Techswitch 1.0: 25 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

העצמת בית חכם על ידי TechSwitch-1.0 (מצב DIY)

מהו TechSwitch-1.0 (מצב DIY)

TechSwitch-1.0 הוא מתג חכם מבוסס ESP8266. הוא יכול לשלוט על 5 מכשירי חשמל ביתיים.

למה זה מצב DIY ??

הוא נועד להבהב מחדש בכל עת. יש מגשר לבחירת שני מצבים במחשב הלוח

1) מצב הפעלה:- לפעולה רגילה.

2) מצב פלאש:-במצב זה המשתמש יכול להבזיק מחדש שבב על ידי ביצוע הליך הבזק מחדש.

3) קלט אנלוגי:- ל- ESP8266 יש ADC 0-1 Vdc אחד. הכותרת שלו מסופקת גם במחשב הלוח כדי לשחק עם כל חיישן אנלוגי.

מפרט טכני של TechSwitch-1.0 (מצב DIY)

1. 5 פלט (230V AC) + 5 קלט (0VDC מיתוג) + כניסת אנלוגי אחת (0-1VDC)

2. דירוג:- 2.0 אמפר.

3. אלמנט מיתוג:- SSR +מיתוג מעבר אפס.

4. הגנה:- כל פלט המוגן על ידי 2 אמפר. נתיך זכוכית.

5. קושחה בשימוש:- Tasmota קלה לשימוש וקושחה יציבה. ניתן להבהב אותו על ידי קושחה שונה כמצב ה- DIY שלה.

6. קלט:- מיתוג מצמידים (-Ve) אופטי.

7. ווסת הכוח ESP8266 יכול להיות במצב כפול:- יכול להשתמש בממיר באק כמו גם בווסת AMS1117.

אספקה

• מצורף קובץ BOQ מפורט.

  · ספק כוח:- יצרן:- Hi-Link, דגם:- HLK-PM01, 230V על 5 VDC, 3W (01)

  · מיקרו-בקר:- ESP12F (01)

  · 3.3 ווסת DC:- אספקה כפולה בכל אחד מהם ניתן להשתמש

  · ממיר באק (01)

  · ווסת מתח AMS1117. (01)

  · PC817:- מצמד אופטי יצרן:- חבילה חדה: -THT (10)

  · G3MB-202PL:- SSR Make Omron (05), מעבר בין אפס.

  · LED: -צבע:- כל, חבילה THT (01)

  · נגד או 220 אוהם אוהם:- קרמיקה (11)

  · 100 Ohm Resistor:- קרמיקה (5)

  · התנגדות 8k אוהם:- קרמיקה (1)

  · התנגדות 2k2 אוהם:- קרמיקה (1)

  · התנגדות 10K אוהם:- קרמיקה (13)

  · לחצן לחיצה: -חלק חלק:- EVQ22705R, סוג:- עם שני מסופים (02)

  · נתיך זכוכית:- סוג:- זכוכית, דירוג:- 2 אמפר @ 230V AC. (5)

  · כותרת זכר PCB:- כותרת שלוש עם שלוש סיכות וכותרת אחת עם 4 פינים. אז עדיף לרכוש רצועה סטנדרטית אחת של כותרת זכר.

שלב 1: השלמת הסכמה

סיום הרעיון:- יש לי להגדיר דרישה להלן

1. ביצוע מתג חכם בעל 5 מתגים ויכולים נשלטים על ידי WIFI.

2. זה יכול לפעול עם WIFI על ידי מתגים פיזיים או כפתור.

מתג 3 יכול להיות מצב DIY כך שניתן להבהב מחדש.

4. זה יכול להתאים ללוח מתגים קיים מבלי לשנות מתגים או חיווט.

5. כל GPIO של מיקרו -בקר לשמש מכיוון שהוא מצב DIY.

6. מיתוג מיתוג צריך לעבור SSR & אפס מעבר כדי להימנע מרעשים ומתח.

7. גודל הלוח PCB צריך להיות קטן מספיק כדי שיוכל להתאים למרכזייה קיימת.

כאשר סיימנו את הדרישה, השלב הבא הוא בחירת חומרה

שלב 2: בחירת מיקרו -בקר

קריטריוני בחירת מיקרו -בקר

1. GPIO נדרש: -5 קלט + 5 פלט + 1 ADC.
2. Wifi מופעל
3. קל להבהב מחדש כדי לספק פונקציונליות של DIY.

ESP8266 מתאים לדרישות מעל. יש לו 11 GPIO + 1 ADC + WiFi מופעל.

בחרתי במודול ESP12F שהוא לוח מבוסס Devlopment מבוסס מיקרו -ESP8266, יש לו formfactor קטן וכל GPIO מאוכלסים לשימוש קל.

שלב 3: בדיקת פרטי GPIO של לוח ESP8266

• בהתאם לגיליון ESP8266 חלק מה- GPIO משמשים לתפקוד מיוחד.
• במהלך ניסוי Breadboard גירדתי את ראשי כיוון שאיני מסוגל לאתחל אותו.
• לבסוף על ידי מחקר באינטרנט ושיחקתי עם לוח לחם סיכמתי נתוני GPIO ועשיתי טבלה פשוטה להבנה קלה.

שלב 4: בחירת ספק כוח

בחירת ספק כוח

• בהודו 230VAC היא אספקה ביתית. מכיוון ש- ESP8266 פועל על 3.3VDC, עלינו לבחור באספקת חשמל 230VDC / 3.3VDC.
• אבל מכשיר מיתוג כוח שהוא SSR ופועל על 5VDC אז אני צריך לבחור ספק כוח שיש לו 5VDC גם כן.
• לבסוף נבחר ספק כוח בעל 230V/5VDC.
• כדי לקבל 3.3VDC בחרתי ממיר באק בעל 5VDC/3.3VDC.
• מכיוון שעלינו לעצב מצב DIY אני מספק גם אספקת ווסת מתח ליניארי AMS1117.

מסקנה סופית

המרת אספקת החשמל הראשונה היא 230VAC / 5 VDC בעלת קיבולת של 3W.

HI-LINK יוצרים SMS HLK-PM01

ההמרה השנייה היא 5VDC ל- 3.3VDC

לשם כך בחרתי ממיר באק 5V/3.3V ואספקת ווסת מתח לינארי AMS1117

PCB עשוי בצורה כזו שהוא יכול להשתמש ב- AMS1117 או ממיר באק (לכל אחד).

שלב 5: בחירת מכשיר מיתוג

• בחרתי את Omron Make G3MB-202P SSR

  • SSR בעל 2 אמפר. הקיבולת הנוכחית.
  • יכול פועל על 5VDC.
  • ספק מיתוג מעבר אפס.
  • מעגל Snubber מובנה.

מהו מעבר אפס?

• אספקת AC של 50 HZ היא מתח סינוסי.
• קוטביות מתח האספקה השתנתה כל 20 מילל שניה ו -50 פעמים בשנייה אחת.
• המתח מקבל אפס כל 20 מילל שניה.

• מעבר אפס SSR מזהה פוטנציאל אפס של מתח ומפעיל פלט במופע זה.

  לדוגמה:- אם הפקודה תשלח ב 45 מעלות (מתח בשיא המרבי), SSR מופעל ב 90 מעלות (כאשר המתח הוא אפס)

• זה מפחית את העליות והרעש של המיתוג.
• נקודת מעבר אפס מוצגת בתמונה המצורפת (טקסט מודגש באדום)

שלב 6: בחירת PIN ESP8266

ESP8266 כולל 11 GPIO וסיכת ADC אחת. (עיין שלב 3)

בחירת הסיכה של esp8266 היא קריטית בגלל קריטי מתחת.

קריטריונים לבחירת קלט:-

• GPIO PIN15 נדרש להיות נמוך במהלך האתחול ESP חכם אחר לא יאתחל.

  נסה לבצע אתחול מכרטיס SD אם GPIO15 גבוה במהלך האתחול

• ESP8266 neve boot אם GPIO PIN1 או GPIO 2 או GPIO 3 נמוך בזמן האתחול.

קריטריונים לבחירת תפוקה:-

• PIN 1, 2, 15 & 16 של GPIO מתגבר במהלך האתחול (לפרק זמן).
• אם אנו משתמשים בסיכה זו מכיוון שהקלט וה- PIN נמצאים ברמה נמוכה במהלך האתחול, סיכה זו ניזוקה עקב קצר בין PIN הנמוך אך ESP8266 הופך אותו גבוה במהלך האתחול.

מסקנה סופית:-

לבסוף GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 נבחרים לפלט.

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 נבחרים עבור קלט.

לְהַכרִיחַ:-

• GPIO1 & 3 הם סיכות UART המשמשות להבזק ESP8266 ורצינו להשתמש גם בהן כפלט.
• GPIO0 משמש להכנסת ESP למצב פלאש והחלטנו להשתמש בו גם כפלט.

פתרון לאילוץ לעיל:-

1. הבעיה נפתרה על ידי מתן שני מגשרים.

   1. מגשר מצב הבזק: - במצב זה כל שלוש הסיכות מבודדות ממעגל המיתוג ומחוברות לכותרת מצב הבזק.
   2. מגשר מצב הפעלה:- במצב זה כל שלוש הסיכות יתחברו למעגל המיתוג.

שלב 7: בחירת אופוטוקולר

פרטי PIN:-

• צד כניסה PIN 1 & 2 (LED מובנה)

  • פין 1:- אנודה
  • Pnd 2:- קתודה

• PIN 3 & 4 צד פלט (טרנזיסטור צילום.

  • פין 3:- פולט
  • סיכה 4:- אספן

בחירת מעגל מיתוג פלט

1. ESP 8266 GPIO יכול להאכיל רק 20 מ לפי esprissif.
2. מצמד אופטי משמש להגנה על PIN PIN ESP GPIO במהלך החלפת SSR.

3. נגד 220 אוהם משמש להגבלת הזרם של GPIO.

   השתמשתי ב 200, 220 & 250 וכל הנגדים עובדים בסדר

4. חישוב נוכחי I = V / R, I = 3.3V / 250*Ohms = 13 ma.
5. ל- PC817 קלט LED יש התנגדות מסוימת הנחשבת לאפס עבור צד בטוח.

בחירת מעגל מיתוג קלט

1. מחברים אופטיים PC817 משמשים במעגל קלט עם נגד הגבלת זרם של 220 אוהם.
2. פלט של מצמד אופטי מחובר ל- GPIO יחד עם נגד Pull-UP.

שלב 8: הכנת פריסת המעגלים

לאחר בחירת כל הרכיבים והגדרת מתודולוגיית החיווט, אנו יכולים להמשיך ולפתח מעגל באמצעות כל תוכנה.

השתמשתי ב- Easyeda שהיא פלטפורמת פיתוח PCB מבוססת אינטרנט וקל לשימוש.

כתובת URL של Easyeda:- EsasyEda

לשם הסבר פשוט חילקתי את המעגל כולו בגושים. & הראשון הוא מעגל חשמל.

מעגל חשמל A:- 230 VAC עד 5 VDC

1. HI-Link הופך את HLK-PM01 SMPS המשמש להמרת 230Vac ל- 5 V DC.
2. הספק מרבי הוא 3 וואט. פירוש הדבר שהוא יכול לספק 600 ma.

מעגל חשמל B:- 5VDC עד 3.3VDC

מכיוון ש- PCB זה מצב DIY. יש לי לספק שתי שיטות להמיר 5V ל 3.3V.

1. שימוש בווסת מתח AMS1117.
2. שימוש בממיר באק.

כל אחד יכול להשתמש לפי זמינות רכיבים.

שלב 9: חיווט ESP8266

אפשרות יציאת נטו משמשת כדי להפוך את סכמטי לפשוט.

מהו יציאת Net ??

1. פירוש נטו פוסט אומר שנוכל לספק שם לצומת משותפת.
2. על ידי שימוש באותו שם בחלק אחר, Easyeda תחשב בכל אותו שם כמכשיר מחובר יחיד.

איזה כלל בסיסי של חיווט esp8266

1. סיכת CH_PD חייבת להיות גבוהה.
2. איפוס איפוס נדרש להיות גבוה במהלך פעולה רגילה.
3. GPIO 0, 1 & 2 לא אמור להיות נמוך בזמן האתחול.
4. GPIO 15 לא אמור להיות ברמה גבוהה במהלך האתחול.
5. בהתחשב בכל הנקודות לעיל בחשבון ערכת החיווט ESP8266 מוכנה. & מוצג בתמונה סכמטית.
6. GPIO2 משמש כ- LED LED ומחובר בקוטביות הפוכה כדי להימנע מ- GPIO2 LOW במהלך האתחול.

שלב 10: מעגל מיתוג פלט ESP8266

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 בשימוש כפלט.

1. כדי לשמור על GPIO 0 & 1 ברמה גבוהה החיווט שלה שונה במקצת מפלט אחר.

   1. דוכן סיכה זו הוא 3.3V במהלך האתחול.
   2. PIN1 של PC817 שהיא האנודה מחוברת ל- 3.3V.
   3. PIN2 שהוא קתודה מחובר ל- GPIO באמצעות נגד הגבלת זרם (220/250 אוהם).
   4. כאשר דיודה מוטה קדימה יכולה לעבור 3.3V (ירידה של דיודה 0.7V) שני ה- GPIO מקבלים כמעט 2.5 VDC במהלך האתחול.

2. סיכת GPIO הנותרת המחוברת ל- PIN1, שהיא אנודה של PC817 & הקרקע מחוברת ל- PIN2 שהיא קתודה באמצעות נגד הגבלת זרם.

   1. מכיוון שקרקע מחוברת לקתודה היא תעבור מ- PC817 LED ותשאיר את GPIO ברמה נמוכה.
   2. זה הופך את GPIO15 לנמוך במהלך האתחול.
3. פתרנו את הבעיה של שלושת ה- GPIO על ידי אימוץ מערכת חיווט שונה.

שלב 11: קלט Esp8266

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 משמשים כקלט.

מכיוון שחיווט קלט יתחבר למכשיר שטח, יש צורך בהגנה על ESP8266 GPIO.

מחבר אופטי PC817 המשמש לבידוד קלט.

1. קתודות כניסת PC817 מחוברות לכותרות פינים באמצעות נגד הגבלת זרם (250 אוהם).
2. האנודה של כל Optocoupler מחובר עם 5VDC.
3. בכל פעם שסיכת קלט מחוברת לקרקע, Optocoupler יעביר מוטה וטרנזיסטור הפלט מופעל.
4. אספן של מצמד אופטי מחובר ל- GPIO יחד עם נגד משיכה של 10 K.

מהו Pull-up ???

• נעשה שימוש בנגד משיכה כדי לשמור על GPIO יציב בעל ערך גבוה המחובר ל- GPIO וקצה אחר מחובר ל- 3.3V.
• זה לשמור על GPIO ברמה גבוהה ולהימנע מהפעלת שווא.

שלב 12: סכמטי סופי

לאחר סיום כל החלקים הגיע הזמן לבדוק את החיווט.

Easyeda לספק תכונה עבור זה.

שלב 13: המרת PCB

שלבים להמרת המעגל לפריסת PCB

1. מעגל לאחר ייצור אנו יכולים להמיר אותו לפריסת PCB.
2. על ידי לחיצה על האפשרות Convert to PCB של מערכת Easyeda תתחיל המרה של סכמטי ל- PCB Layout.
3. אם קיימות שגיאות חיווט או סיכות שאינן בשימוש, נוצרת שגיאה/אזעקה.
4. על ידי בדיקת שגיאה בחלק הימני של דף פיתוח התוכנה אנו יכולים לפתור כל שגיאה אחת אחת.
5. פריסת PCB שנוצרה אחרי כל פתרון השגיאות.

שלב 14: פריסת PCB וסידור רכיבים

מיקום רכיבים

1. כל הרכיבים בפועל שלהם

2. המידות והתוויות מוצגות במסך פריסת ה- PCB.

   השלב הראשון הוא סידור רכיב

3. נסה לשים רכיב מתח גבוה ונמוך ככל האפשר.

4. התאם כל רכיב בהתאם לגודל PCB הנדרש.

   לאחר סידור כל המרכיבים נוכל לייצר עקבות

5. (יש להתאים את רוחב העקבות לפי הזרם של חלק המעגל)
6. חלק מהעקבות נחקרות בתחתית ה- PCB באמצעות פונקציית שינוי פריסה.
7. עקבות כוח ממשיכות להיחשף למזיגת הלחמות לאחר ייצור.

שלב 15: פריסת PCB סופית

שלב 16: Checkign תצוגת תלת -ממד וייצור קובץ Ggerber

Easyeda מספקת אפשרות תצוגה תלת -ממדית שבה אנו יכולים לבדוק תצוגת תלת -ממד של PCB ולקבל מושג איך היא נראית לאחר ייצור.

לאחר בדיקת תצוגה תלת -ממדית צור קבצי גרבר.

שלב 17: ביצוע הזמנה

לאחר יצירת מערכת הקבצים של גרבר מספק מבט קדמי של פריסת ה- PCB הסופית ועלות של 10 PCB.

אנו יכולים לבצע הזמנה ל- JLCPCB ישירות על ידי לחיצה על כפתור "הזמנה ב- JLCPCB".

אנו יכולים לבחור מיסוך צבע בהתאם לדרישה ובחירת אופן משלוח.

על ידי ביצוע ההזמנה והתשלום אנו מקבלים PCB בתוך 15-20 ימים.

שלב 18: קבלת PCB

בדוק את הלוח הקדמי ומאחור לאחר קבלת אותו.

שלב 19: רכיב רכיב ב- PCB

בהתאם לזיהוי רכיבים ב- PCB כל רכיבי הלחמה החלו.

היזהר:- טביעת רגל מסוימת היא צד לאחור, לכן בדוק את התיוג על הלוח המודרני וחלקו ידני לפני ההלחמה הסופית.

שלב 20: עובי מסילת הכוח עולה

עבור מסלולי חיבור לחשמל שמתי מסלולים פתוחים במהלך תהליך פריסת PCB.

כפי שמוצג בתמונה כל עקבות החשמל פתוחים ולכן שפכו עליה הלחמה נוספת כדי להגדיל את יכולת הטיפול בדומדמניות.

שלב 21: בדיקה אחרונה

לאחר הלחמת כל הרכיבים בחרו את כל הרכיבים באמצעות מולטימטר

1. בדיקת ערך הנגד
2. בדיקת LED של Optocoupler
3. בדיקת הארקה.

שלב 22: קושחה מהבהבת

שלושה מגשרים של PCB משמשים להכניס esp למצב אתחול.

בדוק מגשר בחירת כוח על שבב 3.3VDC של שבב FTDI.

חבר שבב FTDI ל- PCB

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

שלב 23: קושחת Flash Tasamota ב- ESP

פלאש טסמוטה ב- ESP8266

1. הורד קובץ Tasamotizer & tasamota.bin.
2. קישור הורדה של Tasmotizer:- tasmotizer
3. קישור הורדה של tasamota.bin:- Tasmota.bin
4. התקן tasmotazer ופתח אותו.
5. ב- tasmotizer לחץ על selectport drill dawn.
6. אם FTDI מחובר אז יציאה מופיעה ברשימה.
7. בחר יציאה מהרשימה. (במקרה של יציאה מרובה, בדוק איזו יציאה היא של FTDI)
8. לחץ על כפתור הפתוח ובחר קובץ Tasamota.bin ממיקום ההורדה.
9. לחץ על מחק לפני המהבהב (נקה סף אם יש נתונים)
10. הקש על Tasamotize! לַחְצָן
11. אם הכל בסדר אז אתה מקבל סרגל התקדמות של מחיקת פלאש.
12. לאחר השלמת התהליך הוא מציג חלונות קופצים "הפעלה מחדש".

נתק את FTDI מה- PCB.

שנה מגשר שלוש מ- Flash ל- Run Side.

שלב 24: הגדרת Tasmota

חבר את מתח AC ל- PCB

עזרה מקוונת להגירת טסמוטה: -עזרה בהגירת טסמוטה

ESP יתחיל והסטטוס יוביל של פלאש PCB. פתח את Wifimanger במחשב הנייד זה מראה AP חדש "Tasmota" לחבר אותו. ברגע שנפתח דף אינטרנט מחובר.

1. הגדר את WIFI ssid והסיסמה של הנתב שלך בדף הגדר Wifi.
2. המכשיר יופעל מחדש לאחר השמירה.
3. לאחר התחברות מחדש פתח את הנתב, בדוק אם יש מכשיר IP חדש וציין את ה- IP שלו.
4. פתח את דף האינטרנט והזן את ה- IP הזה. דף אינטרנט פתוח להגדרת Tasmota.
5. הגדר את סוג המודול (18) באפשרות מודול התצורה והגדר את כל הקלט והפלט כאמור בתמונת העברה.
6. הפעל מחדש את PCB וזה טוב ללכת.

שלב 25: מדריך חיווט והדגמה

חיווט סופי וניסוי PCB

החיווט של כל 5 הכניסות מחובר ל -5 מתג/לחצן.

החיבור השני של כל 5 המכשירים מחובר לחוט "G" משותף של כותרת קלט.

חיבור צד פלט 5 חוטים ל -5 מכשירי בית.

תן 230 לקלט של PCB.

Smart Swith עם 5 קלט ו -5 פלט מוכן לשימוש.

הדגמת משפט:- הדגמה