Techswitch 1.0: 25 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Bemagtig 'n slim huis deur TechSwitch-1.0 (DIY-modus)

Wat is TechSwitch-1.0 (DIY-modus)

TechSwitch-1.0 is 'n ESP8266-gebaseerde slimskakelaar. dit kan 5 huishoudelike toestelle beheer.

Waarom is dit 'n DIY -modus ??

Dit is ontwerp om enige tyd weer te flits. daar is 'n tweemoduskeuse op die PCB

1) Uitvoermodus:- vir gereelde werking.

2) Flitsmodus:-in hierdie modus kan die gebruiker die chip weer flits deur die re-flash-prosedure te volg.

3) Analoog ingang:- ESP8266 het een ADC 0-1 Vdc. Die kop daarvan word ook op die PCB voorsien om met enige analoog sensor te speel.

Tegniese spesifikasie van TechSwitch-1.0 (DIY-modus)

1. 5 Output (230V AC) + 5 Input (0VDC switch) + 1 Analog input (0-1VDC)

2. Gradering:- 2,0 Ampere.

3. Skakelelement:- SSR +Zero Crossing-skakel.

4. Beskerming:- Elke uitset beskerm deur 2 Amp. glas lont.

5. Gebruikte firmware:- Tasmota is maklik om te gebruik en stabiele firmware. Dit kan met verskillende firmware as die DIY -modus geflits word.

6. Invoer:- Opto gekoppelde (-Ve) skakel.

7. ESP8266 kragreguleerder kan in twee modus wees:- kan Buck-omskakelaar sowel as AMS1117-reguleerder gebruik.

Voorrade

• Gedetailleerde BOQ is aangeheg.

  · Kragtoevoer:- Merk:- Hi-Link, Model:- HLK-PM01, 230V by 5 VDC, 3W (01)

  · Mikrobeheerder:- ESP12F (01)

  · 3.3 VDC-reguleerder:- Dubbele voorsiening kan gebruik word

  · Buck converter (01)

  · AMS1117 Spanningsreguleerder. (01)

  · PC817:- Opt-koppelaar Merk:- Skerp pakket: -THT (10)

  · G3MB-202PL:- SSR Make Omron (05), Nulkruising.

  · LED: -Kleur:- Enige, pakket THT (01)

  · 220 of 250 Ohm Weerstand:- Keramiek (11)

  · 100 Ohm Weerstand:- Keramiek (5)

  · 8k Ohm Weerstand:- Keramiek (1)

  · 2k2 Ohm Weerstand:- Keramiek (1)

  · 10K Ohm weerstand:- Keramiek (13)

  · Drukknop: -Deelkode:- EVQ22705R, Type:- met twee terminale (02)

  · Glaassekering:- tipe:- glas, gradering:- 2 ampère by 230V wisselstroom. (5)

  · PCB Male Header:- Three header with Three pin & One header with 4 Pin. dus is dit verkieslik om 'n standaard strook manlike kopstuk aan te skaf.

Stap 1: Aanvaarding van die konsep

Finalisering van die konsep:- Ek het die vereiste soos hieronder uiteengesit

1. Maak 'n slim skakelaar met 5 skakelaars en blikkies wat deur WIFI beheer word.

2. Dit kan met WIFI werk deur fisiese skakelaars of drukknoppies.

3 Die skakelaar kan 'n selfdoenmodus wees, sodat dit weer kan flits.

4. Dit kan in die bestaande skakelbord pas sonder om skakelaars of bedrading te verander.

5. ALLE GPIO van die mikrobeheerder moet gebruik word, aangesien dit 'n selfdoenmodus is.

6. Skakelapparaat moet SSR en nuloorgang maak om lawaai en oorskakelingstygings te vermy.

7. Grootte PCB Moet klein genoeg wees sodat dit in die bestaande skakelbord kan pas.

Terwyl ons die vereiste afgehandel het, is die volgende stap om hardeware te kies

Stap 2: Keuse van mikrobeheerder

Kriteria vir seleksie van mikrobeheerder

1. Vereiste GPIO: -5 invoer + 5 uitset + 1 ADC.
2. Wifi aangeskakel
3. Maklik om weer te flits om selfdoenfunksies te bied.

ESP8266 is geskik vir bogenoemde vereistes. dit het 11 GPIO + 1 ADC + WiFi aangeskakel.

Ek het 'n ESP12F -module gekies, 'n ESP8266 -gebaseerde Devlopment -bord met 'n mikrobeheerder, dit het 'n klein vormfaktor en alle GPIO is bevolk vir maklike gebruik.

Stap 3: Kontroleer GPIO -detail van ESP8266 -bord

• Volgens die ESP8266 -gegewensblad word sommige GPIO gebruik vir spesiale funksies.
• Tydens Breadboard Trial het ek in my kop gekrap omdat ek dit nie kon oplaai nie.
• Ten slotte, deur navorsing oor die internet en met broodbord te speel, het ek GPIO -data opgesom en 'n eenvoudige tabel gemaak vir maklike begrip.

Stap 4: Keuse van kragtoevoer

Keuse van kragtoevoer

• In Indië is 230VAC huishoudelike toevoer. Aangesien ESP8266 op 3.3VDC werk, moet ons 230VDC / 3.3VDC kragbron kies.
• Maar die skakelaar wat SSR is en op 5VDC werk, so ek moet ook 'n kragbron kies wat ook 5VDC het.
• Uiteindelik gekose kragbron met 230V/5VDC.
• Om 3.3VDC te kry, het ek 'n Buck -omskakelaar met 5VDC/3.3VDC gekies.
• Aangesien ons die DIY -modus moet ontwerp, bied ek ook die AMS1117 lineêre spanningsreguleerder.

Finale gevolgtrekking

Die eerste omskakeling van die kragtoevoer is 230VAC / 5 VDC met 'n kapasiteit van 3W.

HI-LINK maak HLK-PM01 smps

Tweede omskakeling is 5VDC na 3.3VDC

Hiervoor het ek 'n 5V/3.3V Buck -omskakelaar gekies en die AMS1117 lineêre spanningsreguleerder voorsien

PCB op so 'n manier gemaak dat dit AMS1117 of 'n boksomskakelaar (enigiemand) kan gebruik.

Stap 5: Keuse van skakelaar

• Ek het Omron Make G3MB-202P SSR gekies

  • SSR met 2 amp. huidige kapasiteit.
  • Kan werk op 5VDC.
  • Voorsien nulkruising.
  • Ingeboude Snubber -kring.

Wat is nulkruising?

• 50 HZ wisselstroomtoevoer is sinusvormige spanning.
• Die polariteit van die voedingsspanning verander elke 20 mille sekonde en 50 keer in een sekonde.
• Spanning word nul elke 20 mille sekonde.

• Nulkruising SSR bespeur nulspanningpotensiaal en skakel uitset aan in hierdie geval.

  Byvoorbeeld:- as die opdrag gestuur word by 45 grade (spanning op maksimum piek), is SSR aangeskakel by 90 grade (as die spanning nul is)

• Dit verminder skakelstoot en geraas.
• Nul kruispunt word in aangehegte prent getoon (rooi gemerkte teks)

Stap 6: ESP8266 PIN -keuse

ESP8266 het altesaam 11 GPIO en een ADC -pen. (Verwys na Stap 3)

Speld seleksie van esp8266 is van kritieke belang as gevolg van onderstaande kritiek.

Kriteria vir invoerkeuse:-

• GPIO PIN15 Vereis om laag te wees tydens opstart, anders sal ESP nie opstart nie.

  Probeer om vanaf die SD -kaart op te laai as GPIO15 hoog is tydens die opstart

• ESP8266 neve Boot As GPIO PIN1 of GPIO 2 of GPIO 3 LOW is tydens opstart.

Kriteria vir uitsetkeuse:-

• GPIO PIN 1, 2, 15 en 16 word hoog tydens opstart (vir 'n breukdeel van die tyd).
• as ons hierdie pen gebruik as invoer en PIN is op Lae vlak tydens die opstart, dan raak hierdie pen beskadig as gevolg van kortsluiting tussen die PIN wat laag is, maar ESP8266 draai dit HOOG tydens opstart.

Finale gevolgtrekking:-

Uiteindelik word GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 gekies vir uitvoer.

GPIO 3, 4, 12, 13 en 14 word gekies vir invoer.

Beperk:-

• GPIO1 & 3 is UART -penne wat gebruik word om ESP8266 te flits, en ons wou dit ook as uitset gebruik.
• GPIO0 word gebruik om ESP in die flitsmodus te plaas, en ons het ook besluit om dit as uitvoer te gebruik.

Oplossing vir bogenoemde beperking:-

1. Probleem opgelos deur twee springers te voorsien.

   1. Flitsmodus: - In hierdie posisie word al drie penne van die skakelaar geïsoleer en gekoppel aan die flitsmodus.
   2. Springmodus-springer:- In hierdie posisie sal al drie penne aan die skakelkring gekoppel word.

Stap 7: Keuse van optokoppelaar

PIN-detail:-

• PIN 1 en 2 ingangskant (ingeboude LED)

  • Speld 1:- Anode
  • Pnd 2:- Katode

• PIN 3 & 4 Uitgangskant (Fototransistor.

  • Speld 3:- Emitter
  • Speld 4:- Versamelaar

Uitgangskakelkringkeuse

1. ESP 8266 GPIO kan slegs 20 m.a. soos per esprissif.
2. Optokoppel word gebruik om ESP GPIO PIN te beskerm tydens SSR -skakel.

3. 220 Ohm weerstand word gebruik om die stroom van GPIO te beperk.

   Ek het 200, 220 en 250 gebruik, en alle weerstande werk goed

4. Huidige berekening I = V / R, I = 3.3V / 250*Ohms = 13 ma.
5. PC817 -ingang -LED het 'n mate van weerstand, wat as 'n nul beskou word vir die veilige kant.

Ingangskakelkringkeuse

1. PC817 optokoppelaars word gebruik in 'n ingangskring met 'n stroombegrensende weerstand van 220 ohm.
2. Die uitset van die optokoppelaar is gekoppel aan die GPIO saam met die optrekweerstand.

Stap 8: Voorbereiding van stroombaanuitleg

Nadat ons alle komponente gekies het en die bedradingmetodologie bepaal het, kan ons met behulp van enige sagteware voortgaan om Circuit te ontwikkel.

Ek het Easyeda gebruik, 'n webgebaseerde PCB -ontwikkelingsplatform en maklik om te gebruik.

URL van Easyeda:- EsasyEda

Vir 'n eenvoudige verduideliking het ek die hele kring in stukke verdeel. en die eerste is 'n stroombaan.

Krag A:- 230 VAC tot 5 VDC

1. HI-Link maak HLK-PM01 SMPS wat gebruik word om 230Vac na 5 V DC om te skakel.
2. Maksimum krag is 3 Watt. beteken dat dit 600 ma kan voorsien.

Krag B:- 5VDC tot 3.3VDC

Aangesien hierdie PCB 'n DIY -modus is. Ek bied twee metodes om 5V na 3.3V om te skakel.

1. Gebruik AMS1117 Spanningsreguleerder.
2. Gebruik Buck Converter.

enigiemand kan gebruik word volgens die komponent se beskikbaarheid.

Stap 9: ESP8266 Bedrading

Netpoort -opsie word gebruik om die skema eenvoudig te maak.

Wat is die Net -poort ??

1. Netpos beteken dat ons die gemeenskaplike aansluiting kan noem.
2. deur dieselfde naam in verskillende dele te gebruik, sal Easyeda dieselfde naam as 'n enkele gekoppelde toestel beskou.

'N Basiese reël van esp8266 -bedrading

1. CH_PD -pen moet hoog wees.
2. Herstelpen moet hoog wees tydens normale werking.
3. GPIO 0, 1 & 2 moet nie by Laag wees tydens die opstart nie.
4. GPIO 15 behoort nie op hoë vlak te wees tydens die opstart nie.
5. Met inagneming van al die bogenoemde punte, word die ESP8266 -bedradingskema voorberei. & in skematiese prent gewys.
6. GPIO2 word gebruik as status -LED en gekoppelde LED in omgekeerde polariteit om GPIO2 LOW tydens opstart te vermy.

Stap 10: ESP8266 Uitgangskakelkring

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 word as uitvoer gebruik.

1. Om GPIO 0 & 1 op 'n hoë vlak te hou, verskil die bedrading effens anders as ander uitvoer.

   1. Die pen is op 3.3V tydens die opstart.
   2. PIN1 van PC817, wat anode is, is gekoppel aan 3.3V.
   3. PIN2, wat katode is, word met 'n stroombeperkende weerstand (220/250 ohm) aan GPIO gekoppel.
   4. As voorwaartse bevooroordeelde diode 3.3V kan slaag (0.7V diodeval) Beide GPIO kry byna 2.5 VDC tydens die opstart.

2. Die oorblywende GPIO -pen is gekoppel aan PIN1, wat 'n anode van PC817 en grond is verbind met PIN2, wat 'n katode is met 'n stroombeperkende weerstand.

   1. Aangesien die grond met die katode verbind is, gaan dit van PC817 LED af en hou GPIO op 'n lae vlak.
   2. Dit maak GPIO15 LAAG tydens opstart.
3. Ons het die probleem van al drie GPIO's opgelos deur verskillende bedradingskemas te gebruik.

Stap 11: Esp8266 Invoer

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 word as invoer gebruik.

Aangesien ingangskabels aan die veldtoestel gekoppel sal word, is beskerming nodig vir ESP8266 GPIO.

PC817 optokoppelaar wat gebruik word vir invoerisolasie.

1. PC817 -ingangskatodes word met pin -koppe verbind met 'n stroombeperkingsweerstand (250 ohm).
2. Die anode van alle Optocoupler is verbind met 5VDC.
3. Elke keer as die invoerpen op die grond gekoppel is, sal Optocoupler vooroordeel stuur en die uitset -transistor aangeskakel word.
4. Versamelaar van optokoppelaar is gekoppel aan GPIO saam met 10 K optrekweerstand.

Wat is Pull-up ???

• Oprolweerstand word gebruik Om die GPIO stabiel te hou, is 'n hoëwaarde-weerstand wat met GPIO verbind is, en 'n ander kant is gekoppel aan 3.3V.
• dit hou GPIO op 'n hoë vlak en vermy vals sneller.

Stap 12: Finale skema

Na voltooiing van alle onderdele is dit tyd om die bedrading na te gaan.

Easyeda Bied funksie hiervoor.

Stap 13: Skakel PCB om

Stappe om die kring na 'n PCB -uitleg om te skakel

1. Na die vervaardiging van die kring kan ons dit omskakel in 'n PCB -uitleg.
2. Deur op die skakel na PCB -opsie te druk, begin die Easyeda -stelsel met die omskakeling van die skematiese na die PCB -uitleg.
3. As daar 'n bedradingsfout of ongebruikte penne voorkom, word fout/alarm gegenereer.
4. Deur die fout in die regterkant van die sagteware -ontwikkelingsbladsy na te gaan, kan ons elke fout een vir een oplos.
5. PCB -uitleg gegenereer na alle foutoplossing.

Stap 14: PCB -uitleg en komponentreëling

Komponentplasing

1. Alle komponente met die werklike

2. afmetings en etikette word op die PCB -uitlegskerm getoon.

   Die eerste stap is om die komponent te rangskik

3. Probeer om die komponent van hoogspanning en laespanning so ver as moontlik te plaas.

4. Pas elke komponent aan volgens die vereiste grootte van die PCB.

   Nadat ons alle komponente gereël het, kan ons spore maak

5. (spoorwydte moet aangepas word volgens stroom van stroomonderdeel)
6. Sommige spore word onderaan die PCB opgespoor met behulp van die uitlegveranderingsfunksie.
7. Kragspore word steeds blootgestel vir soldeer giet na vervaardiging.

Stap 15: Finale PCB -uitleg

Stap 16: Checkign 3D View en genereer Ggerber -lêer

Easyeda bied 'n 3D -aansigopsie waarin ons die 3D -aansig van die PCB kan kontroleer en 'n idee kan kry hoe dit lyk na die vervaardiging.

Nadat u die 3D -aansig nagegaan het, genereer Gerber -lêers.

Stap 17: Plaas bestelling

Na die generasie van die Gerber -lêerstelsel bied die voorste aansig van die finale PCB -uitleg en die koste van 10 PCB.

Ons kan die bestelling direk by JLCPCB plaas deur op die "Bestel by JLCPCB" -knoppie te druk.

Ons kan kleurmaskering volgens vereiste kies en die afleweringsmetode kies.

Deur die bestelling te plaas en die betaling te doen, kry ons PCB binne 15-20 dae.

Stap 18: Ontvang PCB

Gaan die PCB voor en agter na ontvangs.

Stap 19: Komponent verkoop op PCB

Volgens die identifikasie van komponente op die PCB, is al die soldeer van die komponente begin.

Wees versigtig:- 'n Gedeelte van die voetafdruk is agteruit, dus kyk na die etiket op die PCB en die deelhandleiding voordat u die soldeer.

Stap 20: Die dikte van die kragbaan neem toe

Vir kragverbindingsbane plaas ek oop spore tydens die uitleg van die PCB.

Soos in die prentjie getoon, is alle kragspore oop, en gooi ekstra soldeer daarop om die versorgingsvermoë van bessies te verhoog.

Stap 21: Finale kontrole

Na soldering van alle komponente, word alle komponente gekeur met behulp van 'n multimeter

1. Weerstandskontrole
2. Optokoppelaar LED -kontrole
3. Aardingskontrole.

Stap 22: Knipperende firmware

Drie springers PCB word gebruik om esp in die opstartmodus te plaas.

Gaan die kragkeuse -trui na op 3.3VDC van die FTDI -chip.

Koppel die FTDI -chip aan die PCB

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

Stap 23: Flash Tasamota -firmware op ESP

Flash Tasmota op ESP8266

1. Laai die Tasamotizer- en tasamota.bin -lêer af.
2. Laai die skakel van Tasmotizer af:- tasmotizer
3. Laai die skakel van tasamota.bin af:- Tasmota.bin
4. Installeer tasmotazer en maak dit oop.
5. Klik in die tasmotizer op selectport drill dawn.
6. as FTDI gekoppel is, verskyn die poort in die lys.
7. Kies poort uit die lys. (In die geval van meerpoort, kyk watter poort van FTDI is)
8. klik op die oop knoppie en kies die lêer Tasamota.bin vanaf die aflaai plek.
9. klik op Wis voordat dit flikker (maak die spieël skoon as daar data is)
10. Druk Tasamotize! Knoppie
11. As alles reg is, kry u 'n voortgangsbalk om flits uit te vee.
12. sodra die proses voltooi is, verskyn 'pop -up' herbegin '.

Ontkoppel FTDI van die PCB.

Verander drie trui van Flash na Run Side.

Stap 24: Stel Tasmota in

Koppel wisselstroom aan die PCB

Tasmota-konfigrasie-aanlynhulp: -Tasmota-konfigrasiehulp

ESP sal begin en status gelei van PCB -flits. Maak Wifimanger oop op 'n skootrekenaar Dit wys dat 'n nuwe AP "Tasmota" dit verbind. sodra die gekoppelde webblad oopgemaak is.

1. Stel WIFI ssid en wagwoord van u router op die Wifi -bladsy op.
2. Die toestel sal weer begin nadat dit gestoor is.
3. As u weer gekoppel is, maak u router oop, kyk of daar 'n nuwe IP -toestel is en let op die IP.
4. maak die webblad oop en voer die IP in. Webblad oop vir tasmota -instelling.
5. Stel moduletipe (18) in die konfigurasiemodule -opsie in en stel alle invoer en uitsette in soos genoem in die kombinasiebeeld.
6. herlaai PCB en dit is goed om te gaan.

Stap 25: Gids en demonstrasie vir bedrading

Laaste bedrading en toets van PCB

Bedrading van al 5 insette is gekoppel aan 5 skakelaar/knoppie.

Die tweede verbinding van alle 5 toestelle is gekoppel aan die gewone "G" -draad van die invoeropskrif.

Uitgangskant 5 Draadaansluiting op 5 huistoestelle.

Gee 230 vir die invoer van die PCB.

Smart Swith met 5 insette en 5 uitvoer is gereed om te gebruik.

Demo van verhoor:- Demo