Techswitch 1.0: 25 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Дайте възможност на Smart Home от TechSwitch-1.0 (режим „направи си сам“)

Какво е TechSwitch-1.0 (DIY Mode)

TechSwitch-1.0 е базиран на ESP8266 интелигентен превключвател. може да контролира 5 домакински уреди.

Защо е DIY режим ??

Той е проектиран да мига отново по всяко време. има два джъмпера за избор на режим на печатна платка

1) Режим на работа:- за редовна работа.

2) Режим на светкавица:-в този режим потребителят може да мига отново чипа, като следва процедурата за повторно флаш.

3) Аналогов вход:- ESP8266 има един ADC 0-1 Vdc. Заглавката му също е предвидена на печатна платка, за да играе с всеки аналогов сензор.

Техническа спецификация на TechSwitch-1.0 (DIY режим)

1. 5 изхода (230V AC) + 5 входа (превключване на 0VDC) + 1 аналогов вход (0-1VDC)

2. Рейтинг:- 2,0 ампера.

3. Превключващ елемент:- SSR +превключване на нула.

4. Защита:- Всеки изход защитен с 2 Amp. стъклен предпазител.

5. Използван фърмуер:- Tasmota е лесен за използване и стабилен фърмуер. Тя може да бъде мигната от различен фърмуер като свой DIY режим.

6. Вход:- Превключване с опто-свързано (-Ve).

7. Регулаторът на мощност на ESP8266 може да бъде в двоен режим:- може да използва Buck конвертор, както и регулатор AMS1117.

Консумативи

• Подробен BOQ е приложен.

  · Захранване:- Марка:- Hi-Link, Модел:- HLK-PM01, 230V от 5 VDC, 3W (01)

  · Микроконтролер:- ESP12F (01)

  · 3.3 VDC регулатор:- Може да се използва всяко двойно осигуряване

  · Конвертор на долари (01)

  · AMS1117 Регулатор на напрежение. (01)

  · PC817:- Оптичен съединител Марка:- Остър пакет: -THT (10)

  · G3MB-202PL:- SSR Направете Omron (05), превключване с нулево пресичане.

  · LED: -Цвят:- Всеки, пакет THT (01)

  · 220 или 250 ома резистор:- керамичен (11)

  · 100 ома резистор:- керамичен (5)

  · 8k Ohm резистор:- керамичен (1)

  · 2k2 Ohm резистор:- керамичен (1)

  · 10K ом резистор:- керамичен (13)

  · Бутон: -Код на частта:- EVQ22705R, Тип:- с два терминала (02)

  · Стъклен предпазител:- Тип:- Стъклен, Рейтинг:- 2 Amp @ 230V AC. (5)

  · PCB мъжка заглавка:- Три заглавия с три пина и един заглавие с 4 пина. така че една стандартна лента от мъжки заглавие е за предпочитане да се набави.

Стъпка 1: Приемете финализирането

Завършване на концепцията:- Имам дефинирано изискване както по-долу

1. Направете Smart Switch с 5 Switch & Can контролиран от WIFI.

2. Може да работи без WIFI чрез физически превключватели или бутон.

3 Превключвателят може да бъде в режим „направи си сам“, така че да може да бъде повторно миган.

4. Може да се побере в съществуващата табла за превключване, без да сменя превключватели или окабеляване.

5. ВСИЧКИ GPIO на микроконтролера да се използват, тъй като това е DIY режим.

6. Превключващото устройство трябва да пресича SSR и нула, за да се избегнат шумове и превключвания.

7. Размерът на печатната платка трябва да бъде достатъчно малък, за да може да се побере в съществуващото разпределително табло.

Тъй като финализирахме изискването, следващата стъпка е да изберете хардуер

Стъпка 2: Избор на микроконтролер

Критерии за избор на микроконтролер

1. Необходим GPIO: -5 вход + 5 изхода + 1 ADC.
2. Wifi активиран
3. Лесен за повторно флаш, за да осигури DIY функционалност.

ESP8266 е подходящ за горепосочени изисквания. има 11 GPIO + 1 ADC + WiFi активиран.

Избрах модул ESP12F, който е базирана на микроконтролер ESP8266 платка за разработка, има малък форм -фактор и всички GPIO са заселени за лесна употреба.

Стъпка 3: Проверка на GPIO детайлите на платката ESP8266

• Според информационния лист ESP8266 някои GPIO се използват за специални функции.
• По време на Breadboard Trial се почесах по главата, тъй като не можех да го заредя.
• И накрая, чрез проучване в интернет и възпроизвеждане с макет, аз обобщих GPIO данните и направих проста таблица за лесно разбиране.

Стъпка 4: Избор на захранване

Избор на захранване

• В Индия 230VAC е вътрешно захранване. тъй като ESP8266 работи на 3.3VDC, трябва да изберем 230VDC / 3.3VDC захранване.
• Но устройството за превключване на захранването, което е SSR и работи на 5VDC, така че трябва да избера захранване, което също има 5VDC.
• Най -накрая избрано захранване с 230V/5VDC.
• За да получа 3.3VDC, избрах Buck конвертор с 5VDC/3.3VDC.
• Тъй като трябва да проектираме режим „направи си сам“, аз също така предлагам осигуряване на линеен регулатор на напрежението AMS1117.

Окончателно заключение

Първото преобразуване на захранването е 230VAC / 5 VDC с капацитет 3W.

HI-LINK правят HLK-PM01 smps

Второто преобразуване е 5VDC в 3.3VDC

За това съм избрал 5V/3.3V Buck конвертор и снабдяване с AMS1117 Линеен регулатор на напрежението

Печатната платка, направена по такъв начин, може да използва AMS1117 или доларов конвертор (Всеки).

Стъпка 5: Избор на превключващо устройство

• Избрах Omron Make G3MB-202P SSR

  • SSR с 2 усилвателя. текущ капацитет.
  • Can работи на 5VDC.
  • Осигурете превключване с нулево пресичане.
  • Вградена схема за заглушаване.

Какво е Zero Crossing?

• 50 HZ AC захранване е синусоидално напрежение.
• Полярността на захранващото напрежение се променя на всеки 20 мили секунди и 50 пъти за една секунда.
• Напрежението става нула на всеки 20 мили секунди.

• SSR с нулево пресичане открива нулев потенциал на напрежение и включва изхода в този случай.

  Например:- ако командата се изпрати на 45 градуса (напрежение при максимален пик), SSR се включва на 90 градуса (когато напрежението е нула)

• Това намалява превключванията и шума при превключване.
• Нулевата точка на пресичане е показана на приложеното изображение (подчертан червен текст)

Стъпка 6: Избор на PIN за ESP8266

ESP8266 има общо 11 GPIO и един ADC пин. (Вижте Стъпка 3)

Изборът на щифт на esp8266 е от решаващо значение поради критериите по -долу.

Критерии за избор на вход:-

• GPIO PIN15 Изисква се да е ниско по време на зареждане, други разумни ESP няма да стартират.

  Той се опитва да стартира от SD карта, ако GPIO15 е висока по време на зареждане

• ESP8266 neve Boot Ако GPIO PIN1 или GPIO 2 или GPIO 3 е НИСКО по време на зареждане.

Критерии за избор на изход:-

• GPIO PIN 1, 2, 15 и 16 стават високи по време на стартиране (за част от времето).
• ако използваме този щифт като вход и ПИН е на НИСКО ниво по време на зареждане, то този щифт се поврежда поради късо съединение между ПИН кода, който е нисък, но ESP8266 го превръща ВИСОКО по време на зареждане.

Окончателно заключение:-

Накрая GPIO 0, 1, 5, 15 и 16 са избрани за извеждане.

GPIO 3, 4, 12, 13 и 14 са избрани за вход.

Ограничете:-

• GPIO1 & 3 са UART щифтове, които се използват за мигане на ESP8266 и ние също искахме да ги използваме като изход.
• GPIO0 се използва за поставяне на ESP в режим на флаш и ние също решихме да го използваме като изход.

Решение за горното ограничение:-

1. Проблемът е решен чрез осигуряване на два джъмпера.

   1. Прекъсвач за режим на светкавица: - В това положение и трите щифта са изолирани от превключващата верига и са свързани към заглавката на режим на светкавица.
   2. Джъмпер за режим на работа:- В това положение и трите щифта ще бъдат свързани към веригата за превключване.

Стъпка 7: Избор на оптрон

Подробности за ПИН:-

• PIN 1 & 2 Входна страна (вграден светодиод)

  • ПИН 1:- Анод
  • Pnd 2:- Катод

• PIN 3 и 4 Изходна страна (Фото транзистор.

  • Пин 3:- Излъчвател
  • Пин 4:- Колектор

Избор на верига за превключване на изхода

1. ESP 8266 GPIO може да захранва само 20 m.a. според esprissif.
2. Оптронът се използва за защита на ESP GPIO PIN по време на превключване на SSR.

3. Резистор 220 ома се използва за ограничаване на тока на GPIO.

   Използвал съм 200, 220 и 250 и всички резистори работят добре

4. Изчисляване на ток I = V / R, I = 3.3V / 250*Ома = 13 ma.
5. Входният светодиод PC817 има известно съпротивление, което се счита за нула за безопасна страна.

Избор на верига за превключване на входа

1. Оптичните съединители PC817 се използват във входна верига с резистор за ограничаване на тока 220 ома.
2. Изходът на оптрон се свързва с GPIO заедно с Pull-UP резистор.

Стъпка 8: Подготовка на схемата на схемата

След като изберем всички компоненти и определим методологията на окабеляване, можем да преминем към разработване на верига, използвайки всеки софтуер.

Използвал съм Easyeda, която е уеб базирана платформа за разработка на печатни платки и лесна за използване.

URL адрес на Easyeda:- EsasyEda

За просто обяснение разделих цялата верига на парчета. & първият е Електрическа верига.

Захранваща верига A:- 230 VAC до 5VDC

1. HI-Link прави HLK-PM01 SMPS използван за преобразуване на 230Vac в 5 V DC.
2. Максималната мощност е 3 вата. означава, че може да достави 600 ma.

Захранваща верига B:- 5VDC до 3.3VDC

Тъй като тази печатна платка е DIY режим. Имам два метода за преобразуване на 5V в 3.3V.

1. Използване на регулатор на напрежението AMS1117.
2. Използване на Buck Converter.

всеки може да се използва според наличността на компонента.

Стъпка 9: Окабеляване ESP8266

Опцията за мрежов порт се използва за опростяване на схемата.

Какво е Net port ??

1. Net post означава, че можем да предоставим име на общото кръстовище.
2. използвайки едно и също име в различна част, Easyeda ще счита всички за същото име като едно свързано устройство.

Някои основни правила за окабеляване на esp8266

1. Изводът CH_PD трябва да бъде висок.
2. Нулираният щифт трябва да бъде висок по време на нормална работа.
3. GPIO 0, 1 и 2 не трябва да са на ниско ниво при зареждане.
4. GPIO 15 не трябва да е на високо ниво по време на зареждане.
5. Като се имат предвид всички горепосочени точки, схемата за окабеляване на ESP8266 е подготвена. & показано на схематично изображение.
6. GPIO2 се използва като светодиод за състоянието и свързан светодиод в обратна полярност, за да се избегне ниско GPIO2 по време на стартиране.

Стъпка 10: Изходна комутационна верига на ESP8266

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 и 16 се използва като изход.

1. За да поддържа GPIO 0 & 1 на високо ниво, неговото окабеляване е малко по -различно от другия изход.

   1. Бутонът на този щифт е при 3.3V по време на зареждане.
   2. PIN1 на PC817, който е аноден, е свързан към 3.3V.
   3. PIN2, който е катод, е свързан към GPIO с помощта на резистор за ограничаване на тока (220/250 ома).
   4. Тъй като предубеденият диод може да премине 3.3V (0.7V диоден спад) И двата GPIO получават почти 2.5 VDC по време на зареждане.

2. Останалият GPIO щифт, свързан с PIN1, който е анод на PC817 и земята е свързан с PIN2, който е катод, използвайки ограничител на тока.

   1. Тъй като Ground е свързан с катод, той ще премине от PC817 LED и ще поддържа GPIO на ниско ниво.
   2. Това прави GPIO15 LOW по време на зареждане.
3. Решихме проблема и на трите GPIO, като приехме различна схема на окабеляване.

Стъпка 11: Въвеждане на Esp8266

GPIO 3, 4, 12, 13 и 14 се използват като вход.

Тъй като входното окабеляване ще бъде свързано с полево устройство, е необходима защита за ESP8266 GPIO.

Оптрон PC817, използван за изолация на входа.

1. Входните катоди на PC817 са свързани с Pin заглавки с помощта на ограничител на тока (250 ома).
2. Анодът на всички оптрони е свързан с 5VDC.
3. Винаги, когато входният щифт е свързан към земята, оптронът ще пренасочва отклонения и изходният транзистор е включен.
4. Колекторът на оптрон се свързва с GPIO заедно с 10 K издърпващ резистор.

Какво е Pull-up ???

• Използва се издърпващ резистор За да се поддържа GPIO стабилен, резисторът с висока стойност е свързан с GPIO, а друг край е свързан към 3.3V.
• това поддържа GPIO на високо ниво и избягва фалшиво задействане.

Стъпка 12: Окончателна схема

След завършване на всички части е време да проверите окабеляването.

Easyeda Предоставете функция за това.

Стъпка 13: Конвертиране на печатни платки

Стъпки за преобразуване на схема в PCB оформление

1. Следваща верига можем да я преобразуваме в оформление на печатни платки.
2. Чрез натискане на опцията Преобразуване в печатна платка на системата Easyeda системата ще започне преобразуването на схемата в оформление на печатни платки.
3. Ако има грешка в окабеляването или неизползвани щифтове, тогава се генерира грешка/аларма.
4. Чрез проверка на грешка в дясната част на страницата за разработка на софтуер можем да разрешим всяка грешка една по една.
5. Оформление на печатни платки, генерирано след разрешаване на всички грешки.

Стъпка 14: Оформление на печатни платки и подреждане на компонентите

Компонентно разположение

1. Всички компоненти с действителната им

2. размерите и етикетите са показани на екрана за оформление на печатни платки.

   Първата стъпка е да подредите компонента

3. Опитайте се да поставите компонентите с високо напрежение и ниско напрежение, доколкото е възможно.

4. Регулирайте всеки компонент според необходимия размер на печатната платка.

   След подреждане на всички компоненти можем да направим следи

5. (ширината на следите трябва да се регулира според тока на частта от веригата)
6. Някои от следите се проследяват в долната част на печатната платка, като се използва функцията за промяна на оформлението.
7. Следите на захранването се държат изложени за запояване, изливане след производството.

Стъпка 15: Окончателно оформление на печатни платки

Стъпка 16: Проверете 3D изгледа и генерирането на Ggerber файл

Easyeda предоставя опция за 3D изглед, в която можем да проверим 3D изглед на печатни платки и да добием представа как изглежда след производството.

След проверка на 3D изгледа Генерирайте Gerber файлове.

Стъпка 17: Подаване на поръчка

След генерирането на файлова система Gerber осигурява изглед отпред на окончателното оформление на печатната платка и цената на 10 печатни платки.

Можем да направим поръчка директно в JLCPCB, като натиснем бутона „Поръчай в JLCPCB“.

Можем да изберем маскиране на цвета според изискванията и да изберем начин на доставка.

С подаване на поръчка и плащане получаваме печатна платка в рамките на 15-20 дни.

Стъпка 18: Получаване на печатни платки

Проверете печатната платка отпред и отзад, след като я получите.

Стъпка 19: Компонентна спойка на печатни платки

Съгласно идентификацията на компонента на печатната платка запоеното запояване на всички компоненти.

Внимавайте:- Отпечатъкът на част от частите е отзад, така че проверете етикета върху печатната платка и ръчната част преди окончателното запояване.

Стъпка 20: Увеличаване на дебелината на Power Track

За следи за свързване на захранване поставям отворени следи по време на процеса на оформление на печатна платка.

Както е показано на изображението, всички следи за захранване са отворени, така че върху него се излива допълнително запояване, за да се увеличи грижовността на касиса.

Стъпка 21: Окончателна проверка

След запояване на всички компоненти проверете всички компоненти с помощта на мултицет

1. Проверка на стойността на съпротивлението
2. Проверка на светодиод на оптрон
3. Проверка на заземяването.

Стъпка 22: Мигащ фърмуер

Три джъмпера от печатни платки се използват за поставяне на esp в режим на зареждане.

Проверете джъмпера за избор на мощност на 3.3VDC на FTDI чип.

Свържете FTDI чип към печатна платка

1. FTDI TX:- PCB RX
2. FTDI RX:- PCB TX
3. FTDI VCC:- PCB 3.3V
4. FTDI G:- PCB G

Стъпка 23: Флаш фърмуер на Tasamota на ESP

Flash Tasmota на ESP8266

1. Изтеглете файла Tasamotizer & tasamota.bin.
2. Връзка за изтегляне на Tasmotizer:- tasmotizer
3. Връзка за изтегляне на tasamota.bin:- Tasmota.bin
4. Инсталирайте tasmotazer и го отворете.
5. В tasmotizer щракнете върху selectport тренировка зората.
6. ако FTDI е свързан, портът се появява в списъка.
7. Изберете порт от списъка. (В случай, че има няколко порта, проверете кой порт е от FTDI)
8. щракнете върху бутона за отваряне и изберете файла Tasamota.bin от мястото за изтегляне.
9. щракнете върху опцията Изтриване преди мигане (изчистване на изсмукване, ако има данни)
10. Натиснете Tasamotize! Бутон
11. ако всичко е наред, получавате лента за напредъка на изтриване на флаш.
12. след като процесът приключи, се показва изскачащ прозорец "restart esp".

Изключете FTDI от печатната платка.

Променете три джъмпера от Flash на Run Side.

Стъпка 24: Настройка на Tasmota

Свържете променливотоковото захранване към печатната платка

Онлайн помощ за конфигуриране на Tasmota: -Помощ за конфигуриране на Tasmota

ESP ще се стартира и състоянието на светодиодната платка ще се появи. Отваряне на Wifimanger на лаптоп Показва нов AP „Tasmota“да го свърже. веднъж отворена свързана уеб страница.

1. Конфигурирайте ssid и парола на WIFI на вашия рутер в страницата Конфигуриране на Wifi.
2. Устройството ще се рестартира след запазване.
3. След като се свържете отново Отворете вашия рутер, проверете за ip на ново устройство и отбележете неговия IP.
4. отворете уеб страница и въведете този IP. Уеб страницата е отворена за настройка на tasmota.
5. Задайте тип модул (18) в опцията за конфигуриране на модул и задайте всички входове и изходи, както е споменато в изображението за комуникация.
6. рестартирайте печатната платка и е добре да започнете.

Стъпка 25: Ръководство за окабеляване и демонстрация

Окончателно окабеляване и изпитание на печатни платки

Окабеляването на всичките 5 входа е свързано към 5 превключвател/бутон.

Второто свързване на всичките 5 устройства е свързано към общ "G" проводник на входната заглавка.

Изходна страна 5 Кабелна връзка към 5 домашни уреди.

Дайте 230 на входа на печатни платки.

Smart Swith с 5 входа и 5 изхода е готов за употреба.

Демо пробна версия:- Демо