Techswitch 1.0: 25 krokov (s obrázkami)

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

Empower Smart home by TechSwitch-1.0 (DIY Mode)

Čo je to TechSwitch-1.0 (režim pre domácich majstrov)

TechSwitch-1.0 je inteligentný prepínač založený na ESP8266. môže ovládať 5 domácich spotrebičov.

Prečo je to režim DIY ??

Je navrhnutý tak, aby mohol kedykoľvek znova blikať. na PCB sú dve prepojky na výber režimu

1) Režim chodu:- pre pravidelnú prevádzku.

2) Režim blesku:-v tomto režime môže užívateľ znova flashovať čip podľa postupu opätovného záblesku.

3) Analógový vstup:- ESP8266 má jeden ADC 0-1 Vdc. Jeho záhlavie je tiež k dispozícii na doske plošných spojov na hranie s akýmkoľvek analógovým snímačom.

Technická špecifikácia TechSwitch-1.0 (režim DIY)

1. 5 výstupov (230 V AC) + 5 vstupov (spínanie 0 V DC) + 1 analógový vstup (0-1 V DC)

2. Hodnotenie:- 2,0 ampéry.

3. Spínací prvok:- Prepínanie SSR +nulové kríženie.

4. Ochrana:- Každý výstup je chránený 2 Amp. sklenená poistka.

5. Použitý firmvér:- Tasmota je ľahko použiteľný a stabilný firmvér. V režime DIY ho môže blikať iný firmvér.

6. Vstup:- Prepínanie prepojené s optom (-Ve).

7. Regulátor výkonu ESP8266 môže byť v duálnom režime:- môže použiť prevodník Buck a tiež regulátor AMS1117.

Zásoby

• Podrobný BOQ je priložený.

  · Napájanie:- Značka:- Hi-Link, Model:- HLK-PM01, 230 V na 5 VDC, 3 W (01)

  · Mikrokontrolér:- ESP12F (01)

  · Regulátor 3,3 VDC:- Je možné použiť akékoľvek duálne zabezpečenie

  · Buck prevodník (01)

  · Regulátor napätia AMS1117. (01)

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

  · G3MB-202PL:- SSR Make Omron (05), prepínanie medzi nulami.

  · LED: -Farba:- ľubovoľná, balíček THT (01)

  · Rezistor 220 alebo 250 ohmov:- Keramický (11)

  · 100 ohmový odpor:- keramický (5)

  · Rezistor 8k Ohm:- Keramický (1)

  · Rezistor 2k2 Ohm:- Keramický (1)

  · 10K ohmový odpor:- keramický (13)

  · Tlačidlo: -Časťový kód:- EVQ22705R, Typ:- s dvoma svorkami (02)

  · Sklenená poistka:- Typ:- Sklo, Hodnotenie:- 2 A pri 230V AC. (5)

  · Samec záhlavia DPS:- Tri záhlavia s tromi kolíkmi a jedna hlavička so 4 kolíkmi. preto je lepšie zaobstarať jeden štandardný pás hlavičky.

Krok 1: Dokončenie konceptu

Finalizácia konceptu:- Požiadavku definujem nižšie

1. Vytvorenie inteligentného prepínača s 5 prepínačmi a plechovkami ovládanými WIFI.

2. Môže fungovať bez WIFI fyzickými prepínačmi alebo tlačidlom.

3 Prepínač môže byť v režime DIY, takže ho môžete znova blikať.

4. Môže sa zmestiť do existujúcej rozvádzača bez zmeny akýchkoľvek spínačov alebo zapojenia.

5. VŠETKY GPIO mikrokontroléra, ktoré sa majú používať, pretože ide o režim DIY.

6. Spínacie zariadenie by malo SSR a kríženie nuly, aby sa zabránilo šumu a prepínaciemu prepätiu.

7. Veľkosť DPS by mala byť dostatočne malá, aby sa zmestila do existujúceho rozvádzača.

Keď sme dokončili požiadavku, ďalším krokom je výber hardvéru

Krok 2: Výber mikrokontroléra

Kritériá výberu mikrokontroléra

1. Požadovaný GPIO: -5 vstup + 5 výstup + 1 ADC.
2. Wifi povolené
3. Jednoduché opätovné záblesky, ktoré poskytujú funkcie pre domácich majstrov.

ESP8266 je vhodný pre vyššie uvedené požiadavky. má povolených 11 GPIO + 1 ADC + WiFi.

Vybral som modul ESP12F, ktorý je doskou Devlopment na báze mikrokontroléra ESP8266, má malý tvarový faktor a všetky GPIO sú osadené pre jednoduché použitie.

Krok 3: Kontrola detailov GPIO dosky ESP8266

• Podľa údajového listu ESP8266 sa niektoré GPIO používajú na špeciálne funkcie.
• Počas skúšky na Breadboard som si poškriabal hlavu, pretože som ju nemohol spustiť.
• Nakoniec som na základe výskumu na internete a jeho hrania na doske zosumarizoval údaje GPIO a vytvoril jednoduchú tabuľku na ľahké pochopenie.

Krok 4: Výber zdroja napájania

Výber zdroja napájania

• V Indii je domáce napätie 230VAC. pretože ESP8266 pracuje na 3,3 V DC, musíme zvoliť napájanie 230 V DC / 3,3 V DC.
• Ale zariadenie na prepínanie napájania, ktoré je SSR a funguje na 5 VDC, musím vybrať napájací zdroj, ktorý má tiež 5 V DC.
• Nakoniec bol zvolený napájací zdroj s napätím 230 V/5 V DC.
• Na získanie 3,3 VDC som vybral prevodník Buck s napätím 5 V DC/3,3 V DC.
• Pretože musíme navrhnúť režim DIY, poskytujem aj zabezpečenie lineárneho regulátora napätia AMS1117.

Konečný záver

Prvá konverzia zdroja je 230 VAC / 5 VDC s výkonom 3 W.

HI-LINK, aby HLK-PM01 smps

Druhá konverzia je 5VDC na 3,3VDC

Na tento účel som vybral Buck prevodník 5V/3,3V a lineárny regulátor napätia AMS1117

PCB vyrobená takým spôsobom, že môže používať AMS1117 alebo buck prevodník (ktokoľvek).

Krok 5: Výber spínacieho zariadenia

• Vybral som Omron Make G3MB-202P SSR

  • SSR s 2 amp. aktuálna kapacita.
  • Môže pracovať na 5 VDC.
  • Poskytnite prepínanie s nulovým prechodom.
  • Vstavaný obvod Snubber.

Čo je to Zero Crossing?

• Napájanie 50 HZ AC je sínusové napätie.
• Polarita napájacieho napätia sa menila každých 20 míľ a 50 krát za jednu sekundu.
• Napätie sa dostane na nulu každých 20 míľ.

• Prechod nulou SSR detekuje nulový potenciál napätia a v tomto prípade zapne výstup.

  Napríklad:- ak príkaz odosiela pri 45 stupňoch (napätie na maximálnom píku), SSR sa zapne pri 90 stupňoch (keď je napätie nulové)

• Tým sa zníži prepätie a hluk pri prepínaní.
• Nulový bod kríženia je zobrazený na priloženom obrázku (text zvýraznený červenou farbou)

Krok 6: Výber PIN ESP8266

ESP8266 má celkom 11 pinov GPIO a jeden ADC. (Pozri krok 3)

Výber pinov esp8266 je zásadný z dôvodu nižšie uvedených kritérií.

Kritériá pre výber vstupu:-

• GPIO PIN15 musí byť počas zavádzania nízky, inak sa ESP nespustí.

  Pokúša sa spustiť z karty SD, ak je počas zavádzania GPIO15 High

• ESP8266 neve Boot Ak je pri zavádzaní GPIO PIN1 alebo GPIO 2 alebo GPIO 3 NÍZKY.

Kritériá pre výber výstupu:-

• GPIO PIN 1, 2, 15 a 16 sa počas zavádzania (na zlomok času) zvýši na vysoký.
• ak použijeme tento pin ako vstup a PIN je pri spustení na NÍZKEJ úrovni, potom sa tento pin poškodí v dôsledku skratu medzi PINom, ktorý je nízky, ale ESP8266 turín ho počas zavádzania VYSOKÉ.

Konečný záver:-

Nakoniec sa pre výstup vyberie GPIO 0, 1, 5, 15 a 16.

Ako vstup sú vybrané karty GPIO 3, 4, 12, 13 a 14.

Obmedziť:-

• GPIO1 & 3 sú UART piny, ktoré slúžia na flashovanie ESP8266 a tiež sme ich chceli použiť ako výstup.
• GPIO0 slúži na prepnutie ESP do režimu blesku a rozhodli sme sa ho použiť aj ako výstup.

Riešenie vyššie uvedeného obmedzenia:-

1. Problém vyriešený poskytnutím dvoch prepojok.

   1. Prepojka režimu blesku: - V tejto polohe sú všetky tri kolíky izolované od spínacieho obvodu a pripojené k záhlaviu režimu blesku.
   2. Prepojka režimu chodu:- V tejto polohe budú všetky tri piny zapojené do spínacieho obvodu.

Krok 7: Výber optočlenu

Detail PIN:-

• Vstupná strana PIN 1 a 2 (vstavaná dióda LED)

  • Pin 1:- Anóda
  • Pnd 2:- Katóda

• Strana výstupu PIN 3 a 4 (foto tranzistor.

  • Pin 3:- Vysielač
  • Kolík 4:- Zberateľ

Voľba spínacieho obvodu výstupu

1. ESP 8266 GPIO môže napájať iba 20 m.a. podľa esprissif.
2. Optočleny sa používajú na ochranu PINu ESP GPIO počas prepínania SSR.

3. Na obmedzenie prúdu GPIO sa používa odpor 220 ohmov.

   Použil som 200, 220 a 250 a všetky odpory fungujú dobre

4. Výpočet prúdu I = V / R, I = 3,3V / 250*Ohmov = 13 ma.
5. Vstupná LED dióda PC817 má určitý odpor, ktorý je z bezpečného hľadiska považovaný za nulový.

Vstup Voľba spínacieho obvodu

1. Optočleny PC817 sa používajú vo vstupnom obvode s odporom obmedzujúcim prúd 220 ohmov.
2. Výstupy optočlenu sú prepojené s GPIO spolu s odporom Pull-UP.

Krok 8: Príprava rozloženia obvodu

Po výbere všetkých komponentov a definovaní metodiky zapojenia môžeme pokračovať vo vývoji obvodu pomocou akéhokoľvek softvéru.

Použil som Easyedu, ktorá je webovou vývojovou platformou plošných spojov a ľahko sa používa.

Adresa URL Easyeda:- EsasyEda

Pre jednoduché vysvetlenie som rozdelil celý obvod na kúsky. & prvý je Napájací obvod.

Napájací obvod A:- 230 VAC až 5VDC

1. Vďaka systému HI-Link sa SMPS HLK-PM01 používa na konverziu 230 V na 5 V DC.
2. Maximálny výkon je 3 watty. znamená, že môže dodať 600 ma.

Napájací obvod B:- 5 VDC až 3,3 V DC

Pretože táto PCB je režim DIY. Poskytol som dva spôsoby prevodu 5V na 3,3V.

1. Použitie regulátora napätia AMS1117.
2. Použitie programu Buck Converter.

ktokoľvek môže použiť podľa dostupnosti komponentov.

Krok 9: Zapojenie ESP8266

Na zjednodušenie schémy sa používa možnosť čistého portu.

Čo je to čistý port ??

1. Čistý príspevok znamená, že môžeme poskytnúť názov bežnému spojeniu.
2. použitím rovnakého názvu v rôznych častiach bude Easyeda považovať všetky rovnaké mená za jediné pripojené zariadenie.

Niektoré základné pravidlo zapojenia esp8266

1. PIN PIN CH_PD musí byť vysoký.
2. Pri normálnej prevádzke musí byť resetovací kolík vysoký.
3. Pri spustení by GPIO 0, 1 a 2 nemalo byť na nízkej úrovni.
4. GPIO 15 by počas zavádzania nemal byť na vysokej úrovni.
5. Vzhľadom na všetky vyššie uvedené body je pripravená schéma zapojenia ESP8266. & zobrazené na schematickom obrázku.
6. GPIO2 sa používa ako stavová LED a pripojená LED v obrátenej polarite, aby sa predišlo NEDOSTATKOVÉMU GPIO2 počas zavádzania.

Krok 10: Výstupný spínací obvod ESP8266

Ako výstup bol použitý ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 a 16.

1. Aby bol GPIO 0 & 1 na vysokej úrovni, jeho zapojenie sa trochu líši od ostatných výstupov.

   1. Počas zapínania má tento kolík napätie 3,3 V.
   2. PIN1 PC817, ktorý je anódou, je pripojený na 3,3 V.
   3. PIN2, ktorý je katódou, je k GPIO pripojený pomocou odporu obmedzujúceho prúd (220/250 ohmov).
   4. Ako dopredu predpätá dióda môže prechádzať 3,3 V (pokles diódy 0,7 V) Oba GPIO dostanú počas štartu takmer 2,5 VDC.

2. Zostávajúci GPIO pin spojený s PIN1, ktorý je anódou PC817 & Ground, je spojený s PIN2, ktorý je katódou, pomocou odporu obmedzujúceho prúd.

   1. Pretože je Ground spojený s Cathode, bude prechádzať z LED diódy PC817 a udržiavať GPIO na nízkej úrovni.
   2. Vďaka tomu je GPIO15 NÍZKY počas zavádzania.
3. Problém všetkých troch GPIO sme vyriešili prijatím odlišného schémy zapojenia.

Krok 11: Vstup Esp8266

Ako vstup sa používajú GPIO 3, 4, 12, 13 a 14.

Pretože vstupné vedenie bude pripojené k poľnému zariadeniu, je potrebná ochrana pre ESP8266 GPIO.

Na izoláciu vstupu sa používa optočlen PC817.

1. Vstupné katódy PC817 sú spojené s kolíkovými konektormi pomocou odporu obmedzujúceho prúd (250 ohmov).
2. Anóda všetkých optočlenov je spojená s 5VDC.
3. Kedykoľvek je vstupný kolík pripojený k uzemneniu, optočlen prepne dopredu predpätý a výstupný tranzistor zapnutý.
4. Zberač optočlenu je prepojený s GPIO spolu s 10K výsuvným odporom.

Čo je to Pull-up ???

• Na udržanie stability GPIO sa používa vyťahovací odpor. Rezistor s vysokou hodnotou spojený s GPIO a ďalší koniec pripojený na 3,3 V.
• Vďaka tomu bude GPIO na vysokej úrovni a zabráni sa falošnému spusteniu.

Krok 12: Konečná schéma

Po dokončení všetkých dielov je čas na kontrolu zapojenia.

Easyeda Poskytnite na to funkciu.

Krok 13: Previesť PCB

Kroky na konverziu obvodu na rozloženie dosky plošných spojov

1. Aftermaking Circuit ho môžeme previesť na rozloženie DPS.
2. Stlačením možnosti Previesť na DPS systému Easyeda sa spustí prevod schémy do rozloženia DPS.
3. Ak sa vyskytne chyba v zapojení alebo nepoužité kolíky, generuje sa chyba/alarm.
4. Začiarknutím políčka Chyba v pravej časti stránky s vývojom softvéru môžeme každú chybu vyriešiť jednu po druhej.
5. Rozloženie DPS generované po vyriešení všetkých chýb.

Krok 14: Rozloženie PCB a usporiadanie kompostantov

Umiestnenie spolu

1. Všetky komponenty s aktuálnym

2. rozmery a štítky sú uvedené na obrazovke rozloženia DPS.

   Prvým krokom je usporiadanie komponentov

3. Pokúste sa zapojiť vysokonapäťové a nízkonapäťové komponenty čo najskôr.

4. Upravte každý komponent podľa požadovanej veľkosti DPS.

   Po usporiadaní všetkých komponentov môžeme urobiť stopy

5. (šírku stôp je potrebné nastaviť podľa prúdu v časti obvodu)
6. Niektoré zo stôp sú vysledované v spodnej časti dosky pomocou funkcie zmeny rozloženia.
7. Napájacie stopy sú po výrobe stále vystavené spájkovaniu.

Krok 15: Konečné rozloženie DPS

Krok 16: Skontrolujte 3D zobrazenie a generovanie súboru Ggerber

Easyeda poskytuje možnosť 3D zobrazenia, v ktorej môžeme skontrolovať 3D zobrazenie PCB a získať predstavu o tom, ako vyzerá po výrobe.

Po kontrole 3D zobrazenia Generujte súbory Gerber.

Krok 17: Zadanie objednávky

Po vygenerovaní súborového systému Gerber poskytuje čelný pohľad na konečné rozloženie DPS a náklady na 10 DPS.

Objednávku na JLCPCB môžeme zadať priamo stlačením tlačidla „Objednať na JLCPCB“.

Farebné maskovanie môžeme zvoliť podľa požiadaviek a zvoliť spôsob dodania.

Po zadaní objednávky a zaplatení získame DPS do 15-20 dní.

Krok 18: Príjem DPS

Po prijatí skontrolujte PCB vpredu aj vzadu.

Krok 19: Spájkovanie kompozitov na doske plošných spojov

Podľa identifikácie komponentov na PCB sa začalo spájkovanie všetkých komponentov.

Dávajte pozor:- Niektoré stopy sú na zadnej strane, preto pred konečným spájkovaním skontrolujte označenie na DPS a súčiastku.

Krok 20: Zvyšovanie hrúbky Power Track

Pre koľaje pre pripojenie napájania som počas procesu rozloženia DPS vložil otvorené trasy.

Ako je znázornené na obrázku, všetky energetické stopy sú otvorené, takže na ne naliate ďalšie spájkovanie, aby sa zvýšila kapacita starostlivosti o ríbezle.

Krok 21: Záverečná kontrola

Po spájkovaní všetkých súčiastok sa všetky diely objavili pomocou multimetra

1. Kontrola hodnoty odporu
2. Kontrola LED optočlena
3. Kontrola uzemnenia.

Krok 22: Blikajúci firmvér

Na prepojenie ESP s bootovacím režimom slúžia tri prepojky PCB.

Skontrolujte prepojku výberu výkonu na 3,3 VDC čipu FTDI.

Pripojte čip FTDI k DPS

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

Krok 23: Flash Tasamota firmvér na ESP

Flash Tasmota na ESP8266

1. Stiahnite si súbor Tasamotizer & tasamota.bin.
2. Odkaz na stiahnutie Tasmotizer:- tasmotizer
3. Odkaz na stiahnutie z tasamota.bin:- Tasmota.bin
4. Nainštalujte tasmotazer a otvorte ho.
5. V tasmotizer kliknite na selectport drill dawn.
6. ak je pripojený FTDI, port sa zobrazí v zozname.
7. Vyberte port zo zoznamu. (V prípade viacerých portov skontrolujte, ktorý port je FTDI)
8. kliknite na tlačidlo Otvoriť a vyberte súbor Tasamota.bin z umiestnenia sťahovania.
9. kliknite na možnosť Vymazať pred blikaním (ak sú k dispozícii nejaké údaje, odstráňte ich)
10. Stlačte tlačidlo Tasamotize! Tlačidlo
11. ak je všetko v poriadku, zobrazí sa ukazovateľ priebehu vymazávania blesku.
12. Po dokončení procesu sa zobrazí vyskakovacie okno „reštartovať esp“.

Odpojte FTDI od PCB.

Zmeňte tri prepojky z Flash na Run Side.

Krok 24: Nastavenie Tasmota

Pripojte striedavé napätie k doske plošných spojov

Online pomoc s konfiguráciou Tasmota: -Pomoc s konfiguráciou Tasmota

Spustí sa ESP a stavová LED dióda PCB flash onece. Otvorte Wifimanger na prenosnom počítači. Zobrazí sa nový AP „Tasmota“, ktorý ho pripojil. po otvorení pripojenej webovej stránky.

1. Na stránke Konfigurácia siete Wi -Fi nakonfigurujte heslo a smerovač WIFI.
2. Zariadenie sa po uložení reštartuje.
3. Po opätovnom pripojení Otvorte smerovač, skontrolujte IP nového zariadenia a poznačte si jeho IP.
4. otvorte webovú stránku a zadajte IP. Webová stránka je otvorená pre nastavenie tasmota.
5. Nastavte typ modulu (18) na možnosť konfiguračného modulu a nastavte všetky vstupy a výstupy, ako je uvedené na obrázku konfigurácie.
6. reštartujte DPS a je dobré ísť.

Krok 25: Sprievodca zapojením a ukážka

Konečné zapojenie a test DPS

Kábel všetkých 5 vstupov je zapojený do 5 spínačov/tlačidiel.

Druhé pripojenie všetkých 5 zariadení je pripojené k spoločnému vodiču „G“vstupného konektora.

Výstupná strana 5 Drôtové pripojenie k 5 domácim aplikáciám.

Dajte 230 na vstup DPS.

Smart Swith s 5 vstupmi a 5 výstupmi je pripravený na použitie.

Ukážka skúšobnej verzie:- Ukážka