Techswitch 1.0: 25 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Stärk smart hem med TechSwitch-1.0 (DIY-läge)

Vad är TechSwitch-1.0 (DIY-läge)

TechSwitch-1.0 är ESP8266-baserad smart switch. den kan styra 5 hushållsapparater.

Varför är det DIY -läge ??

Den är utformad för att återblixt när som helst. det finns två lägesval bygel på PCB

1) Körläge:- för vanlig drift.

2) Blixtläge:-i det här läget kan användaren återblixtchip genom att följa proceduren för återblixt.

3) Analog ingång:- ESP8266 har en ADC 0-1 Vdc. Dess rubrik finns också på PCB för att spela med alla analoga sensorer.

Teknisk specifikation för TechSwitch-1.0 (DIY-läge)

1. 5 Utgång (230V AC) + 5 Ingång (0VDC omkoppling) + 1 Analog ingång (0-1VDC)

2. Betyg:- 2,0 Ampere.

3. Kopplingselement:- SSR +Zero Crossing-omkoppling.

4. Skydd:- Varje utgång skyddad av 2 Amp. glas säkring.

5. Firmware som används:- Tasmota är lätt att använda och stabil firmware. Det kan blinkas med olika firmware som dess DIY -läge.

6. Ingång:- Optokopplad (-Ve) omkoppling.

7. ESP8266 effektregulator kan vara i två lägen:- kan använda Buck-omvandlare samt AMS1117-regulator.

Tillbehör

• Detaljerad BOQ bifogas.

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

  · Mikrokontroller:- ESP12F (01)

  · 3.3 VDC-regulator:- Dubbelförsörjning vilken som helst kan användas

  · Buck -omvandlare (01)

  · AMS1117 Spänningsregulator. (01)

  · PC817:- Opt-kopplare Märke:- Sharp-paket: -THT (10)

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

  · LED: -Färg:- Alla, Paket THT (01)

  · 220 eller 250 Ohm motstånd:- Keramik (11)

  · 100 Ohm motstånd:- Keramik (5)

  · 8k Ohm motstånd:- Keramik (1)

  · 2k2 Ohm motstånd:- Keramik (1)

  · 10K Ohm motstånd:- Keramik (13)

  · Tryckknapp: -Delkod:- EVQ22705R, Typ:- med två terminaler (02)

  · Glas säkring:- Typ:- Glas, Betyg:- 2 Amp @ 230V AC. (5)

  · PCB Male Header:- Three header with Three pin & One header with 4 Pin. så en standardremsa med manlig rubrik är att föredra att skaffa.

Steg 1: Begär slutförande

Slutförande av koncept:- Jag har definierat kravet enligt nedan

1. Gör Smart Switch med 5 Switch & Can styrs av WIFI.

2. Den kan fungera utan WIFI med fysiska omkopplare eller tryckknapp.

3 Omkopplaren kan vara DIY-läge så att den kan blinka igen.

4. Det kan passa in i befintligt kopplingsbord utan att byta omkopplare eller kablar.

5. ALLA GPIO av mikrokontroller ska användas eftersom det är DIY -läge.

6. Växlingsenhet bör SSR & nollkorsning för att undvika buller och växlingsöverspänningar.

7. Kretskortets storlek Bör vara tillräckligt liten så att den får plats i befintlig växel.

När vi slutförde kravet är nästa steg att välja hårdvara

Steg 2: Val av mikrokontroller

Urvalskriterier för mikrokontroller

1. Krävs GPIO: -5 ingång + 5 utgång + 1 ADC.
2. Wifi aktiverat
3. Lätt att återblixt för att tillhandahålla DIY-funktioner.

ESP8266 är lämplig för ovanstående krav. den har 11 GPIO + 1 ADC + WiFi aktiverat.

Jag har valt ESP12F -modul som är ESP8266 mikrokontroller baserad Devlopment -kort, den har liten formfaktor och alla GPIO är befolkade för enkel användning.

Steg 3: Kontroll av GPIO -detaljer på ESP8266 -kortet

• Enligt ESP8266 -datablad används vissa GPIO för specialfunktioner.
• Under Breadboard Trial skrapade jag i huvudet eftersom jag inte kunde starta det.
• Slutligen genom forskning på internet och spela det med brödbräda har jag sammanfattat GPIO -data och gjort en enkel tabell för enkel förståelse.

Steg 4: Val av strömförsörjning

Val av strömförsörjning

• I Indien är 230VAC hushållsförsörjning. eftersom ESP8266 fungerar på 3.3VDC måste vi välja 230VDC / 3.3VDC strömförsörjning.
• Men strömbrytare som är SSR och fungerar på 5VDC så jag måste välja strömförsörjning som också har 5VDC.
• Slutligen vald strömförsörjning med 230V/5VDC.
• För att få 3.3VDC har jag valt Buck -omvandlare med 5VDC/3.3VDC.
• Eftersom vi måste designa DIY -läge tillhandahåller jag också tillhandahållande av AMS1117 linjär spänningsregulator.

Slutlig slutsats

Första strömförsörjningsomvandlingen är 230VAC / 5 VDC med 3W kapacitet.

HI-LINK gör HLK-PM01 smps

Andra omvandlingen är 5VDC till 3,3VDC

För detta har jag valt 5V/3.3V Buck -omvandlare & tillhandahållande av AMS1117 Linjär spänningsregulator

PCB tillverkat på ett sådant sätt kan det använda AMS1117 eller buck -omvandlare (vem som helst).

Steg 5: Val av växlingsenhet

• Jag har valt Omron Make G3MB-202P SSR

  • SSR med 2 amp. nuvarande kapacitet.
  • Can fungerar på 5VDC.
  • Tillhandahåll nollkorsning.
  • Inbyggd Snubberkrets.

Vad är Zero Crossing?

• 50 HZ växelström är sinusformad spänning.
• Matningsspänningen ändras var 20: e mille sekund och 50 gånger på en sekund.
• Spänningen blir noll varje 20 mille sekund.

• Nollkorsning SSR detekterar nollspänningspotential och slår på utgången på denna instans.

  Till exempel:- om kommandot skickas vid 45 grader (spänning vid maximal topp), SSR slås på vid 90 grader (när spänningen är noll)

• Detta minskar omkopplingsspänningar och brus.
• Nollpunkten visas i bifogad bild (röd markerad text)

Steg 6: Val av PIN -kod ESP8266

ESP8266 har totalt 11 GPIO och en ADC -stift. (Se steg 3)

Pinval av esp8266 är avgörande på grund av nedanstående kritik.

Kriterier för val av ingång:-

• GPIO PIN15 Krävs för att vara låg under uppstart annars kommer inte ESP att starta.

  Det försök att starta upp från SD -kort om GPIO15 är högt under uppstart

• ESP8266 neve Boot Om GPIO PIN1 eller GPIO 2 eller GPIO 3 är LÅG under uppstart.

Kriterier för val av utdata:-

• GPIO PIN 1, 2, 15 & 16 blir höga under uppstart (för bråkdel av tiden).
• om vi använder denna stift som inmatning och PIN -kod är på LÅG nivå under uppstarten skadas denna stift på grund av kortslutning mellan PIN -koden som är låg men ESP8266 vrider den HÖG under uppstart.

Slutsats:-

Slutligen väljs GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 för utmatning.

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 väljs för ingång.

Begränsa:-

• GPIO1 & 3 är UART -stift som används för att blinka ESP8266 och vi ville också använda dem som utgång.
• GPIO0 används för att sätta ESP i blixtläge och vi bestämde oss också för att använda det som utgång.

Lösning för ovanstående begränsning:-

1. Problem löst genom att ge två hoppare.

   1. Blixtlägesbygel: - I detta läge är alla tre stiften isolerade från omkopplingskretsen och anslutna till blixtlägesrubriken.
   2. Körlägesbygel:- I detta läge kommer alla tre stiften att anslutas till omkopplingskretsen.

Steg 7: Val av optokopplare

PIN-detalj:-

• PIN 1 & 2 ingångssida (inbyggd LED)

  • Pin 1:- Anod
  • Pnd 2:- Katod

• PIN 3 & 4 utgångssida (fototransistor.

  • Pin 3:- Emitter
  • Stift 4:- Samlare

Val av utgångsomkopplingskrets

1. ESP 8266 GPIO kan bara mata 20 m.a. enligt esprissif.
2. Optokopplare används för att skydda ESP GPIO PIN under SSR -växling.

3. 220 Ohms motstånd används för att begränsa GPIO: s ström.

   Jag har använt 200, 220 och 250 och alla motstånd fungerar bra

4. Strömberäkning I = V / R, I = 3,3V / 250*Ohm = 13 ma.
5. PC817 ingångs -LED har ett visst motstånd som anses vara noll för säker sida.

Val av ingångsomkopplare

1. PC817 optokopplare används i ingångskretsen med 220 ohm strömbegränsande motstånd.
2. Optokopplarens utgång är ansluten till GPIO tillsammans med Pull-UP-motstånd.

Steg 8: Förberedelse av kretslayout

Efter val av alla komponenter och definiera ledningsmetodik kan vi gå vidare med att utveckla krets med valfri programvara.

Jag har använt Easyeda som är webbaserad PCB -utvecklingsplattform och enkel att använda.

URL till Easyeda:- EsasyEda

För enkel förklaring har jag delat hela kretsen i bitar. & först är effektkrets.

Effektkrets A:- 230 VAC till 5 VDC

1. HI-Link gör HLK-PM01 SMPS som används för att konvertera 230Vac till 5 V DC.
2. Maximal effekt är 3 Watt. betyder att den kan leverera 600 ma.

Effektkrets B:- 5VDC till 3,3VDC

Eftersom detta kretskort är DIY -läge. Jag har två metoder för att konvertera 5V till 3,3V.

1. Med AMS1117 spänningsregulator.
2. Använda Buck Converter.

vem som helst kan använda enligt komponentens tillgänglighet.

Steg 9: ESP8266 Kabeldragning

Alternativet Netport används för att göra schemat enkelt.

Vad är nätport ??

1. Nettopost betyder att vi kan ge namn till gemensam korsning.
2. genom att använda samma namn i olika delar kommer Easyeda att betrakta samma namn som en enda ansluten enhet.

Någon grundregel för esp8266 -kablar

1. CH_PD -stift krävs för att vara hög.
2. Återställningsstiftet måste vara högt vid normal drift.
3. GPIO 0, 1 & 2 ska inte vara lågt vid uppstart.
4. GPIO 15 ska inte vara på hög nivå under uppstart.
5. Med tanke på alla ovanstående punkter i åtanke är ESP8266 -kabelschemat förberett. & visas i schematisk bild.
6. GPIO2 används som status -LED och ansluten LED i omvänd polaritet för att undvika GPIO2 LOW under uppstart.

Steg 10: ESP8266 Output Switching Circuit

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 används som utgång.

1. För att hålla GPIO 0 & 1 på hög nivå skiljer sig kablarna lite från andra utgångar.

   1. Booth denna pin är på 3.3V under uppstart.
   2. PIN1 på PC817 som är anod är ansluten till 3,3V.
   3. PIN2 som är katod är ansluten till GPIO med hjälp av strömbegränsande motstånd (220/250 ohm).
   4. Som framåtriktad part kan dioden passera 3,3V (0,7V diodfall) Båda GPIO får nästan 2,5 VDC under uppstart.

2. Återstående GPIO -stift ansluten till PIN1 som är Anod på PC817 och jord är ansluten med PIN2 som är katod med strömbegränsande motstånd.

   1. Eftersom marken är ansluten till katoden kommer den att passera från PC817 LED och hålla GPIO på låg nivå.
   2. Detta gör GPIO15 LOW under uppstart.
3. Vi löste problemet med alla tre GPIO genom att anta olika kabeldragningar.

Steg 11: Esp8266 Inmatning

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 används som ingång.

Eftersom ingångskablar kommer att anslutas till fältenhet krävs skydd för ESP8266 GPIO.

PC817 optokopplare som används för ingångsisolering.

1. PC817 -ingångskatoder är anslutna till stifthuvuden med strömbegränsande motstånd (250 ohm).
2. Anoden för all Optocoupler är ansluten till 5VDC.
3. När ingångsstiftet är anslutet till jord kommer Optocoupler att förspänna framåt och utgångstransistorn är påslagen.
4. Optokopplarens kollektor är ansluten till GPIO tillsammans med 10 K Pull-up-motstånd.

Vad är Pull-up ???

• Uppdragsmotstånd används För att hålla GPIO stabilt är högvärdesmotståndet anslutet till GPIO och en annan ände är ansluten till 3,3V.
• detta håller GPIO på hög nivå och undviker falsk utlösning.

Steg 12: Slutschema

Efter att alla delar har slutförts är det dags att kontrollera ledningarna.

Easyeda Ge funktion för detta.

Steg 13: Konvertera kretskort

Steg för att konvertera krets till PCB -layout

1. Efter tillverkningskretsen kan vi konvertera den till PCB -layout.
2. Genom att trycka på Konvertera till PCB -alternativet i Easyeda -systemet startar konverteringen av Schematisk till PCB -layout.
3. Om det finns några ledningsfel eller oanvända stift så genereras fel/larm.
4. Genom att kontrollera Fel i höger sida av programutvecklingssidan kan vi lösa varje fel en efter en.
5. PCB -layout genererad efter all fellösning.

Steg 14: PCB -layout och komponentarrangemang

Komponentplacering

1. Alla komponenter med dess faktiska

2. mått och etiketter visas i PCB -layoutskärmen.

   Första steget är att ordna komponenten

3. Försök att placera högspännings- och lågspänningskomponent så långt som möjligt.

4. Justera varje komponent enligt önskad storlek på kretskortet.

   Efter att ha ordnat alla komponenter kan vi göra spår

5. (spårbredd krävs för att justeras enligt strömmen i kretsdelen)
6. Några av spåren spåras längst ner på kretskortet med hjälp av layoutändringsfunktion.
7. Kraftspår hålls utsatta för lödning efter tillverkning.

Steg 15: Slutlig PCB -layout

Steg 16: Kontrollera 3D -vy och generera Ggerber -fil

Easyeda erbjuder 3D -visningsalternativ där vi kan kontrollera 3D -vy av PCB och få en uppfattning om hur det ser ut efter tillverkningen.

Efter att ha kontrollerat 3D -vy Generera Gerber -filer.

Steg 17: Beställning

Efter generering av Gerber -filsystemet ger frontvy av den slutliga PCB -layouten och kostnaden för 10 PCB.

Vi kan beställa JLCPCB direkt genom att trycka på knappen "Beställ vid JLCPCB".

Vi kan välja färgmaskering enligt krav och välja leveranssätt.

Genom att beställa och betala får vi PCB inom 15-20 dagar.

Steg 18: Ta emot PCB

Kontrollera kretskortet fram och bak efter mottagning.

Steg 19: Komponent Soldring på kretskort

Enligt komponentidentifiering PÅ PCB startade alla komponentlödningar.

Var försiktig:- En del av fotavtrycket är baksidan så kontrollera märkningen på kretskortet och delmanualen före slutlödning.

Steg 20: Power Track -tjockleken ökar

För strömanslutningsspår lägger jag öppna spår under PCB -layoutprocessen.

Som visas på bilden är alla kraftspår öppna så hälls extra lödning på den för att öka vinbärsvårdskapaciteten.

Steg 21: Slutkontroll

Efter lödning av alla komponenter cheked alla komponenter med hjälp av multimeter

1. Kontroll av motståndsvärde
2. Optokopplare LED -kontroll
3. Jordningskontroll.

Steg 22: Blinkande firmware

Tre hoppare av kretskort används för att sätta esp i startläge.

Kontrollera Power selection Jumper på 3.3VDC på FTDI Chip.

Anslut FTDI -chip till kretskort

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

Steg 23: Flash Tasamota Firmware på ESP

Flash Tasmota på ESP8266

1. Ladda ner filen Tasamotizer & tasamota.bin.
2. Ladda ner länk till Tasmotizer:- tasmotizer
3. Ladda ner länken för tasamota.bin:- Tasmota.bin
4. Installera tasmotazer och öppna den.
5. I tasmotizer klickar du på selectport drill gryning.
6. om FTDI är ansluten visas porten i listan.
7. Välj port från listan. (Om flera portar, kontrollera vilken port som är av FTDI)
8. klicka på öppna -knappen och välj filen Tasamota.bin från nedladdningsplatsen.
9. klicka på Radera innan blinkande alternativ (rensa spiff om det finns data)
10. Tryck på Tasamotize! Knapp
11. om allt är ok får du en progressbar radering av blixt.
12. när processen är klar visar den "restart esp" popup.

Koppla bort FTDI från kretskortet.

Byt bygel från Flash till Run Side.

Steg 24: Ställa in Tasmota

Anslut växelström till PCB

Hjälp för Tasmota-konfigration online: -Tasmota-hjälp för konfigration

ESP startar och statusindikering för PCB -flashenhet. Öppna Wifimanger på bärbar dator Det visar nya AP "Tasmota" ansluta den. när ansluten webbsida öppnades.

1. Konfigurera WIFI -ssid och lösenord för din router på sidan Konfigurera Wifi.
2. Enheten startar om efter sparande.
3. När du har anslutit igen Öppna din router, leta efter ny enhet ip och notera dess IP.
4. öppna webbsidan och ange den IP -adressen. Webbsida öppen för tasmota -inställning.
5. Ställ in modultyp (18) i konfigurationsmodulalternativet och ställ in all ingång och utmatning som nämns i kombinationsbilden.
6. starta om kretskortet och det går bra.

Steg 25: Ledningsguide och demo

Slutlig kabeldragning och provning av kretskort

Ledningar för alla 5 ingångarna är anslutna till 5 switch/knapp.

Den andra anslutningen för alla 5 enheter är ansluten till en vanlig "G" -tråd för ingångsrubriken.

Utgångssida 5 Wire -anslutning till 5 hemmaplan.

Ge 230 till ingången på kretskortet.

Smart Swith med 5 ingångar och 5 utgångar är klara att använda.

Demo av rättegång:- Demo