Techswitch 1.0: 25 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Empower Smart home by TechSwitch-1.0 (DIY Mode)

Co je TechSwitch-1.0 (režim DIY)

TechSwitch-1.0 je inteligentní přepínač založený na ESP8266. může ovládat 5 domácích spotřebičů.

Proč je to režim DIY ??

Je navržen tak, aby kdykoli znovu blikl. na desce plošných spojů jsou dvě propojky pro výběr režimu

1) Run Mode:- pro pravidelný provoz.

2) Flash Mode:-v tomto režimu může uživatel znovu flashovat čip podle postupu Re-flash.

3) Analogový vstup:- ESP8266 má jeden ADC 0-1 Vdc. Jeho záhlaví je také k dispozici na desce plošných spojů pro hraní s jakýmkoli analogovým senzorem.

Technická specifikace TechSwitch-1.0 (režim DIY)

1. 5 výstupů (230 V AC) + 5 vstupů (přepínání 0 V DC) + 1 analogový vstup (0-1 V DC)

2. Hodnocení:- 2,0 A

3. Přepínací prvek:- SSR +přepínání nulového přechodu.

4. Ochrana:- Každý výstup chráněn 2 Amp. skleněná pojistka.

5. Použitý firmware:- Tasmota je snadno použitelný a stabilní firmware. Lze jej blikat jiným firmwarem jako režim DIY.

6. Vstup:- Opto spřažené (-Ve) přepínání.

7. Regulátor výkonu ESP8266 může být duální:- lze použít Buck převodník a také regulátor AMS1117.

Zásoby

• Podrobný BOQ je přiložen.

  · Napájecí zdroj:- Značka:- Hi-Link, Model:- HLK-PM01, 230 V na 5 V DC, 3 W (01)

  · Mikrokontrolér:- ESP12F (01)

  · Regulátor 3,3 V DC:- Lze použít dvojí nastavení

  · Buck převodník (01)

  · Regulátor napětí AMS1117. (01)

  · PC817:- Optická spojka Značka:- Sharp Package: -THT (10)

  · G3MB-202PL:- SSR Make Omron (05), přepínání nulového přechodu.

  · LED: -Barva:- libovolná, balíček THT (01)

  · Rezistor 220 nebo 250 ohmů:- Keramický (11)

  · Rezistor 100 Ohm:- Keramický (5)

  · Rezistor 8k Ohm:- Keramický (1)

  · Rezistor 2k2 Ohm:- Keramický (1)

  · Rezistor 10K Ohm:- Keramický (13)

  · Tlačítko: -Část kódu:- EVQ22705R, Typ:- se dvěma svorkami (02)

  · Skleněná pojistka:- Typ:- Sklo, Hodnocení:- 2 A při 230 V AC. (5)

  · PCB Male Header:- Tři záhlaví se třemi piny a jeden záhlaví se 4 piny. proto je lepší obstarat jeden standardní pruh hlavičky.

Krok 1: Dokončení konceptu

Finalizace konceptu:- Požadavek definuji níže

1. Výroba inteligentního přepínače s 5 přepínači a plechovkami ovládanými WIFI.

2. Může fungovat bez WIFI fyzickými přepínači nebo tlačítkem.

3 Přepínač může být režim DIY, takže jej lze znovu blikat.

4. Může se hodit do stávající rozvaděče, aniž by se měnily jakékoli spínače nebo kabely.

5. VŠECHNY GPIO mikrokontroléru, které mají být použity, protože je to režim DIY.

6. Spínací zařízení by mělo SSR a nulové křížení, aby se zabránilo hluku a přepínacím rázům.

7. Velikost desky plošných spojů by měla být dostatečně malá, aby se vešla do stávajícího rozvaděče.

Když jsme dokončili požadavek, dalším krokem je výběr hardwaru

Krok 2: Výběr mikrokontroléru

Kritéria pro výběr mikrokontroléru

1. Požadovaný GPIO: -5 vstup + 5 výstup + 1 ADC.
2. Wifi povolena
3. Snadné opakování záblesku pro zajištění funkcí pro kutily.

ESP8266 je vhodný pro výše uvedené požadavky. má povoleno 11 GPIO + 1 ADC + WiFi.

Vybral jsem modul ESP12F, což je vývojová deska založená na mikrokontroléru ESP8266, má malý tvarový faktor a všechny GPIO jsou naplněny pro snadné použití.

Krok 3: Kontrola GPIO detailu desky ESP8266

• Podle datového listu ESP8266 se pro speciální funkce používají některé GPIO.
• Během zkoušky Breadboard jsem se poškrábal na hlavě, protože jsem ji nemohl spustit.
• Nakonec jsem výzkumem na internetu a hraním na prkénku shrnul data GPIO a vytvořil jednoduchou tabulku pro snadné pochopení.

Krok 4: Výběr napájecího zdroje

Volba napájecího zdroje

• V Indii je domácí napájení 230VAC. jelikož ESP8266 pracuje na 3,3 V DC, musíme zvolit napájení 230 V DC / 3,3 V DC.
• Ale zařízení pro přepínání napájení, které je SSR a pracuje na 5VDC, takže musím vybrat napájecí zdroj, který má také 5VDC.
• Nakonec zvolen napájecí zdroj s 230V/5VDC.
• Chcete -li získat 3,3 VDC, zvolil jsem převodník Buck s 5 V DC/3,3 V DC.
• Protože musíme navrhnout režim DIY, poskytuji také lineární regulátor napětí AMS1117.

Konečný závěr

První konverze napájecího zdroje je 230 VAC / 5 V DC s výkonem 3 W.

HI-LINK, aby HLK-PM01 smps

Druhá konverze je 5VDC na 3,3VDC

K tomu jsem zvolil 5V/3,3V Buck převodník a zajištění lineárního regulátoru napětí AMS1117

PCB vyrobená takovým způsobem, že může používat AMS1117 nebo buck převodník (kdokoli).

Krok 5: Výběr spínacího zařízení

• Vybral jsem Omron Make G3MB-202P SSR

  • SSR se 2 ampéry současná kapacita.
  • Může pracovat na 5VDC.
  • Zajistěte přepínání s nulovým přechodem.
  • Vestavěný obvod Snubber.

Co je to Zero Crossing?

• Napájení 50 HZ AC je sinusové napětí.
• Polarita napájecího napětí se mění každých 20 milisekund a 50krát za jednu sekundu.
• Každých 20 milisekund se napětí dostane na nulu.

• Nulové křížení SSR detekuje nulový potenciál napětí a v tomto případě zapne výstup.

  Například:- pokud příkaz odesílá při 45 stupních (napětí na maximální špičce), SSR se zapne při 90 stupních (když je napětí nulové)

• Tím se sníží přepětí a šum.
• Nulový bod křížení je zobrazen na přiloženém obrázku (červeně zvýrazněný text)

Krok 6: Výběr PIN ESP8266

ESP8266 má celkem 11 GPIO a jeden ADC pin. (Viz krok 3)

Výběr pinů esp8266 je zásadní z důvodu níže uvedených kriterií.

Kritéria pro výběr vstupu:-

• GPIO PIN15 musí být při spouštění nízký, jinak se ESP nespustí.

  Pokouší se spustit z karty SD, pokud je při spouštění GPIO15 High

• ESP8266 neve Boot Pokud je při spouštění GPIO PIN1 nebo GPIO 2 nebo GPIO 3 NÍZKÝ.

Kritéria pro výběr výstupu:-

• GPIO PIN 1, 2, 15 a 16 se během spouštění zvýší (na zlomek času).
• pokud použijeme tento pin jako vstup a PIN je při spouštění na NÍZKÉ úrovni, pak se tento pin poškodí kvůli zkratu mezi PINem, který je nízký, ale ESP8266 turin ho VYSOKÉ během spouštění.

Konečný závěr:-

Nakonec jsou pro výstup vybrány GPIO 0, 1, 5, 15 a 16.

Pro vstup jsou vybrány GPIO 3, 4, 12, 13 a 14.

Omezit:-

• GPIO1 & 3 jsou UART piny, které slouží k flashování ESP8266 a také jsme je chtěli použít jako výstup.
• GPIO0 slouží k uvedení ESP do režimu blesku a také jsme se rozhodli použít jej jako výstup.

Řešení pro výše uvedené omezení:-

1. Problém vyřešen poskytnutím dvou propojek.

   1. Propojka režimu blesku: - V této poloze jsou všechny tři piny izolovány od spínacího obvodu a připojeny k záhlaví režimu blesku.
   2. Propojka provozního režimu:- V této poloze budou všechny tři piny připojeny ke spínacímu obvodu.

Krok 7: Výběr optočlenu

Detail PIN:-

• Vstupní strana PIN 1 a 2 (vestavěná LED)

  • Pin 1:- Anoda
  • Pnd 2:- Katoda

• Výstupní strana PIN 3 a 4 (fototranzistor.

  • Pin 3:- Vysílač
  • Pin 4:- Sběratel

Volba spínacího obvodu výstupu

1. ESP 8266 GPIO může napájet pouze 20 m.a. podle esprissif.
2. Optočleny se používají k ochraně ESP GPIO PIN během přepínání SSR.

3. Rezistor 220 Ohmů se používá k omezení proudu GPIO.

   Použil jsem 200, 220 a 250 a všechny odpory fungují dobře

4. Výpočet proudu I = V / R, I = 3,3 V / 250*Ohmů = 13 ma.
5. Vstupní LED dioda PC817 má určitý odpor, který je pro bezpečnou stranu považován za nulový.

Vstup Volba spínacího obvodu

1. Optočleny PC817 se používají ve vstupním obvodu s odporem omezujícím proud 220 ohmů.
2. Výstup optočlenu je propojen s GPIO spolu s odporem Pull-UP.

Krok 8: Příprava rozvržení obvodu

Po výběru všech komponent a definování metodiky zapojení můžeme přejít k vývoji obvodu pomocí libovolného softwaru.

Použil jsem Easyedu, což je webová platforma pro vývoj DPS a snadno se používá.

URL Easyeda:- EsasyEda

Pro jednoduché vysvětlení jsem rozdělil celý obvod na kousky. & první je napájecí obvod.

Výkonový obvod A:- 230 VAC až 5VDC

1. Díky HI-Link je HLK-PM01 SMPS použit k převodu 230 V na 5 V DC.
2. Maximální výkon je 3 Watt. znamená, že může dodat 600 ma.

Výkonový obvod B:- 5 V DC až 3,3 V DC

Protože tato PCB je režim DIY. Poskytl jsem dva způsoby převodu 5V na 3,3V.

1. Použití regulátoru napětí AMS1117.
2. Použití Buck Converter.

kdokoli může použít podle dostupnosti komponent.

Krok 9: Zapojení ESP8266

Možnost síťového portu slouží ke zjednodušení schématu.

Co je Net port ??

1. Síťový příspěvek znamená, že můžeme poskytnout název společné křižovatce.
2. použitím stejného jména v různých částech bude Easyeda považovat všechny stejné názvy za jedno připojené zařízení.

Některá základní pravidla zapojení esp8266

1. PIN CH_PD musí být vysoký.
2. Resetovací kolík musí být během normálního provozu vysoký.
3. Při spouštění by GPIO 0, 1 a 2 neměly být na nízké úrovni.
4. GPIO 15 by během spouštění nemělo být na vysoké úrovni.
5. S ohledem na všechny výše uvedené body je připraveno schéma zapojení ESP8266. & zobrazeno na schematickém obrázku.
6. GPIO2 se používá jako stavová LED a připojená LED v obrácené polaritě, aby se zabránilo zavádění GPIO2 LOW během spouštění.

Krok 10: Výstupní spínací obvod ESP8266

Jako výstup byl použit ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 a 16.

1. Aby byl GPIO 0 a 1 na vysoké úrovni, jeho zapojení se trochu liší od ostatních výstupů.

   1. Během spouštění je tento pin na 3,3 V.
   2. PIN1 PC817, který je anodou, je připojen k 3,3 V.
   3. PIN2, což je Cathode, je připojen k GPIO pomocí odporu omezujícího proud (220/250 Ohmů).
   4. Vzhledem k tomu, že dioda s předpětím dopředu může procházet 3,3 V (pokles diody 0,7 V) Oba GPIO dostanou během spouštění téměř 2,5 V DC.

2. Zbývající GPIO pin spojený s PIN1, který je anodou PC817 & Ground, je spojen s PIN2, což je Cathode pomocí odporu omezujícího proud.

   1. Protože je Ground propojen s Cathode, bude procházet z LED PC817 a udržovat GPIO na nízké úrovni.
   2. Díky tomu je GPIO15 LOW během spouštění.
3. Problém všech tří GPIO jsme vyřešili přijetím různých schémat zapojení.

Krok 11: Vstup Esp8266

Jako vstup se používají GPIO 3, 4, 12, 13 a 14.

Jelikož vstupní kabeláž bude připojena k polnímu zařízení, je vyžadována ochrana pro ESP8266 GPIO.

Pro izolaci vstupu slouží optočlen PC817.

1. Vstupní katody PC817 jsou propojeny s pinovými záhlavími pomocí odporu omezujícího proud (250 ohmů).
2. Anoda všech optočlenů je spojena s 5VDC.
3. Kdykoli je vstupní kolík připojen k uzemnění, optočlen přepne zkreslený a výstupní tranzistor zapnutý.
4. Sběratel optočlenu je propojen s GPIO spolu s 10 K Pull-up odporem.

Co je Pull-up ???

• Používá se vytahovací odpor Aby byl GPIO stabilní, je vysoce hodnotný odpor připojen k GPIO a další konec je připojen k 3,3 V.
• to udržuje GPIO na vysoké úrovni a vyhýbá se falešnému spouštění.

Krok 12: Konečné schéma

Po dokončení všech částí je čas na kontrolu zapojení.

Easyeda Poskytněte k tomu funkci.

Krok 13: Převod PCB

Kroky k převodu obvodu na rozvržení desky plošných spojů

1. Aftermaking Circuit jej můžeme převést na rozvržení DPS.
2. Stisknutím možnosti Převést na desku plošných spojů systému Easyeda zahájíte převod schématu na rozvržení desky plošných spojů.
3. Pokud je přítomna nějaká chyba zapojení nebo nepoužívané piny, generuje se chyba/poplach.
4. Zaškrtnutím možnosti Chyba v pravé části stránky vývoje softwaru můžeme každou chybu vyřešit jednu po druhé.
5. Rozložení desky plošných spojů generováno po veškerém řešení chyb.

Krok 14: Rozložení DPS a uspořádání ujednání

Souběžné umístění

1. Všechny součásti s aktuálními

2. rozměry a štítky jsou zobrazeny na obrazovce rozvržení DPS.

   Prvním krokem je uspořádání součásti

3. Pokuste se dát součást vysokého napětí a nízkého napětí co nejdále.

4. Upravte každou součást podle požadované velikosti desky plošných spojů.

   Po uspořádání všech komponent můžeme vytvořit stopy

5. (šířka stopy musí být upravena podle proudu části obvodu)
6. Některé stopy jsou vysledovány ve spodní části desky pomocí funkce změny rozvržení.
7. Napájecí stopy jsou po výrobě stále vystaveny pájení.

Krok 15: Konečné rozvržení DPS

Krok 16: Zkontrolujte 3D zobrazení a generujte soubor Ggerber

Easyeda poskytuje možnost 3D zobrazení, ve které můžeme zkontrolovat 3D pohled na DPS a získat představu o tom, jak vypadá po výrobě.

Po kontrole 3D zobrazení Generujte soubory Gerber.

Krok 17: Zadání objednávky

After Generation of Gerber file system provides Front view of final PCB layout and cost of 10 PCB.

Objednávku do JLCPCB můžeme zadat přímo stisknutím tlačítka „Objednat na JLCPCB“.

Můžeme vybrat barevné maskování podle požadavků a zvolit způsob dodání.

Po zadání objednávky a provedení platby získáme PCB do 15–20 dnů.

Krok 18: Příjem PCB

Po obdržení zkontrolujte PCB vpředu i vzadu.

Krok 19: Solponování pájení na PCB

Podle identifikace součásti na PCB bylo zahájeno pájení všech komponent.

Dávejte pozor:- Některé části stopy jsou na zadní straně, proto před konečným pájením zkontrolujte označení na desce plošných spojů a příručce k dílu.

Krok 20: Zvyšování tloušťky Power Track

U kolejí pro připojení napájení jsem během rozložení desky plošných spojů dal otevřené stopy.

Jak je znázorněno na obrázku, všechny energetické stopy jsou otevřené, takže se na ně nalít další pájení, aby se zvýšila kapacita péče o rybíz.

Krok 21: Konečná kontrola

Po pájení všech součástek hledal všechny součásti pomocí multimetru

1. Kontrola hodnoty odporu
2. Kontrola LED optočlenu
3. Kontrola uzemnění.

Krok 22: Blikající firmware

Tři propojky PCB se používají k uvedení ESP do bootovacího režimu.

Zkontrolujte propojku pro výběr napájení na 3,3 V DC čipu FTDI.

Připojte čip FTDI k desce plošných spojů

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

Krok 23: Flash Tasamota firmware na ESP

Flash Tasmota na ESP8266

1. Stáhnout soubor Tasamotizer & tasamota.bin.
2. Odkaz ke stažení Tasmotizer:- tasmotizer
3. Odkaz ke stažení z tasamota.bin:- Tasmota.bin
4. Nainstalujte tasmotazer a otevřete jej.
5. V tasmotizeru klikněte na selectport drill dawn.
6. pokud je připojen FTDI, port se zobrazí v seznamu.
7. Vyberte port ze seznamu. (V případě více portů zkontrolujte, který port je FTDI)
8. klikněte na tlačítko Otevřít a vyberte soubor Tasamota.bin z umístění pro stažení.
9. klikněte na možnost Vymazat před blikáním (vymazat spiff, pokud existují nějaká data)
10. Stiskněte Tasamotize! Knoflík
11. pokud je vše v pořádku, zobrazí se indikátor průběhu mazání blesku.
12. po dokončení procesu se zobrazí vyskakovací okno „restart esp“.

Odpojte FTDI od PCB.

Změňte tři propojky z Flash na Run Side.

Krok 24: Nastavení Tasmota

Připojte střídavé napájení k desce plošných spojů

Online nápověda ke konfiguraci Tasmota: -Nápověda ke konfiguraci Tasmota

ESP se spustí a LED dioda LED stavu bliká. Otevřete Wifimanger na notebooku Zobrazuje nový AP „Tasmota“, připojte jej. po otevření připojené webové stránky.

1. Na stránce Konfigurovat Wifi nakonfigurujte WIDI ssid a heslo vašeho routeru.
2. Zařízení se po uložení restartuje.
3. Po opětovném připojení Otevřete router, zkontrolujte IP nového zařízení a poznamenejte si jeho IP.
4. otevřete webovou stránku a zadejte tuto IP. Webová stránka otevřená pro nastavení tasmota.
5. Nastavte typ modulu (18) v možnosti konfiguračního modulu a nastavte všechny vstupy a výstupy, jak je uvedeno v obrázku konfigurace.
6. restartujte PCB a je dobré jít.

Krok 25: Průvodce zapojením a ukázka

Konečné zapojení a zkouška DPS

Zapojení všech 5 vstupů je připojeno k 5 přepínačům/tlačítkům.

Druhé připojení všech 5 zařízení je připojeno ke společnému vodiči „G“vstupního konektoru.

Výstupní strana 5 Drátové připojení k 5 domácím aplikacím.

Dejte 230 na vstup DPS.

Smart Swith s 5 vstupy a 5 výstupy je připraven k použití.

Ukázka zkušební verze:- Ukázka