Ieșire inteligentă: 6 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Proiecte Fusion 360 »

Disclaimer: Acest proiect este destinat să arate cum puteți prototipa cu o imprimantă SV2 PCB. Nu este un produs pe care ar trebui să-l folosiți ca articol obișnuit. Nu a fost nici proiectat, nici testat pentru a respecta standardele de siguranță corespunzătoare. Sunteți răspunzător pentru orice risc pe care îl asumați atunci când utilizați acest design

O priză inteligentă este un dispozitiv IOT care permite controlul asupra oricărui dispozitiv conectat utilizând un server web prin orice browser. Serverul web pe care l-am programat aici ne permite să decidem ce dispozitive conectate ar porni și opri, permițând în esență „conectarea” și „deconectarea” virtuale prin apăsarea unui buton de pe un telefon sau un clic pe un computer.

Provizii

Componente principale: Cantitate x Articol (Număr piesă Digikey)

• 1 x mufă și cablare NEMA5-15P tată (Q108-ND)
• 3 x Conector femelă NEMA5-15R (Q227-ND)
• 1 x modul Wifi ESP32-WROOM-32D (1904-1023-1-ND)
• 3 x releu de stare solidă (255-3922-1-ND)
• 1 x regulator de tensiune 3.3V (AZ1117EH-3.3TRG1DIDKR-ND)
• 3 x NFET (DMN2056U-7DICT-ND)
• 9 x Rezistor 100 ohmi (311-100LRCT-ND)
• 4 x Rezistor 10k ohm (311-10KGRCT-ND)
• 2 x condensator 1uF (399-4873-1-ND)
• 1 x condensator 10uF (399-4925-1-ND)
• 2 x condensator 0.1uF (399-1043-1-ND)
• 3 x LED-uri (C503B-BCS-CV0Z0461-ND)
• 1 x conector de margine (S3306-ND)
• 1 x 5V 1A Convertor AC-DC (945-3181-ND)

Alte componente / materiale utilizate:

1. Tub termocontractabil, 8 inci
2. Pastă de lipit la temperatură scăzută

Unelte si echipamente:

• Imprimantă PCB SV2
• imprimantă 3d
• Ciocan de lipit
• Arma de reflux
• Alimentare DC
• Șurubelniță (hexagonală de 3 mm)
• Super-lipici
• Programator serial USB

Pasul 1: Imprimați designul PCB

În funcție de modul în care vă creați propriul dispozitiv, acești pași pot varia. Pentru a realiza acest dispozitiv specific, am creat un design PCB și l-am tipărit folosind imprimanta SV2 PCB. Întrucât am folosit un PCB și nu o placa proto-placă sau breadboard, majoritatea componentelor noastre sunt montate pe suprafață, cum ar fi microcontrolerul, care era un modul ESP32-WROOM-32D, și releele, pe care le-am ales să fie de mare putere relee de stare solidă. Componentele specifice pe care le-am folosit, împreună cu numerele lor de piese Digi-Key, sunt prezentate mai sus în materiale, dar puteți schimba componentele pentru a le personaliza în funcție de designul dvs. specific. Valorile condensatorului ar trebui să rămână relativ aceleași dacă intenționați să utilizați aceleași componente. Valorile pentru rezistențele de limitare a curentului se pot modifica în funcție de LED-ul de culoare pe care îl utilizați, deoarece tensiunea și curentul înainte pot fi diferite! Acest calculator vă va permite să introduceți parametrii de proiectare și să calculați valorile rezistenței pentru dvs. Am folosit LED-uri albastre, despre care se știe că au o cădere de tensiune mai mare decât cea a variantelor roșii. Asigurați-vă că componentele dvs. care vor interacționa cu alimentarea la rețea (releele de stare solidă, conectorii și mufele) sunt evaluate pentru tensiunea de curent alternativ și curent suficient (120V 60Hz în Statele Unite, în jur de 10-15 wați). Schema și designul PCB utilizate pentru a crea priza noastră inteligentă pot fi găsite pe site-ul BotFactory și puteți citi mai multe despre acestea pe articolul nostru de pe blog, intitulat Crearea unui priza inteligentă.

Pasul 2: Adăugați componentele

Următorul pas a fost să adăugați toate componentele pe placa imprimată. Există două moduri de a face acest lucru, fie puteți utiliza capacitatea de selectare și plasare a SV2 dacă utilizați una, fie puteți lipi manual fiecare componentă pentru a îmbarca pe rând. Deoarece acesta a fost primul prototip și am vrut să ne asigurăm că fiecare piesă funcționează una cu cealaltă, am plasat fiecare componentă manual și am asigurat continuitatea între componente utilizând un multimetru. Am folosit pastă de lipit stabilă termic la temperatură scăzută pentru a fixa componentele pe PCB. Unele dintre conexiunile externe, cum ar fi conexiunile la prizele și conexiunile la convertorul AC-DC, au fost realizate folosind un conector de margine. Datorită acestui fapt, nu era nevoie decât să imprimați degetele de aur pe PCB și să îl conectați pentru a furniza o conexiune de circuit. Odată ce totul era pe placă, i s-a furnizat energie de la o sursă de curent și tensiune variabilă, care are funcționalitate de limitare a curentului pentru a preveni scurgerea fumului magic pe un scurtcircuit. Dacă totul este bine (fără fum magic, fără componente de supraîncălzire, fără explozii) puteți continua să încărcați codul pe ESP32.

Pasul 3: Încărcați codul

ESP32 a fost conectat la un computer folosind pinii TXD, RXD și GND, utilizând un cablu USB către serial. Amintiți-vă că TXD-ul cablului dvs. se conectează la pinul RXD de pe microcontroler și invers. Folosind Arduino IDE, au fost încărcate plăcile pentru variantele ESP32 și a fost selectată placa „FireBeetle-ESP32”, deoarece aceasta avea suport nativ pentru cipul ESP32 gol pe care l-am folosit. Codul care a fost utilizat conectează în esență microcontrolerul la routerul Wi-Fi și deschide o conexiune la portul 80. Odată ce acel port este deschis, acesta furnizează o pagină web oricărui dispozitiv care se conectează la acesta și poate comuta pinii GPIO între mare și scăzut pe baza introducerilor de butoane de pe pagina web. În plus, anumite adrese URL pot fi utilizate pentru a porni sau opri un dispozitiv. Asigurați-vă că modificați codul inclus pentru a include SSID-ul Wi-Fi și parola pentru rețeaua la care doriți să conectați priza inteligentă. Rețeaua la care am conectat-o a fost securizată cu WPA2, dar poate funcționa sau nu cu rețele nesecurizate.

Pasul 4: Testează

Folosind instrumentele și conexiunile corespunzătoare, testați dacă toate conexiunile și componentele de pe dispozitivul dvs. aproape complet funcționează! Testați separat componentele de curent alternativ (convertorul AC-DC și mufa NEMA5) și manipulați-le în mod corespunzător, deoarece sunt de înaltă tensiune! Folosind o sursă de alimentare externă DC, porniți circuitul și verificați dacă puteți porni și opri tranzistoarele utilizând interfața web, care, la rândul său, ar trebui să acționeze LED-urile corespunzătoare și să permită curentul să curgă prin releele de stare solidă.

Pasul 5: Imprimați carcasa

În funcție de ce componente ați ales și de modul în care le aranjați, incinta dvs. poate avea o formă diferită. Aici, am folosit o carcasă dreptunghiulară care găzduiește convertorul AC-DC, PCB-ul, conectorul de margine și are profiluri pentru recipientele NEMA5-15R. L-am proiectat folosind Fusion 360 și l-am tipărit folosind o imprimantă 3D și am atașat placa superioară folosind inserții termorezistente de 3 mm și șuruburi hexagonale de 3 mm. Adezivul funcționează la fel de bine dacă nu aveți la dispoziție inserții termorezistente. Dacă utilizați inserții termorezistente, găurile din fișierele STL incluse au o lățime de 4 mm și veți avea nevoie de un fier de lipit la 250C. Folosind componentele reale, s-a făcut apoi o potrivire de test pentru a se asigura că fiecare piesă se potrivește corect în interiorul carcasei.

Pasul 6: Asamblați

În cele din urmă, conexiunile permanente au fost lipite și componentele au fost introduse în incintă. Aici, am urmat schema pentru conexiunile corecte între PCB, prizele fișei, convertorul AC-DC și fișa tată. Toate componentele au fost testate din nou pentru a vedea dacă au existat probleme la lucrul împreună. Asigurați-vă că aveți grijă când lucrați cu circuite de curent alternativ! Nu atingeți placa sau firele atunci când circuitul este alimentat de la perete. Asigurați-vă că deconectați-l înainte de lipire, mișcarea firelor sau fixarea conexiunilor libere. Dacă totul este bine, acum sunteți gata să închideți carcasa folosind patru șuruburi M3 și să utilizați noua priză inteligentă!