Эволюция Диагностики Аккумуляторов Makita: От Arduino OBI к Веб-интерфейсу на ESP32

Каждый, кто работает с профессиональным инструментом Makita, знает, что их аккумуляторы — это не просто «банки» с энергией. Внутри скрывается сложная система управления (BMS), которая хранит массу полезной информации: от количества циклов заряда до напряжения на каждой ячейке. Однако получить эти данные без специального оборудования невозможно. Несколько лет назад сообщество энтузиастов подарило нам проект OBI (Open Battery Interface) — решение на базе Arduino и Python, которое впервые позволило заглянуть «под капот» этих батарей.https://github.com/mnh-jansson/open-battery-information. Это был настоящий прорыв, который послужил отправной точкой и для моего проекта. Но, как и у любой технологии, у него были свои ограничения. Я поставил перед собой цель создать более современное, удобное и полностью автономное устройство. Эта статья — история его разработки.

Disclaimer

Дополнительная информация

Глава 1. Анализ протокола: Как общаются аккумуляторы Makita

Прежде чем что-то создавать, нужно было досконально разобраться в том, как работал оригинальный проект OBI. Вся магия скрыта в протоколе обмена данными.

Физически связь с BMS аккумулятора происходит по одному проводу (протокол, похожий на 1-Wire). Но самое интересное — это команды, которые нужно отправлять.

Существует два основных типа контроллеров в батареях Makita, и для них используются разные наборы команд:

1. «Стандартные» контроллеры (STANDARD): Встречаются в большинстве аккумуляторов.
2. Контроллеры типа «F0513»: Более редкий и капризный тип.

Протокол обмена состоит из двух основных команд-префиксов:

• 0xCC

  — префикс для большинства «обычных» команд (чтение динамических данных, модели и т.д.).

• 0x33

  — префикс для «сервисных» команд и чтения статического блока данных.

Например, чтобы получить статические данные (циклы, дату производства), нужно было отправить команду

0x33 AA 00

0xCC D7 00 00 FF

0x33 D9 96 A5

Особой головной болью стал контроллер F0513. В отличие от стандартного, который отдает все напряжения по одной команде, этот требовал отдельного запроса для каждой из пяти ячеек (команды

0xCC 31

0xCC 32

Глава 2. Аппаратная реализация: Переход на ESP32 и битва за 5 Вольт

Оригинальный OBI был связкой Arduino и ПК. Это было неудобно. Я решил, что современное устройство должно быть автономным, с Wi-Fi и веб-интерфейсом. Выбор пал на ESP32 — мощный микроконтроллер со встроенным Wi-Fi, идеальный для такой задачи.

И тут я столкнулся с главной аппаратной проблемой: пин

Enable

Прямое подключение приводило к нестабильной работе: батарея просыпалась через раз. Напряжения 3.3В было недостаточно. Решением стал простой, но надежный NPN-транзисторный ключ.

Принцип работы гениален в своей простоте: ESP32 своим низковольтным сигналом управляет транзистором, который, в свою очередь, коммутирует 5-вольтовую линию. Когда ESP32 подает

LOW

Enable

HIGH

Enable

+5V
       |
     [ R_pullup: 4.7 кОм ]
       |
       |---------------------> Пин "Enable" на BMS
       |
       |       C (Коллектор)
  [Транзистор 2SD882]
       | B (База)
       |
     [ R_base: 1 кОм ]
       |
Пин ESP32 (GPIO) ------------- (Управляющий сигнал 0V / 3.3V)
       |
       E (Эмиттер)
       |
      GND

Даже после этого старые модели аккумуляторов отказывались просыпаться. Оказалось, что «силы» подтяжки стандартного резистора в 10 кОм было недостаточно. Путем экспериментов было найдено оптимальное значение — 4.7 кОм, которое обеспечивало достаточный ток для гарантированной активации даже самых «упрямых» батарей.

Глава 3. Программная реализация: От C++ до JavaScript

Вся логика была инкапсулирована в класс

MakitaBMS

Основной код (

MakitaBMS.cpp

Ключевым моментом стало управление питанием. В отличие от стандартных батарей, которые можно было «разбудить» один раз на всю сессию чтения, капризные F0513 требовали полного цикла выключения-включения питания перед каждой командой. Это было реализовано в функции

readDynamicData

Парсинг данных — это отдельная история. Ответ от BMS приходит в виде массива байт, которые нужно правильно интерпретировать. Например, количество циклов заряда хранится в 34-м и 35-м байтах, причем в перевернутом виде и с инвертированными нибблами (полубайтами). Для этого была написана вспомогательная функция

nibble_swap

Бэкенд и веб-сервер (

main.cpp

В качестве «сердца» устройства выступает

ESPAsyncWebServer

Процесс выглядит так:

1. Браузер (клиент) отправляет JSON-сообщение, например:

   {"command": "read_static"}

   .
2. ESP32 в обработчике

   onWebSocketEvent

   принимает это сообщение.
3. Вызывает соответствующий метод класса

   MakitaBMS

   (например,

   bms.readStaticData()

   ).
4. Полученные данные упаковываются в структуру

   BatteryData

   , а затем сериализуются в ответный JSON.
5. Ответ отправляется обратно всем подключенным клиентам.

Фронтенд (

app.js

Это мозг веб-интерфейса. Он написан на чистом JavaScript без фреймворков. При загрузке страницы он устанавливает WebSocket-соединение с ESP32 и ждет сообщений.

Самая интересная часть — функция

renderCells

• С помощью CSS каждая вторая ячейка «переворачивается», чтобы имитировать последовательное соединение.
• Цвет каждой ячейки рассчитывается динамически. Напряжение ячейки нормализуется в диапазон от 0 до 1 (где 2.8В=0, 4.2В=1), а затем это значение используется для вычисления оттенка в цветовой модели HSL, создавая плавный градиент от красного к зеленому.
• Если разница напряжений превышает 0.1В, самая разряженная ячейка помечается как «разбалансированная» и выделяется пунктирной рамкой.
• Для расчета общего уровня заряда (SOC) используется нелинейная таблица соответствия напряжения процентам, что гораздо точнее простого деления.

Глава 4. Сравнение и преимущества

Что же мы получили в итоге по сравнению с оригинальным Arduino OBI?

• Полная автономность: Устройству не нужен компьютер, только питание по USB.
• Кроссплатформенность: Интерфейс работает в любом браузере на любом устройстве, будь то Android, iOS, Windows или Linux.
• Простота использования: Не нужно устанавливать Python, драйверы и библиотеки. Просто подключись к Wi-Fi и открой страницу.
• Наглядность: Современный, адаптивный интерфейс с графической визуализацией состояния ячеек и автоматическими предупреждениями гораздо информативнее простой таблицы.
• Мобильность: Диагностику можно проводить где угодно, хоть в мастерской, хоть «в поле».

Заключение

Этот проект — пример того, как на основе блестящей идеи сообщества можно создать современный, удобный и законченный продукт. Благодаря мощи ESP32 и гибкости веб-технологий удалось превратить сложный диагностический инструмент в простой и понятный гаджет, доступный каждому. Это не просто тестер, а настоящий «медицинский кардиомонитор» для ваших аккумуляторов, который поможет вовремя заметить проблему и продлить срок их службы.

Проект является полностью открытым, все исходные коды, схемы и инструкции доступны на GitHub: https://github.com/Belik1982/esp32-makita-bms-reader