemy jak ona działa):

Moim zdaniem działa to mniej więcej tak (jeśli ktoś ma coś do dodania, to zapraszam).
Są dwa tryby pracy.
Tryb "zgaszone światło" - wtedy układ zasila górny zasilacz, ten flyback z transformatorkiem, zrealizowany na pojedynczym, małym tranzystorze w obudowie SOT-23 o kodzie SMD 8D (na schemacie jest BC547, ale to jest MJE13001, 0.2A/400V) ze sprzężeniem na transoptorze PC817. Może on działać tylko dlatego, że przez układ (przez "adapter" oraz żarówkę) płynie bardzo mały prąd, ten zasilacz podłączony normalnie do sieci by nie zadziałał. Zasilacz ten ładuje kondensatory elektrolityczne, jest tam aż 3 x 1000uF, to rzeczywiście dużo, ale nie bez powodu. Pozwala to działać modułowi WiFi i w razie czego włączyć triak.
Tryb "włączone światło" - wtedy ESP8285 poprzez tranzystor i MOC3063 włącza triak, czyli zwiera wejścia układu "górnego" zasilacza. Triak musi być ciągle włączany, bo gdy prąd spadnie to się wyłącza (zakładam, że czytelnik wie jak działa triak). Górny zasilacz przestaje działać, ale układ dalej jest zasilany, bo mamy też "dolny zasilacz". Ten zasilacz na dole to tylko mostek prostowniczy, dioda 1N4007 i od razu za nim są już kondensatory na 16V. To dlatego, że triak BTA16 włączany jest tutaj z pewnym opóźnieniem, ale za opóźnienie odpowiada nie ESP, ESP "nie wie" o opóźnieniu, tylko elementy za MOC3063, te dwie diody połączone katodami, pewnie diody Zenera. Napięcie z sieci jest oczywiście sinusoidą, a triak włącza się chwilkę po rozpoczęciu cyklu narastania napięcia, kiedy napięcie dopiero osiąga kilka V (czyli napięcie przebicia diod Zenera połączonych katodami). I przez ten krótki początek cyklu gdy triak jest wyłączony (ale MOC3063 przewodzi) to dolny zasilacz ładuje kondensatory tym niskim napięciem (dlatego jest tam aż 3000uF), a potem triak się włącza i zapala lampkę (lampka nie odczuwa tego, że ma ucięty krótki fragment cyklu z sinusoidy).
Te 3000uF jest tam dlatego by zapewnić modułowi od WiFi ciągłe zasilanie, mimo iż same kondensatory są doładowywane po trochę.

Tak moim zdaniem działa ten układ, jak ktoś ma coś do dodania to zapraszam, można by jeszcze omówić dokładniej górny zasilacz (ilości zwojów są naniesione, oprócz uzwojenia pierwotnego i wtórnego jest tam jeszcze trzecie uzwojenie), ale to nie jest już istotne dla samej idei działania układu.

Noty katalogowe ciekawszych elementów:
bta16.pdf Download (226.74 kB)
MOC306..pdf Download (190.41 kB)

Dodatek - wnętrze pilota RF433
Jeszcze spójrzmy co to za piloty RF433 miał ten sprzedający (w obiegu są różne):

Pilot zasilany jest baterią 27A 12V:

Wnętrze:

Pilot jest zrealizowany na EV1527 1962P:

Jest to układ scalony OTP produkcji Sunrom wykonany w technologii CMOS:

W jego nocie katalogowej jest schemat przykładowej aplikacji:

Pełna nota:
EV1527.pdf Download (85.64 kB)

Podsumowanie
Włącznik qTouch współpracuje z aplikacją eWeLink, ale można go też wykorzystać z Tasmotą oraz Home Assistant. W środku siedzi ESP8285, którego można łatwo programować.
Włącznik ten można łatwo sparować z kilkoma pilotami RF, tak by każdy z domowników miał swój pilot. Piloty RF działają nawet po zmianie firmware na ESP8285 na własne.
Od strony przełączania, włącznik qTouch zrobiony jest nietypowo, bo na triaku, a nie na przekaźniku. Schemat narysowałem i umieściłem wcześniej.
Włącznik też wyróżnia się tym, że wpina się go po prostu w linię L (szeregowo do żarówki) i to może być przydatne gdy nie mamy N w puszce, choć u mnie w domu takiej sytuacji nie ma.
Czy ktoś z Was może korzystał z tego typu włączników WiFi i rzeczywiście nie ma podprowadzonego N do puszki?
PS: Oczywiście płytka z triakiem została całkiem zdemontowana by zrobić zdjęcia i sekcję transformatorka, nie zamierzam jej z powrotem lutować, ale części się przydadzą a płytkę z WiFi + RF433 użyję osobno, dam mały zasilacz 5V, przekaźnik i wszystko ruszy z Tasmotą.