Inteligentný výstup: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Projekty Fusion 360 »

Disclaimer: This project is intended to show how you can prototype with a SV2 PCB printer. Nie je to výrobok, ktorý by ste mali používať ako každodenný predmet. Nebolo navrhnuté ani testované tak, aby vyhovovalo príslušným bezpečnostným normám. Zodpovedáte za akékoľvek riziko, ktoré pri použití tohto dizajnu podstupujete

Inteligentná zásuvka je zariadenie IOT, ktoré umožňuje ovládať akékoľvek pripojené zariadenie pomocou webového servera prostredníctvom akéhokoľvek prehliadača. Webový server, ktorý sme tu naprogramovali, nám umožňuje rozhodnúť, ktoré pripojené zariadenia sa zapnú a vypnú, čo v zásade umožňuje virtuálne „zapojenie“a „odpojenie“stlačením tlačidla na telefóne alebo kliknutím na počítači.

Zásoby

Hlavné komponenty: množstvo x položka (číslo dielu Digikey)

• 1 x Zástrčka a zapojenie NEMA5-15P (Q108-ND)
• 3 x zásuvka NEMA5-15R (Q227-ND)
• 1 x WiFi modul ESP32-WROOM-32D (1904-1023-1-ND)
• 3 x polovodičové relé (255-3922-1-ND)
• 1 x regulátor napätia 3,3 V (AZ1117EH-3.3TRG1DIDKR-ND)
• 3 x NFET (DMN2056U-7DICT-ND)
• 9 x odpor 100 ohmov (311-100LRCT-ND)
• 4 x odpor 10 kOhm (311-10KGRCT-ND)
• 2 x kondenzátor 1uF (399-4873-1-ND)
• 1 x kondenzátor 10uF (399-4925-1-ND)
• 2 x kondenzátor 0,1uF (399-1043-1-ND)
• 3 x LED diódy (C503B-BCS-CV0Z0461-ND)
• 1 x konektor Edge (S3306-ND)
• 1 x 5V 1A prevodník AC-DC (945-3181-ND)

Ďalšie použité komponenty/materiály:

1. Tepelne zmrštiteľné trubice, 8 palcov
2. Nízkoteplotná spájkovacia pasta

Nástroje a vybavenie:

• Tlačiareň plošných spojov SV2
• 3D tlačiareň
• Spájkovačka
• Reflow pištoľ
• Napájanie jednosmerným prúdom
• Skrutkovač (3 mm šesťhranný)
• Super lepidlo
• USB sériový programátor

Krok 1: Vytlačte návrh DPS

Tieto kroky sa môžu líšiť v závislosti od toho, ako si vytvoríte vlastné zariadenie. Aby sme vyrobili toto konkrétne zariadenie, vytvorili sme návrh DPS a vytlačili sme ho pomocou PCB tlačiarne SV2. Pretože sme použili PCB a nie proto-board alebo breadboard, väčšina našich komponentov je na povrchovú montáž, ako napríklad mikro-regulátor, ktorý bol modulom ESP32-WROOM-32D, a relé, ktoré sme vybrali ako vysokovýkonné polovodičové relé. Konkrétne komponenty, ktoré sme použili, spolu s ich číslami dielov Digi-Key, sú uvedené vyššie v materiáloch, ale komponenty môžete zmeniť a prispôsobiť tak svojmu konkrétnemu dizajnu. Hodnoty kondenzátora by mali zostať relatívne rovnaké, ak máte v úmysle používať rovnaké súčiastky. Hodnoty odporov obmedzujúcich prúd sa môžu meniť podľa toho, akú farebnú diódu LED použijete, pretože napätie a prúd vpred sa môžu líšiť! Táto kalkulačka vám umožní zadať parametre vášho návrhu a vypočítať hodnoty odporu pre vás. Použili sme modré LED diódy, o ktorých je známe, že majú vyšší pokles napätia ako v červených variantoch. Zaistite, aby vaše komponenty, ktoré budú interagovať so sieťovým napájaním (polovodičové relé, konektory a zásuvky), boli dimenzované na sieťové napätie striedavého prúdu a dostatočný prúd (120 V 60 Hz v USA, okolo 10-15 W). Schéma a návrh DPS použité na vytvorenie našej inteligentnej zásuvky nájdete na webovej stránke BotFactory a viac si o nich môžete prečítať v našom blogu s názvom Vytvorenie inteligentnej zásuvky.

Krok 2: Pridajte komponenty

Ďalším krokom bolo pridanie všetkých komponentov na dosku. Môžete to urobiť dvoma spôsobmi, buď môžete použiť funkciu vyberania a umiestnenia SV2, ak jeden používate, alebo môžete ručne spájkovať každý komponent na dosku jeden po druhom. Pretože to bol prvý prototyp a chceli sme zaistiť, aby každá časť fungovala navzájom, umiestnili sme každý komponent ručne a zaistili sme kontinuitu medzi komponentmi pomocou multimetra. Na zaistenie komponentov k doske plošných spojov sme použili tepelne stabilnú nízkoteplotnú spájkovaciu pastu. Niektoré z externých pripojení, ako napríklad pripojenia k zástrčkovým zásuvkám a pripojenia k meniču AC-DC, boli vykonané pomocou okrajového konektora. Z tohto dôvodu všetko, čo bolo potrebné, bolo vytlačiť zlaté prsty na dosku plošných spojov a zapojiť ich, aby sa zabezpečilo pripojenie obvodu. Akonáhle bolo všetko na doske, bolo napájané z premenlivého zdroja napätia a prúdu, ktorý má funkciu obmedzujúcu prúd, aby sa zabránilo úniku magického dymu na skrat. Ak je všetko v poriadku (žiadny magický dym, žiadne prehrievajúce sa komponenty, žiadne výbuchy), môžete pristúpiť k odoslaniu kódu do ESP32.

Krok 3: Nahrajte svoj kód

ESP32 bol pripojený k počítaču pomocou pinov TXD, RXD a GND pomocou kábla USB na sériový port. Nezabudnite, že TXD na vašom kábli sa pripája ku kolíku RXD na mikroovládači a naopak. Použitím Arduino IDE boli načítané dosky pre varianty ESP32 a bola vybraná doska „FireBeetle-ESP32“, pretože mala natívnu podporu pre čistý čip ESP32, ktorý sme použili. Použitý kód v zásade pripája mikroovládač k smerovaču Wi-Fi a otvára pripojenie na porte 80. Hneď ako je tento port otvorený, dodá webovú stránku ľubovoľnému zariadeniu, ktoré sa k nemu pripája, a môže prepínať piny GPIO medzi vysokým a nízkym na základe tlačidlových vstupov na webovej stránke. Okrem toho je možné na zapnutie alebo vypnutie zariadenia použiť konkrétne adresy URL. Uistite sa, že ste zmenili priložený kód tak, aby obsahoval SSID Wi-Fi a heslo pre sieť, ku ktorej chcete pripojiť inteligentnú zásuvku. Sieť, ku ktorej sme ju pripojili, bola zabezpečená protokolom WPA2, ale môže, ale nemusí fungovať s nezabezpečenými sieťami.

Krok 4: Testujte

Použitím správnych nástrojov a pripojení otestujte, či všetky pripojenia a súčasti vášho takmer dokončeného zariadenia fungujú! Súčasti striedavého prúdu (menič AC-DC a zástrčka NEMA5) otestujte oddelene a riadne s nimi zachádzajte, sú určené pre vysoké napätie! Napájanie zapojte pomocou externého zdroja jednosmerného prúdu a otestujte, či je možné tranzistory zapínať a vypínať pomocou webového rozhrania, ktoré by malo zase ovládať zodpovedajúce diódy LED a umožniť pretekanie prúdu polovodičovými relé.

Krok 5: Vytlačte si prílohu

V závislosti od toho, aké komponenty ste si vybrali a ako ich usporiadate, môže mať váš kryt odlišný tvar. Tu sme použili obdĺžnikový kryt, v ktorom je umiestnený prevodník AC-DC, DPS, okrajový konektor a profily pre zásuvky NEMA5-15R. Navrhli sme ho pomocou Fusion 360 a vytlačil ho pomocou 3D tlačiarne a hornú prednú dosku sme pripevnili pomocou 3 mm tepelne vložených vložiek a 3 mm šesťhranných skrutiek. Lepidlo funguje rovnako dobre, ak nemáte k dispozícii tepelne vytvrditeľné vložky. Ak používate vložky vytvrdzované teplom, otvory v priložených súboroch STL sú široké 4 mm a budete potrebovať spájkovačku na 250 ° C. Použitím skutočných komponentov sa potom vykonal testovací fiting, aby sa zaistilo, že každá časť správne zapadne do krytu.

Krok 6: Zostavte sa

Nakoniec sa trvalé spoje spájkovali a komponenty sa vložili do krytu. Tu sme postupovali podľa schémy správneho prepojenia medzi doskou plošných spojov, zásuvkovými zásuvkami, prevodníkom AC-DC a zástrčkou. Všetky komponenty boli potom znova testované, aby sa zistilo, či pri spolupráci nie sú problémy. Pri práci s obvodmi striedavého prúdu dbajte na zvýšenú opatrnosť! Keď je obvod napájaný zo steny, nedotýkajte sa dosky alebo káblov. Pred spájkovaním, presúvaním drôtov alebo opravou uvoľnených spojov ho odpojte. Ak je všetko v poriadku, ste pripravení uzavrieť kryt pomocou štyroch skrutiek M3 a použiť svoju novú inteligentnú zásuvku!