Techswitch 1.0: 25 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Iespējojiet viedās mājas, izmantojot TechSwitch-1.0 (DIY režīms)

Kas ir TechSwitch-1.0 (DIY režīms)

TechSwitch-1.0 ir viedais slēdzis, kura pamatā ir ESP8266. tas var kontrolēt 5 sadzīves tehniku.

Kāpēc tas ir DIY režīms ??

Tas ir paredzēts atkārtotai zibspuldzei jebkurā laikā. uz PCB ir divu režīmu izvēles džemperis

1) Darbības režīms:- regulārai darbībai.

2) Zibspuldzes režīms:-šajā režīmā lietotājs var atkārtoti mirgot mikroshēmā, veicot atkārtotas zibspuldzes procedūru.

3) Analogā ieeja:- ESP8266 ir viens ADC 0-1 Vdc. Tās galvene ir pieejama arī PCB, lai atskaņotu ar jebkuru analogo sensoru.

TechSwitch-1.0 tehniskā specifikācija (DIY režīms)

1. 5 izejas (230V AC) + 5 ieejas (0VDC pārslēgšana) + 1 analogā ieeja (0-1VDC)

2. Vērtējums:- 2,0 ampēri.

3. Pārslēgšanas elements:- SSR +nulles krustojuma pārslēgšana.

4. Aizsardzība:- Katru izeju aizsargā 2 Amp. stikla drošinātājs.

5. Izmantotā programmaparatūra:- Tasmota ir viegli lietojama un stabila programmaparatūra. To var mirgot ar dažādu programmaparatūru kā tā DIY režīmu.

6. Ieeja:- Opto savienotā (-Ve) pārslēgšana.

7. ESP8266 jaudas regulators var būt divējāds:- var izmantot arī Buck pārveidotāju, kā arī AMS1117 regulatoru.

Piegādes

• Detalizēts BOQ ir pievienots.

  · Barošanas avots:- Marka:- Hi-Link, Modelis:- HLK-PM01, 230V līdz 5 VDC, 3W (01)

  · Mikrokontrolleris:- ESP12F (01)

  · 3.3 VDC regulators:- Var izmantot divkāršu nodrošinājumu

  · Buck pārveidotājs (01)

  · AMS1117 Sprieguma regulators. (01)

  · PC817:- optiskais savienotājs Marka:- asais iepakojums: -THT (10)

  · G3MB-202PL:- SSR Marka Omron (05), nulles krustojuma pārslēgšana.

  · LED: -Krāsa:- jebkura, iepakojums THT (01)

  · 220 vai 250 omu rezistors:- keramikas (11)

  · 100 omu rezistors:- keramikas (5)

  · 8 kΩ pretestība:- keramika (1)

  · 2k2 omu rezistors:- keramikas (1)

  · 10K omu rezistors:- keramikas (13)

  · Spiedpoga: -Daļas kods:- EVQ22705R, Tips:- ar diviem spailēm (02)

  · Stikla drošinātājs:- tips:- stikls, vērtējums:- 2 ampēri pie 230 V maiņstrāvas. (5)

  · PCB vīriešu galvene:- trīs galvenes ar trim tapām un viena galvene ar 4 tapām. tāpēc vēlams iegādāties vienu standarta Strip of Male galveni.

1. darbība: konsekventa pabeigšana

Koncepcijas pabeigšana:- Man ir definētas prasības, kā norādīts zemāk

1. Making Smart Switch ar 5 slēdzi un var kontrolēt WIFI.

2. Tas var darboties bez WIFI, izmantojot fiziskus slēdžus vai spiedpogu.

3 Slēdzis var būt DIY režīms, lai to varētu atkārtoti mirgot.

4. To var ievietot esošajā slēdžu panelī, nemainot nekādus slēdžus vai vadus.

5. VISI mikrokontrollera GPIO, kas jāizmanto DIY režīmā.

6. Pārslēgšanas ierīcei vajadzētu būt SSR un nulles krustojumam, lai izvairītos no trokšņa un pārslēgšanās.

7. PCB izmēram jābūt pietiekami mazam, lai tas ietilptu esošajā sadales skapī.

Pabeidzot prasību, nākamais solis ir aparatūras izvēle

2. solis: mikrokontrollera izvēle

Mikrokontrolleru izvēles kritēriji

1. Nepieciešamais GPIO: -5 ieeja + 5 izeja + 1 ADC.
2. Wifi iespējots
3. Viegli atkārtoti mirgot, lai nodrošinātu DIY funkcionalitāti.

ESP8266 ir piemērots iepriekšminētajām prasībām. tam ir iespējots 11 GPIO + 1 ADC + WiFi.

Esmu izvēlējies ESP12F moduli, kas ir uz ESP8266 balstīta Devlopment plate uz mikrokontrolleru, tai ir mazs formāts un visi GPIO ir aizpildīti ērtai lietošanai.

3. darbība. ESP8266 plates GPIO detaļu pārbaude

• Saskaņā ar ESP8266 datu lapu daži GPIO tiek izmantoti īpašām funkcijām.
• Maizes dēļa izmēģinājuma laikā es saskrāpēju galvu, jo nevarēju to palaist.
• Visbeidzot, izpētot internetu un spēlējot to ar maizes dēli, esmu apkopojis GPIO datus un izveidojis vienkāršu tabulu, lai to būtu vieglāk saprast.

4. solis: barošanas avota izvēle

Barošanas avota izvēle

• Indijā 230VAC ir vietējā piegāde. tā kā ESP8266 darbojas ar 3.3VDC, mums jāizvēlas 230VDC / 3.3VDC barošanas avots.
• Bet barošanas komutācijas ierīce, kas ir SSR un darbojas ar 5 V līdzstrāvu, tāpēc man ir jāizvēlas barošanas avots, kuram ir arī 5 V līdzstrāva.
• Visbeidzot izvēlēts barošanas avots ar 230V/5VDC.
• Lai iegūtu 3.3VDC, esmu izvēlējies Buck pārveidotāju ar 5VDC/3.3VDC.
• Tā kā mums ir jāizstrādā DIY režīms, es arī nodrošinu AMS1117 lineārā sprieguma regulatoru.

Galīgais secinājums

Pirmā barošanas avota pārveidošana ir 230VAC / 5VDC ar 3W jaudu.

HI-LINK veido HLK-PM01 momentuzņēmumus

Otrais pārveidojums ir 5VDC līdz 3.3VDC

Šim nolūkam esmu izvēlējies 5V/3.3V Buck pārveidotāju un AMS1117 lineārā sprieguma regulatora nodrošinājumu

PCB, kas izgatavots šādā veidā, var izmantot AMS1117 vai buck pārveidotāju (ikviens).

5. darbība: komutācijas ierīces izvēle

• Esmu izvēlējies Omron Make G3MB-202P SSR

  • SSR ar 2 ampēriem. pašreizējā jauda.
  • Var darboties ar 5VDC.
  • Nodrošiniet nulles šķērsošanas komutāciju.
  • Iebūvēta Snubber ķēde.

Kas ir nulles krustojums?

• 50 HZ maiņstrāva ir sinusoidāls spriegums.
• Barošanas sprieguma polaritāte mainījās ik pēc 20 mili sekundēm un 50 reizes vienas sekundes laikā.
• Spriegums kļūst nulle ik pēc 20 milj.

• Nulles šķērsošanas SSR nosaka nulles sprieguma potenciālu un šajā gadījumā ieslēdz izeju.

  Piemēram:- ja komanda nosūta 45 grādos (spriegums maksimālajā maksimumā), SSR ieslēdzas par 90 grādiem (ja spriegums ir nulle)

• Tas samazina pārslēgšanās pārspriegumu un troksni.
• Nulles šķērsošanas punkts ir parādīts pievienotajā attēlā (sarkans izcelts teksts)

6. darbība: ESP8266 PIN atlase

ESP8266 kopā ir 11 GPIO un viena ADC tapa. (Skatiet 3. darbību)

Esp8266 tapu izvēle ir izšķiroša zemāko kritēriju dēļ.

Ievades kritēriji:-

• GPIO PIN15 Nepieciešams, lai sāknēšanas laikā būtu zems, cits gudrs ESP netiks palaists.

  Tas mēģina bootēt no SD kartes, ja sāknēšanas laikā GPIO15 ir augsts

• ESP8266 neve Boot Ja sāknēšanas laikā GPIO PIN1 vai GPIO 2 vai GPIO 3 ir LOW.

Izvades izvēles kritēriji:-

• GPIO PIN 1, 2, 15 un 16 sāknēšanas laikā kļūst augsts (uz noteiktu laiku).
• ja mēs izmantojam šo tapu kā ievadi un PIN ir zemā līmenī sāknēšanas laikā, tad šī tapa tiek sabojāta īssavienojuma dēļ starp PIN, kas ir zems, bet ESP8266 satur to HIGH sāknēšanas laikā.

Galīgais secinājums:-

Visbeidzot izvadei tiek atlasīti GPIO 0, 1, 5, 15 un 16.

Ievadīšanai ir atlasīti GPIO 3, 4, 12, 13 un 14.

Ierobežot:-

• GPIO1 & 3 ir UART tapas, ko izmanto ESP8266 zibspuldzei, un mēs arī vēlējāmies tos izmantot kā izvadi.
• GPIO0 tiek izmantots, lai ESP ieslēgtu zibspuldzes režīmā, un mēs arī nolēmām to izmantot kā izvadi.

Risinājums iepriekš minētajam ierobežojumam:-

1. Problēma atrisināta, nodrošinot divus džemperus.

   1. Zibspuldzes režīma džemperis: - šajā pozīcijā visas trīs tapas ir izolētas no komutācijas ķēdes un pievienotas zibspuldzes režīma galvenei.
   2. Darbības režīma džemperis:- šajā pozīcijā visas trīs tapas tiks savienotas ar komutācijas ķēdi.

7. solis: optoelementu izvēle

PIN informācija:-

• PIN 1 un 2 ievades puse (iebūvēta LED)

  • 1. tapa:- anods
  • 2. daļa:- katods

• PIN 3 un 4 izejas puse (foto tranzistors.

  • 3. tapa:- emitētājs
  • 4. tapa:- Kolekcionārs

Izejas komutācijas ķēdes izvēle

1. ESP 8266 GPIO var barot tikai 20 m.a. saskaņā ar esprissif.
2. Optoelementi tiek izmantoti, lai aizsargātu ESP GPIO PIN SSR pārslēgšanas laikā.

3. 220 omu rezistors tiek izmantots, lai ierobežotu GPIO strāvu.

   Esmu izmantojis 200, 220 un 250, un visi rezistori darbojas labi

4. Pašreizējais aprēķins I = V / R, I = 3.3V / 250*Omi = 13 ma.
5. PC817 ieejas LED ir zināma pretestība, kas drošai pusei tiek uzskatīta par nulli.

Ievades komutācijas ķēdes izvēle

1. PC817 optroni tiek izmantoti ieejas ķēdē ar 220 omu strāvas ierobežošanas rezistoru.
2. Optrona izeja ir savienota ar GPIO kopā ar Pull-UP rezistoru.

8. darbība: shēmas izkārtojuma sagatavošana

Pēc visu komponentu izvēles un elektroinstalācijas metodikas noteikšanas mēs varam turpināt izstrādāt shēmu, izmantojot jebkuru programmatūru.

Esmu izmantojis Easyeda, kas ir tīmekļa PCB izstrādes platforma un viegli lietojama.

Easyeda URL:- EsasyEda

Vienkāršam skaidrojumam es esmu sadalījis visu ķēdi gabalos. & pirmais ir strāvas ķēde.

Strāvas ķēde A:- 230 VAC līdz 5 V DC

1. Izmantojot HI-Link, HLK-PM01 SMPS tiek izmantots 230Vac pārveidošanai par 5 V DC.
2. Maksimālā jauda ir 3 vati. nozīmē, ka tas var piegādāt 600 ma.

Barošanas ķēde B:- 5VDC līdz 3.3VDC

Tā kā šī PCB ir DIY režīms. Man ir divas metodes, kā pārveidot 5V uz 3.3V.

1. Izmantojot sprieguma regulatoru AMS1117.
2. Izmantojot Buck Converter.

ikviens var izmantot atbilstoši komponentu pieejamībai.

9. darbība: ESP8266 elektroinstalācija

Tīkla porta opcija tiek izmantota, lai padarītu shematisku vienkāršu.

Kas ir tīkla ports ??

1. Net post nozīmē, ka mēs varam nodrošināt nosaukumu kopējam krustojumam.
2. izmantojot vienu un to pašu nosaukumu dažādās daļās, Easyeda uzskatīs to pašu nosaukumu par vienu pievienotu ierīci.

Daži esp8266 elektroinstalācijas pamatnoteikumi

1. Nepieciešams, lai CH_PD tapa būtu augsta.
2. Normālai darbībai nepieciešams atiestatīt tapu.
3. GPIO 0, 1 un 2 sāknēšanas laikā nevajadzētu būt zemam.
4. Sāknēšanas laikā GPIO 15 nedrīkst atrasties augstā līmenī.
5. Ņemot vērā visus iepriekš minētos punktus, ir sagatavota elektroinstalācijas shēma ESP8266. & parādīts shematiskā attēlā.
6. GPIO2 tiek izmantots kā statusa gaismas diode un savienota gaismas diode apgrieztā polaritātē, lai izvairītos no GPIO2 LOW sāknēšanas laikā.

10. solis: ESP8266 izejas pārslēgšanas ķēde

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 tiek izmantota kā izeja.

1. Lai saglabātu GPIO 0 & 1 augstā līmenī, tā elektroinstalācija nedaudz atšķiras no citas izejas.

   1. Booth šī tapa ir 3.3V sāknēšanas laikā.
   2. PC817 PIN1, kas ir anods, ir pievienots 3.3V.
   3. PIN2, kas ir katods, ir pievienots GPIO, izmantojot strāvas ierobežošanas rezistoru (220/250 omi).
   4. Kā uz priekšu novirzīta diode var izturēt 3,3 V (0,7 V diode kritums) Abi GPIO sāknēšanas laikā iegūst gandrīz 2,5 VDC.

2. Atlikušais GPIO kontakts, kas savienots ar PIN1, kas ir PC817 anods, un ir savienots ar PIN2, kas ir katods, izmantojot strāvas ierobežošanas rezistoru.

   1. Tā kā Ground ir savienots ar katodu, tas pāries no PC817 LED un saglabās GPIO zemā līmenī.
   2. Tas padara GPIO15 LOW sāknēšanas laikā.
3. Mēs atrisinājām visu trīs GPIO problēmu, pieņemot atšķirīgu elektroinstalācijas shēmu.

11. darbība: Esp8266 ievade

GPIO 3, 4, 12, 13 un 14 tiek izmantoti kā ieeja.

Tā kā ievades vadi tiks savienoti ar lauka ierīci, ESP8266 GPIO ir nepieciešama aizsardzība.

PC817 optiskais savienotājs, ko izmanto ieejas izolēšanai.

1. PC817 ievades katodi ir savienoti ar tapu galviņām, izmantojot strāvas ierobežošanas rezistoru (250 omi).
2. Visu optoelementu anods ir savienots ar 5VDC.
3. Ikreiz, kad ievades tapa ir savienota ar zemi, Optocoupler pārsūtīs neobjektīvu un ieslēgtu izejas tranzistoru.
4. Optoelementa savācējs ir savienots ar GPIO kopā ar 10 K pacelšanas rezistoru.

Kas ir Pull-up ???

• Pievilkšanas rezistors tiek izmantots Lai GPIO būtu stabils, augstas vērtības rezistors ir savienots ar GPIO, bet cits gals ir pievienots 3,3 V.
• tādējādi GPIO tiek uzturēts augstā līmenī un tiek novērsta kļūdaina aktivizēšana.

12. solis: galīgā shēma

Pēc visu detaļu pabeigšanas ir pienācis laiks pārbaudīt elektroinstalāciju.

Easyeda Nodrošiniet šo funkciju.

13. darbība: pārveidojiet PCB

Darbības, lai ķēdi pārveidotu par PCB izkārtojumu

1. Pēcapstrādes shēma mēs to varam pārvērst PCB izkārtojumā.
2. Nospiežot Easyeda sistēmas opciju Konvertēt uz PCB, tiks sākta Schematic pārvēršana PCB izkārtojumā.
3. Ja ir kāda vadu kļūda vai neizmantotas tapas, rodas kļūda/trauksme.
4. Pārbaudot kļūdu programmatūras izstrādes lapas labajā pusē, mēs varam novērst katru kļūdu pa vienam.
5. PCB izkārtojums tiek ģenerēts pēc visu kļūdu novēršanas.

14. darbība. PCB izkārtojums un komponentu izvietojums

Komponentu izvietojums

1. Visas sastāvdaļas ar savu faktisko

2. izmēri un etiķetes tiek parādīti PCB izkārtojuma ekrānā.

   Pirmais solis ir komponenta sakārtošana

3. Mēģiniet pēc iespējas novietot augstsprieguma un zemsprieguma komponentu.

4. Pielāgojiet katru komponentu atbilstoši nepieciešamajam PCB izmēram.

   Pēc visu sastāvdaļu sakārtošanas mēs varam izveidot pēdas

5. (pēdas platums jāpielāgo atbilstoši ķēdes daļas strāvai)
6. Dažas pēdas tiek izsekotas PCB apakšā, izmantojot izkārtojuma maiņas funkciju.
7. Jaudas pēdas tiek pakļautas lodēšanai pēc izgatavošanas.

15. solis: galīgais PCB izkārtojums

16. darbība. Pārbaudiet 3D skatu un ģenerējiet Ggerber failu

Easyeda nodrošina 3D skata iespēju, kurā mēs varam pārbaudīt PCB 3D skatu un iegūt priekšstatu par to, kā tas izskatās pēc izgatavošanas.

Pēc 3D skata pārbaudes Ģenerējiet Gerber failus.

17. darbība: pasūtījuma veikšana

Pēc Gerber ģenerēšanas failu sistēma nodrošina priekšējo skatu uz galīgo PCB izkārtojumu un 10 PCB izmaksām.

Mēs varam veikt pasūtījumu JLCPCB tieši, nospiežot pogu "Pasūtīt JLCPCB".

Mēs varam izvēlēties krāsu maskēšanu atbilstoši prasībām un izvēlēties piegādes veidu.

Veicot pasūtījumu un veicot maksājumu, mēs iegūstam PCB 15-20 dienu laikā.

18. solis: PCB iegūšana

Pēc saņemšanas pārbaudiet PCB priekšpusi un aizmuguri.

19. solis: komponentu pārdošana uz PCB

Saskaņā ar komponentu identifikāciju uz PCB tika sākta visu sastāvdaļu lodēšana.

Esiet piesardzīgs:- Dažas daļas nospiedums atrodas aizmugurē, tāpēc pirms galīgās lodēšanas pārbaudiet marķējumu uz PCB un daļu rokasgrāmatu.

20. solis: Power Track biezuma palielināšana

Strāvas pieslēguma celiņiem es ievietoju atvērtus celiņus PCB izkārtojuma procesa laikā.

Kā parādīts attēlā, visas spēka pēdas ir atvērtas, tāpēc uz tā tika uzlieta papildu lodēšana, lai palielinātu jāņogu kopšanas spēju.

21. solis: galīgā pārbaude

Pēc visu sastāvdaļu lodēšanas pārbaudīja visas sastāvdaļas, izmantojot multimetru

1. Rezistoru vērtību pārbaude
2. Optoelementa LED pārbaude
3. Zemējuma pārbaude.

22. darbība. Mirgo programmaparatūra

Lai ieslēgtu esp sāknēšanas režīmā, tiek izmantoti trīs PCB džemperi.

Pārbaudiet jaudas izvēles džemperi FTDI mikroshēmas 3.3VDC.

Pievienojiet FTDI mikroshēmu PCB

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

23. solis: Flash Tasamota programmaparatūra ESP

Flash Tasmota uz ESP8266

1. Lejupielādējiet failu Tasamotizer un tasamota.bin.
2. Tasmotizer lejupielādes saite:- tasmotizer
3. Lejupielādēt saiti tasamota.bin:- Tasmota.bin
4. Instalējiet tasmotazer un atveriet to.
5. Tasmotizer noklikšķiniet uz selectport urbt dawn.
6. ja ir pievienots FTDI, sarakstā parādās porti.
7. Izvēlieties portu no saraksta. (Ja ir vairāki porti, pārbaudiet, kurš ports ir no FTDI)
8. noklikšķiniet uz pogas Atvērt un no lejupielādes vietas atlasiet failu Tasamota.bin.
9. noklikšķiniet uz Dzēst pirms mirgošanas opcijas (notīriet, ja ir kādi dati)
10. Spied Tasamotize! Poga
11. ja viss ir kārtībā, tiek parādīta zibspuldzes dzēšanas progresa josla.
12. kad process ir pabeigts, tiek parādīts uznirstošais logs "restart esp".

Atvienojiet FTDI no PCB.

Mainiet trīs džemperi no zibspuldzes uz skrējiena pusi.

24. darbība: Tasmota iestatīšana

Pievienojiet maiņstrāvu PCB

Tasmota konfigurācijas tiešsaistes palīdzība: -Tasmota konfigurācijas palīdzība

ESP sāksies un PCB mirgo statuss. Atveriet Wifimanger klēpjdatorā. Tas parāda jaunu AP "Tasmota", kas to savieno. tiklīdz ir atvērta savienotā tīmekļa lapa.

1. Konfigurējiet maršrutētāja WIFI SSID un paroli lapā Konfigurēt Wifi.
2. Pēc saglabāšanas ierīce tiks restartēta.
3. Pēc atkārtotas savienošanas Atveriet maršrutētāju, pārbaudiet, vai nav jaunas ierīces ip, un atzīmējiet tā IP.
4. atveriet tīmekļa lapu un ievadiet šo IP. Tīmekļa lapa ir atvērta, lai iestatītu tasmota.
5. Konfigurācijas moduļa opcijā iestatiet moduļa veidu (18) un iestatiet visu ievadi un izvadi, kā minēts konfigurācijas attēlā.
6. restartējiet PCB, un viss ir kārtībā.

25. solis: vadu vadīšana un demonstrācija

Galīgā elektroinstalācija un PCB izmēģinājums

Visu 5 ieeju vadi ir savienoti ar 5 slēdzi/pogu.

Visu 5 ierīču otrais savienojums ir pievienots ieejas galvenes kopējam "G" vadam.

Izejas puse 5 Vadu savienojums ar 5 sadzīves tehniku.

Piešķiriet PCB ievadam 230.

Smart Swith ar 5 ieejām un 5 izejām ir gatavs lietošanai.

Izmēģinājuma demonstrācija:- Demo