Techswitch 1.0: 25 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Bigyan ng kapangyarihan ang Smart home sa pamamagitan ng TechSwitch-1.0 (DIY Mode)

Ano ang TechSwitch-1.0 (DIY Mode)

Ang TechSwitch-1.0 ay batay sa smart switch ng ESP8266. makokontrol nito ang 5 mga gamit sa bahay.

Bakit DIY mode ito ??

Dinisenyo ito upang muling mai-flash anumang oras. mayroong dalawang mode jumper na pagpipilian sa PCB

1) Run Mode: - para sa Regular na operasyon.

2) Flash Mode: - sa mode na ito ang gumagamit ay maaaring muling mag-flash chip sa pamamagitan ng pagsunod sa pamamaraang Re-flash.

3) Anput Input: - Ang ESP8266 ay may isang ADC 0-1 Vdc. Nagbigay din ang header nito sa PCB upang i-play ang anumang Analog sensor.

Teknikal na Pagtukoy ng TechSwitch-1.0 (DIY mode)

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

2. Rating: - 2.0 Amps.

3. elemento ng paglipat: - SSR + Zero Crossing switching.

4. Proteksyon: - Ang bawat output na protektado ng 2 Amp. fuse ng baso

5. Ginamit ang firmware: - Ang Tasmota ay madaling gamitin at matatag na firmware. Maaari itong mai-flash ng iba't ibang firmware bilang mode ng DIY nito.

6. Input: - Opto na kaisa (-Ve) switching.

7. Ang ESP8266 power regulator ay maaaring dalawahan mode: - maaaring gumamit ng Buck converter pati na rin ang AMS1117 regulator.

Mga gamit

• Nakalakip ang detalyadong BOQ.

  · Power Supply: - Gumawa: - Hi-Link, Model: - HLK-PM01, 230V ng 5 VDC, 3W (01)

  · Microcontroller: - ESP12F (01)

  · 3.3 VDC regulator: - Dalawang probisyon ng anumang maaaring magamit

  · Buck converter (01)

  · Regulator ng AMS1117 Boltahe. (01)

  · PC817: - Gumawa ng opt coupler: - Biglang Package: -THT (10)

  · G3MB-202PL: - SSR Gumawa ng Omron (05), Zero crossing switching.

  · LED: -Kulay: - Anumang, Package THT (01)

  · 220 o 250 Ohm Resistor: - Ceramic (11)

  · 100 Ohm Resistor: - Ceramic (5)

  · 8k Ohm Resistor: - Ceramic (1)

  · 2k2 Ohm Resistor: - Ceramic (1)

  · 10K Ohm Resistor: - Ceramic (13)

  · Push button: -Part Code: - EVQ22705R, Type: - na may Dalawang terminal (02)

  · Salamin Fuse: - Uri: - Salamin, Rating: - 2 Amp @ 230V AC. (5)

  · PCB Lalaki Header: - Tatlong header na may Tatlong pin at Isang header na may 4 Pin. kaya ang isang pamantayan ng Strip ng Lalaki na header ay lalong kanais-nais na kumuha.

Hakbang 1: Pagtatapos sa Consept

Pagwawakas ng Konsepto: - Natukoy ko ang kinakailangan bilang nasa ibaba

1. Paggawa ng Smart Switch na mayroong 5 Switch & Can kinokontrol ng WIFI.

2. Maaari itong patakbuhin nang walang WIFI ng mga pisikal na switch o Pushbutton.

Ang 3 switch ay maaaring maging mode ng DIY upang maaari itong muling mai-flash.

4. Maaari itong magkasya sa mayroon nang switch board nang hindi binabago ang anumang mga switch o mga kable.

5. LAHAT ng GPIO ng Microcontroller na gagamitin bilang ito ay DIY mode.

6. Dapat lumipat ng aparato ang SSR at zero na tawiran upang maiwasan ang mga noice at paglipat ng mga pagtaas.

7. Laki ng PCB Dapat ay sapat na maliit upang maaari itong magkasya sa umiiral na switchboard.

Habang tinatapos namin ang kinakailangan, ang susunod na hakbang ay ang pumili ng hardware

Hakbang 2: Pagpili ng Microcontroller

Pamantayan sa pagpili ng Microcontroller

1. Kinakailangan GPIO: -5 input + 5 Output + 1 ADC.
2. Pinagana ang Wifi
3. Madaling muling i-flash upang magbigay ng pag-andar ng DIY.

Ang ESP8266 ay angkop para sa itaas na kinakailangan. mayroon itong naka-on na 11 GPIO + 1 ADC + WiFi.

Pinili ko ang module na ESP12F na kung saan ay ESP8266 microcontroller based Devlopment board, mayroon itong maliit na formfactor at lahat ng GPIO ay pinunan para sa madaling paggamit.

Hakbang 3: Sinusuri ang Detalye ng GPIO ng Linya ng ESP8266

• Tulad ng sa bawat ESP8266 Data sheet ilang GPIO ay ginagamit para sa espesyal na pagpapaandar.
• Sa panahon ng Breadboard Trial ay napakamot ako sa aking ulo na hindi ko ito ma-boot.
• Panghuli sa pamamagitan ng pagsasaliksik sa internet at pag-play nito sa breadboard Na-buod ko ang data ng GPIO at gumawa ng simpleng talahanayan para sa madaling pag-unawa.

Hakbang 4: Pagpili ng Power Supply

Pagpili ng Power Supply

• Sa India ang 230VAC ay suplay sa bahay. habang nagpapatakbo ang ESP8266 sa 3.3VDC, kailangan nating pumili ng 230VDC / 3.3VDC power supply.
• Ngunit ang aparato ng Power Switching na SSR at nagpapatakbo sa 5VDC kaya't kailangan kong pumili ng Power Supply na mayroon ding 5VDC.
• Sa wakas napili ang power supply na mayroong 230V / 5VDC.
• Upang makakuha ng 3.3VDC napili ko ang Buck converter na mayroong 5VDC / 3.3VDC.
• Tulad ng pagdidisenyo namin ng DIY mode na nagbibigay din ako ng pagkakaloob ng AMS1117 linear voltage regulator.

Pangwakas na Konklusyon

Ang unang conversion ng power supply ay 230VAC / 5 VDC na mayroong 3W na kapasidad.

HI-LINK gumawa ng HLK-PM01 smps

Ang pangalawang conversion ay 5VDC hanggang 3.3VDC

Para sa mga ito napili ko ang 5V / 3.3V Buck converter at pagkakaloob ng AMS1117 Linear voltage regulator

Ginawa ang PCB sa ganitong paraan maaari itong gumamit ng AMS1117 o buck converter (Kahit sino man).

Hakbang 5: Pagpili ng Lumilipat ng Device

• Pinili ko ang Omron Make G3MB-202P SSR

  • Ang SSR ay mayroong 2 amp. kasalukuyang kapasidad.
  • Maaaring mapatakbo sa 5VDC.
  • Magbigay ng Zero crossing Switching.
  • Inbuilt Snubber circuit.

Ano ang Zero Crossing?

• Ang supply ng 50 HZ AC ay boltahe ng sinusoidal.
• Ang boltahe ng supply boltahe ay nagbago bawat 20 mille segundo & 50 beses sa isang segundo.
• Ang boltahe ay nakakakuha ng zero bawat 20 mille segundo.

• Nakita ng zero na pagtawid sa SSR ang zero potensyal ng boltahe at i-on ang output sa halimbawang ito.

  Halimbawa: - kung ang utos ay magpadala sa 45 Degree (boltahe sa maximum na rurok), ang SSR ay nakabukas sa 90 degree (kapag ang boltahe ay zero)

• Binabawasan nito ang paglipat ng mga pagtaas ng tunog at ingay.
• Ang zero na tawiran point ay ipinapakita sa naka-attach na imahe (Pulang naka-highlight na teksto)

Hakbang 6: Pagpili ng PIN ng ESP8266

Ang ESP8266 ay may kabuuang 11 GPIO at Isang ADC pin. (Sumangguni sa Hakbang 3)

Ang pagpili ng pin ng esp8266 ay mahalaga dahil sa ibaba ng critaria.

Mga Pamantayan sa pagpili ng Input: -

• Ang GPIO PIN15 na Kinakailangan na Mababa sa panahon ng Bootup ang ibang matalino na ESP ay hindi mag-boot.

  Sinubukan nitong mag-bootup mula sa SD card kung ang GPIO15 ay Mataas sa panahon ng Bootup

• ESP8266 neve Boot Kung ang GPIO PIN1 o GPIO 2 o GPIO 3 ay Mababa sa panahon ng pag-bootup.

Mga Pamantayan sa Pagpili ng Output: -

• Ang GPIO PIN 1, 2, 15 & 16 ay nakakakuha ng Mataas sa panahon ng Bootup (para sa maliit na oras).
• kung gagamitin namin ang pin na ito bilang input at PIN ay nasa mababang antas sa panahon ng pag-boot pagkatapos ang pin na ito ay nasira dahil sa maikling circuit sa pagitan ng PIN na Mababa ngunit ang ESP8266 turin ito ng TAAS sa panahon ng bootup.

Pangwakas na konklusyon: -

Sa wakas ang GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 ay napili para sa output.

Ang GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 ay pinili para sa Input.

Pinipilit: -

• Ang GPIO1 & 3 ay ang mga pin ng UART na ginagamit upang i-flash ang ESP8266 at nais din naming gamitin ang mga iyon bilang output.
• Ginagamit ang GPIO0 upang ilagay ang ESP sa flash mode at nagpasya din kaming gamitin ito bilang output.

Ang solusyon para sa itaas ay pumipigil: -

1. Nalutas ang problema sa pamamagitan ng pagbibigay ng dalawang jumper.

   1. Ang jumper ng flash mode: - Sa posisyon na ito ang lahat ng tatlong mga pin ay nakahiwalay mula sa paglipat ng circuit at konektado sa flash mode header.
   2. Run mode jumper: - Sa posisyon na ito lahat ng tatlong mga pin ay konektado sa switching circuit.

Hakbang 7: Pagpili ng Optocoupler

Detalye ng PIN: -

• PIN 1 & 2 Input Side (Inbuilt LED)

  • Pin 1: - Anode
  • Pnd 2: - Cathode

• PIN 3 & 4 Output Side (Photo transistor.

  • Pin 3: - Emitter
  • Pin 4: - Kolektor

Pagpili ng circuit ng paglipat ng output

1. Maaari lamang pakainin ng ESP 8266 GPIO ang 20 m.a. ayon sa bawat esprissif.
2. Ginagamit ang Optocoupler upang maprotektahan ang ESP GPIO PIN sa panahon ng paglipat ng SSR.

3. Ginagamit ang resistensya ng 220 Ohms upang malimitahan ang kasalukuyang GPIO.

   Gumamit ako ng 200, 220 & 250 at lahat ng mga resistors ay maayos na gumagana

4. Kasalukuyang pagkalkula I = V / R, I = 3.3V / 250 * Ohms = 13 ma.
5. Ang input ng PC817 LED ay may ilang paglaban na isinasaalang-alang bilang zero para sa ligtas na panig.

Pagpili ng circuit ng Paglipat ng input

1. Ang mga optocoupler ng PC817 ay ginagamit sa input circuit na may kasalukuyang 220 ohms na naglilimita sa risistor.
2. Ang output ng optocoupler ay konektado sa GPIO kasama ang resistor na Pull-UP.

Hakbang 8: Paghahanda ng Circuit Layout

Matapos ang pagpili ng lahat ng sangkap at tukuyin ang pamamaraan ng mga kable, maaari kaming magpatuloy upang bumuo ng Circuit gamit ang anumang software.

nagamit ko ang Easyeda na batay sa Web platform ng pag-unlad ng PCB at madaling gamitin.

URL ng Easyeda: - EsasyEda

Para sa simpleng explainaiton hinati ko ang buong circuit sa mga chunks. & una ang Power circuit.

Power circuit A: - 230 VAC hanggang 5VDC

1. Ginagawa ng HI-Link ang HLK-PM01 SMPS na ginamit upang i-convert ang 230Vac sa 5 V DC.
2. Ang Maximum Power ay 3 Watt. nangangahulugang maaari itong magbigay ng 600 ma.

Power circuit B: - 5VDC hanggang 3.3VDC

Tulad ng PCB na ito ay DIY mode. Nagbibigay ako ng dalawang pamamaraan upang mai-convert ang 5V sa 3.3V.

1. Paggamit ng AMS1117 Voltage regulator.
2. Paggamit ng Buck Converter.

kahit sino ay maaaring magamit bilang bawat pagkakaroon ng sangkap.

Hakbang 9: Mga Kable ng ESP8266

Ginagamit ang pagpipilian sa net port upang gawing simple ang iskematiko.

Ano ang Net port ??

1. Nangangahulugan ang net post na maaari naming ibigay ang pangalan sa karaniwang kantong.
2. sa pamamagitan ng paggamit ng parehong pangalan sa iba't ibang bahagi, isasaalang-alang ng Easyeda ang lahat ng parehong pangalan bilang solong konektadong aparato.

Ang ilang pangunahing panuntunan ng mga kable ng esp8266

1. Kinakailangan ang CH_PD pin upang maging mataas.
2. Ang pag-reset ng pin ay kinakailangan upang maging mataas sa panahon ng normal na operasyon.
3. Ang GPIO 0, 1 & 2 ay hindi shoud sa Mababa habang nag-boot up.
4. Ang GPIO 15 ay hindi dapat nasa Mataas na antas sa panahon ng Boot up.
5. Isinasaalang-alang ang lahat ng mga puntos sa itaas sa isipan ang scheme ng mga kable ng ESP8266 ay inihanda. at ipinapakita sa eskematiko na imahe.
6. Ginagamit ang GPIO2 bilang LED ng Katayuan at konektadong LED sa Reverse polarity upang maiwasan ang LABI ng GPIO2 sa panahon ng Bootup.

Hakbang 10: Circuit ng Paglipat ng Output ng ESP8266

Ang ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 ay ginamit na asoutput.

1. Upang mapanatili ang GPIO 0 & 1 sa mataas na antas ang mga kable nito ay medyo naiiba mula sa iba pang output.

   1. Booth ang pin na ito ay nasa 3.3V habang nag-boot up.
   2. Ang PIN1 ng PC817 na kung saan ay anode ay konektado sa 3.3V.
   3. Ang PIN2 na kung saan ay Cathode ay konektado sa GPIO gamit ang kasalukuyang paglilimita ng risistor (220/250 Ohms).
   4. Tulad ng pasulong na kampi Diode ay maaaring pumasa sa 3.3V (0.7V diode drop) Ang parehong GPIO ay nakakakuha ng halos 2.5 VDC sa panahon ng pag-boot up.

2. Ang natitirang GPIO pin na konektado sa PIN1 wihich ay Anode ng PC817 & Ground ay konektado sa PIN2 na kung saan ay ang Cathode gamit ang kasalukuyang nililimitahan risistor.

   1. Tulad ng Ground ay konektado sa Cathode ito ay pumasa mula sa PC817 LED at panatilihin ang GPIO sa Mababang antas.
   2. Ginagawa nitong mababa ang GPIO15 habang nag-boot up.
3. Nalutas namin ang problema ng lahat ng tatlong GPIO sa pamamagitan ng pag-aampon ng iba't ibang mga kable scheam.

Hakbang 11: Esp8266 Input

Ang GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 ay ginagamit bilang Input.

Bilang Input mga kable ay konektado sa patlang aparato, proteksyon kinakailangan para sa ESP8266 GPIO.

Ginamit ang PC817 optocoupler para sa paghihiwalay ng input.

1. Ang PC817 Input Cathodes ay konektado sa mga header ng Pin gamit ang kasalukuyang paglilimita ng risistor (250 Ohms).
2. Ang Anode ng lahat ng Optocoupler ay konektado sa 5VDC.
3. Kailan man ang Input pin na konektado sa Ground, ang Optocoupler ay magpapasa ng kampi at nakabukas ang output transistor.
4. Ang kolektor ng optocoupler ay konektado sa GPIO kasama ang 10 K Pull-up risistor.

Ano ang Pull-up ???

• Ginagamit ang pull-up risistor Upang mapanatiling matatag ang GPIO, ang mataas na halaga na risistor ay konektado sa GPIO at ang isa pang dulo ay konektado sa 3.3V.
• panatilihin nito ang GPIO sa mataas na antas at maiwasan ang maling pag-trigger.

Hakbang 12: Pangwakas na Skematika

Matapos ang Pagkumpleto ng lahat ng mga bahagi ng oras nito upang suriin ang mga kable.

Easyeda Magbigay ng tampok para dito.

Hakbang 13: I-convert ang PCB

Mga hakbang upang i-convert ang Circuit sa PCB Layout

1. Aftermaking Circuit maaari nating mai-convert ito sa layout ng PCB.
2. Sa pamamagitan ng pagpindot sa I-convert sa pagpipilian ng PCB ng Easyeda system ay magsisimulang pag-convert ng Schematic sa sa PCB Layout.
3. Kung mayroong anumang error sa mga kable o hindi nagamit na mga pin pagkatapos ang Error / Alarm ay bumubuo.
4. Sa pamamagitan ng pag-check sa Error sa kanang bahagi ng pahina ng pag-unlad ng Software maaari naming malutas ang bawat error nang paisa-isa.
5. Ang layout ng PCB ay nabuo pagkatapos ng lahat ng resolusyon ng error.

Hakbang 14: PCB Layout & Componant Arrangement

Paglalagay ng Componant

1. Lahat ng mga bahagi na may aktwal na

2. ang mga sukat at label ay ipinapakita sa PCB layout screen.

   Ang unang hakbang ay upang ayusin ang sangkap

3. Subukang ilagay ang Mataas na boltahe at Mababang boltahe na bahagi hangga't maaari.

4. Ayusin ang bawat bahagi ayon sa kinakailangang laki ng PCB.

   Matapos ayusin ang lahat ng mga bahagi maaari kaming gumawa ng mga bakas

5. (sinusubaybayan ang lapad na kinakailangan upang ayusin ayon sa bawat kasalukuyang bahagi ng circuit)
6. Ang ilan sa mga bakas ay nasusundan sa ilalim ng pcb gamit ang pag-andar ng pagbabago ng layout.
7. Ang mga bakas ng kuryente ay nakalalantad para sa pagbuhos ng paghihinang pagkatapos ng katha.

Hakbang 15: Pangwakas na Layout ng PCB

Hakbang 16: Checkign 3D View at Pagbubuo ng Ggerber File

Nagbibigay ang Easyeda ng pagpipilian sa pagtingin sa 3D kung saan maaari naming suriin ang 3D na pagtingin sa PCB at makakuha ng ideya kung paano ito matapos na katha.

Matapos suriin ang 3D view na Bumuo ng mga Gerber file.

Hakbang 17: paglalagay ng Order

Pagkatapos ng Pagbuo ng Gerber file system ay nagbibigay ng Front view ng huling layout ng PCB at gastos ng 10 PCB.

Maaari kaming maglagay ng order sa JLCPCB nang direkta sa pamamagitan ng pagpindot sa Button na "Order at JLCPCB".

Maaari naming piliin ang color masking ayon sa kinakailangan at piliin ang mode ng paghahatid.

Sa pamamagitan ng paglalagay ng order at pagbabayad makakakuha kami ng PCB sa loob ng 15-20 araw.

Hakbang 18: Pagtanggap ng PCB

Suriin ang PCB sa harap at likod pagkatapos matanggap ito.

Hakbang 19: Componant Soldring sa PCB

Tulad ng bawat pagkakakilanlan ng sangkap SA PCB nagsimula ang lahat ng mga sangkap ng paghihinang.

Mag-ingat: - Ang ilang bahagi ng bakas ng paa ay paatras na bahagi kaya suriin ang pag-label sa PCB at bahagi ng manwal bago ang panghuling paghihinang.

Hakbang 20: Pagtaas ng Kapal ng Track ng Power

Para sa mga track ng koneksyon ng kuryente inilalagay ko ang mga bukas na track sa proseso ng layout ng PCB.

Tulad ng ipinakita sa imahe ang lahat ng mga bakas ng kuryente ay bukas kaya ibinuhos ng labis na paghihinang dito upang madagdagan ang kapasidad ng pag-aalaga ng kurant.

Hakbang 21: Pangwakas na Pagsuri

Matapos ang paghihinang ng lahat ng mga sangkap ay cheked ang lahat ng mga sangkap gamit ang multimeter

1. Sinusuri ang resistorvalue
2. Sinusuri ng Optocoupler LED
3. Grounding check.

Hakbang 22: Flashing Firmware

Tatlong mga jumper ng PCB ang ginagamit upang ilagay ang esp sa boot mode.

Suriin ang pagpili ng Power Jumper sa 3.3VDC ng FTDI Chip.

Ikonekta ang FTDI chip sa PCB

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

Hakbang 23: Flash Tasamota Firmware sa ESP

Flash Tasmota sa ESP8266

1. I-download ang FileTasamotizer & tasamota.bin.
2. I-download ang link ng Tasmotizer: - tasmotizer
3. I-download ang link ng tasamota.bin: - Tasmota.bin
4. I-install ang tasmotazer at buksan ito.
5. Sa tasmotizer i-click ang selectport drill madaling araw.
6. kung ang FTDI ay konektado pagkatapos ay lilitaw ang port sa listahan.
7. Piliin ang port mula sa listahan. (Kung sakaling maraming port, suriin kung aling port ang FTDI)
8. i-click ang bukas na pindutan at Piliin ang Tasamota.bin file mula sa lokasyon ng pag-download.
9. mag-click sa Burahin bago ang pagpipilian ng pag-flashing (i-clear ang spiff kung mayroong anumang data doon)
10. Pindutin ang Tasamotize! Pindutan
11. kung ang lahat ay ok pagkatapos makakakuha ka ng progressbar ng pagbura ng flash.
12. sa sandaling nakumpleto ang proseso ipinapakita nito ang "restart esp" popup.

Idiskonekta ang FTDI mula sa PCB.

Baguhin ang Tatlong jumper mula sa Flash patungo sa Run Side.

Hakbang 24: Pag-set ng Tasmota

Ikonekta ang lakas ng AC sa PCB

Tulong sa confasmation ng Tasmota sa online: -Ang tulong sa pagkaguluhan ng Tasmota

Magsisimula ang ESP at hahantong ang Status ng flash ng PCB. Buksan ang Wifimanger sa Laptop Ipinapakita nito ang bagong AP "Tasmota" na ikonekta ito. sabay bukas ng konektadong webpage.

1. I-configure ang WIFI ssid & Password ng iyong router sa I-configure ang pahina ng Wifi.
2. Magre-restart ang aparato pagkatapos mag-save.
3. Kapag muling nakakonekta Buksan ang iyong router, suriin para sa bagong ip ng aparato at tandaan ang IP nito.
4. buksan ang webpage at ipasok ang IP na iyon. Bukas ang webpage para sa setting ng tasmota.
5. Itakda ang uri ng Modyul (18) sa pagpipilian ng pag-configure ng module at itakda ang lahat ng pag-input at output tulad ng nabanggit sa comnfigration na imahe.
6. i-restart ang PCB at ang magandang puntahan.

Hakbang 25: Patnubay at Demo ng Mga Kable

Pangwakas na Kable at Pagsubok ng PCB

Ang mga kable ng lahat ng 5 mga input ay konektado sa 5 Switch / Buttone.

Pangalawang koneksyon ng lahat ng 5 aparato ay konektado sa Karaniwang "G" wire ng input header.

Side ng output 5 Wire connecton sa 5 home applieance.

Bigyan ng 230 ang input ng PCB.

Ang Smart Swith na may 5 Input & 5 Output ay handa nang gamitin.

Demo ng pagsubok: - Demo