Techswitch 1.0: 25 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Empower Smart home av TechSwitch-1.0 (DIY-modus)

Hva er TechSwitch-1.0 (DIY-modus)

TechSwitch-1.0 er ESP8266-basert smartbryter. den kan styre 5 husholdningsapparater.

Hvorfor er det DIY -modus ??

Den er designet for å blinke på nytt når som helst. det er to modus valg jumper på PCB

1) Kjøremodus:- for vanlig drift.

2) Flash-modus:-i denne modusen kan brukeren flashe brikken på nytt ved å følge Re-flash-prosedyren.

3) Analog inngang:- ESP8266 har en ADC 0-1 Vdc. Hodet leveres også på PCB for å spille med hvilken som helst analog sensor.

Tekniske spesifikasjoner for TechSwitch-1.0 (DIY-modus)

1. 5 Utgang (230V AC) + 5 Inngang (0VDC bytte) + 1 Analog inngang (0-1VDC)

2. Vurdering:- 2,0 ampere.

3. Koblingselement:- SSR +nullkryssing.

4. Beskyttelse:- Hver utgang beskyttet av 2 Amp. glass sikring.

5. Fastvare som brukes:- Tasmota er enkel å bruke og stabil fastvare. Den kan blinkes med annen fastvare som sin DIY -modus.

6. Inngang:- Optokoblet (-Ve) bytte.

7. ESP8266 effektregulator kan ha dobbel modus:- kan bruke Buck converter også AMS1117 regulator.

Rekvisita

• Detaljert BOQ er vedlagt.

  · Strømforsyning:- Merke:- Hi-Link, Modell:- HLK-PM01, 230V med 5 VDC, 3W (01)

  · Mikrokontroller:- ESP12F (01)

  · 3.3 VDC regulator:- Dobbeltspenning kan brukes

  · Buck -omformer (01)

  · AMS1117 Spenningsregulator. (01)

  · PC817:- Opt-kobling Merke:- Sharp-pakke: -THT (10)

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

  · LED: -Farge:- Eventuell, pakke THT (01)

  · 220 eller 250 Ohm motstand:- Keramikk (11)

  · 100 Ohm motstand:- Keramikk (5)

  · 8k Ohm motstand:- Keramikk (1)

  · 2k2 Ohm motstand:- Keramikk (1)

  · 10K Ohm motstand:- Keramikk (13)

  · Trykknapp: -Delkode:- EVQ22705R, Type:- med to terminaler (02)

  · Glassikring:- Type:- Glass, Vurdering:- 2 Amp @ 230V AC. (5)

  · PCB Male Header:- Three header with Three pin & One header with 4 Pin. så en standard stripe med mannlig topptekst er å foretrekke å anskaffe.

Trinn 1: Konseptavslutning

Ferdigstilling av konsept:- Jeg har definert krav som nedenfor

1. Gjør Smart Switch med 5 brytere og bokser kontrollert av WIFI.

2. Den kan fungere uten WIFI med fysiske brytere eller trykknapp.

3 Bryteren kan være DIY-modus, slik at den kan blinker på nytt.

4. Det kan passe inn i eksisterende bryterkort uten å bytte brytere eller ledninger.

5. ALLE GPIO av mikrokontroller som skal brukes som det er DIY -modus.

6. Bytte enhet bør SSR og null kryssing for å unngå støy og bytte overspenninger.

7. Størrelse på kretskort Bør være liten nok til at den får plass i eksisterende sentralbord.

Etter hvert som vi fullførte kravet, er neste trinn å velge maskinvare

Trinn 2: Valg av mikrokontroller

Kriterier for valg av mikrokontroller

1. Påkrevd GPIO: -5 inngang + 5 utgang + 1 ADC.
2. Wifi aktivert
3. Lett å blinke på nytt for å tilby DIY-funksjonalitet.

ESP8266 er egnet for ovennevnte krav. den har 11 GPIO + 1 ADC + WiFi aktivert.

Jeg har valgt ESP12F -modul som er ESP8266 mikrokontrollerbasert Devlopment -kort, den har liten formfaktor og alle GPIO er fylt ut for enkel bruk.

Trinn 3: Kontrollerer GPIO -detaljene på ESP8266 -kortet

• I henhold til ESP8266 datablad brukes noen GPIO for spesiell funksjon.
• Under Breadboard Trial skrapet jeg på hodet mitt fordi jeg ikke kunne starte den.
• Til slutt ved å forske på internett og spille det med brødbrett har jeg oppsummert GPIO -data og laget en enkel tabell for enkel forståelse.

Trinn 4: Valg av strømforsyning

Valg av strømforsyning

• I India er 230VAC innenlandsk forsyning. ettersom ESP8266 opererer på 3.3VDC, må vi velge 230VDC / 3.3VDC strømforsyning.
• Men strømbryter som er SSR og opererer på 5VDC, så jeg må velge strømforsyning som også har 5VDC.
• Endelig valgt strømforsyning med 230V/5VDC.
• For å få 3.3VDC har jeg valgt Buck converter med 5VDC/3.3VDC.
• Siden vi må designe DIY -modus, tilbyr jeg også AMS1117 lineær spenningsregulator.

Endelig konklusjon

Første strømforsyningskonvertering er 230VAC / 5 VDC med 3W kapasitet.

HI-LINK lager HLK-PM01 smps

Andre konvertering er 5VDC til 3.3VDC

For dette har jeg valgt 5V/3.3V Buck -omformer og levering av AMS1117 lineær spenningsregulator

PCB laget på en slik måte at den kan bruke AMS1117 eller buck converter (hvem som helst).

Trinn 5: Valg av bytteenhet

• Jeg har valgt Omron Make G3MB-202P SSR

  • SSR med 2 amp. nåværende kapasitet.
  • Kan operere på 5VDC.
  • Tilby nullkryssing.
  • Innebygd Snubber krets.

Hva er Zero Crossing?

• 50 HZ vekselstrømforsyning er sinusformet spenning.
• Forsyningsspenningens polaritet endres hvert 20. mille sekund og 50 ganger på ett sekund.
• Spenningen blir null hvert 20. mille sekund.

• Nullkryssing SSR oppdager null potensial for spenning og slår på utgang på denne forekomsten.

  For eksempel:- hvis kommandoen sendes ved 45 grader (spenning ved maksimal topp), ble SSR slått på ved 90 grader (når spenningen er null)

• Dette reduserer bytteoverspenning og støy.
• Null krysspunkt vises i vedlagt bilde (rød markert tekst)

Trinn 6: Valg av PIN -kode ESP8266

ESP8266 har totalt 11 GPIO og en ADC -pinne. (Se trinn 3)

Valg av pinne til esp8266 er avgjørende på grunn av kritikken nedenfor.

Kriterier for valg av inngang:-

• GPIO PIN15 Kreves for å være lav under oppstart, ellers vil ikke ESP starte.

  Prøv å starte opp fra SD -kort hvis GPIO15 er høy under oppstart

• ESP8266 neve Boot Hvis GPIO PIN1 eller GPIO 2 eller GPIO 3 er LAV under oppstart.

Kriterier for utgangsvalg:-

• GPIO PIN 1, 2, 15 og 16 blir høy under oppstart (for brøkdel av tiden).
• hvis vi bruker denne pinnen som inngang og PIN -kode er på LAVT nivå under oppstart, blir denne pinnen skadet på grunn av kortslutning mellom PIN -koden som er lav, men ESP8266 dreier den HØY under oppstart.

Endelig konklusjon:-

Til slutt velges GPIO 0, 1, 5, 15 og 16 for utgang.

GPIO 3, 4, 12, 13 og 14 er valgt for inngang.

Begrense, forhindre:-

• GPIO1 & 3 er UART -pinner som brukes til å blinke ESP8266, og vi ønsket også å bruke dem som utgang.
• GPIO0 brukes til å sette ESP i blitsmodus, og vi bestemte oss også for å bruke det som utgang.

Løsning for ovennevnte begrensning:-

1. Problem løst ved å gi to hoppere.

   1. Blitsmodushopper: - I denne posisjonen er alle tre pinnene isolert fra bryterkretsen og koblet til overskriften for blitsmodus.
   2. Kjøremodushopper:- I denne posisjonen vil alle tre pinnene kobles til bryterkretsen.

Trinn 7: Valg av optokobler

PIN-detalj:-

• PIN 1 & 2 inngangsside (innebygd LED)

  • Pin 1:- Anode
  • Pnd 2:- Katode

• PIN 3 & 4 utgangsside (fototransistor.

  • Pin 3:- Emitter
  • Pinne 4:- Samler

Valg av utgangsbryterkrets

1. ESP 8266 GPIO kan mate bare 20 m.o.h. i henhold til esprissif.
2. Optokobler brukes til å beskytte ESP GPIO PIN under SSR -bytte.

3. 220 Ohm motstand brukes til å begrense strømmen til GPIO.

   Jeg har brukt 200, 220 og 250, og alle motstander fungerer fint

4. Gjeldende beregning I = V / R, I = 3,3V / 250*Ohm = 13 ma.
5. PC817 inngang LED har en viss motstand som anses som null for sikker side.

Valg av inngangsomkoblingskrets

1. PC817 optokoblere brukes i inngangskrets med 220 ohm strømbegrensende motstand.
2. Utgang fra optokobler kobles til GPIO sammen med Pull-UP-motstand.

Trinn 8: Forberedelse av kretsoppsett

Etter å ha valgt alle komponentene og definert ledningsmetodikk, kan vi gå videre til å utvikle krets ved hjelp av hvilken som helst programvare.

Jeg har brukt Easyeda som er en nettbasert PCB -utviklingsplattform og enkel å bruke.

URL til Easyeda:- EsasyEda

For enkel forklaring har jeg delt hele kretsen i biter. & først er strømkrets.

Strømkrets A:- 230 VAC til 5 VDC

1. HI-Link gjør HLK-PM01 SMPS som brukes til å konvertere 230Vac til 5 V DC.
2. Maksimal effekt er 3 Watt. betyr at den kan levere 600 ma.

Strømkrets B:- 5VDC til 3,3VDC

Siden denne PCB -en er DIY -modus. Jeg har to metoder for å konvertere 5V til 3.3V.

1. Bruker AMS1117 Spenningsregulator.
2. Bruke Buck Converter.

alle kan bruke i henhold til komponenttilgjengelighet.

Trinn 9: ESP8266 ledninger

Alternativet nettport brukes til å gjøre skjematisk enkel.

Hva er nettport ??

1. Nettpost betyr at vi kan gi navn til felles veikryss.
2. ved å bruke samme navn i forskjellige deler, vil Easyeda betraktet alle samme navn som én tilkoblet enhet.

Noen grunnleggende regler for esp8266 -ledninger

1. CH_PD -pinne må være høy.
2. Tilbakestill pinnen må være høy under normal drift.
3. GPIO 0, 1 og 2 bør ikke være lavt under oppstart.
4. GPIO 15 skal ikke være på høyt nivå under oppstart.
5. Med tanke på alle punktene ovenfor er ESP8266 ledningsopplegg utarbeidet. & vist i skjematisk bilde.
6. GPIO2 brukes som status -LED og tilkoblet LED i omvendt polaritet for å unngå GPIO2 LOW under oppstart.

Trinn 10: ESP8266 utgangsbryterkrets

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 brukt som utgang.

1. For å holde GPIO 0 & 1 på et høyt nivå er ledningene litt annerledes enn annen utgang.

   1. Booth denne pinnen er på 3.3V under oppstart.
   2. PIN1 på PC817 som er anode er koblet til 3,3V.
   3. PIN2 som er katode er koblet til GPIO ved hjelp av strømbegrensende motstand (220/250 ohm).
   4. Siden forspenningsdioden kan passere 3,3V (0,7V diodefall) Begge GPIO får nesten 2,5 VDC under oppstart.

2. Gjenværende GPIO -pin er koblet til PIN1 som er Anode på PC817 & Ground er koblet til PIN2, som er katode som bruker strømbegrensende motstand.

   1. Siden bakken er koblet til katoden, vil den passere fra PC817 LED og holde GPIO på lavt nivå.
   2. Dette gjør GPIO15 LOW under oppstart.
3. Vi løste problemet med alle tre GPIO ved å vedta forskjellige ledningsoppsett.

Trinn 11: Esp8266 Inngang

GPIO 3, 4, 12, 13 og 14 brukes som inngang.

Siden inngangskabler vil bli koblet til feltenhet, kreves beskyttelse for ESP8266 GPIO.

PC817 optokobler som brukes til inngangsisolasjon.

1. PC817 inngangskatoder er koblet til pinhoder ved hjelp av strømbegrensende motstand (250 ohm).
2. Anode for alle Optocoupler er koblet til 5VDC.
3. Når inngangspinnen er koblet til jord, vil Optocoupler videresende forspent og utgangstransistoren er slått på.
4. Oppsamleren til optokobleren er koblet til GPIO sammen med 10 K opptrekksmotstand.

Hva er Pull-up ???

• Opptrekningsmotstand brukes For å holde GPIO stabil, er høyverdimotstanden tilkoblet GPIO, og en annen ende er koblet til 3,3V.
• dette holder GPIO på høyt nivå og unngår falsk utløsning.

Trinn 12: Sluttskjema

Etter at alle deler er fullført, er det på tide å kontrollere ledningene.

Easyeda Gi funksjon for dette.

Trinn 13: Konverter PCB

Fremgangsmåte for å konvertere krets til PCB -oppsett

1. Etterfremstillingskrets kan vi konvertere den til PCB -layout.
2. Ved å trykke på Konverter til PCB -alternativet i Easyeda -systemet starter konverteringen av skjematisk til PCB -oppsett.
3. Hvis det oppstår ledningsfeil eller ubrukte pinner, genereres feil/alarm.
4. Ved å sjekke Feil i høyre side av programvareutviklingssiden kan vi løse hver feil en etter en.
5. PCB -oppsett generert etter all feiloppløsning.

Trinn 14: PCB -oppsett og komponentarrangement

Komponentplassering

1. Alle komponenter med sin faktiske

2. dimensjoner og etiketter vises på PCB -layoutskjermen.

   Første trinn er å ordne komponent

3. Prøv å sette høyspennings- og lavspenningskomponent så langt som mulig.

4. Juster hver komponent i henhold til ønsket størrelse på PCB.

   Etter å ha ordnet alle komponentene kan vi lage spor

5. (sporbredde må justeres i henhold til strømmen til kretsdelen)
6. Noen av sporene er sporet i bunnen av PCB ved hjelp av layoutendringsfunksjon.
7. Kraftspor holdes utsatt for loddehelling etter fabrikasjon.

Trinn 15: Endelig PCB -oppsett

Trinn 16: Kontroller 3D -visning og generering av Ggerber -fil

Easyeda tilbyr 3D -visningsalternativ der vi kan sjekke 3D -visning av PCB og få en ide om hvordan det ser ut etter fabrikasjon.

Etter å ha sjekket 3D -visning Generer Gerber -filer.

Trinn 17: Bestilling

Etter generasjon av Gerber -filsystemet gir frontvisning av det endelige PCB -oppsettet og kostnaden for 10 PCB.

Vi kan legge inn bestillingen til JLCPCB direkte ved å trykke "Bestill på JLCPCB" -knappen.

Vi kan velge fargemaskering etter behov og velge leveringsform.

Ved å legge inn en bestilling og betale får vi PCB innen 15-20 dager.

Trinn 18: Motta PCB

Sjekk kretskortet foran og bak etter at du har mottatt det.

Trinn 19: Komponent Soldring på PCB

I henhold til komponentidentifikasjon PÅ PCB startet alle lodding av komponenter.

Vær forsiktig:- En del av fotavtrykket er bakover, så sjekk merkingen på PCB og delmanualen før sluttlodding.

Trinn 20: Tykkelse på kraftspor øker

For strømtilkoblingsspor legger jeg åpne spor under PCB -layoutprosessen.

Som vist på bildet er alle strømspor åpne, så det helles ekstra lodding på den for å øke solbærpleiekapasiteten.

Trinn 21: Sluttkontroll

Etter lodding av alle komponentene ble alle komponentene markert ved bruk av multimeter

1. Kontroll av motstandsverdi
2. Optokobler LED -kontroll
3. Jordingskontroll.

Trinn 22: Blinkende fastvare

Tre hoppere av PCB brukes til å sette esp i oppstartsmodus.

Sjekk Power selection Jumper på 3.3VDC av FTDI Chip.

Koble FTDI -brikken til PCB

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

Trinn 23: Flash Tasamota -fastvare på ESP

Flash Tasmota på ESP8266

1. Last ned filen Samasamizer og tasamota.bin.
2. Last ned lenke til Tasmotizer:- tasmotizer
3. Last ned lenke til tasamota.bin:- Tasmota.bin
4. Installer tasmotazer og åpne den.
5. I tasmotizer klikker du på selectport drill dawn.
6. hvis FTDI er tilkoblet, vises porten i listen.
7. Velg port fra listen. (I tilfelle flere porter, sjekk hvilken port som er av FTDI)
8. klikk på åpen knapp og velg Tasamota.bin -fil fra nedlastingsstedet.
9. klikk på Slett før du blinker (fjern spiff hvis det er data)
10. Trykk på Tasamotize! Knapp
11. hvis alt er ok, får du fremdriftslinjen for å slette blits.
12. når prosessen er fullført viser den "restart esp" popup.

Koble FTDI fra PCB.

Bytt tre jumper fra Flash til Run Side.

Trinn 24: Angi Tasmota

Koble vekselstrøm til PCB

Hjelp for Tasmota-konfigrasjon på nettet: -Tasmota-hjelp for konfigrasjon

ESP starter og statuslys for PCB -blitsen. Åpne Wifimanger på bærbar PC Det viser ny AP "Tasmota" koble den til. når den tilkoblede websiden er åpnet.

1. Konfigurer WIFI -ssid og passord for ruteren din på Konfigurer Wifi -side.
2. Enheten starter på nytt etter lagring.
3. Når du har koblet til igjen Åpne ruteren, sjekk om det er en ny IP -enhet og noter IP -en.
4. åpne nettsiden og skriv inn den IP -adressen. Nettside åpen for tasmota -innstilling.
5. Angi modultype (18) i konfigureringsmodulalternativet og angi all inngang og utgang som nevnt i komigrasjonsbilde.
6. start PCB på nytt og det er greit å gå.

Trinn 25: Kabelføring og demonstrasjon

Endelig ledning og prøve av PCB

Kabling av alle 5 inngangene er koblet til 5 brytere/knapper.

Den andre tilkoblingen til alle 5 enhetene er koblet til en vanlig "G" -ledning for inngangshodet.

Utgangsside 5 Wire -tilkobling til 5 hjemmeapparater.

Gi 230 til inngang av PCB.

Smart Swith med 5 innganger og 5 utganger er klare til bruk.

Demo av prøveversjon:- Demo