Smart Outlet: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Projectes Fusion 360 »

Exempció de responsabilitat: Aquest projecte té com a objectiu mostrar com es pot prototipar amb una impressora de PCB SV2. No és un producte que s'hagi d'utilitzar com a article quotidià. Ni va ser dissenyat ni provat per complir amb les normes de seguretat adequades. Sou responsable de qualsevol risc que assumiu quan utilitzeu aquest disseny

Una presa intel·ligent és un dispositiu IOT que permet controlar qualsevol dispositiu connectat mitjançant un servidor web mitjançant qualsevol navegador. El servidor web que hem programat aquí ens permet decidir quins dispositius connectats s'encenen i s'apagaran, essencialment permetent "connectar" i "desconnectar" virtualment prement un botó d'un telèfon o un clic a l'ordinador.

Subministraments

Components principals: Quantitat x Article (Número de peça Digikey)

• 1 x NEMA5-15P endoll i cablejat masculí (Q108-ND)
• 3 x receptacle femella NEMA5-15R (Q227-ND)
• 1 x mòdul Wifi ESP32-WROOM-32D (1904-1023-1-ND)
• 3 x relés d'estat sòlid (255-3922-1-ND)
• 1 x regulador de voltatge 3.3V (AZ1117EH-3.3TRG1DIDKR-ND)
• 3 x NFET (DMN2056U-7DICT-ND)
• 9 x resistència de 100 ohm (311-100LRCT-ND)
• 4 x resistències de 10 k ohmis (311-10KGRCT-ND)
• 2 x condensador 1uF (399-4873-1-ND)
• 1 x condensador 10uF (399-4925-1-ND)
• 2 x condensador 0.1uF (399-1043-1-ND)
• 3 LEDs (C503B-BCS-CV0Z0461-ND)
• 1 x Connector Edge (S3306-ND)
• 1 x convertidor AC-DC de 5V 1A (945-3181-ND)

Altres components / materials utilitzats:

1. Tubs termorretractables de 8 polzades
2. Pasta de soldadura a baixa temperatura

Eines i equipament:

• Impressora de PCB SV2
• Impressora 3D
• Soldador
• Pistola de reflux
• Font d'alimentació de CC
• Tornavís (hexagonal de 3 mm)
• Super Glue
• Programador sèrie USB

Pas 1: imprimiu el disseny del PCB

Segons com creeu el vostre propi dispositiu, aquests passos poden variar. Per fabricar aquest dispositiu específic, vam crear un disseny de PCB i el vam imprimir amb la impressora de PCB SV2. Com que hem utilitzat una placa de PCB i no una placa de proto o taulers de suport, la majoria dels nostres components són de muntatge superficial, com ara el microcontrolador, que era un mòdul ESP32-WROOM-32D, i els relés, que vam escollir per ser d’alta potència relés d'estat sòlid. Els components específics que hem utilitzat, juntament amb els números de peça de Digi-Key, es mostren més amunt als materials, però podeu canviar els components per personalitzar-los al vostre disseny específic. Els valors del condensador haurien de mantenir-se relativament els mateixos si teniu intenció d’utilitzar els mateixos components. Els valors de les resistències de limitació de corrent poden canviar segons el color LED que utilitzeu, ja que la tensió i el corrent de sortida poden ser diferents. Aquesta calculadora us permetrà introduir els paràmetres del vostre disseny i calcular els valors de la resistència per a vosaltres. Hem utilitzat LEDs blaus, que se sap que tenen una caiguda de tensió superior a la de les variants vermelles. Assegureu-vos que els components que interaccionaran amb l’alimentació de xarxa (els relés d’estat sòlid, els connectors i els endolls) estan classificats per tenir una tensió de xarxa de CA i un corrent suficient (120V 60Hz als Estats Units, al voltant de 10-15 watts). El disseny esquemàtic i de PCB que s’utilitza per crear la nostra presa intel·ligent es pot trobar al lloc web de BotFactory i podeu llegir-ne més informació al nostre article del bloc, titulat Creació d’un punt de venda intel·ligent.

Pas 2: afegiu els components

El següent pas va ser afegir tots els components al tauler imprès. Hi ha dues maneres de fer-ho, podeu utilitzar la capacitat de selecció i posició del SV2 si en feu servir un o podeu soldar manualment cada component per embarcar-lo un a un. Com que aquest era el primer prototip i volíem assegurar-nos que cada part funcionés entre si, vam col·locar cada component a mà i vam assegurar la continuïtat entre components mitjançant un multímetre. Hem utilitzat pasta de soldadura tèrmicament estable a baixa temperatura per assegurar els components al PCB. Algunes de les connexions externes, com ara les connexions als endolls i les connexions al convertidor AC-DC, es van fer mitjançant un connector de vora. Per això, tot el que calia era imprimir els dits daurats a la PCB i connectar-lo per proporcionar una connexió de circuit. Una vegada que tot hi havia a la placa, se li subministrava una font d'alimentació de corrent i tensió variable, que té una funcionalitat limitant el corrent per evitar que el fum màgic s'escapi en un curtcircuit. Si tot està bé (sense fum màgic, sense components de sobreescalfament, sense explosions), podeu procedir a carregar el codi a l'ESP32.

Pas 3: pengeu el vostre codi

L'ESP32 es va connectar a un ordinador mitjançant els pins TXD, RXD i GND, mitjançant un cable USB a sèrie. Recordeu que el TXD del cable es connecta al pin RXD del microcontrolador i viceversa. Mitjançant l'IDE Arduino, es van carregar les taules de les variants ESP32 i es va seleccionar la placa "FireBeetle-ESP32", ja que tenia suport natiu per al xip ESP32 que vam utilitzar. El codi que s’ha utilitzat connecta essencialment el microcontrolador al vostre encaminador Wi-Fi i obre una connexió al port 80. Un cop obert aquest port, subministra una pàgina web a qualsevol dispositiu que hi estigui connectat i pot canviar els pins GPIO entre el màxim i el baix. basat en les entrades de botons a la pàgina web. A més, es poden utilitzar URL específics per activar o desactivar un dispositiu. Assegureu-vos de canviar el codi inclòs per incloure el SSID i la contrasenya Wi-Fi de la xarxa a la qual vulgueu connectar la presa intel·ligent. La xarxa a la qual la vam connectar estava protegida amb WPA2, però pot funcionar o no amb xarxes no segures.

Pas 4: proveu

Mitjançant les eines i les connexions adequades, comproveu que totes les connexions i components del dispositiu gairebé complet funcionen. Proveu els components de CA (convertidor AC-DC i endoll NEMA5) per separat i manipuleu-los correctament, ja que són d'alta tensió. Mitjançant una font d'alimentació de corrent continu externa, enceneu el circuit i comproveu que podeu encendre i apagar els transistors mitjançant la interfície web, que al seu torn hauria de fer funcionar els LED corresponents i permetre que el corrent flueixi a través dels relés d'estat sòlid.

Pas 5: imprimiu el recinte

En funció dels components que hàgiu triat i de com els organitzeu, el vostre recinte pot tenir una forma diferent. Aquí hem utilitzat un recinte rectangular que allotja el convertidor AC-DC, el PCB, el connector de vora i que té perfils per als receptacles NEMA5-15R. El vam dissenyar amb Fusion 360 i el vam imprimir amb una impressora 3D i vam fixar la placa frontal superior mitjançant insercions de calor de 3 mm i cargols hexagonals de 3 mm. La cola funciona igual de bé si no disposeu d'insercions de calor. Si feu servir insercions de calor, els forats dels fitxers STL inclosos tenen una amplada de 4 mm i necessitareu un soldador a 250 ° C. Utilitzant els components reals, es va fer un ajust de prova per assegurar-se que cada part encaixava correctament dins del recinte.

Pas 6: Muntatge

Finalment, es van soldar les connexions permanents i es van col·locar components al recinte. Aquí hem seguit l’esquema de les connexions correctes entre el PCB, els endolls del connector, el convertidor AC-DC i el connector macho. A continuació, es van provar tots els components per veure si hi havia problemes en treballar junts. Assegureu-vos de tenir molta precaució quan treballeu amb circuits de corrent altern. No toqueu la placa ni els cables quan el circuit s’alimenta de la paret. Assegureu-vos de desconnectar-lo abans de soldar, moure cables o arreglar connexions fluixes. Si tot està bé, ara ja esteu a punt per tancar la carcassa amb quatre cargols M3 i utilitzar la vostra nova presa intel·ligent.