Techswitch 1.0: 25 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

TechSwitch-1.0(DIY Modu) ile Akıllı evi güçlendirin

TechSwitch-1.0 (DIY Modu) Nedir?

TechSwitch-1.0, ESP8266 tabanlı akıllı anahtardır. 5 ev aletini kontrol edebilir.

Neden DIY modu?

Her an yeniden yanıp sönecek şekilde tasarlanmıştır. PCB üzerinde iki mod seçim jumper'ı bulunmaktadır

1) Çalışma Modu: - Normal çalışma için.

2) Flaş Modu: - bu modda kullanıcı Yeniden Flaş prosedürünü izleyerek çipi yeniden flaş edebilir.

3) Analog Giriş: - ESP8266'da bir adet ADC 0-1 Vdc bulunur. Başlığı ayrıca herhangi bir Analog sensörle oynamak için PCB üzerinde sağlanmıştır.

TechSwitch-1.0'ın Teknik Özellikleri (DIY modu)

1. 5 Çıkış(230V AC) + 5 Giriş(0VDC anahtarlama) + 1 Analog giriş(0-1VDC)

2. Derecelendirme: - 2.0 Amper.

3. Anahtarlama elemanı:-- SSR +Sıfır Geçiş anahtarı.

4. Koruma: - Her çıkış 2 Amp ile korunur. cam sigorta.

5. Kullanılan bellenim: - Tasmota'nın kullanımı kolay ve kararlı bellenimdir. DIY modu olarak farklı bellenim tarafından yanıp sönebilir.

6. Giriş:- Opto kuplajlı (-Ve) anahtarlama.

7. ESP8266 güç regülatörü çift modlu olabilir: - Buck dönüştürücüyü ve AMS1117 regülatörünü kullanabilir.

Gereçler

• Detaylı BOQ ektedir.

  · Güç Kaynağı:- Yapın:- Hi-Link, Model:- HLK-PM01, 230V by 5 VDC, 3W (01)

  · Mikrodenetleyici:- ESP12F (01)

  · 3.3 VDC regülatör:- Çift provizyon herhangi biri kullanılabilir

  · Buck dönüştürücü (01)

  · AMS1117 Voltaj regülatörü.(01)

  · PC817:- Opt kuplör Yapısı:- Sharp Paketi:-THT (10)

  · G3MB-202PL:- SSR Make Omron(05), Sıfır geçiş geçişi.

  · LED:-Renk:- Herhangi biri, Paket THT (01)

  · 220 veya 250 Ohm Direnç:- Seramik (11)

  · 100 Ohm Direnç:- Seramik (5)

  · 8k Ohm Direnç:- Seramik(1)

  · 2k2 Ohm Direnç:- Seramik(1)

  · 10K Ohm Direnç:- Seramik (13)

  · Basma düğmesi:-Parça Kodu:- EVQ22705R, Tip:- İki terminalli (02)

  · Cam Sigorta:- Tip:- Cam, Derecelendirme:- 2 Amp @ 230V AC. (5)

  · PCB Erkek Başlık: - Üç pimli üç başlık ve 4 Pimli Bir başlık. bu nedenle, bir standart Strip of Male başlığının tedarik edilmesi tercih edilir.

Adım 1: Konsept Sonlandırma

Konseptin Sonlandırılması: - Gereksinimi aşağıdaki gibi tanımladım

1. 5 Anahtarlı Akıllı Anahtarın Yapılması & WIFI ile kontrol edilebilir.

2. Fiziksel Anahtarlar veya Buton ile WIFI olmadan çalışabilir.

3 Anahtar, DIY modu olabilir, böylece yeniden yanıp sönebilir.

4. Herhangi bir anahtarı veya kablolamayı değiştirmeden mevcut anahtar panosuna sığabilir.

5. Mikrodenetleyicinin TÜM GPIO'su DIY modu olduğu için kullanılacak.

6. Anahtarlama cihazı, gürültü ve anahtarlama dalgalanmalarını önlemek için SSR ve sıfır geçişli olmalıdır.

7. PCB'nin boyutu, mevcut panoya sığabilmesi için yeterince küçük olmalıdır.

Gereksinimleri sonuçlandırdığımız için bir sonraki adım donanım seçimidir

Adım 2: Mikrodenetleyici Seçimi

Mikrodenetleyici seçim kriterleri

1. Gerekli GPIO:-5 giriş + 5 Çıkış + 1 ADC.
2. Wifi etkin
3. Kendin Yap işlevselliği sağlamak için Kolay Yeniden Flaş.

ESP8266, yukarıdaki gereksinim için uygundur. 11 GPIO + 1 ADC + WiFi etkin.

ESP8266 mikrodenetleyici tabanlı Geliştirme kartı olan ESP12F modülünü seçtim, küçük form faktörüne sahip ve tüm GPIO'lar kolay kullanım için dolduruldu.

Adım 3: ESP8266 Kartının GPIO Detayını Kontrol Etme

• ESP8266 Veri sayfasına göre, özel işlev için bazı GPIO'lar kullanılır.
• Breadboard Denemesi sırasında, önyükleme yapamadığım için kafamı kaşıdım.
• Sonunda internette araştırma yaparak ve breadboard ile oynayarak GPIO verilerini özetledim ve kolay anlaşılması için basit bir tablo yaptım.

Adım 4: Güç Kaynağı Seçimi

Güç Kaynağı Seçimi

• Hindistan'da 230VAC yerel beslemedir. ESP8266 3.3VDC'de çalıştığı için 230VDC / 3.3VDC güç kaynağını seçmemiz gerekiyor.
• Ancak SSR olan ve 5VDC'de çalışan Güç Anahtarlama cihazı, bu yüzden 5VDC'ye sahip Güç Kaynağını seçmem gerekiyor.
• Sonunda 230V/5VDC'ye sahip güç kaynağı seçildi.
• 3.3VDC elde etmek için 5VDC/3.3VDC'ye sahip Buck dönüştürücüyü seçtim.
• DIY modunu tasarlamamız gerektiğinden, AMS1117 lineer voltaj regülatörünün sağlanmasını da sağlıyorum.

Final sonucu

İlk güç kaynağı dönüşümü 3W kapasiteli 230VAC / 5 VDC'dir.

HI-LINK, HLK-PM01 smp'leri yapar

İkinci dönüşüm 5VDC'den 3.3VDC'ye

Bunun için 5V/3.3V Buck dönüştürücü ve AMS1117 Lineer voltaj regülatörünün sağlanmasını seçtim

PCB, AMS1117 veya buck dönüştürücü (Herkes) kullanabilecek şekilde yapılmıştır.

Adım 5: Anahtarlama Cihazı Seçimi

• Omron Make G3MB-202P SSR'yi seçtim

  • 2 amperlik SSR. Şuanki kapasite.
  • 5VDC ile çalışabilir.
  • Sıfır geçiş Anahtarlama sağlayın.
  • Dahili Snubber devresi.

Sıfır Geçiş nedir?

• 50 HZ AC beslemesi sinüzoidal voltajdır.
• Besleme voltajı polaritesi her 20 mille saniyede bir ve bir saniyede 50 kez değişti.
• Voltaj her 20 mil saniyede bir sıfır oluyor.

• Sıfır geçişli SSR, sıfır voltaj potansiyeli algılar ve bu durumda çıkışı açar.

  Örneğin: - Komut 45 Derecede gönderilirse (voltaj maksimum tepede), SSR 90 derecede açılır (voltaj sıfır olduğunda)

• Bu, anahtarlama dalgalanmalarını ve gürültüyü azaltır.
• Ekli resimde sıfır geçiş noktası gösterilmektedir (Kırmızı vurgulu metin)

Adım 6: ESP8266 PIN Seçimi

ESP8266, toplam 11 GPIO ve Bir ADC pinine sahiptir. (Bakınız Adım 3)

esp8266'nın pin seçimi, kriterlerin altında olması nedeniyle çok önemlidir.

Giriş seçimi için kriterler:-

• GPIO PIN15 Önyükleme sırasında Düşük Olması Gerekir, aksi takdirde ESP önyükleme yapmaz.

  Önyükleme sırasında GPIO15 Yüksek ise SD karttan başlatmayı dener

• ESP8266 neve Boot Önyükleme sırasında GPIO PIN1 veya GPIO 2 veya GPIO 3 DÜŞÜK ise.

Çıktı Seçimi Kriterleri: -

• GPIO PIN 1, 2, 15 ve 16, Önyükleme sırasında Yüksek olur (zamanın bir kısmı için).
• açılışta bu pini giriş olarak kullanırsak & PIN DÜŞÜK seviyede ise, açılış sırasında Düşük olan PIN ile ESP8266 arasındaki kısa devre nedeniyle bu pin zarar görür.

Final sonucu:-

Son olarak çıkış için GPIO 0, 1, 5, 15 ve 16 seçilir.

Giriş için GPIO 3, 4, 12, 13 ve 14 seçilir.

Kısıtla: -

• GPIO1 & 3, ESP8266'yı flaş etmek için kullanılan UART pinleridir ve biz de bunları çıkış olarak kullanmak istedik.
• GPIO0, ESP'yi flaş moduna geçirmek için kullanılıyor ve biz de onu çıkış olarak kullanmaya karar verdik.

Yukarıdaki kısıtlama için çözüm: -

1. İki jumper sağlayarak sorun çözüldü.

   1. Flaş modu atlama teli: - Bu konumda, üç pimin tümü anahtarlama devresinden izole edilir ve flaş modu başlığına bağlanır.
   2. Çalışma modu jumper'ı: - Bu konumda üç pinin tümü anahtarlama devresine bağlanacaktır.

Adım 7: Optokuplör Seçimi

PIN Detayı:-

• PIN 1 ve 2 Giriş Tarafı (Dahili LED)

  • Pim 1: - Anot
  • Pnd 2: - Katot

• PIN 3 ve 4 Çıkış Tarafı (Fotoğraf transistörü.

  • Pim 3:- Verici
  • Pin 4:- Toplayıcı

Çıkış anahtarlama devresi seçimi

1. ESP 8266 GPIO sadece 20 m.a besleyebilir. esprissif'e göre.
2. Optokuplör, SSR geçişi sırasında ESP GPIO PIN'ini korumak için kullanılır.

3. GPIO akımını sınırlamak için 220 Ohm direnç kullanılır.

   200, 220 ve 250 kullandım ve tüm dirençler iyi çalışıyor

4. Akım hesaplaması I = V/R, I = 3.3V / 250*Ohms = 13 ma.
5. PC817 giriş LED'i, güvenli taraf için sıfır olarak kabul edilen bir miktar dirence sahiptir.

Giriş Anahtarlama devresi seçimi

1. 220 ohm akım sınırlama dirençli giriş devresinde PC817 optokuplörler kullanılmaktadır.
2. Optokuplörün çıkışı, Pull-UP direnci ile birlikte GPIO ile bağlanır.

Adım 8: Devre Düzeni Hazırlığı

Tüm bileşenleri seçtikten ve kablolama metodolojisini tanımladıktan sonra, herhangi bir yazılımı kullanarak Devre geliştirmeye geçebiliriz.

Web tabanlı PCB geliştirme platformu olan ve kullanımı kolay Easyeda'yı kullandım.

Easyeda'nın URL'si:- EsasyEda

Basit bir açıklama için tüm devreyi parçalara ayırdım. & ilki Güç devresidir.

Güç devresi A:- 230 VAC ila 5VDC

1. HI-Link, 230Vac'ı 5 V DC'ye dönüştürmek için kullanılan HLK-PM01 SMPS'yi yapar.
2. Maksimum Güç 3 Watt'tır. 600 ma sağlayabildiği anlamına gelir.

Güç devresi B:- 5VDC ila 3.3VDC

Bu PCB DIY modu olduğundan. 5V'yi 3.3V'a dönüştürmek için iki yöntem sağladım.

1. AMS1117 Voltaj regülatörünü kullanma.
2. Buck Converter'ı kullanma.

herkes bileşen kullanılabilirliğine göre kullanılabilir.

Adım 9: ESP8266 Kablolama

Şemayı basitleştirmek için net port seçeneği kullanılır.

Net bağlantı noktası nedir?

1. Net posta, ortak bağlantıya isim verebileceğimiz anlamına gelir.
2. Aynı adı farklı bölümlerde kullanarak, Easyeda aynı adı tek bir bağlı cihaz olarak kabul edecektir.

esp8266 kablolamanın bazı temel kuralları

1. CH_PD pininin yüksek olması gerekiyor.
2. Normal çalışma sırasında yüksek olması gereken sıfırlama pimi.
3. GPIO 0, 1 ve 2, önyükleme sırasında Düşük'te olmamalıdır.
4. GPIO 15, Önyükleme sırasında Yüksek seviyede olmamalıdır.
5. Yukarıdaki tüm noktalar göz önünde bulundurularak ESP8266 kablolama şeması hazırlanır. & şematik görüntüde gösterilmiştir.
6. GPIO2, Önyükleme sırasında GPIO2 DÜŞÜK'ten kaçınmak için Durum LED'i ve Ters polaritede bağlı LED olarak kullanılır.

Adım 10: ESP8266 Çıkış Anahtarlama Devresi

Çıkış olarak ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 ve 16 kullanıldı.

1. GPIO 0 & 1'i yüksek seviyede tutmak için kablolaması diğer çıkışlardan biraz farklıdır.

   1. Boot bu pin, açılış sırasında 3.3V'da.
   2. Anot olan PC817'nin PIN1'i 3.3V'a bağlıdır.
   3. Katot olan PIN2, akım sınırlama direnci (220/250 Ohm) kullanılarak GPIO'ya bağlanır.
   4. İleriye dönük diyot 3,3V (0,7V diyot düşüşü) geçebildiğinden, her iki GPIO da açılış sırasında neredeyse 2,5 VDC alır.

2. Kalan GPIO pini, PC817'nin anodu olan PIN1'e bağlıdır ve Toprak, akım sınırlama direnci kullanılarak Katot olan PIN2'ye bağlanır.

   1. Toprak Katot ile bağlı olduğu için PC817 LED'inden geçecek ve GPIO'yu Düşük seviyede tutacaktır.
   2. Bu, önyükleme sırasında GPIO15'i DÜŞÜK yapar.
3. Farklı kablolama şemasını benimseyerek üç GPIO'nun da sorununu çözdük.

Adım 11: Esp8266 Girişi

Giriş olarak GPIO 3, 4, 12, 13 ve 14 kullanılır.

Giriş kabloları saha cihazına bağlanacağından ESP8266 GPIO için koruma gereklidir.

Giriş izolasyonu için kullanılan PC817 optokuplör.

1. PC817 Giriş Katotları, akım sınırlama direnci (250 Ohm) kullanılarak Pin başlıklarına bağlanır.
2. Tüm Optokuplörlerin anodu 5VDC ile bağlanır.
3. Giriş pini Toprağa bağlandığında, Optocoupler iletilecek ve çıkış transistörü açılacaktır.
4. Optokuplörün kolektörü, 10 K Pull-up direnci ile birlikte GPIO ile bağlanır.

Pull up nedir???

• GPIO'yu sabit tutmak için pull-up direnci kullanılır, GPIO'ya bağlı yüksek değerli direnç ve diğer ucu 3.3V'a bağlanır.
• bu, GPIO'yu yüksek seviyede tutar ve yanlış tetiklemeyi önler.

Adım 12: Son Şema

Tüm parçaların tamamlanmasından sonra kabloları kontrol etme zamanı.

Easyeda Bunun için özellik sağlayın.

Adım 13: PCB'yi Dönüştür

Devreyi PCB Düzenine Dönüştürme Adımları

1. Devre Yaptıktan Sonra PCB düzenine dönüştürebiliriz.
2. Easyeda sisteminin PCB'ye Dönüştür seçeneğine basıldığında, Şematik PCB Düzenine dönüştürülmeye başlanır.
3. Herhangi bir kablolama hatası veya kullanılmayan pinler varsa Hata/Alarm oluşur.
4. Yazılım geliştirme sayfasının Sağ taraftaki Hata'yı işaretleyerek her bir hatayı tek tek çözebiliriz.
5. Tüm hata çözümlerinden sonra oluşturulan PCB düzeni.

Adım 14: PCB Düzeni ve Bileşen Düzenlemesi

Bileşen Yerleştirme

1. Tüm bileşenleri gerçek

2. Boyutlar ve etiketler PCB yerleşim ekranında gösterilir.

   İlk adım, bileşeni düzenlemektir

3. Yüksek voltaj ve Alçak voltaj bileşenlerini mümkün olduğunca uzağa koymaya çalışın.

4. Her bileşeni gerekli PCB boyutuna göre ayarlayın.

   Tüm bileşenleri düzenledikten sonra izleme yapabiliriz

5. (devre parçasının akımına göre ayarlanması gereken iz genişliği)
6. Düzen değiştirme fonksiyonu kullanılarak bazı izler pcb'nin altında izlenir.
7. Güç izleri, imalattan sonra lehimleme dökümü için açıkta kalıyor.

Adım 15: Son PCB Düzeni

Adım 16: 3D Görünümü Kontrol Edin ve Ggerber Dosyası Oluşturun

Easyeda, PCB'nin 3B görünümünü kontrol edebileceğimiz ve imalattan sonra nasıl göründüğüne dair fikir edinebileceğimiz 3B görünüm seçeneği sunar.

3D görünümü kontrol ettikten sonra Gerber dosyaları oluşturun.

Adım 17: Sipariş Verme

Gerber dosya sistemi Oluşturulduktan Sonra, son PCB düzeninin Önden görünümünü ve 10 PCB maliyetini sağlar.

"JLCPCB'de Sipariş Ver" Düğmesine basarak doğrudan JLCPCB'ye sipariş verebiliriz.

İsteğe göre renk maskeleme ve teslimat şekli seçebiliriz.

Sipariş vererek ve ödeme yaparak 15-20 gün içinde PCB alıyoruz.

Adım 18: PCB Alma

Aldıktan sonra PCB'nin önünü ve arkasını kontrol edin.

Adım 19: PCB üzerinde Bileşen Lehimleme

PCB'DEKİ bileşen tanımlamasına göre tüm bileşenlerin lehimlenmesi başladı.

Dikkat Edin: - Bazı kısım ayak izi geriye dönüktür, bu nedenle son lehimlemeden önce PCB üzerindeki etiketlemeyi ve parça kılavuzunu kontrol edin.

Adım 20: Güç İzi Kalınlığı Artıyor

Güç bağlantısı parçaları için PCB yerleşim işlemi sırasında açık parçalar koydum.

Resimde görüldüğü gibi tüm güç izleri açık olduğundan üzerine kuş üzümü bakım kapasitesini arttırmak için ekstra lehim dökülmüştür.

Adım 21: Son Kontrol

Tüm bileşenlerin lehimlenmesinden sonra, multimetre kullanarak tüm bileşenleri kontrol edin

1. Direnç değeri kontrolü
2. Optokuplör LED kontrolü
3. Topraklama kontrolü.

Adım 22: Yanıp Sönen Firmware

esp'yi önyükleme moduna geçirmek için üç adet PCB jumper kullanılır.

FTDI Chip'in 3.3VDC'sinde Güç seçimi Jumper'ını kontrol edin.

FTDI çipini PCB'ye bağlayın

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

Adım 23: Tasamota Firmware'i ESP'de Flashlayın

ESP8266 üzerinde Flash Tasmota

1. Tasamotizer ve tasamota.bin dosyasını indirin.
2. Tasmotizer'ın indirme bağlantısı: - tasmotizer
3. tasamota.bin indirme bağlantısı:- Tasmota.bin
4. Tasmotazer'i kurun ve açın.
5. Tasmotizer'da selectport matkap şafak'ı tıklayın.
6. FTDI bağlıysa, bağlantı noktası listede görünür.
7. Listeden bağlantı noktası seçin.(Birden fazla bağlantı noktası olması durumunda, hangi bağlantı noktasının FTDI olduğunu kontrol edin)
8. aç düğmesine tıklayın ve indirme konumundan Tasamota.bin dosyasını seçin.
9. Yanıp sönmeden önce sil seçeneğine tıklayın (herhangi bir veri varsa netliği temizleyin)
10. Tasamotize'a basın! Buton
11. her şey yolundaysa, o zaman flaşı silme ilerleme çubuğu alırsınız.
12. işlem tamamlandıktan sonra "esp'yi yeniden başlat" açılır penceresini gösterir.

FTDI'yi PCB'den ayırın.

Üç atlama telini Flash'tan Run Side'a değiştirin.

Adım 24: Tasmota'yı Ayarlama

AC gücünü PCB'ye bağlayın

Tasmota yapılandırması çevrimiçi yardımı:-Tasmota yapılandırması yardımı

ESP başlayacak ve PCB flaş onece'nin Durum led'i. Wifimanger'ı Dizüstü Bilgisayarda Açın Yeni AP "Tasmota" bağlantısını gösterir. bir kez bağlı web sayfası açıldı.

1. Wifi Yapılandır sayfasında yönlendiricinizin WIFI ssid ve Şifresini yapılandırın.
2. Kaydettikten sonra cihaz yeniden başlayacaktır.
3. Yeniden bağlandıktan sonra Yönlendiricinizi açın, yeni aygıt ipini kontrol edin ve IP'sini not edin.
4. web sayfasını açın ve bu IP'yi girin. Tasmota ayarı için web sayfası açıldı.
5. Modül tipini(18) yapılandırma modülü seçeneğinde ayarlayın ve tüm giriş ve çıkışları yapılandırma görüntüsünde belirtildiği gibi ayarlayın.
6. PCB'yi yeniden başlatın ve gitmesi iyi.

Adım 25: Kablolama Kılavuzu ve Demo

PCB'nin Son Kablolaması ve Denemesi

Tüm 5 girişin kablolaması 5 Anahtar/Düğmeye bağlanır.

Tüm 5 cihazın ikinci bağlantısı, giriş başlığının Ortak "G" kablosuna bağlanır.

Çıkış tarafı 5 Ev aletine 5 kablo bağlantısı.

PCB girişine 230 verin.

5 Girişli ve 5 Çıkışlı Akıllı Anahtar kullanıma hazırdır.

Deneme demosu: - Demo