Techswitch 1.0: 25 de pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Empower Smart Home de TechSwitch-1.0 (modul DIY)

Ce este TechSwitch-1.0 (modul DIY)

TechSwitch-1.0 este un comutator inteligent bazat pe ESP8266. poate controla 5 electrocasnice.

De ce este modul DIY ??

Este proiectat pentru a clipi din nou oricând. există jumper de selecție în două moduri pe PCB

1) Mod de rulare: - pentru funcționare regulată.

2) Mod bliț: - în acest mod, utilizatorul poate relua blițul cipului urmând procedura Re-bliț.

3) Intrare analogică: - ESP8266 are un ADC 0-1 Vdc. Antetul său este furnizat și pe PCB pentru a juca cu orice senzor analogic.

Specificații tehnice ale TechSwitch-1.0 (modul DIY)

1. 5 ieșiri (230V AC) + 5 intrări (comutare 0VDC) + 1 intrare analogică (0-1VDC)

2. Evaluare: - 2,0 Amperi.

3. Element de comutare: - comutare SSR + Zero Crossing.

4. Protecție: - Fiecare ieșire protejată de 2 Amp. siguranță de sticlă.

5. Firmware folosit: - Tasmota este ușor de utilizat și firmware stabil. Poate fi intermitent de diferite firmware ca mod DIY.

6. Intrare: - Comutare opto-cuplată (-Ve).

7. Regulatorul de putere ESP8266 poate fi în mod dual: - poate folosi convertorul Buck și regulatorul AMS1117.

Provizii

• BOQ detaliat este atașat.

  · Alimentare: - Marcă: - Hi-Link, Model: - HLK-PM01, 230V pe 5 VDC, 3W (01)

  · Microcontroler: - ESP12F (01)

  · Regulator 3.3 VDC: - Dispozitiv dual care poate fi utilizat

  · Convertor Buck (01)

  · Regulator de tensiune AMS1117. (01)

  · PC817: - Cuplaj optic Marcă: - Pachet Sharp: -THT (10)

  · G3MB-202PL: - SSR Make Omron (05), comutare zero trecere.

  · LED: -Culoare: - Orice, pachet THT (01)

  · Rezistor 220 sau 250 Ohm: - Ceramic (11)

  · Rezistor 100 Ohm: - Ceramic (5)

  · Rezistor de 8k Ohm: - Ceramic (1)

  · Rezistor 2k2 Ohm: - Ceramic (1)

  · Rezistor de 10K Ohm: - Ceramic (13)

  · Buton: -Part Code: - EVQ22705R, Tip: - cu două terminale (02)

  · Siguranță din sticlă: - Tip: - Sticlă, putere nominală: - 2 Amp @ 230V AC. (5)

  · Antet PCB masculin: - Trei anteturi cu trei pini și un antet cu 4 pini. deci este de preferat să obțineți un antet standard pentru Strip of Male.

Pasul 1: Finalizarea consiliului

Finalizarea conceptului: - Am definit cerința după cum urmează

1. Efectuarea comutatorului inteligent cu 5 comutatoare și poate controlate prin WIFI.

2. Poate funcționa fără WIFI prin comutatoare fizice sau buton.

3 Comutatorul poate fi modul DIY, astfel încât să poată fi RE-Flashed.

4. Se poate încadra în placa de comutare existentă fără a schimba nici un comutator sau cablare.

5. TOATE GPIO-urile microcontrolerului vor fi utilizate, deoarece este modul DIY.

6. Dispozitivul de comutare ar trebui să fie SSR și să treacă zero pentru a evita zgomotul și supratensiunile de comutare.

7. Dimensiunea PCB ar trebui să fie suficient de mică, astfel încât să poată fi încorporată în tabloul de distribuție existent.

Pe măsură ce am finalizat cerința, următorul pas este selectarea hardware-ului

Pasul 2: Selectarea microcontrolerului

Criterii de selecție a microcontrolerului

1. GPIO necesar: -5 intrare + 5 ieșire + 1 ADC.
2. Wifi activat
3. Ușor de re-flash pentru a oferi funcționalitate DIY.

ESP8266 este potrivit pentru cererea de mai sus. are 11 GPIO + 1 ADC + WiFi activat.

Am selectat modulul ESP12F, care este placa Devlopment bazată pe microcontroler ESP8266, are un format mic și toate GPIO sunt populate pentru o utilizare ușoară.

Pasul 3: Verificarea detaliilor GPIO a plăcii ESP8266

• Conform fișei tehnice ESP8266, unele GPIO sunt utilizate pentru funcții speciale.
• În timpul procesului Breadboard, mi-am zgâriat capul pentru că nu îl pot porni.
• În cele din urmă, cercetând pe internet și jucându-l cu breadboard, am rezumat datele GPIO și am făcut un tabel simplu pentru înțelegere ușoară.

Pasul 4: Selectarea sursei de alimentare

Selectarea sursei de alimentare

• În India, 230VAC este aprovizionare internă. deoarece ESP8266 funcționează pe 3.3VDC, trebuie să selectăm sursa de alimentare 230VDC / 3.3VDC.
• Dar dispozitivul de comutare a puterii, care este SSR și funcționează pe 5VDC, așa că trebuie să selectez sursa de alimentare care are și 5VDC.
• Sursa de alimentare selectată în cele din urmă având 230V / 5VDC.
• Pentru a obține 3.3VDC am selectat convertorul Buck având 5VDC / 3.3VDC.
• Deoarece trebuie să proiectăm modul DIY, asigur și regulatorul de tensiune liniar AMS1117.

Concluzia finală

Prima conversie a sursei de alimentare este de 230VAC / 5 VDC cu capacitate de 3W.

HI-LINK face HLK-PM01 smps

A doua conversie este de 5VDC la 3,3VDC

Pentru aceasta am selectat convertorul Buck de 5V / 3.3V și furnizarea regulatorului de tensiune liniară AMS1117

PCB fabricat în așa fel încât să poată utiliza AMS1117 sau convertor Buck (oricine).

Pasul 5: Selectarea dispozitivului de comutare

• Am selectat Omron Make G3MB-202P SSR

  • SSR având 2 amp. capacitatea curentă.
  • Poate funcționa pe 5VDC.
  • Oferiți comutare de trecere zero.
  • Circuit incorporat Snubber.

Ce este Zero Crossing?

• Alimentarea de 50 HZ AC este tensiune sinusoidală.
• Polaritatea tensiunii de alimentare s-a schimbat la fiecare 20 mil secunde și de 50 de ori într-o secundă.
• Tensiunea devine zero la fiecare 20 mille secunde.

• SSR de trecere zero detectează potențialul de tensiune zero și pornește ieșirea în această instanță.

  De exemplu: - dacă comanda trimite la 45 de grade (tensiune la vârf maxim), SSR este pornit la 90 de grade (când tensiunea este zero)

• Acest lucru reduce supratensiunile și zgomotul de comutare.
• Punctul de trecere zero este afișat în imaginea atașată (text evidențiat cu roșu)

Pasul 6: Selecție PIN ESP8266

ESP8266 are în total 11 GPIO și un pin ADC. (Consultați Pasul 3)

Selecția pinului esp8266 este crucială din cauza criteriilor de mai jos.

Criterii pentru selectarea intrărilor: -

• GPIO PIN15 Trebuie să fie scăzut în timpul pornirii, nu se va porni alt ESP înțelept.

  Încercați să porniți de pe cardul SD dacă GPIO15 este ridicat în timpul pornirii

• ESP8266 neve Boot Dacă GPIO PIN1 sau GPIO 2 sau GPIO 3 este LOW în timpul bootului.

Criterii pentru selectarea rezultatelor: -

• PIN-ul GPIO 1, 2, 15 și 16 devine ridicat în timpul pornirii (pentru o fracțiune de timp).
• dacă folosim acest pin, deoarece intrarea și PIN-ul sunt la nivel scăzut în timpul boot-ului, atunci acest pin se deteriorează din cauza scurtcircuitului dintre PIN, care este scăzut, dar ESP8266 îl face HIGH în timpul boot-ului.

Concluzie finală: -

În cele din urmă GPIO 0, 1, 5, 15 și 16 sunt selectate pentru ieșire.

GPIO 3, 4, 12, 13 și 14 sunt selectate pentru Intrare.

Constrânge:-

• GPIO1 și 3 sunt pini UART care sunt folosiți pentru a bloca ESP8266 și am vrut să le folosim și ca ieșire.
• GPIO0 este folosit pentru a pune ESP în modul bliț și am decis, de asemenea, să îl folosim ca ieșire.

Soluție pentru constrângerea de mai sus: -

1. Problema rezolvată prin furnizarea a două jumperi.

   1. Jumper modul bliț: - În această poziție, toți cei trei pini sunt izolați de circuitul de comutare și conectați la antetul modului bliț.
   2. Jumper în modul Run: - În această poziție, toți cei trei pini vor fi conectați la circuitul de comutare.

Pasul 7: Selectarea optocuplatorului

Detaliu PIN: -

• Partea de intrare PIN 1 și 2 (LED încorporat)

  • Pinul 1: - Anod
  • Pnd 2: - Catod

• Partea de ieșire PIN 3 și 4 (tranzistor foto.

  • Pinul 3: - Emițător
  • Pinul 4: - Colector

Selectarea circuitului de comutare a ieșirii

1. ESP 8266 GPIO poate alimenta doar 20 m.a. conform esprissif.
2. Optocuplorul este folosit pentru a proteja ESP GPIO PIN în timpul comutării SSR.

3. Rezistorul de 220 Ohmi este utilizat pentru a limita curentul GPIO.

   Am folosit 200, 220 și 250 și toate rezistențele funcționează bine

4. Calculul curentului I = V / R, I = 3,3V / 250 * Ohmi = 13 ma.
5. LED-ul de intrare PC817 are o anumită rezistență, considerată zero pentru partea sigură.

Selectarea circuitului de comutare a intrărilor

1. Optocuploarele PC817 sunt utilizate în circuitul de intrare cu rezistor de limitare a curentului de 220 ohmi.
2. Ieșirea optocuplatorului este conectată cu GPIO împreună cu rezistența Pull-UP.

Pasul 8: Pregătirea circuitului

După selectarea tuturor componentelor și definirea metodologiei de cablare, putem trece la dezvoltarea circuitului folosind orice software.

Am folosit Easyeda, care este o platformă de dezvoltare a PCB bazată pe web și ușor de utilizat.

Adresa URL a Easyeda: - EsasyEda

Pentru o explicație simplă, am împărțit întregul circuit în bucăți. & primul este circuitul de alimentare.

Circuitul de alimentare A: - 230 VAC la 5VDC

1. HI-Link face ca SML-urile HLK-PM01 să fie utilizate pentru a converti 230Vca la 5V DC.
2. Puterea maximă este de 3 wați. înseamnă că poate furniza 600 ma.

Circuitul de alimentare B: - 5VDC la 3,3VDC

Deoarece acest PCB este modul DIY. Am furnizat două metode pentru a converti 5V la 3,3V.

1. Folosind regulatorul de tensiune AMS1117.
2. Folosind Buck Converter.

oricine poate fi utilizat în funcție de disponibilitatea componentelor.

Pasul 9: Cablare ESP8266

Opțiunea de port net este utilizată pentru simplificarea schemei.

Ce este portul Net ??

1. Postarea netă înseamnă că putem oferi numele joncțiunii comune.
2. prin utilizarea aceluiași nume în diferite părți, Easyeda va considera același nume ca un singur dispozitiv conectat.

Câteva reguli de bază ale cablării esp8266

1. PIN-ul CH_PD trebuie să fie ridicat.
2. Pinul de resetare trebuie să fie ridicat în timpul funcționării normale.
3. GPIO 0, 1 și 2 nu trebuie să fie la nivel scăzut în timpul pornirii.
4. GPIO 15 nu ar trebui să fie la nivel înalt în timpul pornirii.
5. Luând în considerare toate punctele de mai sus, schema de cablare ESP8266 este pregătită. & afișat în imagine schematică.
6. GPIO2 este utilizat ca LED de stare și LED conectat în polaritate inversă pentru a evita GPIO2 LOW în timpul bootului.

Pasul 10: Circuitul de comutare ESP8266 de ieșire

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 și 16 folosit ca ieșire.

1. Pentru a menține GPIO 0 & 1 la nivel înalt, cablajul său este puțin diferit de celelalte ieșiri.

   1. Cabina acestui pin este la 3,3 V în timpul pornirii.
   2. PIN1 al PC817 care este anod este conectat la 3,3V.
   3. PIN2 care este catod este conectat la GPIO folosind rezistor de limitare a curentului (220/250 Ohmi).
   4. Deoarece dioda polarizată înainte poate trece de 3,3V (0,7V cădere diodă) Ambele GPIO obțin aproape 2,5 VDC în timpul pornirii.

2. Pinul GPIO rămas conectat cu PIN1 care este Anodul PC817 & Masa este conectat cu PIN2 care este catod folosind rezistor de limitare a curentului.

   1. Deoarece masa este conectată cu catodul, acesta va trece de la LED-ul PC817 și va menține GPIO la nivel scăzut.
   2. Acest lucru face GPIO15 LOW în timpul pornirii.
3. Am rezolvat problema tuturor celor trei GPIO prin adoptarea schemei de cablare diferite.

Pasul 11: Intrare Esp8266

GPIO 3, 4, 12, 13 și 14 sunt utilizate ca intrare.

Deoarece cablajul de intrare va fi conectat la dispozitivul de câmp, este necesară protecție pentru ESP8266 GPIO.

Optocuplor PC817 utilizat pentru izolarea intrării.

1. Catodurile de intrare PC817 sunt conectate cu anteturi Pin utilizând rezistor de limitare a curentului (250 Ohmi).
2. Anodul tuturor optocuploarelor este conectat cu 5VDC.
3. Ori de câte ori pinul de intrare este conectat la masă, Optocuplorul va transmite polarizat și tranzistorul de ieșire este pornit.
4. Colectorul optocuplatorului este conectat la GPIO împreună cu un rezistor de tracțiune de 10 K.

Ce este Pull-up ???

• Rezistorul pull-up este utilizat Pentru a menține GPIO stabil, rezistor de mare valoare conectat cu GPIO și un alt capăt este conectat la 3,3V.
• acest lucru menține GPIO la nivel înalt și evită declanșarea falsă.

Pasul 12: Schema finală

După finalizarea tuturor părților, este timpul să verificați cablajul.

Easyeda Oferiți caracteristică pentru acest lucru.

Pasul 13: Convertiți PCB

Pași pentru a converti circuitul în aspectul PCB

1. Aftermaking Circuit îl putem converti în aspect PCB.
2. Prin apăsarea opțiunii Conversie în PCB a sistemului Easyeda, va începe conversia Schematicului în Layout PCB.
3. Dacă există erori de cablare sau pini neutilizați, atunci se generează Eroare / Alarmă.
4. Verificând Eroare în secțiunea din dreapta a paginii Dezvoltare software putem rezolva fiecare eroare unul câte unul.
5. Aspect PCB generat după rezoluția tuturor erorilor.

Pasul 14: Aspect PCB și aranjament component

Plasarea componentelor

1. Toate componentele cu actualul său

2. dimensiunile și etichetele sunt afișate în ecranul de aspect PCB.

   Primul pas este de a aranja componenta

3. Încercați să puneți componentele de înaltă tensiune și joasă tensiune cât mai mult posibil.

4. Reglați fiecare componentă în funcție de dimensiunea necesară a PCB.

   După aranjarea tuturor componentelor putem face urme

5. (lățimea urmelor trebuie reglată conform curentului piesei circuitului)
6. Unele dintre urmele sunt urmărite în partea de jos a PCB utilizând funcția de modificare a aspectului.
7. Urmele de putere sunt menținute expuse pentru turnarea prin lipire după fabricare.

Pasul 15: Aspect final PCB

Pasul 16: Verificați vizualizarea 3D și generarea fișierului Ggerber

Easyeda oferă opțiunea de vizualizare 3D în care putem verifica vizualizarea 3D a PCB-ului și să ne facem o idee despre cum arată după fabricare.

După verificarea vizualizării 3D Generați fișiere Gerber.

Pasul 17: plasarea comenzii

După generarea sistemului de fișiere Gerber oferă vedere frontală a aspectului final al PCB și costul a 10 PCB.

Putem plasa comanda direct la JLCPCB apăsând butonul „Comandă la JLCPCB”.

Putem selecta mascarea culorilor conform cerințelor și putem selecta modul de livrare.

Prin plasarea comenzii și efectuarea plății, primim PCB în termen de 15-20 de zile.

Pasul 18: Primirea PCB

Verificați PCB-ul față și spate după ce îl primiți.

Pasul 19: Soldarea componentelor pe PCB

Conform identificării componentelor de pe PCB, toate componentele au fost lipite.

Aveți grijă: - O parte a amprentei părții este inversă, deci verificați etichetarea pe PCB și manualul piesei înainte de lipirea finală.

Pasul 20: Creșterea grosimii puterii

Pentru piesele de conectare a energiei am pus piese deschise în timpul procesului de layout PCB.

Așa cum se arată în imagine, toate urmele de putere sunt deschise, astfel încât se toarnă o lipire suplimentară pentru a crește capacitatea de îngrijire a coacăzului.

Pasul 21: Verificarea finală

După lipirea tuturor componentelor, toate piesele au fost folosite folosind multimetru

1. Verificarea valorii rezistorului
2. Verificare LED optocuploare
3. Verificarea la împământare.

Pasul 22: Firmware intermitent

Trei jumperi de PCB sunt folosiți pentru a pune ESP în modul boot.

Verificați Jumperul de selecție a puterii pe 3.3VDC a cipului FTDI.

Conectați cipul FTDI la PCB

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

Pasul 23: Flash Firmware Tasamota pe ESP

Flash Tasmota pe ESP8266

1. Descărcați fișierul Tasamotizer și tasamota.bin.
2. Link de descărcare a Tasmotizer: - tasmotizer
3. Link de descărcare a tasamota.bin: - Tasmota.bin
4. Instalați tasmotazer și deschideți-l.
5. În tasmotizer faceți clic pe selectportport drill dawn.
6. dacă FTDI este conectat, atunci portul apare în listă.
7. Selectați portul din listă. (În cazul în care mai multe porturi, verificați care este portul FTDI)
8. faceți clic pe butonul Deschidere și selectați fișierul Tasamota.bin din locația de descărcare.
9. faceți clic pe opțiunea Ștergeți înainte de a clipi (ștergeți spiff dacă există date)
10. Apăsați Tasamotize! Buton
11. dacă totul este ok, atunci veți obține bara de progres a ștergerii blițului.
12. după finalizarea procesului, apare fereastra pop-up „reporniți esp”.

Deconectați FTDI de la PCB.

Schimbați jumperul de la Flash la Run Side.

Pasul 24: Setarea Tasmota

Conectați alimentarea CA la PCB

Tasmota configration online help: -Tasmota configration help

ESP va porni și LED-ul de stare al blițului PCB va fi onece. Deschideți Wifimanger pe laptop Acesta arată noul AP "Tasmota" conectați-l. după deschiderea paginii web conectate.

1. Configurați SSID WIFI și parola routerului dvs. în pagina Configurare Wifi.
2. Dispozitivul va reporni după salvare.
3. După reconectare Deschideți routerul, verificați dacă există un dispozitiv IP nou și notați IP-ul acestuia.
4. deschideți pagina web și introduceți acel IP. Pagină web deschisă pentru setarea tasmota.
5. Setați tipul de modul (18) în opțiunea modulului de config și setați toate intrările și ieșirile așa cum se menționează în imaginea de comfigrație.
6. reporniți PCB și este bine să mergeți.

Pasul 25: Ghid de cablare și demonstrație

Cablare și încercare finală a PCB

Cablarea tuturor celor 5 intrări este conectată la 5 Switch / Buttone.

A doua conexiune a tuturor celor 5 dispozitive este conectată la firul „G” comun al antetului de intrare.

Partea de ieșire Conectare 5 fire la 5 aparate de uz casnic.

Dați 230 la intrarea PCB.

Smart Swith cu 5 intrări și 5 ieșiri este gata de utilizare.

Demo de încercare: - Demo