Matériel

Le projet est conçu pour fonctionner sur du matériel moderne et abordable, centré autour de l'ESP32.

Contrôleur

Module	Description
ESP32-S3 (recommandé)	Performances optimisées avec PSRAM intégré — idéal pour les statistiques étendues
ESP32 DevKit (WROOM)	Supporté également, nécessite un SSR standard et une détection Zero-Crossing externe

Capteurs d'énergie

Le routeur supporte plusieurs types de capteurs pour mesurer l'injection et la consommation :

• JSY-MK-194 — Compteur double sens de haute précision. Connecté en UART direct, il offre la meilleure réactivité (~50 ms).
• JSY-MK-193 — Alternative compacte du même fabricant.
• Shelly EM / Shelly 1PM — Mesure WiFi. Le mode MQTT est recommandé pour une réactivité de ~100 ms (sinon l'appel HTTP API ajoute ~500 ms).

Guide de Câblage

Voici les branchements recommandés pour les cartes de développement courantes. Les broches diffèrent entre ESP32-S3 et ESP32 classique (WROOM/DevKit).

Signal	Broche ESP32-S3	Broche ESP32 Standard	Connexion
Contrôle SSR	17	22	Entrée commande du SSR (active-LOW)
Relais Sécurité	21	17	Bobine du relais — ouverture au signal BAS
Données 1-Wire	16	23	Broche DQ du DS18B20 (pull-up 4,7 kΩ requis)
Ventilateur PWM	7	5	Entrée PWM du ventilateur (~10 kHz)
Zero-Crossing	15	19	Sortie ZX du capteur (pull-up 3,3 V)
Masse (GND)	GND	GND	Commun à tous les capteurs et modules
Alimentation	3.3V / 5V	3.3V / 5V	Selon les besoins des modules connectés
UART1 (JSY #1)	TX=5, RX=4	TX=15, RX=18	Premier compteur JSY-194G
UART2 (JSY #2)	TX=17, RX=16	TX=33, RX=32	Second compteur JSY-194G
LED WS2812	48	2	LED interne addressable (NeoPixel)
LCD I2C SDA	8	8	Broche SDA pour écran LCD1602A + backpack PCF8574
LCD I2C SCL	9	9	Broche SCL pour écran LCD1602A + backpack PCF8574

Notes importantes

Relais de sécurité : La polarité est importante. Le SSR est piloté en actif-LOW (LOW = SSR ON) : le relais de sécurité inverse ce signal pour un comportement fail-safe. Un signal BAS (LOW) sur IO21 ferme le relais → circuit FERMÉ (SSR alimenté, fonctionnement normal). Un signal HAUT (HIGH) ouvre le relais → circuit OUVERT (SSR coupé). En cas de coupure ou redémarrage de l'ESP32, la charge est automatiquement déconnectée.

DS18B20 : Le capteur de température 1-Wire nécessite une résistance de pull-up de 4,7 kΩ entre la ligne de données et le 3,3 V. Câblé en mode "parasite", il ne nécessite qu'une seule connexion de données (pas d'alimentation séparée).

Zero-Crossing : Un capteur ZX est requis pour les modes de contrôle SSR avancés (Cycle Stealing, Bresenham). Le signal ZX doit être compatible 3,3 V TTL.

Configuration PSRAM

Variante	PSRAM	Taille Flash recommandée
N16R8 (ESP32-S3)	8 Mo SPIRAM + 16 Mo Flash	16 Mo
N8R2 (ESP32-S3)	2 Mo SPIRAM + 8 Mo Flash	8 Mo

Le PSRAM est utilisé pour stocker les statistiques journalières via ArduinoJson. Avec 8 Mo de PSRAM, le système peut conserver jusqu'à 365 jours de données détaillées sans épuiser la SRAM interne.

USB-CDC Natif (ESP32-S3)

L'ESP32-S3 dispose d'un port USB natif sur les broches IO19/IO20, permettant une connexion série directe via /dev/ttyACMx (Linux) sans puce USB-UART externe.

Configuration par défaut

Par défaut, le firmware compile avec ARDUINO_USB_CDC_ON_BOOT désactivé (0). Le port Serial utilise alors le pont UART0-to-USB-serial (broches IO43/IO44), accessible via /dev/ttyUSB0. C'est la configuration recommandée pour les cartes de développement standard.

Mode USB-CDC natif

Pour activer le mode USB-CDC natif :

1. Dans platformio.ini, modifiez l'environnement cible pour définir -D ARDUINO_USB_CDC_ON_BOOT=1.
2. Flashage avec la commande -u de flash.sh (ex: ./flash.sh -u).

Comportement au démarrage

Le port USB natif prend environ 1 seconde à s'énumérer après l'alimentation du module. Sans ce délai, les impressions logiques des premiers millisecondes sont perdues. Le firmware intègre un delay(200) en début de setup pour attendre la première partie de l'enumeration.

Note : En mode USB-CDC natif, les broches IO19/IO20 (USB D-/D+) ne sont plus disponibles comme GPIOs standard. Si vous avez besoin de ces pins pour des périphériques externes, restez en mode UART-serial classique.

Afficheur LCD 1602A (I2C)

Le routeur supporte un afficheur LCD 1602A connecté via un backpack I2C basé sur le circuit PCF8574.

Branchement

Signal	Broche ESP32-S3	Connexion
VCC	3.3V	Alimentation 3.3 V
GND	GND	Masse commune
SDA	IO8	Ligne de données I2C
SCL	IO9	Horloge I2C

Configuration

Paramètre	Valeur par défaut	Description
e_lcd	true	Active l'afficheur
lcd_sda_pin	8	Broche SDA I2C
lcd_scl_pin	9	Broche SCL I2C
lcd_i2c_addr	0x27 (39)	Adresse I2C du backpack PCF8574

Affichage

• Ligne 1 : Défilement du SSID Wi-Fi et de l'adresse IP (ex: MonReseau 192.168.1.60)
• Ligne 2 : P:XXXXW R:YYYYW — P = puissance réseau consommée, R = puissance redirigée

L'initialisation scanne le bus I2C au démarrage. Si le périphérique n'est pas trouvé, un avertissement est journalisé et l'afficheur reste inactif sans planter le système.

Adresse I2C : La plupart des backpacks PCF8574 utilisent 0x27 (39). Certains utilisent 0x3F (63). Si l'afficheur ne s'allume pas, essayez lcd_i2c_addr: 63 dans config.json.

Guide de Construction PCB

Le routeur fonctionne sur un PCB unique qui relie tous les composants (JSY, SSR, relais, ventilateur, capteur). Voici les éléments clés à prendre en compte pour construire ou acheter votre carte.

Module ESP32-S3

Module	Description
ESP32-S3-WROOM-1-N16R8 (recommandé)	41 broches, antenne PCB, PSRAM intégré (8 Mo SPIRAM + 16 Mo Flash). C'est le choix optimal pour les statistiques étendues.

Le module N16R8 est préféré car il fournit la mémoire suffisante pour ArduinoJson lors de l'analyse des données météo et du stockage des statistiques sur plusieurs jours.

Composants principaux (BOM)

Réf.	Composant	Valeur / Type	Qté	Remarques
U1	Module ESP32-S3	ESP32-S3-WROOM-1-N16R8	1	Antenne PCB, broches castelées
U2	Compteur d'énergie	JSY-MK-194G	1	Double canal, Modbus-RTU TTL
U3	Régulateur LDO	AMS1117-3.3 (SOT-223)	1	800 mA — nécessite C1/C2 = 10 µF
D1	Diode ESD	PRTR5V0U2X ou USBLC6	1	Protection port USB-C
J1	Connecteur USB-C	Vertical (GCT USB4135)	1	Alimentation + Serial optionnel
J2	Connecteur JSY	JST-XH 5 pins (2,54 mm)	1	VCC, GND, JSY1_TX, JSY1_RX, Zx
J4	Sortie SSR	Terminal vis 2 pins (5 mm)	1	Contrôle SSR (IO17)
J5	Sortie Relais	Terminal vis 3 pins (5 mm)	1	5 V, GND, Signal (IO21)
J6	Ventilateur	En-tête 4 pins (2,54 mm)	1	5 V, GND, TACH, PWM (IO7) — 4010 5V PWM recommandé
J7	Capteur Température	En-tête 3 pins (2,54 mm)	1	3V3, Data (IO16), GND

Résistances de strappage (obligatoires)

Les broches IO0, EN et IO46 doivent être correctement tirées au démarrage. C'est critique pour le bon fonctionnement du module S3.

Broche	Fonction	Type de résistance	Valeur	Rôle
IO46	Strapping mandatory (LOW at boot)	Pull-down	10 kΩ à GND	Si la broche est HIGH au démarrage, le module ne démarre pas
IO0	Mode Boot	Pull-up	10 kΩ → 3V3	LOW pendant l'alimentation = mode flash (SW1)
EN	Enable	Pull-up	10 kΩ → 3V3	LOW = reset actif (SW2)

Note importante — IO46 : Cette broche strapping doit être à GND au moment exact de l'alimentation. Placez la résistance R3 physiquement proche du pad IO46 pour éviter que le fil ne capture du bruit et ne tire accidentellement la broche vers HIGH, ce qui empêcherait le démarrage du module.

Configuration du Relais de Sécurité (J5)

Le relais de sécurité est une seconde couche de protection. Il coupe l'alimentation du SSR en cas de :

1. Défaut (surchauffe, capteur déconnecté).
2. Mode Nuit (empêche la fuite d'énergie pendant les heures sans soleil).

Configuration Fail-Safe :

• Câblez votre charge AC (chauffe-eau) entre les bornes COM et NC (Normally Closed) du relais.
• ESP32 actif (normal) : IO21 est LOW, le relais est ouvert → Circuit FERMÉ (alimentation vers SSR).
• Défaut / Nuit : IO21 passe à HIGH, le relais se ferme → Circuit OUVERT (pas d'alimentation au SSR).

Connectique UART JSY

L'ESP32-S3 communique avec le compteur JSY-MK-194G via UART1 (IO4 = TX, IO5 = RX), ce qui laisse les broches USB natives (IO19/IO20) libres pour le mode USB-CDC natif.

Signal	Broche ESP32-S3	Fonction
JSY TX → ESP RX	IO4	Données du compteur vers l'ESP32
JSY RX ← ESP TX	IO5	Commandes de l'ESP32 au compteur
Zx (Zero-cross)	IO15	Synchronisation passe par zéro

Composants de protection

• Polyfuse F1 (500 mA) : En série sur la ligne 5 V du port USB. Protège contre les courts-circuits et se réinitialise automatiquement après refroidissement.
• PRTR5V0U2X (D1) : Protection ESD sur D+/D− du port USB — empêche l'électricité statique d'atteindre l'ESP32-S3 lors de la connexion/déconnexion.

Capacités C1–C8

Les condensateurs maintiennent la tension stable et filtrent le bruit haute fréquence :

• C1, C2 (10 µF) — Condensateurs de filtrage principaux près du régulateur AMS1117.
• C3 à C8 (100 nF) — Capacités de découplage placées le plus près possible de chaque broche VCC du module ESP32-S3 et du JSY-MK-194G.

Diagramme des connexions principales (ESP32-S3)

      [ PÉRIPHÉRIQUES ]             [ BROCHES ESP32-S3 ]          [ ALIMENTATION / SYSTÈME ]
                                ┌─────────────────┐
    ( Compteur d'énergie )       │       GND   [1] │ <────┐ [ Masse commune ]
    JSY TX ───────────(Data In)─│ IO4   3.3V  [2] │ <────┘ [ AMS1117-3.3 OUT ]
    JSY RX ◀───────(Data Out)─→ │ IO5             │           + [ Caps C1-C8 ]
    JSY Zx ──────────(Sync In)->│IO15        IO19 │ ◀───->  USB D- (Serial/DFU)
                                │            IO20 │ ◀───->  USB D+ (Serial/DFU)
    ( Contrôle de charge )       │ [ ACTEURS ]     │
    SSR IN ◀──────────(PWM Out)─│ IO17         EN │ ◀────  Reset [ SW2 + R1 ]
    RELAY  ◀──────────(DRV Out)─│ IO21         IO0 │ ◀────  Boot  [ SW1 + R2 ]
    FAN    <——───────(PWM Out)——│ IO7        IO46 │ ────->  [ R3 Pull-Down ]
                                │                 │
    ( Sens / UI )                │ [UI & SENSE]    │
    TEMP DAT ◀───────(1-Wire)─> │ IO16            │ <────  [ R4 Pull-Up ]
    (WS2812) ◀───────(Status)── │ IO48            │
                                └─────────────────┘

Configuration des panneaux solaires

Le routeur calcule la puissance solaire attendue en utilisant un modèle géométrique de vos panneaux. Ces paramètres sont configurables via l'interface web :

Paramètre	Description	Plage typique
Puissance nominale (solar_panel_power)	Puissance crête des panneaux (Wc)	50 – 10000 W
Azimut (solar_panel_azimuth)	Orientation (0=Nord, 90=Est, 180=Sud, 270=Ouest)	-180° à +180°
Inclinaison (solar_panel_tilt)	Angle du panneau par rapport à l'horizontale (→ verticale)	0° (plat) – 90° (vertical)
Facteur de perte (solar_loss_factor)	Pertes estimées en pourcentage (poussière, température, vieillissement)	0 – 100

Ces paramètres sont configurables via l'interface web (configuration détaillée) et utilisés par le gestionnaire météo pour prédire la puissance solaire et optimiser le déclenchement des équipements.

Liens utiles pour l'achat des composants

Tous les composants sont disponibles sur AliExpress et autres revendeurs d'électronique. Les liens directs figurent dans le fichier board/board.md avec :

• U1 (ESP32-S3) — Rechercher ESP32-S3-WROOM-1-N16R8
• U2 (JSY-MK-194G) — Produit JSY-MK-194G
• U3 (AMS1117-3.3 LDO) — Produit AMS1117 SOT-223
• D1 (ESD PRTR5V0U2X) — Rechercher PRTR5V0U2X
• J1 (USB-C vertical) — Rechercher USB-C Vertical SMD
• J4/J5 (Terminaux vis 5,08 mm) — Produit Terminal vis 2-pin
• J6 (Ventilateur 4010 5V PWM) — Rechercher 4010 5V PWM / Noctua NF-A4x20 5V PWM
• Relais 5 V — Produit Relais 1 canal
• J2/J7 (Connecteurs JST-XH) — Rechercher JST-XH 2.54mm
• SW1/SW2 (Boutons tactiles SMD 6×6 mm) — Produit Tactile SMD Button
• Passifs — Kit condensateurs + résistances 0402

Les liens "Rechercher" utilisent les paramètres de recherche directs d'AliExpress et restent stables même si le site change sa structure. Les liens "Produit" pointent vers des fiches articles spécifiques — si un article n'est plus disponible, remplacez simplement l'ID dans la URL (ex: item/32845661413.html).