Techswitch 1.0: 25 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Memperkasakan rumah Pintar oleh TechSwitch-1.0 (Mod DIY)

Apa itu TechSwitch-1.0 (Mod DIY)

TechSwitch-1.0 adalah suis pintar berasaskan ESP8266. ia dapat mengawal 5 perkakas rumah.

Mengapa ia adalah mod DIY ??

Ia direka untuk menyala semula pada bila-bila masa. terdapat dua pilihan jumper mod pada PCB

1) Run Mode: - untuk operasi Berkala.

2) Mod Kilat: - dalam mod ini pengguna dapat mem-flash kembali cip dengan mengikuti prosedur Re-flash.

3) Input Analog: - ESP8266 mempunyai satu ADC 0-1 Vdc. Headernya juga disediakan pada PCB untuk bermain dengan sensor Analog.

Spesifikasi Teknikal TechSwitch-1.0 (mod DIY)

1. 5 Output (230V AC) + 5 Input (beralih 0VDC) + 1 Input analog (0-1VDC)

2. Penilaian: - 2.0 Amps.

3. Unsur pensuisan: - Peralihan SSR + Zero Crossing.

4. Perlindungan: - Setiap output dilindungi oleh 2 Amp. fius kaca.

5. Firmware yang digunakan: - Tasmota mudah digunakan dan firmware stabil. Ia boleh dilancarkan oleh firmware yang berbeza sebagai mod DIY.

6. Input: - Pertukaran opto digabungkan (-Ve).

7. ESP8266 power regulator boleh menjadi dual mode: - dapat menggunakan Buck converter dan juga AMS1117 regulator.

Bekalan

• BOQ terperinci dilampirkan.

  · Bekalan Kuasa: - Buat: - Hi-Link, Model: - HLK-PM01, 230V oleh 5 VDC, 3W (01)

  · Pengawal mikro: - ESP12F (01)

  · 3.3 Pengatur VDC: - Penyediaan dua orang boleh digunakan

  · Penukar Buck (01)

  · Pengatur voltan AMS1117. (01)

  · PC817: - Pembuat optik Membuat: - Pakej Tajam: -THT (10)

  · G3MB-202PL: - SSR Membuat Omron (05), beralih sifar.

  · LED: -Warna: - Mana-mana, Pakej THT (01)

  · Perintang 220 atau 250 Ohm: - Seramik (11)

  · Perintang 100 Ohm: - Seramik (5)

  · Perintang 8k Ohm: - Seramik (1)

  · Perintang 2k2 Ohm: - Seramik (1)

  · 10K Ohm Perintang: - Seramik (13)

  · Butang tekan: -Part Code: - EVQ22705R, Type: - with Two terminal (02)

  · Fius Kaca: - Jenis: - Kaca, Rating: - 2 Amp @ 230V AC. (5)

  · Header Lelaki PCB: - Tiga header dengan Three pin & One header dengan 4 Pin. jadi satu tajuk Jalur Lelaki standard lebih baik dibeli.

Langkah 1: Penyelesaian Konseptual

Penyelesaian Konsep: - Saya telah menentukan syarat seperti di bawah

1. Membuat Smart Switch yang mempunyai 5 Switch & Boleh dikawal oleh WIFI.

2. Ia boleh beroperasi tanpa WIFI dengan Suis fizikal atau Tombol Tekan.

3 Suis boleh menjadi mod DIY sehingga boleh DIPULANGKAN.

4. Ia boleh dipasang di papan suis yang ada tanpa menukar suis atau pendawaian.

5. SEMUA GPIO Mikrokontroler untuk digunakan seperti mod DIY.

6. Peranti pensuisan harus melintasi SSR & sifar untuk mengelakkan bunyi & lonjakan pertukaran.

7. Saiz PCB Harus cukup kecil sehingga boleh dipasang di papan suis yang ada.

Ketika kami menyelesaikan syarat, langkah seterusnya adalah memilih perkakasan

Langkah 2: Pemilihan Mikrokontroler

Kriteria pemilihan mikrokontroler

1. GPIO yang diperlukan: -5 input + 5 Output + 1 ADC.
2. Wifi diaktifkan
3. Mudah dinyalakan semula untuk menyediakan fungsi DIY.

ESP8266 sesuai untuk keperluan di atas. ia mempunyai 11 GPIO + 1 ADC + WiFi yang diaktifkan.

Saya telah memilih modul ESP12F yang merupakan papan Devlopment berasaskan mikrokontroler ESP8266, ia mempunyai formfactor kecil & semua GPIO dihuni untuk senang digunakan.

Langkah 3: Memeriksa Detail GPIO Papan ESP8266

• Seperti pada lembaran data ESP8266 beberapa GPIO digunakan untuk fungsi khas.
• Semasa Percubaan Breadboard, saya menggaru-garu kepala kerana tidak dapat memakainya.
• Akhirnya dengan membuat penyelidikan di internet dan memainkannya dengan papan roti, saya telah meringkaskan data GPIO dan membuat jadual ringkas agar mudah difahami.

Langkah 4: Pemilihan Bekalan Tenaga

Pemilihan Bekalan Kuasa

• Di India 230VAC adalah bekalan domestik. kerana ESP8266 beroperasi pada 3.3VDC, kita harus memilih bekalan kuasa 230VDC / 3.3VDC.
• Tetapi peranti Power Switching yang SSR & beroperasi pada 5VDC jadi saya harus memilih Power Supply yang mempunyai 5VDC juga.
• Akhirnya bekalan kuasa terpilih mempunyai 230V / 5VDC.
• Untuk mendapatkan 3.3VDC saya telah memilih penukar Buck yang mempunyai 5VDC / 3.3VDC.
• Oleh kerana kita perlu merancang mod DIY, saya juga menyediakan penyediaan pengatur voltan linear AMS1117.

Kesimpulan Akhir

Penukaran bekalan kuasa pertama ialah 230VAC / 5 VDC yang mempunyai kapasiti 3W.

HI-LINK menjadikan HLK-PM01 smps

Penukaran kedua ialah 5VDC ke 3.3VDC

Untuk ini saya telah memilih penukar Buck 5V / 3.3V & penyediaan pengatur voltan Linear AMS1117

PCB dibuat sedemikian rupa sehingga dapat menggunakan AMS1117 atau buck converter (Sesiapa sahaja).

Langkah 5: Pemilihan Peranti Beralih

• Saya telah memilih SSR Omron Make G3MB-202P

  • SSR mempunyai 2 amp. kapasiti semasa.
  • Boleh beroperasi pada 5VDC.
  • Sediakan Peralihan sifar.
  • Litar Snubber terbina dalam.

Apa itu Zero Crossing?

• Bekalan AC 50 HZ adalah voltan sinusoidal.
• Polariti voltan bekalan berubah setiap 20 mil kedua & 50 kali dalam satu saat.
• Voltan menjadi sifar setiap 20 mil kedua.

• SSR melintasi sifar mengesan potensi voltan sifar dan menghidupkan output pada contoh ini.

  Contohnya: - jika arahan menghantar pada 45 darjah (voltan pada puncak maksimum), SSR dihidupkan pada 90 darjah (apabila voltan adalah sifar)

• Ini mengurangkan lonjakan & bunyi yang bertukar.
• Titik persilangan sifar ditunjukkan dalam gambar yang dilampirkan (Teks disorot merah)

Langkah 6: Pemilihan PIN ESP8266

ESP8266 mempunyai 11 GPIO dan satu pin ADC. (Rujuk Langkah 3)

Pemilihan pin esp8266 sangat penting kerana di bawah kritaria.

Kriteria pemilihan Input: -

• GPIO PIN15 Dikehendaki Rendah semasa Bootup ESP yang bijak tidak akan dapat boot.

  Ia cuba membuat boot dari kad SD jika GPIO15 Tinggi semasa Bootup

• ESP8266 neve Boot Sekiranya GPIO PIN1 atau GPIO 2 atau GPIO 3 RENDAH semasa boot.

Kriteria Pemilihan Hasil: -

• PIN GPIO 1, 2, 15 & 16 semakin tinggi semasa Bootup (untuk sebahagian masa).
• jika kita menggunakan pin ini sebagai input & PIN berada pada tahap RENDAH semasa boot, maka pin ini menjadi rosak kerana litar pintas antara PIN yang rendah tetapi ESP8266 turinnya TINGGI semasa boot.

Kesimpulan akhir: -

Akhirnya GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 dipilih untuk output.

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 dipilih untuk Input.

Kekangan: -

• GPIO1 & 3 adalah pin UART yang digunakan untuk mem-flash ESP8266 & kami juga ingin menggunakannya sebagai output.
• GPIO0 digunakan untuk meletakkan ESP dalam mod flash & kami juga memutuskan untuk menggunakannya sebagai output.

Penyelesaian untuk kekangan di atas: -

1. Masalah diselesaikan dengan menyediakan dua penerjun.

   1. Pelompat mod kilat: - Dalam posisi ini ketiga-tiga pin diasingkan dari litar pensuisan dan disambungkan ke tajuk mod kilat.
   2. Run mode jumper: - Dalam kedudukan ini ketiga-tiga pin akan disambungkan ke litar pensuisan.

Langkah 7: Pemilihan Optocoupler

Perincian PIN: -

• Sisi Input PIN 1 & 2 (LED Buatan)

  • Pin 1: - Anod
  • Pnd 2: - Katod

• Sisi Keluaran PIN 3 & 4 (Foto transistor.

  • Pin 3: - Pemancar
  • Pin 4: - Pemungut

Pemilihan litar pensuisan output

1. ESP 8266 GPIO dapat memberi makan hanya 20 m.a. mengikut esprissif.
2. Optocoupler digunakan untuk melindungi PIN GPIO ESP semasa pertukaran SSR.

3. 220 Ohms perintang digunakan untuk mengehadkan arus GPIO.

   Saya telah menggunakan 200, 220 & 250 & semua perintang berfungsi dengan baik

4. Pengiraan semasa I = V / R, I = 3.3V / 250 * Ohms = 13 ma.
5. LED input PC817 mempunyai beberapa rintangan yang dianggap sebagai sifar untuk sisi selamat.

Pemilihan litar Switch Input

1. Optocoupler PC817 digunakan dalam litar input dengan perintang menghadkan arus 220 ohm.
2. Output optocoupler dihubungkan dengan GPIO bersama dengan perintang Pull-UP.

Langkah 8: Penyediaan Susunatur Litar

Setelah memilih semua komponen dan menentukan metodologi pendawaian, kita dapat terus mengembangkan Circuit menggunakan perisian apa pun.

Saya telah menggunakan Easyeda yang merupakan platform pengembangan PCB berasaskan Web dan mudah digunakan.

URL Easyeda: - EsasyEda

Untuk penjelasan ringkas, saya telah membahagikan keseluruhan litar dalam bahagian. & pertama ialah litar Kuasa.

Litar kuasa A: - 230 VAC hingga 5VDC

1. HI-Link menjadikan HLK-PM01 SMPS digunakan untuk menukar 230Vac menjadi 5 V DC.
2. Kuasa Maksimum ialah 3 Watt. bermaksud ia dapat membekalkan 600 ma.

Litar kuasa B: - 5VDC hingga 3.3VDC

Kerana PCB ini adalah mod DIY. saya telah menyediakan dua kaedah untuk menukar 5V menjadi 3.3V.

1. Menggunakan pengatur voltan AMS1117.
2. Menggunakan Buck Converter.

sesiapa sahaja boleh digunakan mengikut ketersediaan komponen.

Langkah 9: Pendawaian ESP8266

Pilihan port bersih digunakan untuk membuat skematik mudah.

Apakah port Bersih ??

1. Pos bersih bermaksud kami dapat memberikan nama untuk persimpangan biasa.
2. dengan menggunakan nama yang sama di bahagian yang berlainan, Easyeda akan mempertimbangkan semua nama yang sama dengan satu peranti yang bersambung.

Beberapa peraturan asas pendawaian esp8266

1. Pin CH_PD mesti tinggi.
2. Tetapkan semula pin yang diperlukan tinggi semasa operasi normal.
3. GPIO 0, 1 & 2 tidak berada pada suhu rendah semasa boot.
4. GPIO 15 tidak boleh berada di tahap Tinggi semasa Boot up.
5. Dengan mempertimbangkan semua perkara di atas, skema pendawaian ESP8266 telah disediakan. & ditunjukkan dalam gambar skematik.
6. GPIO2 digunakan sebagai LED Status & LED bersambung dalam polaritas terbalik untuk mengelakkan GPIO2 RENDAH semasa Bootup.

Langkah 10: Litar Beralih Output ESP8266

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 digunakan sebagai output.

1. Untuk memastikan GPIO 0 & 1 berada pada tahap tinggi pendawaiannya sedikit berbeza dengan output lain.

   1. Booth pin ini berada pada 3.3V semasa boot up.
   2. PIN1 dari PC817 yang merupakan anod disambungkan ke 3.3V.
   3. PIN2 yang merupakan Cathode disambungkan ke GPIO menggunakan perintang had semasa (220/250 Ohms).
   4. Sebagai Diod bias ke hadapan dapat melepasi 3.3V (penurunan diod 0.7V) Kedua GPIO mendapat hampir 2.5 VDC semasa boot.

2. Sisa pin GPIO yang disambungkan dengan PIN1 dengan Anode PC817 & Ground disambungkan dengan PIN2 yang merupakan Cathode menggunakan perintang penghad semasa.

   1. Oleh kerana Ground dihubungkan dengan Cathode, ia akan lulus dari PC817 LED dan memastikan GPIO berada pada tahap yang rendah.
   2. Ini menjadikan GPIO15 RENDAH semasa boot.
3. Kami menyelesaikan masalah ketiga GPIO dengan menggunakan skema pendawaian yang berbeza.

Langkah 11: Input Esp8266

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 digunakan sebagai Input.

Oleh kerana pendawaian Input akan disambungkan ke peranti medan, perlindungan diperlukan untuk ESP8266 GPIO.

Optocoupler PC817 digunakan untuk pengasingan input.

1. Katod Input PC817 dihubungkan dengan header Pin menggunakan perintang had semasa (250 Ohms).
2. Anod semua Optocoupler dihubungkan dengan 5VDC.
3. Setiap kali pin Input disambungkan ke Ground, Optocoupler akan meneruskan transistor bias dan output dihidupkan.
4. Pengumpul optocoupler dihubungkan dengan GPIO bersama dengan 10 K Pull-up resistor.

Apa itu Pull-up ???

• Pull-up resistor digunakan Untuk memastikan GPIO stabil, perintang bernilai tinggi disambungkan dengan GPIO dan hujung yang lain disambungkan ke 3.3V.
• ini memastikan GPIO berada pada tahap tinggi dan mengelakkan pemicu palsu.

Langkah 12: Skema Akhir

Setelah Selesai semua bahagian waktunya untuk memeriksa pendawaian.

Easyeda Menyediakan ciri untuk ini.

Langkah 13: Tukar PCB

Langkah-langkah untuk menukar Circuit ke PCB Layout

1. Aftermaking Circuit kita dapat mengubahnya menjadi susun atur PCB.
2. Dengan menekan Convert to PCB pilihan sistem Easyeda akan memulakan penukaran Skema ke PCB Layout.
3. Sekiranya terdapat ralat pendawaian atau pin yang tidak digunakan, maka Ralat / Penggera akan dihasilkan.
4. Dengan memeriksa Ralat di bahagian sebelah kanan halaman Pembangunan perisian, kita dapat menyelesaikan setiap kesalahan satu demi satu.
5. Susun atur PCB dihasilkan setelah semua ralat diselesaikan.

Langkah 14: Susun atur PCB & Susunan Komponen

Penempatan Komponen

1. Semua komponen dengan yang sebenarnya

2. dimensi dan label ditunjukkan dalam skrin susun atur PCB.

   Langkah pertama ialah menyusun komponen

3. Cuba letakkan komponen voltan tinggi dan voltan rendah sejauh mungkin.

4. Sesuaikan setiap komponen mengikut ukuran PCB yang diperlukan.

   Setelah menyusun semua komponen kita dapat membuat jejak

5. (jejak lebar yang diperlukan untuk disesuaikan mengikut arus bahagian litar)
6. Sebilangan jejak dilacak di bahagian bawah pcb menggunakan fungsi perubahan susun atur.
7. Jejak kuasa terus terdedah untuk pematerian pematerian selepas pembuatan.

Langkah 15: Susun atur PCB Akhir

Langkah 16: Lihat 3D Checkign dan Menjana Fail Ggerber

Easyeda menyediakan pilihan paparan 3D di mana kita dapat memeriksa paparan 3D PCB dan mendapatkan idea bagaimana ia kelihatan selepas pembuatan.

Setelah memeriksa paparan 3D Hasilkan fail Gerber.

Langkah 17: Membuat Pesanan

Selepas sistem Generation of Gerber memberikan pandangan depan susun atur PCB akhir dan kos 10 PCB.

Kita boleh membuat pesanan ke JLCPCB secara langsung dengan menekan Butang "Order at JLCPCB".

Kita dapat memilih penyamaran warna sesuai keperluan dan memilih cara pengiriman.

Dengan membuat pesanan dan membuat pembayaran, kami mendapat PCB dalam 15-20 hari.

Langkah 18: Menerima PCB

Periksa PCB depan dan belakang setelah menerimanya.

Langkah 19: Penjualan Komponen pada PCB

Seperti pengenalpastian komponen ON PCB, semua pematerian komponen dimulakan.

Berhati-hatilah: - Sebilangan tapak kaki berada di bahagian belakang sehingga periksa label pada PCB dan manual bahagian sebelum pematerian terakhir.

Langkah 20: Ketebalan Jalur Kuasa Meningkat

Untuk trek sambungan kuasa saya meletakkan trek terbuka semasa proses susun atur PCB.

Seperti yang ditunjukkan dalam gambar, semua jejak daya terbuka sehingga dituangkan pematerian tambahan di atasnya untuk meningkatkan kapasiti penjagaan kismis.

Langkah 21: Pemeriksaan Akhir

Selepas pematerian semua komponen dicek semua komponen menggunakan multimeter

1. Pemeriksaan nilai perintang
2. Pemeriksaan LED Optocoupler
3. Pemeriksaan pembumian.

Langkah 22: Flashing Firmware

Tiga penerjun PCB digunakan untuk memasukkan esp dalam mod but.

Periksa Jumper pemilihan kuasa pada 3.3VDC FTDI Chip.

Sambungkan cip FTDI ke PCB

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

Langkah 23: Flash Firmware Tasamota pada ESP

Flash Tasmota pada ESP8266

1. Muat turun fail Tasamotizer & tasamota.bin.
2. Muat turun pautan Tasmotizer: - tasmotizer
3. Muat turun pautan tasamota.bin: - Tasmota.bin
4. Pasang tasmotazer dan buka.
5. Dalam tasmotizer klik selectport drill fajar.
6. jika FTDI disambungkan maka port muncul dalam senarai.
7. Pilih port dari senarai. (Sekiranya terdapat beberapa port, periksa port FTDI mana)
8. klik butang buka dan Pilih fail Tasamota.bin dari lokasi muat turun.
9. klik pada Padam sebelum pilihan berkelip (hapus spiff jika ada data)
10. Tekan Tasamotize! Butang
11. jika semuanya baik, anda akan mendapat bar kemajuan untuk memadamkan denyar.
12. setelah proses selesai, ia menunjukkan pop timbul "restart esp".

Putuskan sambungan FTDI dari PCB.

Tukar Three jumper dari Flash ke Run Side.

Langkah 24: Menetapkan Tasmota

Sambungkan kuasa AC ke PCB

Bantuan dalam talian Tasmota configration: -Tasmota configration help

ESP akan bermula dan Status dipimpin satu kilat PCB. Buka Wifimanger di Laptop Ia menunjukkan AP baru "Tasmota" menghubungkannya. setelah laman web yang tersambung dibuka.

1. Konfigurasikan WIFI ssid & Kata Laluan penghala anda di halaman Konfigurasi Wifi.
2. Peranti akan dimulakan semula setelah disimpan.
3. Setelah menyambung semula Buka penghala anda, periksa ip peranti baru & perhatikan IPnya.
4. buka laman web dan masukkan IP itu. Halaman web dibuka untuk penetapan tasmota.
5. Tetapkan jenis Modul (18) dalam pilihan modul konfigurasi dan tetapkan semua input & output seperti yang disebutkan dalam gambar comnfigration.
6. mulakan semula PCB dan ada baiknya pergi.

Langkah 25: Panduan dan Demo Pendawaian

Pendawaian Akhir & Percubaan PCB

Pendawaian dari semua 5 input disambungkan ke 5 Switch / Buttone.

Sambungan kedua dari semua 5 peranti disambungkan ke wayar Common "G" header input.

Bahagian output 5 Wire connecton ke 5 perkakas rumah.

Berikan 230 input PCB.

Smart Swith dengan 5 Input & 5 Output siap digunakan.

Demo percubaan: - Demo