Techswitch 1.0: 25 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Empower Smart home mitjançant TechSwitch-1.0 (mode DIY)

Què és TechSwitch-1.0 (mode DIY)

TechSwitch-1.0 és un commutador intel·ligent basat en ESP8266. pot controlar 5 electrodomèstics.

Per què és mode DIY?

Està dissenyat per tornar a parpellejar en qualsevol moment. hi ha un pont de selecció de dos modes al PCB

1) Mode d'execució: - per a un funcionament regular.

2) Mode de flaix: - en aquest mode, l'usuari pot tornar a flaixar el xip seguint el procediment Re-flaix.

3) Entrada analògica: - ESP8266 té un ADC 0-1 Vdc. La seva capçalera també es proporcionava al PCB per jugar amb qualsevol sensor analògic.

Especificació tècnica de TechSwitch-1.0 (mode DIY)

1. 5 Sortides (230V CA) + 5 Entrada (commutació 0VDC) + 1 Entrada analògica (0-1VDC)

2. Valoració: - 2,0 amperes.

3. Element de commutació: - Commutació SSR + Zero Crossing.

4. Protecció: - Cada sortida protegida per 2 Amp. fusible de vidre.

5. Firmware utilitzat: - Tasmota és fàcil d'utilitzar i és estable. Pot ser intermitent per diferents microprogramaris com el seu mode DIY.

6. Entrada: - Commutació optoacoblada (-Ve).

7. El regulador de potència ESP8266 pot ser de doble mode: també es pot utilitzar el convertidor Buck amb el regulador AMS1117.

Subministraments

• S'adjunta el BOQ detallat.

  · Font d'alimentació: - Marca: - Hi-Link, Model: - HLK-PM01, 230V per 5 VDC, 3W (01)

  · Microcontrolador: - ESP12F (01)

  · Regulador 3.3 VDC: - Es pot utilitzar qualsevol subministrament dual

  · Convertidor Buck (01)

  · Regulador de tensió AMS1117. (01)

  · PC817: - Acoblador optatiu Marca: - Paquet nítid: -THT (10)

  · G3MB-202PL: - SSR Make Omron (05), commutació de creuament zero.

  · LED: -Color: - Qualsevol, paquet THT (01)

  · Resistència de 220 o 250 Ohm: - Ceràmica (11)

  · Resistència de 100 ohms: - Ceràmica (5)

  · Resistència de 8 k Ohm: - Ceràmica (1)

  · Resistència de 2k2 Ohm: - Ceràmica (1)

  · Resistència de 10 k ohmis: ceràmica (13)

  · Polsador: -Codi de peça: - EVQ22705R, tipus: - amb dos terminals (02)

  · Fusible de vidre: - Tipus: - Vidre, valor nominal: - 2 Amp @ 230V AC. (5)

  · Capçalera PCB mascle: - Capçalera de tres amb tres pins i una capçalera de 4 pins. per tant, és preferible obtenir una capçalera de tira masculina estàndard.

Pas 1: finalització del consell

Finalització del concepte: - He definit el requisit a continuació

1. Fer que el commutador intel·ligent tingui 5 commutadors i pot controlats per WIFI.

2. Pot funcionar sense WIFI mitjançant interruptors físics o polsador.

El commutador 3 pot ser en mode DIY, de manera que es pot tornar a intermitir.

4. Pot cabre a la placa de commutadors existent sense canviar cap interruptor ni cablejat.

5. TOT el GPIO del microcontrolador que s’utilitzarà ja que és mode DIY.

6. El dispositiu de commutació ha de SSR i creuament zero per evitar sorolls i commutacions.

7. La mida del PCB ha de ser prou petita perquè pugui cabre a la centraleta existent.

Quan finalitzem el requisit, el següent pas és seleccionar el maquinari

Pas 2: Selecció del microcontrolador

Criteris de selecció de microcontroladors

1. GPIO requerit: -5 entrada + 5 sortida + 1 ADC.
2. Wifi activat
3. Fàcil de tornar a flaix per proporcionar funcionalitat de bricolatge.

ESP8266 és adequat per a requisits anteriors. té 11 GPIO + 1 ADC + WiFi habilitat.

He seleccionat el mòdul ESP12F, que és la placa de desenvolupament Devlopment basada en microcontroladors ESP8266, té un petit formfactor i tots els GPIO estan poblats per facilitar-ne l’ús.

Pas 3: comprovació del detall GPIO de la placa ESP8266

• Segons el full de dades ESP8266, alguns GPIO s'utilitzen per a funcions especials.
• Durant la prova de taulers de pa, em vaig ratllar el cap perquè no podia arrencar-lo.
• Finalment, investigant a Internet i jugant-lo amb taulers de suport, he resumit les dades GPIO i he fet una taula senzilla per facilitar-ne la comprensió.

Pas 4: Selecció de la font d'alimentació

Selecció de font d'alimentació

• A l’Índia 230VAC són subministraments domèstics. com ESP8266 funciona a 3,3 V CC, hem de seleccionar la font d'alimentació de 230 V CC / 3,3 V CC.
• Però el dispositiu de commutació d’alimentació que és SSR i funciona a 5VDC, així que he de seleccionar una font d’alimentació que també tingui 5VDC.
• Finalment es va seleccionar una font d'alimentació de 230V / 5VDC.
• Per obtenir 3.3VDC he seleccionat un convertidor Buck de 5VDC / 3.3VDC.
• Com que hem de dissenyar el mode de bricolatge, també proporciono regulador de tensió lineal AMS1117.

Conclusió final

La primera conversió d’alimentació és de 230VAC / 5 VDC amb capacitat de 3W.

HI-LINK fa HLK-PM01 smps

La segona conversió és de 5VDC a 3,3VDC

Per a això he seleccionat un convertidor Buck de 5V / 3,3V i subministrament de regulador de tensió lineal AMS1117

El PCB està fabricat de manera que pot utilitzar AMS1117 o un convertidor Buck (qualsevol).

Pas 5: Selecció del dispositiu de commutació

• He seleccionat Omron Make G3MB-202P SSR

  • SSR de 2 amp. capacitat actual.
  • Can funciona a 5VDC.
  • Proporcionar commutació de creuament zero.
  • Circuit incorporat de Snubber.

Què és Zero Crossing?

• L’alimentació de 50 HZ CA és una tensió sinusoïdal.
• La polaritat de la tensió de subministrament canvia cada 20 mil segons i 50 vegades en un segon.
• El voltatge és zero cada 20 mil segons.

• El SSR de creuament zero detecta el potencial zero de voltatge i activa la sortida en aquesta instància.

  Per exemple: - si l’ordre s’envia a 45 graus (tensió al pic màxim), l’SSR s’activa a 90 graus (quan la tensió és zero)

• D’aquesta manera es redueixen les sobretensions i el soroll de commutació.
• El punt de pas zero es mostra a la imatge adjunta (text ressaltat en vermell)

Pas 6: selecció del PIN ESP8266

ESP8266 té un total de 11 GPIO i un pin ADC. (Consulteu el pas 3)

La selecció de pins d'esp8266 és crucial a causa de la crítica.

Criteris per a la selecció d'entrada: -

• GPIO PIN15 Cal que sigui baix durant l’arrencada, no s’iniciarà un altre ESP savi.

  Intenta arrencar des de la targeta SD si GPIO15 és alt durant l'arrencada

• ESP8266 neve Arrencada Si GPIO PIN1 o GPIO 2 o GPIO 3 és BAIX durant l’arrencada.

Criteris per a la selecció de sortida: -

• El PIN GPIO 1, 2, 15 i 16 augmenta durant l’arrencada (durant una fracció de temps).
• si fem servir aquest pin com a entrada i el PIN es troba a un nivell BAIX durant l’arrencada, aquest pin es fa malbé a causa d’un curtcircuit entre el PIN que és baix, però l’ESP8266 el fa HIGH durant l’arrencada.

Conclusió final: -

Finalment es seleccionen GPIO 0, 1, 5, 15 i 16 per a la sortida.

GPIO 3, 4, 12, 13 i 14 estan seleccionats per a Entrada.

Limitar: -

• GPIO1 i 3 són pins UART que s’utilitzen per llampar ESP8266 i també volíem utilitzar-los com a sortida.
• GPIO0 s'utilitza per posar ESP en mode flash i també vam decidir utilitzar-lo com a sortida.

Solució per a la restricció anterior: -

1. El problema resolt proporcionant dos ponts.

   1. Jumper del mode de flaix: - En aquesta posició, els tres pins estan aïllats del circuit de commutació i connectats a la capçalera del mode de flaix.
   2. Jumper en mode d'execució: - En aquesta posició, els tres pins es connectaran al circuit de commutació.

Pas 7: Selecció d'optocoplador

Detall del PIN: -

• Cara d'entrada PIN 1 i 2 (LED incorporat)

  • Pin 1: - Ànode
  • Pnd 2: - Càtode

• Cara de sortida PIN 3 i 4 (transistor fotogràfic.

  • Pin 3: - Emissor
  • Pin 4: - Col·leccionista

Selecció de circuits de commutació de sortida

1. ESP 8266 GPIO només pot alimentar-se a 20 m.a. segons esprissif.
2. Els optoacopladors s’utilitzen per protegir el PIN ESPIO GPIO durant la commutació SSR.

3. La resistència de 220 Ohms s'utilitza per limitar el corrent de GPIO.

   He utilitzat 200, 220 i 250 i totes les resistències funcionen bé

4. Càlcul actual I = V / R, I = 3,3V / 250 * Ohms = 13 ma.
5. El LED d'entrada PC817 té una certa resistència que es considera zero per al costat segur.

Selecció del circuit de commutació d’entrada

1. Els optoacopladors PC817 s’utilitzen en circuits d’entrada amb resistència de limitació de corrent de 220 ohms.
2. La sortida de l’optocoplador es connecta amb GPIO juntament amb la resistència Pull-UP.

Pas 8: Preparació del disseny del circuit

Després de seleccionar tots els components i definir la metodologia de cablejat, podem passar a desenvolupar Circuit mitjançant qualsevol programari.

He utilitzat Easyeda, una plataforma de desenvolupament de PCB basada en web i fàcil d'utilitzar.

URL d'Easyeda: - EsasyEda

Per a una simple explicació, he dividit tot el circuit en trossos. El primer és el circuit de potència.

Circuit de potència A: - 230 VCA a 5VDC

1. HI-Link fa que HLK-PM01 SMPS s’utilitzi per convertir 230Vac a 5 V CC.
2. La potència màxima és de 3 watts. significa que pot subministrar 600 ma.

Circuit de potència B: - 5VDC a 3,3VDC

Com que aquest PCB és en mode DIY. He de proporcionar dos mètodes per convertir 5V a 3.3V.

1. Utilitzant regulador de tensió AMS1117.
2. Utilitzant Buck Converter.

qualsevol persona es pot utilitzar segons la disponibilitat dels components.

Pas 9: cablejat ESP8266

L’opció de port net s’utilitza per simplificar l’esquema.

Què és el port Net ??

1. Publicació neta significa que podem proporcionar nom a la unió comuna.
2. en utilitzar el mateix nom en diferents parts, Easyeda considerarà el mateix nom com a dispositiu connectat únic.

Alguna regla bàsica del cablejat esp8266

1. Cal que el pin CH_PD sigui alt.
2. El pin de restabliment ha de ser alt durant el funcionament normal.
3. GPIO 0, 1 i 2 no haurien de baixar durant l’arrencada.
4. GPIO 15 no hauria d’estar a un nivell alt durant l’arrencada.
5. Tenint en compte tots els punts anteriors, es prepara un esquema de cablejat ESP8266. & es mostra en una imatge esquemàtica.
6. GPIO2 s’utilitza com a LED d’estat i LED connectat en polaritat inversa per evitar GPIO2 LOW durant l’arrencada.

Pas 10: Circuit de commutació de sortida ESP8266

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 i 16 utilitzat com a sortida.

1. Per mantenir GPIO 0 i 1 a un nivell alt, el seu cablejat és una mica diferent de la resta de sortida.

   1. L’estand d’aquest pin és a 3,3 V durant l’arrencada.
   2. El PIN1 del PC817 que és ànode està connectat a 3,3V.
   3. El PIN2, que és càtode, està connectat a GPIO mitjançant una resistència de limitació de corrent (220/250 Ohms).
   4. Com que el díode esbiaixat cap endavant pot passar de 3,3 V (caiguda del díode de 0,7 V), tots dos GPIO obtenen gairebé 2,5 V CC durant l'arrencada.

2. El pin GPIO restant connectat amb el PIN1 que és l’ànode de PC817 i la terra es connecta amb el PIN2, que és un càtode que utilitza una resistència de limitació de corrent.

   1. Com que la terra està connectada amb càtode, passarà del LED PC817 i mantindrà GPIO a un nivell baix.
   2. Això fa que GPIO15 BAIXI durant l’arrencada.
3. Hem resolt el problema dels tres GPIO adoptant diferents esquemes de cablejat.

Pas 11: entrada Esp8266

Com a entrada s’utilitzen GPIO 3, 4, 12, 13 i 14.

Com que el cablejat d'entrada es connectarà al dispositiu de camp, cal protecció per a ESP8266 GPIO.

Optoacoplador PC817 que s'utilitza per aïllar l'entrada.

1. Els càtodes d'entrada PC817 es connecten amb capçaleres Pin mitjançant una resistència de limitació de corrent (250 Ohms).
2. L’ànode de tot Optocuplador està connectat amb 5VDC.
3. Sempre que el pin d’entrada connectat a terra, l’optocoplador reenviarà el transistor esbiaixat i el transistor de sortida activat.
4. El col·lector d’optocoplador està connectat amb GPIO juntament amb una resistència de tracció de 10 K.

Què és Pull-up ???

• La resistència pull-up s’utilitza Per mantenir estable la GPIO, la resistència d’alt valor està connectada amb GPIO i un altre extrem està connectat a 3,3V.
• això mantindrà GPIO a un alt nivell i evitar el desencadenament fals.

Pas 12: esquema final

Després de completar totes les parts, és hora de revisar el cablejat.

Easyeda Proporciona la funció per a això.

Pas 13: converteix el PCB

Passos per convertir el circuit a la disposició de PCB

1. Aftermaking Circuit el podem convertir en un disseny de PCB.
2. En prémer l'opció Converteix a PCB del sistema Easyeda s'iniciarà la conversió de l'esquema en el disseny de PCB.
3. Si hi ha algun error de cablejat o pins no utilitzats, es genera un error / alarma.
4. Comprovant Error a la secció de la dreta de la pàgina de desenvolupament de programari, podem resoldre cada error un per un.
5. Disseny de PCB generat després de tota la resolució d'errors.

Pas 14: Disposició de PCB i arranjament de components

Col·locació de components

1. Tots els components amb el seu real

2. les dimensions i les etiquetes es mostren a la pantalla de disseny del PCB.

   El primer pas és organitzar el component

3. Intenteu posar el component d’alta i baixa tensió tant com sigui possible.

4. Ajusteu cada component segons la mida necessària de PCB.

   Després d’organitzar tots els components podem fer traces

5. (cal ampliar les traces per ajustar-lo segons el corrent de la peça del circuit)
6. Algunes de les traces es rastregen a la part inferior del PCB mitjançant la funció de canvi de disseny.
7. Les traces de potència es mantenen exposades per soldar-se després de la fabricació.

Pas 15: Disseny final de PCB

Pas 16: Marqueu la visualització 3D i la generació de fitxers Ggerber

Easyeda proporciona l'opció de visualització 3D en la qual podem comprovar la vista 3D del PCB i tenir-nos idea de com queda després de la fabricació.

Després de comprovar la vista 3D, genera els fitxers Gerber.

Pas 17: fer una comanda

Després de la generació del sistema de fitxers Gerber, es proporciona una vista frontal del disseny final del PCB i el cost de 10 PCB.

Podem fer la comanda a JLCPCB directament prement el botó "Comanda a JLCPCB".

Podem seleccionar l’emmascarament del color segons el requisit i seleccionar el mode de lliurament.

En fer la comanda i fer el pagament, rebem PCB en un termini de 15 a 20 dies.

Pas 18: Recibir PCB

Comproveu la placa frontal i posterior del PCB després de rebre-la.

Pas 19: soldadura de components al PCB

Segons la identificació de components a la PCB, s’han començat a soldar tots els components.

Tingueu cura: - Alguna petjada de la part és cap enrere, de manera que comproveu l'etiquetatge del PCB i el manual de la peça abans de soldar-la.

Pas 20: augment del gruix de la pista de potència

Per a les pistes de connexió d'alimentació, he posat pistes obertes durant el procés de disseny de PCB.

Com es mostra a la imatge, totes les traces de potència estan obertes, de manera que s'hi aboca una soldadura addicional per augmentar la capacitat de cura de la grosella.

Pas 21: comprovació final

Després de soldar tots els components, va mastegar tots els components mitjançant un multímetre

1. Comprovació del valor de la resistència
2. Comprovació de LED d’optocoplador
3. Comprovació de connexions a terra.

Pas 22: Firmware intermitent

S'utilitzen tres ponts de PCB per posar l'esp en mode d'arrencada.

Comproveu Jumper de selecció de potència a 3,3 V CC del xip FTDI.

Connecteu el xip FTDI al PCB

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

Pas 23: Firmware de Tasamota Flash a ESP

Flash Tasmota a ESP8266

1. Descarregueu el fitxer Tasamotizer i tasamota.bin.
2. Enllaç de descàrrega de Tasmotizer: - tasmotizer
3. Enllaç de descàrrega de tasamota.bin: - Tasmota.bin
4. Instal·leu tasmotazer i obriu-lo.
5. Al tasmotizer feu clic a selectport drill dawn.
6. si FTDI està connectat, apareixerà el port a la llista.
7. Seleccioneu el port de la llista (en cas que hi hagi diversos ports, comproveu quin port és de FTDI)
8. feu clic al botó obre i seleccioneu el fitxer Tasamota.bin des de la ubicació de baixada.
9. Feu clic a l'opció Esborrar abans de parpellejar (esborreu el significat si hi ha dades)
10. Premeu Tasamotize! Botó
11. si tot està bé, obtindreu la barra de progrés d'esborrar el flaix.
12. un cop finalitzat el procés, mostra la finestra emergent "reinicia esp".

Desconnecteu FTDI del PCB.

Canvia el pont de tres de Flash a Run Side.

Pas 24: Configuració de Tasmota

Connecteu l'alimentació de CA al PCB

Tasmota configration online help: -Tasmota configration help

S’iniciarà l’ESP i el LED d’estat de la memòria flaix PCB es realitzarà. Obre Wifimanger a l'ordinador portàtil. Mostra un nou AP "Tasmota" connectat. un cop oberta la pàgina web connectada.

1. Configureu sID i contrasenya WIFI del vostre enrutador a la pàgina Configurar Wifi.
2. El dispositiu es reiniciarà després de desar-lo.
3. Un cop torneu a connectar Obriu el vostre encaminador, comproveu si hi ha un nou IP del dispositiu i anoteu-ne la IP.
4. obriu la pàgina web i introduïu aquesta IP. Pàgina web oberta per a la configuració de tasmota.
5. Estableix el tipus de mòdul (18) a l'opció del mòdul de configuri i defineix totes les entrades i sortides tal com s'esmenta a la imatge de combinació.
6. reinicieu el PCB i és bo anar.

Pas 25: Guia de cablejat i demostració

Cablatge i prova final de PCB

El cablejat de les 5 entrades està connectat a 5 commutadors / to.

La segona connexió dels 5 dispositius està connectada al cable "G" comú de la capçalera d'entrada.

Conexió de sortida de 5 cables a 5 electrodomèstics.

Doneu 230 a l'entrada de PCB.

Smart Swith amb 5 entrades i 5 sortides està llest per utilitzar.

Demostració de prova: - Demostració