Techswitch 1.0: 25 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Trao quyền cho ngôi nhà thông minh bằng TechSwitch-1.0 (Chế độ Tự làm)

TechSwitch-1.0 (Chế độ Tự làm) là gì

TechSwitch-1.0 là công tắc thông minh dựa trên ESP8266. nó có thể điều khiển 5 thiết bị gia dụng.

Tại sao nó là chế độ DIY ??

Nó được thiết kế để nhấp nháy lại bất kỳ lúc nào. có hai jumper lựa chọn chế độ trên PCB

1) Chế độ Chạy: - cho hoạt động thường xuyên.

2) Chế độ Flash: - trong chế độ này người dùng có thể flash lại chip bằng cách làm theo quy trình Re-flash.

3) Ngõ vào Analog: - ESP8266 có một ADC 0-1 Vdc. Tiêu đề của nó cũng được cung cấp trên PCB để chơi với bất kỳ cảm biến Analog nào.

Đặc điểm kỹ thuật của TechSwitch-1.0 (chế độ DIY)

1. 5 Ngõ ra (230V AC) + 5 Ngõ vào (chuyển mạch 0VDC) + 1 Ngõ vào Analog (0-1VDC)

2. Đánh giá: - 2.0 Amps.

3. Phần tử chuyển mạch: - Chuyển mạch SSR + Zero Crossing.

4. Bảo vệ: - Mỗi đầu ra được bảo vệ bởi 2 Amp. cầu chì thủy tinh.

5. Firmware sử dụng: - Tasmota dễ sử dụng và firmware ổn định. Nó có thể được flash bởi các phần mềm cơ sở khác nhau như là chế độ Tự làm của nó.

6. Đầu vào: - Chuyển mạch opto ghép nối (-Ve).

7. Bộ điều chỉnh công suất ESP8266 có thể là chế độ kép: - có thể sử dụng bộ chuyển đổi Buck cũng như bộ điều chỉnh AMS1117.

Quân nhu

• BOQ chi tiết được đính kèm.

  · Nguồn điện: - Sản xuất: - Hi-Link, Model: - HLK-PM01, 230V x 5 VDC, 3W (01)

  · Bộ vi điều khiển: - ESP12F (01)

  · Bộ điều chỉnh 3.3 VDC: - Cung cấp kép bất kỳ cái nào có thể được sử dụng

  · Bộ chuyển đổi Buck (01)

  · Bộ điều chỉnh điện áp AMS1117. (01)

  · PC817: - Opt coupler Sản xuất: - Gói Sharp: -THT (10)

  · G3MB-202PL: - SSR Make Omron (05), Chuyển mạch bằng không.

  · LED: -Màu sắc: - Bất kỳ, Gói THT (01)

  · Điện trở 220 hoặc 250 Ohm: - Gốm (11)

  · Điện trở 100 Ohm: - Gốm (5)

  · Điện trở 8k Ohm: - Gốm (1)

  · Điện trở 2k2 Ohm: - Gốm (1)

  · Điện trở 10K Ohm: - Gốm (13)

  · Nút ấn: -Mã phần: - EVQ22705R, Loại: - có Hai đầu cuối (02)

  · Cầu chì thủy tinh: - Loại: - Thủy tinh, Định mức: - 2 Amp @ 230V AC. (5)

  · Đầu cắm Nam PCB: - Ba tiêu đề với ba chân & Một tiêu đề với 4 chân. vì vậy một tiêu đề Strip of Male tiêu chuẩn được ưu tiên mua hơn.

Bước 1: Hoàn thiện liên tục

Hoàn thiện khái niệm: - Tôi đã xác định yêu cầu như dưới đây

1. Làm Smart Switch có 5 Switch & Có thể điều khiển bằng WIFI.

2. Nó có thể hoạt động không có WIFI bằng Công tắc vật lý hoặc Nút ấn.

3 Công tắc có thể là chế độ Tự làm để nó có thể được nhấp nháy lại.

4. Nó có thể phù hợp với bảng công tắc hiện có mà không cần thay đổi bất kỳ công tắc hoặc hệ thống dây điện nào.

5. TẤT CẢ GPIO của Vi điều khiển được sử dụng vì nó là chế độ Tự làm.

6. Thiết bị chuyển mạch nên SSR & không vượt qua để tránh tiếng ồn & đột biến chuyển mạch.

7. Kích thước của PCB Nên đủ nhỏ để nó có thể phù hợp với tổng đài hiện có.

Khi chúng tôi hoàn thành yêu cầu, bước tiếp theo là chọn phần cứng

Bước 2: Lựa chọn vi điều khiển

Các tiêu chí lựa chọn vi điều khiển

1. GPIO yêu cầu: -5 đầu vào + 5 đầu ra + 1 ADC.
2. Wi-Fi Bật
3. Dễ dàng flash lại để cung cấp chức năng DIY.

ESP8266 phù hợp với yêu cầu trên. nó có 11 GPIO + 1 ADC + WiFi được kích hoạt.

Tôi đã chọn mô-đun ESP12F là bo mạch Devlopment dựa trên vi điều khiển ESP8266, nó có formfactor nhỏ và tất cả GPIO đều được điền để dễ sử dụng.

Bước 3: Kiểm tra GPIO Detail của ESP8266 Board

• Theo bảng dữ liệu ESP8266, một số GPIO được sử dụng cho chức năng đặc biệt.
• Trong quá trình dùng thử Breadboard, tôi đã gãi đầu vì không thể khởi động nó.
• Cuối cùng, bằng cách nghiên cứu trên internet và chơi nó với breadboard, tôi đã tóm tắt dữ liệu GPIO và tạo một bảng đơn giản để dễ hiểu.

Bước 4: Lựa chọn nguồn điện

Lựa chọn nguồn điện

• Tại Ấn Độ, 230VAC là nguồn cung cấp trong nước. vì ESP8266 hoạt động trên 3.3VDC, chúng tôi phải chọn nguồn điện 230VDC / 3.3VDC.
• Nhưng thiết bị chuyển đổi nguồn là SSR & hoạt động trên 5VDC, vì vậy tôi phải chọn Nguồn cung cấp cũng có 5VDC.
• Nguồn điện cuối cùng được chọn có 230V / 5VDC.
• Để có được 3.3VDC, tôi đã chọn bộ chuyển đổi Buck có 5VDC / 3.3VDC.
• Vì chúng tôi phải thiết kế chế độ DIY, tôi cũng cung cấp bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính AMS1117.

Kết luận cuối cùng

Nguồn điện đầu tiên chuyển đổi là 230VAC / 5 VDC có công suất 3W.

HI-LINK tạo ra bộ khuếch đại HLK-PM01

Chuyển đổi thứ hai là 5VDC thành 3.3VDC

Đối với điều này, tôi đã chọn bộ chuyển đổi 5V / 3.3V Buck và cung cấp bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính AMS1117

PCB được thực hiện theo cách đó nó có thể sử dụng AMS1117 hoặc bộ chuyển đổi buck (Bất kỳ ai).

Bước 5: Lựa chọn thiết bị chuyển mạch

• Tôi đã chọn Omron Make G3MB-202P SSR

  • SSR có 2 amp. công suất hiện tại.
  • Có thể hoạt động trên 5VDC.
  • Cung cấp chuyển mạch Zero qua.
  • Mạch Snubber có sẵn.

Zero Crossing là gì?

• Nguồn điện xoay chiều 50 HZ là điện áp hình sin.
• Phân cực điện áp nguồn thay đổi sau mỗi 20 mille giây & 50 lần trong một giây.
• Điện áp về 0 sau mỗi 20 mille giây.

• Không qua SSR phát hiện tiềm năng của điện áp bằng không và bật đầu ra trên trường hợp này.

  Ví dụ: - nếu lệnh gửi ở 45 Độ (điện áp ở đỉnh tối đa), SSR được bật ở 90 độ (khi điện áp bằng 0)

• Điều này làm giảm đột biến chuyển mạch và tiếng ồn.
• Điểm giao nhau 0 được hiển thị trong hình ảnh đính kèm (Văn bản được đánh dấu màu đỏ)

Bước 6: Chọn mã PIN ESP8266

ESP8266 có tổng cộng 11 GPIO và một chân ADC. (Tham khảo Bước 3)

Lựa chọn pin của esp8266 là rất quan trọng vì bên dưới critaria.

Tiêu chí lựa chọn đầu vào: -

• GPIO PIN15 Yêu cầu ở mức Thấp trong khi Khởi động ESP khôn ngoan khác sẽ không khởi động.

  Nó cố gắng khởi động từ thẻ SD nếu GPIO15 cao trong khi khởi động

• ESP8266 neve Boot Nếu GPIO PIN1 hoặc GPIO 2 hoặc GPIO 3 THẤP trong khi khởi động.

Tiêu chí lựa chọn đầu ra: -

• Mã PIN GPIO 1, 2, 15 & 16 đạt mức Cao trong khi Khởi động (trong một phần thời gian).
• nếu chúng ta sử dụng chân này làm đầu vào & mã PIN ở mức THẤP trong quá trình khởi động thì chân này bị hỏng do đoản mạch giữa mã PIN Thấp nhưng ESP8266 điều chỉnh nó CAO trong khi khởi động.

Kết luận cuối cùng:-

Cuối cùng GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 được chọn cho đầu ra.

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 được chọn cho Đầu vào.

Hạn chế: -

• GPIO1 & 3 là chân UART được sử dụng để flash ESP8266 và chúng tôi cũng muốn sử dụng chúng làm đầu ra.
• GPIO0 được sử dụng để đặt ESP ở chế độ flash và chúng tôi cũng quyết định sử dụng nó làm đầu ra.

Giải pháp cho hạn chế trên: -

1. Vấn đề được giải quyết bằng cách cung cấp hai jumper.

   1. Cầu nhảy chế độ nháy: - Ở vị trí này, tất cả ba chân được cách ly khỏi mạch chuyển đổi và được kết nối với tiêu đề chế độ nháy.
   2. Jumper mode: - Ở vị trí này cả ba chân sẽ được kết nối với mạch chuyển mạch.

Bước 7: Lựa chọn Optocoupler

Chi tiết mã PIN: -

• Mặt đầu vào PIN 1 & 2 (Đèn LED tích hợp)

  • Chân 1: - Cực dương
  • Pnd 2: - Cathode

• Mặt đầu ra PIN 3 & 4 (Bóng bán dẫn hình ảnh.

  • Pin 3: - Máy phát
  • Pin 4: - Bộ sưu tập

Lựa chọn mạch chuyển mạch đầu ra

1. ESP 8266 GPIO chỉ có thể cấp nguồn 20 m.a. theo esprissif.
2. Optocoupler được sử dụng để bảo vệ mã PIN GPIO của ESP trong quá trình chuyển đổi SSR.

3. Điện trở 220 Ohms được sử dụng để giới hạn dòng điện của GPIO.

   Tôi đã sử dụng 200, 220 & 250 và tất cả các điện trở đều hoạt động tốt

4. Tính toán hiện tại I = V / R, I = 3,3V / 250 * Ohms = 13 ma.
5. Đèn LED đầu vào PC817 có một số điện trở được coi là bằng không đối với phía an toàn.

Lựa chọn mạch chuyển mạch đầu vào

1. Bộ ghép quang PC817 được sử dụng trong mạch đầu vào với điện trở giới hạn dòng điện 220 ohms.
2. Đầu ra của optocoupler được kết nối với GPIO cùng với điện trở Pull-UP.

Bước 8: Chuẩn bị bố cục mạch

Sau khi lựa chọn tất cả các thành phần và xác định phương pháp đấu dây, chúng ta có thể chuyển sang phát triển Mạch bằng bất kỳ phần mềm nào.

tôi đã sử dụng Easyeda, nền tảng phát triển PCB dựa trên Web và dễ sử dụng.

URL của Easyeda: - EsasyEda

Đối với giải thích đơn giản, tôi đã chia toàn bộ mạch thành nhiều phần. & đầu tiên là mạch Nguồn.

Nguồn mạch A: - 230 VAC đến 5VDC

1. HI-Link làm cho HLK-PM01 SMPS được sử dụng để chuyển đổi 230Vac sang 5 V DC.
2. Công suất tối đa là 3 Watt. có nghĩa là nó có thể cung cấp 600 ma.

Mạch nguồn B: - 5VDC đến 3.3VDC

Vì PCB này là chế độ DIY. tôi đã cung cấp hai phương pháp để chuyển đổi 5V sang 3.3V.

1. Sử dụng AMS1117 Ổn áp.
2. Sử dụng Buck Converter.

bất kỳ ai cũng có thể sử dụng tùy theo tính khả dụng của thành phần.

Bước 9: Nối dây ESP8266

Tùy chọn cổng mạng được sử dụng để làm cho giản đồ đơn giản.

Cổng Net là gì ??

1. Net post có nghĩa là chúng tôi có thể cung cấp tên cho đường giao nhau chung.
2. bằng cách sử dụng cùng một tên ở các phần khác nhau, Easyeda sẽ coi tất cả cùng tên như một thiết bị được kết nối duy nhất.

Một số quy tắc cơ bản của dây esp8266

1. Chân CH_PD bắt buộc phải ở mức cao.
2. Đặt lại pin yêu cầu ở mức cao trong quá trình hoạt động bình thường.
3. GPIO 0, 1 & 2 không ở mức Thấp trong khi khởi động.
4. GPIO 15 không được ở mức Cao trong khi khởi động.
5. Xem xét tất cả các điểm trên trong tâm trí sơ đồ đấu dây ESP8266 được chuẩn bị. & được hiển thị trong hình ảnh giản đồ.
6. GPIO2 được sử dụng làm đèn LED Trạng thái & đèn LED được kết nối trong Phân cực ngược để tránh GPIO2 THẤP trong quá trình Khởi động.

Bước 10: Mạch chuyển mạch đầu ra ESP8266

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 được sử dụng đầu ra.

1. Để giữ GPIO 0 & 1 ở mức cao, hệ thống dây của nó hơi khác so với các đầu ra khác.

   1. Booth pin này ở 3,3V trong quá trình khởi động.
   2. PIN1 của PC817 là cực dương được kết nối với 3,3V.
   3. PIN2 là Cathode được kết nối với GPIO sử dụng điện trở giới hạn dòng (220/250 Ohms).
   4. Vì Diode phân cực thuận có thể vượt qua 3,3V (giảm 0,7V diode) Cả GPIO nhận được gần 2,5 VDC trong quá trình khởi động.

2. Chân GPIO còn lại được kết nối với PIN1 wihich là Anode của PC817 & Ground được kết nối với PIN2 là Cathode sử dụng điện trở hạn chế dòng điện.

   1. Khi Ground được kết nối với Cathode, nó sẽ truyền từ PC817 LED và giữ GPIO ở mức Thấp.
   2. Điều này làm cho GPIO15 THẤP trong quá trình khởi động.
3. Chúng tôi đã giải quyết vấn đề của cả ba GPIO bằng cách áp dụng các sơ đồ đấu dây khác nhau.

Bước 11: Đầu vào Esp8266

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 được sử dụng làm Đầu vào.

Vì dây đầu vào sẽ được kết nối với thiết bị hiện trường, cần có bảo vệ cho GPIO ESP8266.

Bộ ghép quang PC817 được sử dụng để cách ly đầu vào.

1. Các Cathode đầu vào PC817 được kết nối với đầu cắm Pin sử dụng điện trở giới hạn dòng (250 Ohms).
2. Cực dương của tất cả Optocoupler được kết nối với 5VDC.
3. Bất cứ khi nào chân Input kết nối với Ground, Optocoupler sẽ phân cực chuyển tiếp và bóng bán dẫn đầu ra được bật.
4. Bộ thu của optocoupler được kết nối với GPIO cùng với điện trở kéo lên 10 K.

Pull-up là gì ???

• Điện trở kéo lên được sử dụng Để giữ cho GPIO ổn định, điện trở giá trị cao được kết nối với GPIO và một đầu khác được kết nối với 3.3V.
• điều này giữ cho GPIO ở mức cao và tránh kích hoạt sai.

Bước 12: Sơ đồ cuối cùng

Sau khi hoàn thành tất cả các phần của nó để kiểm tra hệ thống dây điện.

Easyeda Cung cấp tính năng cho việc này.

Bước 13: Chuyển đổi PCB

Các bước chuyển đổi Circuit in sang PCB Layout

1. Mạch Aftermaking chúng ta có thể chuyển đổi nó sang bố cục PCB.
2. Bằng cách nhấn tùy chọn Convert to PCB, hệ thống Easyeda sẽ bắt đầu chuyển đổi Sơ đồ sang PCB Layout.
3. Nếu có bất kỳ lỗi dây nào hoặc các chân không sử dụng thì Lỗi / Báo động sẽ tạo ra.
4. Bằng cách kiểm tra Lỗi trong phần Bên phải của trang Phát triển phần mềm, chúng tôi có thể giải quyết từng lỗi một.
5. Bố trí PCB được tạo ra sau khi giải quyết tất cả lỗi.

Bước 14: Bố trí PCB & Sắp xếp hợp âm

Vị trí ghép

1. Tất cả các thành phần với thực tế của nó

2. kích thước và nhãn được hiển thị trong màn hình bố trí PCB.

   Bước đầu tiên là sắp xếp thành phần

3. Cố gắng đặt thành phần Điện áp cao và Điện áp thấp càng xa càng tốt.

4. Điều chỉnh từng thành phần theo kích thước yêu cầu của PCB.

   Sau khi sắp xếp tất cả các thành phần chúng ta có thể tạo dấu vết

5. (chiều rộng vết cần được điều chỉnh theo dòng điện của phần mạch)
6. Một số dấu vết được truy tìm ở dưới cùng của pcb bằng cách sử dụng chức năng thay đổi bố cục.
7. Dấu vết điện tiếp tục lộ ra để hàn rót sau khi chế tạo.

Bước 15: Bố trí PCB cuối cùng

Bước 16: Kiểm tra Chế độ xem 3D và Tạo tệp Ggerber

Easyeda cung cấp tùy chọn chế độ xem 3D trong đó chúng ta có thể kiểm tra chế độ xem 3D của PCB và biết được nó trông như thế nào sau khi chế tạo.

Sau khi kiểm tra chế độ xem 3D Tạo tệp Gerber.

Bước 17: Đặt hàng

Hệ thống tệp After Generation of Gerber cung cấp chế độ xem Mặt trước của bố cục PCB cuối cùng và chi phí của 10 PCB.

Chúng tôi có thể đặt hàng trực tiếp đến JLCPCB bằng cách nhấn nút "Đặt hàng tại JLCPCB".

Chúng tôi có thể chọn mặt nạ màu theo yêu cầu và chọn phương thức giao hàng.

Bằng cách đặt hàng và thanh toán, chúng tôi nhận được PCB trong vòng 15-20 ngày.

Bước 18: Thu nhận PCB

Kiểm tra PCB mặt trước và mặt sau sau khi nhận.

Bước 19: Bán hợp âm trên PCB

Theo nhận dạng thành phần BẬT PCB, tất cả các thành phần đã bắt đầu hàn.

Cẩn thận: - Dấu chân của một số bộ phận là mặt sau, vì vậy hãy kiểm tra nhãn trên PCB và sách hướng dẫn bộ phận trước khi hàn lần cuối.

Bước 20: Tăng độ dày rãnh ghi điện

Đối với các rãnh kết nối nguồn, tôi đặt các rãnh mở trong quá trình bố trí PCB.

Như thể hiện trong hình ảnh, tất cả các dấu vết điện đều mở vì vậy hãy đổ thêm hàn vào đó để tăng khả năng chăm sóc nho.

Bước 21: Kiểm tra lần cuối

Sau khi hàn tất cả các thành phần, hãy sử dụng đồng hồ vạn năng để kiểm tra tất cả các thành phần

1. Kiểm tra giá trị điện trở
2. Kiểm tra đèn LED Optocoupler
3. Kiểm tra nối đất.

Bước 22: Nhấp nháy chương trình cơ sở

Ba jumper của PCB được sử dụng để đặt esp ở chế độ khởi động.

Kiểm tra Jumper chọn nguồn trên 3.3VDC của Chip FTDI.

Kết nối chip FTDI với PCB

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

Bước 23: Flash Firmware Tasamota trên ESP

Flash Tasmota trên ESP8266

1. Tệp DownloadTasamotizer & tasamota.bin.
2. Liên kết tải xuống của Tasmotizer: - tasmotizer
3. Link tải của tasamota.bin: - Tasmota.bin
4. Cài đặt tasmotazer và mở nó.
5. Trong tasmotizer, nhấp vào selectport khoan bình minh.
6. nếu FTDI được kết nối thì cổng sẽ xuất hiện trong danh sách.
7. Chọn cổng từ danh sách. (Trong trường hợp nhiều cổng, hãy kiểm tra cổng nào là của FTDI)
8. nhấp vào nút mở và Chọn tệp Tasamota.bin từ vị trí tải xuống.
9. nhấp vào tùy chọn Xóa trước khi nhấp nháy (xóa đột biến nếu có bất kỳ dữ liệu nào ở đó)
10. Nhấn Tasamotize! Cái nút
11. nếu mọi thứ đều ổn thì bạn sẽ nhận được thanh tiến trình xóa flash.
12. sau khi quá trình hoàn tất, nó sẽ hiển thị cửa sổ bật lên "khởi động lại esp".

Ngắt kết nối FTDI khỏi PCB.

Thay đổi Three jumper từ Flash sang Run Side.

Bước 24: Gửi Tasmota

Kết nối nguồn AC với PCB

Trợ giúp trực tuyến về cấu hình Tasmota: Trợ giúp về cấu hình -Tasmota

ESP sẽ bắt đầu và trạng thái dẫn của đèn flash PCB. Mở Wifimanger trên máy tính xách tay Nó hiển thị AP mới "Tasmota" kết nối nó. khi trang web được kết nối được mở.

1. Định cấu hình WIFI ssid & Mật khẩu của bộ định tuyến của bạn trong trang Định cấu hình Wi-Fi.
2. Thiết bị sẽ khởi động lại sau khi lưu.
3. Sau khi kết nối lại Mở bộ định tuyến của bạn, kiểm tra ip của thiết bị mới và ghi lại IP của nó.
4. mở trang web và nhập IP đó. Trang web đang mở để cài đặt tasmota.
5. Đặt loại Mô-đun (18) trong tùy chọn mô-đun cấu hình và đặt tất cả đầu vào và đầu ra như đã đề cập trong hình ảnh comnfigration.
6. khởi động lại PCB và hoạt động tốt của nó.

Bước 25: Hướng dẫn đấu dây và Demo

Nối dây cuối cùng & thử nghiệm PCB

Dây của tất cả 5 đầu vào được kết nối với 5 Switch / Buttone.

Kết nối thứ hai của tất cả 5 thiết bị được kết nối với dây "G" chung của tiêu đề đầu vào.

Mặt đầu ra 5 Dây kết nối đến 5 điện trở nhà.

Cung cấp 230 cho đầu vào của PCB.

Smart Swith với 5 Đầu vào & 5 Đầu ra đã sẵn sàng để sử dụng.

Demo dùng thử: - Demo