Techswitch 1.0: 25 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Giv Smart Home mulighed for TechSwitch-1.0 (DIY-tilstand)

Hvad er TechSwitch-1.0 (DIY-tilstand)

TechSwitch-1.0 er ESP8266-baseret smart switch. den kan styre 5 husholdningsapparater.

Hvorfor er det DIY -tilstand ??

Det er designet til at blinke igen når som helst. der er to mode valg jumper på printkort

1) Kørtilstand:- til regelmæssig drift.

2) Flashtilstand:-i denne tilstand kan brugeren flashe chippen igen ved at følge proceduren for re-flash.

3) Analog indgang:- ESP8266 har en ADC 0-1 Vdc. Dens header leveres også på PCB til at spille med enhver analog sensor.

Tekniske specifikationer for TechSwitch-1.0 (DIY-tilstand)

1. 5 Output (230V AC) + 5 Input (0VDC switch) + 1 Analog input (0-1VDC)

2. Bedømmelse:- 2,0 Ampere.

3. Skifteelement:- SSR +Zero Crossing-switch.

4. Beskyttelse:- Hver udgang beskyttet af 2 Amp. glas sikring.

5. Firmware brugt:- Tasmota er let at bruge og stabil firmware. Det kan blinkes af forskellige firmware som sin DIY -tilstand.

6. Indgang:- Optokoblet (-Ve) -skift.

7. ESP8266 effektregulator kan være dobbelt tilstand:- kan bruge Buck converter også AMS1117 regulator.

Forbrugsvarer

• Detaljeret BOQ er vedhæftet.

  · Strømforsyning:- Mærke:- Hi-Link, Model:- HLK-PM01, 230V x 5 VDC, 3W (01)

  · Mikrocontroller:- ESP12F (01)

  · 3.3 VDC regulator:- Dobbeltspænding kan bruges hver

  · Buck -konverter (01)

  · AMS1117 Spændingsregulator. (01)

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

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

  · LED: -Farve:- Enhver, pakke THT (01)

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

  · 100 Ohm modstand:- Keramik (5)

  · 8k Ohm modstand:- Keramik (1)

  · 2k2 Ohm modstand:- Keramik (1)

  · 10K Ohm modstand:- Keramik (13)

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

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

  · PCB Male Header:- Three header med Three pin & One header med 4 Pin. så en standardstrimmel med mandlig overskrift er at foretrække at anskaffe.

Trin 1: Accept afslutning

Afslutning af koncept:- Jeg har defineret krav som nedenfor

1. Lav Smart Switch med 5 switch & dåse styret af WIFI.

2. Det kan fungere uden WIFI ved hjælp af fysiske kontakter eller trykknap.

3 Omskifteren kan være DIY-tilstand, så den kan genblinker.

4. Det kan passe ind i eksisterende tavle uden at ændre kontakter eller ledninger.

5. ALLE GPIO af mikrokontroller skal bruges, da det er DIY -tilstand.

6. Skifte enhed skal SSR & nul krydsning for at undgå støj og skifte overspændinger.

7. PCB -størrelse Skal være lille nok, så den kan passe ind i eksisterende tavle.

Da vi færdiggjorde kravet, er næste trin at vælge hardware

Trin 2: Valg af mikrokontroller

Kriterier for valg af mikrokontroller

1. Påkrævet GPIO: -5 input + 5 Output + 1 ADC.
2. Wifi aktiveret
3. Let at genblinke for at give DIY-funktionalitet.

ESP8266 er velegnet til ovenstående krav. den har 11 GPIO + 1 ADC + WiFi aktiveret.

Jeg har valgt ESP12F -modul, som er ESP8266 mikrokontrollerbaseret Devlopment -kort, det har en lille formfaktor, og alle GPIO er udfyldt for let brug.

Trin 3: Kontrol af GPIO -detaljer om ESP8266 -kortet

• I henhold til ESP8266 -datablad bruges nogle GPIO til særlige funktioner.
• Under Breadboard Trial ridsede jeg i hovedet, da jeg ikke kunne starte det.
• Endelig ved at undersøge på internettet og spille det med brødbræt, har jeg opsummeret GPIO -data og lavet en enkel tabel til let forståelse.

Trin 4: Valg af strømforsyning

Valg af strømforsyning

• I Indien er 230VAC hjemmeforsyning. da ESP8266 fungerer på 3.3VDC, skal vi vælge 230VDC / 3.3VDC strømforsyning.
• Men Power Switching enhed, som er SSR og fungerer på 5VDC, så jeg er nødt til at vælge strømforsyning, der også har 5VDC.
• Endelig valgt strømforsyning med 230V/5VDC.
• For at få 3.3VDC har jeg valgt Buck converter med 5VDC/3.3VDC.
• Da vi skal designe DIY -tilstand, leverer jeg også levering af AMS1117 lineær spændingsregulator.

Endelig konklusion

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

HI-LINK laver HLK-PM01 smps

Anden konvertering er 5VDC til 3.3VDC

Til dette har jeg valgt 5V/3.3V Buck converter og levering af AMS1117 Lineær spændingsregulator

PCB fremstillet på en sådan måde, at den kan bruge AMS1117 eller buck converter (enhver).

Trin 5: Valg af skiftende enhed

• Jeg har valgt Omron Make G3MB-202P SSR

  • SSR med 2 amp. nuværende kapacitet.
  • Kan fungere på 5VDC.
  • Giv nulkrydsningsskift.
  • Indbygget Snubber kredsløb.

Hvad er Zero Crossing?

• 50 HZ vekselstrømforsyning er sinusformet spænding.
• Forsyningsspændingspolariteten ændres hvert 20. mille sekund og 50 gange på et sekund.
• Spændingen bliver nul for hver 20 mille sekund.

• Nulkrydsnings -SSR registrerer nulspændingspotentiale og tænder output på denne instans.

  For eksempel:- hvis kommando sendes ved 45 grader (spænding ved maksimal spids), SSR tændt ved 90 grader (når spændingen er nul)

• Dette reducerer koblingsstød og støj.
• Nulkrydsningspunkt vises i vedhæftede billede (rød markeret tekst)

Trin 6: Valg af PIN -kode ESP8266

ESP8266 har i alt 11 GPIO og en ADC -pin. (Se trin 3)

Valg af nål til esp8266 er afgørende på grund af nedenstående critaria.

Kriterier for valg af input:-

• GPIO PIN15 Kræves for at være lav under opstart, ellers vil ESP ikke starte.

  Prøv at starte fra SD -kort, hvis GPIO15 er høj under opstart

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

Kriterier for valg af output:-

• GPIO PIN 1, 2, 15 og 16 bliver høje under opstart (i brøkdel af tiden).
• hvis vi bruger denne pin som input & PIN er på LOW niveau under opstart, så bliver denne pin beskadiget på grund af kortslutning mellem PIN, som er lav, men ESP8266 drejer den HØJ under opstart.

Endelig konklusion:-

Endelig vælges GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 til output.

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 er valgt til input.

Begræns:-

• GPIO1 & 3 er UART -pins, der bruges til at blinke ESP8266, og vi ville også bruge dem som output.
• GPIO0 bruges til at sætte ESP i flash -tilstand, og vi besluttede også at bruge det som output.

Løsning for ovenstående begrænsning:-

1. Problem løst ved at give to springere.

   1. Flash mode jumper: - I denne position er alle tre ben isoleret fra omskifter kredsløb og forbundet til flash mode header.
   2. Run mode jumper:- I denne position tilsluttes alle tre ben til koblingskredsløbet.

Trin 7: Valg af optokobler

PIN-detalje:-

• PIN 1 & 2 indgangsside (indbygget LED)

  • Pin 1:- Anode
  • Pnd 2:- Katode

• PIN 3 & 4 Output Side (Fototransistor.

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

Valg af udgangskontaktkredsløb

1. ESP 8266 GPIO kan kun fodre 20 m.a. ifølge esprissif.
2. Optokobler bruges til at beskytte ESP GPIO PIN under SSR -skift.

3. 220 Ohms modstand bruges til at begrænse strømmen af GPIO.

   Jeg har brugt 200, 220 og 250, og alle modstande fungerer fint

4. Nuværende beregning I = V / R, I = 3,3V / 250*Ohm = 13 ma.
5. PC817 input LED har en vis modstand, der betragtes som nul for sikker side.

Valg af inputomskifterkredsløb

1. PC817 optokoblere bruges i indgangskredsløb med 220 ohm strømbegrænsende modstand.
2. Output fra optokobler er forbundet med GPIO sammen med Pull-UP-modstand.

Trin 8: Forberedelse af kredsløbslayout

Efter at have valgt alle komponenter og defineret ledningsmetoder, kan vi gå videre til at udvikle kredsløb ved hjælp af enhver software.

Jeg har brugt Easyeda, som er webbaseret PCB -udviklingsplatform og let at bruge.

URL til Easyeda:- EsasyEda

For enkel forklaring har jeg delt hele kredsløb i bidder. & først er strømkredsløb.

Strømkredsløb A:- 230 VAC til 5 VDC

1. HI-Link gør HLK-PM01 SMPS brugt til at konvertere 230Vac til 5 V DC.
2. Maksimal effekt er 3 Watt. betyder, at den kan levere 600 ma.

Strømkredsløb B:- 5VDC til 3,3VDC

Da dette printkort er DIY -tilstand. Jeg har givet to metoder til at konvertere 5V til 3.3V.

1. Brug af AMS1117 spændingsregulator.
2. Brug af Buck Converter.

alle kan bruges efter komponentens tilgængelighed.

Trin 9: ESP8266 Kabelføring

Netport -indstilling bruges til at gøre skematisk enkel.

Hvad er Netport ??

1. Netpost betyder, at vi kan give navn til fælles kryds.
2. ved at bruge samme navn i forskellige dele, betragter Easyeda alle samme navn som en enkelt tilsluttet enhed.

Nogle grundlæggende regler for esp8266 ledninger

1. CH_PD -pin skal være høj.
2. Nulstil pin skal være høj under normal drift.
3. GPIO 0, 1 & 2 bør ikke være lavt under opstart.
4. GPIO 15 bør ikke være på højt niveau under opstart.
5. I betragtning af alle ovenstående punkter i tankerne er ESP8266 -ledningsskema udarbejdet. & vist i skematisk billede.
6. GPIO2 bruges som status -LED og tilsluttet LED i omvendt polaritet for at undgå GPIO2 LOW under opstart.

Trin 10: ESP8266 Output Switching Circuit

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 brugt som output.

1. For at holde GPIO 0 & 1 på et højt niveau er dets ledninger en smule anderledes end andre output.

   1. Booth denne pin er på 3.3V under opstart.
   2. PIN1 på PC817, som er anode, er forbundet til 3,3V.
   3. PIN2, som er katode, er forbundet til GPIO ved hjælp af strømbegrænsende modstand (220/250 ohm).
   4. Som fremadrettet partisk diode kan passere 3,3V (0,7V diodefald) Begge GPIO får næsten 2,5 VDC under opstart.

2. Den resterende GPIO -pin er forbundet med PIN1, som er Anode på PC817 & Ground er forbundet med PIN2, som er katode ved hjælp af strømbegrænsende modstand.

   1. Da jorden er forbundet med katode, vil den passere fra PC817 LED og holde GPIO på lavt niveau.
   2. Dette gør GPIO15 LOW under opstart.
3. Vi løste problemet med alle tre GPIO ved at vedtage forskellige ledningsskemaer.

Trin 11: Esp8266 Input

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 bruges som input.

Da inputledninger vil blive tilsluttet fieldenheden, kræves beskyttelse for ESP8266 GPIO.

PC817 optokobler bruges til inputisolering.

1. PC817 -indgangskatoder er forbundet med pinhoveder ved hjælp af strømbegrænsende modstand (250 ohm).
2. Anode for alle Optocoupler er forbundet med 5VDC.
3. Når Input -stiften er forbundet til jorden, vil Optocoupler videresende forudindtaget og output -transistoren tændt.
4. Optokoblerens samler er forbundet med GPIO sammen med 10 K pull-up modstand.

Hvad er Pull-up ???

• Pull-up modstand bruges For at holde GPIO stabil, er en høj værdi modstand forbundet med GPIO, og en anden ende er forbundet til 3,3V.
• dette holder GPIO på højt niveau og undgår falsk udløsning.

Trin 12: Endelig skematisk

Efter afslutning af alle dele er det tid til at kontrollere ledninger.

Easyeda Giv funktion til dette.

Trin 13: Konverter PCB

Trin til konvertering af kredsløb til PCB -layout

1. Efterfremstillingskredsløb kan vi konvertere det til PCB -layout.
2. Ved at trykke på Konverter til printkort vil Easyeda system starte konvertering af Skematisk til PCB layout.
3. Hvis der er ledningsfejl eller ubenyttede stifter, genereres fejl/alarm.
4. Ved at kontrollere Fejl i højre side af softwareudviklingssiden kan vi løse hver fejl én efter én.
5. PCB -layout genereret efter al fejlløsning.

Trin 14: PCB -layout og komponentarrangement

Komponentplacering

1. Alle komponenter med dens faktiske

2. dimensioner og etiketter vises på PCB -layoutskærmen.

   Første trin er at arrangere komponent

3. Prøv at lægge højspændings- og lavspændingskomponent så langt som muligt.

4. Juster hver komponent efter den krævede størrelse på printkort.

   Efter at have arrangeret alle komponenter kan vi lave spor

5. (sporbredde skal justeres i henhold til strømmen i kredsløbsdelen)
6. Nogle af sporene spores i bunden af pcb ved hjælp af layoutændringsfunktion.
7. Strømspor bliver ved med at blive udsat for loddehældning efter fremstilling.

Trin 15: Endeligt PCB -layout

Trin 16: Checkign 3D -visning og generering af Ggerber -fil

Easyeda giver mulighed for 3D -visning, hvor vi kan kontrollere 3D -visning af PCB og få en idé om, hvordan det ser ud efter fremstilling.

Efter kontrol af 3D -visning Generer Gerber -filer.

Trin 17: Afgivelse af ordre

Efter generering af Gerber -filsystem giver frontvisning af det endelige PCB -layout og omkostninger på 10 PCB.

Vi kan afgive ordre til JLCPCB direkte ved at trykke på knappen "Bestil på JLCPCB".

Vi kan vælge farvemaskering efter krav og vælge leveringsform.

Ved at placere ordre og foretage betaling får vi PCB inden for 15-20 dage.

Trin 18: Modtagelse af printkort

Kontroller printpladen for og bag efter modtagelse.

Trin 19: Komponent Soldring på printkort

I henhold til komponentidentifikation på PCB startede alle komponentlodninger.

Pas på:- En del af fodaftrykket er bagudvendt, så tjek mærkning på PCB og delmanual før endelig lodning.

Trin 20: Tykkelse af strømspor øges

For strømforbindelsesspor satte jeg åbne spor under PCB -layoutprocessen.

Som vist på billedet er alle strømspor åbne, så der hældes ekstra lodning på for at øge solbærplejekapaciteten.

Trin 21: Endelig kontrol

Efter lodning af alle komponenter tjekkede alle komponenter ved hjælp af multimeter

1. Kontrol af modstandsværdi
2. Optokobler LED -kontrol
3. Jordingskontrol.

Trin 22: Blinkende firmware

Tre springere af PCB bruges til at sætte esp i boot -tilstand.

Kontroller jumper til valg af strøm på 3.3VDC af FTDI -chip.

Tilslut FTDI -chip til PCB

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

Trin 23: Flash Tasamota -firmware på ESP

Flash Tasmota på ESP8266

1. Download filen Tasamotizer & tasamota.bin.
2. Download link til Tasmotizer:- tasmotizer
3. Download link til tasamota.bin:- Tasmota.bin
4. Installer tasmotazer, og åbn den.
5. I tasmotizer klik på selectport drill dawn.
6. hvis FTDI er tilsluttet, vises porten på listen.
7. Vælg port fra listen. (I tilfælde af flere port, skal du kontrollere, hvilken port der er af FTDI)
8. klik på knappen Åbn, og vælg filen Tasamota.bin fra downloadplaceringen.
9. klik på Slet, før du blinker (fjern spiff, hvis der er data)
10. Tryk på Tasamotize! Knap
11. hvis alt er ok, får du statuslinje med at slette flash.
12. når processen er afsluttet, viser den "genstart esp" popup.

Afbryd FTDI fra PCB.

Skift tre jumper fra Flash til Run Side.

Trin 24: Indstilling af Tasmota

Tilslut vekselstrøm til PCB

Hjælp til Tasmota-konfigration online: -Tasmota-hjælp til konfigration

ESP starter, og statusindikator for PCB -flashenhed. Åbn Wifimanger på bærbar Det viser nye AP "Tasmota" forbinde det. når tilsluttet webside åbnes.

1. Konfigurer WIFI -ssid og adgangskode til din router på siden Konfigurer Wifi.
2. Enheden genstarter efter gemning.
3. Når du har oprettet forbindelse igen Åbn din router, tjek for ny enhedens ip, og noter dens IP.
4. åbn webside og indtast denne IP. Webside åben for tasmota -indstilling.
5. Indstil modultype (18) i konfigurationsmodulmuligheden, og indstil alle input og output som nævnt i comnfigrationsbillede.
6. genstart PCB og det er godt at gå.

Trin 25: Kabelføring og demo

Endelig ledningsføring og prøve af PCB

Ledninger til alle 5 indgange er forbundet til 5 switch/knap.

Anden tilslutning af alle 5 enheder er forbundet til fælles "G" -tråd i inputhovedet.

Output side 5 Wire -forbindelse til 5 hjemmeapparater.

Giv 230 til input af PCB.

Smart Swith med 5 input og 5 output er klar til brug.

Demo af retssag:- Demo