TOMTOP (Tuya) BAC-002-ELW 空调温控器

背景

入冬后室温经常低于 15 ℃,开空调时发现控制器过于老旧,温控也很不准确,于是打算直接换个智能型的并接入 HASS。

old-thermostat

将温控器拆下来研究后发现是旋钮的轴老化了,连着的双金属片盘有点松动导致温控失灵。

根据内侧贴着的原理图,接线十分简单粗暴:一条火线输入,三条输出分别对应制热、制冷、风扇。

old-thermostat-2

用万用表确认之后给线都贴上标签,顺便量一下墙上的螺丝孔间距约 60mm,符合 86 型开关盒标准。

wires

在 HASS 论坛和 reddit 调研后发现大部分支持接入 HASS 的空调控制器都只是红外遥控器,而这种硬接线的只能继续使用温控器(thermostat)了。而大部分温控器是用于控制暖气的热水阀,支持制热+制冷的挺少。逛了一圈找到一个基于 Tuya ESP、有 tasmota 支持的 BAC-002 系列,从 AliExpress 以 €31.29 包邮购入。

背面接线口:

该温控器原本用于两线水阀(2-wire auto return ball valve),冷热水阀分别有 open 和 close 两条线,对我的空调来说只需要接通 open;风扇支持三档风速,任选一档接通

terminals

由于智能温控器自身运行需要供电,而原本的温控器并不需要所以没有接零线。但墙里还有两条之前没有用到的线:一条黄绿色的地线接了地,和另一条黑色的线,可惜量了一下发现它并没有接入总零线。于是打开空调内机所在的吊顶隔板,找到这条黑线的另一头把它接上零线即可。

外面这一大块神秘电路板没有任何连接,或许是没用到的电源?

AC-unit

接好线后测试了一下这款温控器可以正常控制空调制冷制热,就准备给它刷上 tasmota 固件进行去云化了。

来自 Tuya 的恶意

拆开后直接给显眼的 WiFi 模块连上需要的线,通过 web installer 开始刷 tasmota,可是一直提示无法找到设备,用 esptool.py 也无法读到芯片信息。一番折腾最后在一个 GitHub issue 中发现 Tuya 从 2020 年开始大规模推广新的产品线——物理规格和引脚与 ESP 相同但内部是基于 Beken BK7231 系列 ARM SoC 的模块。搜索这个模块上印着的型号 “WB3S” 后可以确认它也是

before

而这类不使用 ESP 的模块也就无法刷 tasmota 等第三方固件,由于缺乏文档,针对 BK7231 系列的研究也进展缓慢,目前最成功的也只实现了部分 MQTT 功能,而且开发流程看着挺麻烦。

Beken 官方开源的 SDK 支持 AliOS Things,似乎环境稍微好些(但我也不想去碰

既然不是 ESP,那就只好把它变成 ESP。由于模块的物理规格和引脚与 ESP12 系列完全一致,可以把它拆下来然后换上真的。

解焊时还是得用热风枪,烙铁+刀片撬的后果就是不小心把几个焊盘扯下来了:

wifi-module-removed

flashing

拆掉 WiFi 模块后开始研究电路,控制器 PCB 背面全貌:

board-overview

右上角最大的 IC “YL1621” 是显示屏 LCD 驱动,右下角 “SC05B” 是触摸按钮驱动。

温控器的主要功能由中间的 “ME32S003K6T6” (ARM) 实现,和 WiFi 模块间通过串口通讯。

右下方有一颗 “ACE1117H” 稳压芯片,给温控器连上电源后量一下可以发现与排线有连接的 Vin 脚上有 +12V,可以将此处作为调试时的电源输入。

另外由于掉了几个焊盘,需要找一下合适的焊接位置准备飞线。

circuit

期间发现了 ESPHome 这个十分优雅的东西,试用后一瞬抛弃了 tasmota

根据 klausahrenberg/WThermostatBeca,WiFi 模块与主控间通过串口进行某种协议的通讯,这类主控在 ESPHome 中被称为 Tuya MCU

焊上需要的杜邦线后,准备一片 ESP-12F,刷上 ESPHome 固件之后与控制器连接(由于 Vcc 焊盘也略受损比较脆弱,模块暂时使用独立供电),开始测试。

testing

根据 WThermostat_BAC_002_ALW.h 中的参数,这款温控器的 datapoint 映射为:

datapoint 类型 数据
1 switch 电源状态
2 int 设定温度
3 int 实际温度
4 enum 定时模式
5 switch - (节能模式?)
6 switch 童锁状态
102 enum 空调模式(0:制冷,1:制热,2:通风)
103 enum 风扇模式(0:自动,1:高,2:中,3:低)
104 raw 定时参数

据此设置 ESPHome Tuya Climate 组件所需的参数 switch_datapointtarget_temperature_datapointcurrent_temperature_datapoint;另外根据温度数据系数为 2.0(Tuya MCU 通讯协议只支持整数类型,如 51 的实际值为 25.5 ℃),将 temperature_multiplier 设为 0.5。配置示例:

esphome:
  name: thermostat
  comment: 'Living room HVAC thermostat'

esp8266:
  board: esp12e

logger:
  level: WARN
  baud_rate: 0  # 确保禁用串口日志以免占用 UART0

wifi:
  fast_connect: true
  networks:
    - ssid: !secret wifi_ssid
      bssid: !secret wifi_bssid
      password: !secret wifi_password

api:
ota:
  password: !secret ota_password

time:  # 通过 HASS API 获取时间
  - platform: homeassistant
    id: hass_time
    timezone: Europe/Madrid

uart:  # 启用 UART0 与 Tuya MCU 通讯
  tx_pin: 1
  rx_pin: 3
  baud_rate: 9600

tuya:
  time_id: hass_time  # 提供 HASS 时间给 Tuya MCU

climate:
  - platform: tuya
    id: hvac
    name: 'HVAC'
    supports_heat: true
    supports_cool: true
    switch_datapoint: 1
    target_temperature_datapoint: 2
    current_temperature_datapoint: 3
    temperature_multiplier: 0.5
    visual:
      min_temperature: 5.0
      max_temperature: 35.0
      temperature_step: 0.5

给控制器通电后可以看到 ESPHome 日志成功输出 Tuya MCU 通讯信息:

esphome-log

HASS 随后会提示已自动发现新的 ESPHome 设备,绑定后可以直接添加一个温控器卡片到 lovelace:

hass-lovelace-card

测试各项功能正常后给另一片 ESP-12F 刷上固件后焊到控制器上,然后给位于受损焊盘的几个引脚飞线,GPIO15 为了省事直接在模块上焊一个下拉电阻省去飞线。最后完成效果如图:

done


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