Techswitch 1.0

Empower Smart home by TechSwitch-1.0 (Modalità fai-da-te).

Cos'è TechSwitch-1.0 (modalità fai-da-te)

TechSwitch-1.0 è uno switch intelligente basato su ESP8266. può controllare 5 elettrodomestici.

Perché è la modalità fai-da-te ??

  1. È progettato per essere nuovamente riprodotto in qualsiasi momento. sul PCB è presente un ponticello di selezione di due modalità.

1) Modalità di esecuzione: - per il funzionamento normale.

2) Modalità flash: - in questa modalità l'utente può ripetere il flashing del chip seguendo la procedura di re-flash.

3) Ingresso analogico: - ESP8266 ha un ADC 0-1 Vcc. La sua intestazione ha anche fornito su PCB per giocare con qualsiasi sensore analogico.

Specifiche tecniche di TechSwitch-1.0 (modalità DIY)

1. 5 uscite (230 V CA) + 5 ingressi (commutazione 0 V CC) + 1 ingresso analogico (0-1 V CC)

2. Valutazione: - 2, 0 Amp.

3. Elemento di commutazione: - SSR + Zero Crossing switching.

4. Protezione: - Ogni uscita protetta da 2 Amp. miccia di vetro.

5. Firmware utilizzato: - Tasmota è un firmware facile da usare e stabile. Può essere flashato da diversi firmware come la sua modalità fai-da-te.

6. Input: - Commutazione Opt coupled (-Ve).

7. Il regolatore di potenza ESP8266 può essere in doppia modalità: - può utilizzare anche il convertitore Buck e il regolatore AMS1117.

Materiali:

  • BOQ dettagliato è allegato.

    · Alimentazione: - Marca: - Hi-Link, Modello: - HLK-PM01, 230 V per 5 V CC, 3 W (01)

    · Microcontrollore: - ESP12F (01)

    · Regolatore 3.3 VDC: - È possibile utilizzare una doppia disposizione

    · Convertitore buck (01)

    · Regolatore di tensione AMS1117. (01)

    · PC817: - Opt coupler Marca: - Sharp Package: -THT (10)

    · G3MB-202PL: - SSR Make Omron (05), commutazione zero crossing.

    · LED: -Colore: - Qualsiasi, Pacchetto THT (01)

    · Resistenza 220 o 250 Ohm: - Ceramica (11)

    · Resistenza 100 Ohm: - Ceramica (5)

    · Resistore da 8k Ohm: - Ceramica (1)

    · Resistenza 2k2 Ohm: - Ceramica (1)

    · Resistenza da 10 K Ohm: - ceramica (13)

    · Pulsante: -Codice della parte: - EVQ22705R, Tipo: - con due terminali (02)

    · Fusibile di vetro: - Tipo: - Vetro, Potenza nominale: - 2 Amp a 230 V CA. (5)

    · Header maschio PCB: - Tre header con tre pin e un header con 4 pin. quindi è preferibile procurarsi un'intestazione standard di Strip of Male.

Passaggio 1: finalizzazione di Consept.

Finalizzazione del concetto: - Ho definito i requisiti come di seguito.

1. Realizzare Smart Switch con 5 Switch & Can control by WIFI.

2. Può funzionare senza WIFI tramite interruttori fisici o pulsante.

3 L'interruttore può essere in modalità fai-da-te, quindi può essere ri-flash.

4. Può adattarsi al quadro elettrico esistente senza cambiare alcun interruttore o cablaggio.

5. TUTTI I GPIO del microcontrollore devono essere utilizzati in quanto è la modalità DIY.

6. Il dispositivo di commutazione dovrebbe SSR e zero crossing per evitare rumori e picchi di commutazione.

7. Dimensione del PCB Dovrebbe essere abbastanza piccolo da poter essere inserito nel quadro esistente.

Come abbiamo definito i requisiti, il prossimo passo è selezionare l'hardware.

Passaggio 2: selezione del microcontrollore

Criteri di selezione del microcontrollore.

  1. GPIO richiesto: -5 input + 5 output + 1 ADC.
  2. Wifi abilitato
  3. Facile da ri-flash per fornire funzionalità fai-da-te.

ESP8266 è adatto a requisiti di cui sopra. ha 11 GPIO + 1 ADC + WiFi abilitati.

Ho selezionato il modulo ESP12F che è la scheda Devlopment basata su microcontrollore ESP8266, ha un piccolo formfactor e tutti i GPIO sono popolati per un facile utilizzo.

Passaggio 3: Verifica dei dettagli GPIO della scheda ESP8266.

    • Secondo la scheda tecnica ESP8266 alcuni GPIO sono utilizzati per funzioni speciali.
    • Durante la prova Breadboard mi sono grattato la testa perché non riuscivo a avviarlo.
    • Infine, facendo ricerche su Internet e giocando con la breadboard ho riassunto i dati GPIO e ho creato una tabella semplice per una facile comprensione.

    allegati

    • PIN detail.pdf Download

    Passaggio 4: selezione dell'alimentatore.

    Selezione di alimentatore.

    • In India 230VAC è fornitura domestica. poiché ESP8266 funziona a 3, 3 V CC, dobbiamo selezionare l'alimentazione 230 V CC / 3, 3 V CC.
    • Ma il dispositivo di commutazione dell'alimentazione che è SSR e funziona a 5 V CC, quindi devo selezionare l'alimentatore che ha anche 5 V CC.
    • Alimentatore finalmente selezionato con 230 V / 5 V CC.
    • Per ottenere 3.3VDC ho selezionato un convertitore Buck con 5VDC / 3.3VDC.
    • Poiché dobbiamo progettare la modalità DIY, fornisco anche un regolatore di tensione lineare AMS1117.

    Conclusione finale


    La prima conversione dell'alimentatore è 230 V CA / 5 V CC con capacità di 3 W.

    1. HI-LINK produce sms HLK-PM01.

    La seconda conversione è da 5 V CC a 3, 3 V CC

    1. Per questo ho selezionato il convertitore Buck 5V / 3.3V e la fornitura del regolatore di tensione lineare AMS1117.

    PCB realizzato in modo tale da poter utilizzare AMS1117 o convertitore buck (chiunque).

    Passaggio 5: selezione del dispositivo di commutazione.

    • Ho selezionato Omron Make G3MB-202P SSR
      • SSR con 2 amp. capacità attuale.
      • Può funzionare su 5VDC.
      • Fornire commutazione zero crossing.
      • Circuito Snubber integrato.

    Che cos'è Zero Crossing?

    • L'alimentazione CA 50 HZ è una tensione sinusoidale.
    • La polarità della tensione di alimentazione cambia ogni 20 mila secondi e 50 volte in un secondo.
    • La tensione diventa zero ogni 20 mila secondi.
    • Zero crossing SSR rileva zero potenziale di tensione e attiva l'uscita in questo caso.
      • Ad esempio: - se il comando viene inviato a 45 gradi (tensione al picco massimo), SSR si accende a 90 gradi (quando la tensione è zero).
    • Ciò riduce i picchi di commutazione e il rumore.
    • Il punto di attraversamento zero è mostrato nell'immagine allegata (testo evidenziato in rosso)

    allegati

    • g3mb-ssr-datasheet.pdf Scarica

    Passaggio 6: Selezione PIN ESP8266.

    ESP8266 ha un totale di 11 GPIO e un pin ADC. (Fare riferimento al passaggio 3)

    La selezione dei pin di esp8266 è fondamentale per i seguenti criteri.

    Criteri per la selezione dell'ingresso: -

    • PINIO GPIO15 richiesto per essere basso durante l'avvio, altrimenti ESP saggio non si avvia.
      • Tenta di eseguire l'avvio dalla scheda SD se GPIO15 è alto durante l'avvio.
    • ESP8266 neve Boot Se GPIO PIN1 o GPIO 2 o GPIO 3 è BASSO durante l'avvio.

    Criteri per la selezione dell'output: -

    • Il PIN GPIO 1, 2, 15 e 16 si alzano durante l'avvio (per una frazione di tempo).
    • se utilizziamo questo pin come input e il PIN è a livello BASSO durante l'avvio, questo pin viene danneggiato a causa del cortocircuito tra il PIN che è Basso ma ESP8266 lo porta ALTO durante l'avvio.

    Conclusione finale: -

    Infine GPIO 0, 1, 5, 15 e 16 sono selezionati per l'output.

    GPIO 3, 4, 12, 13 e 14 sono selezionati per Input.

    Vincola: -

    • GPIO1 e 3 sono pin UART che vengono utilizzati per il flash ESP8266 e volevamo anche usarli come output.
    • GPIO0 viene utilizzato per mettere ESP in modalità flash e abbiamo anche deciso di usarlo come output.

    Soluzione per il suddetto vincolo: -

    1. Problema risolto fornendo due jumper.
      1. Ponticello modalità flash: - In questa posizione tutti e tre i pin sono isolati dal circuito di commutazione e collegati all'intestazione della modalità flash.
      2. Ponticello modalità Run: - In questa posizione tutti e tre i pin saranno collegati al circuito di commutazione.

    Passaggio 7: selezione dell'accoppiatore ottico.

    Dettaglio PIN: -

    • PIN 1 & 2 Input Side (LED integrato)
      • Pin 1: - Anodo
      • Pnd 2: - Catodo
    • Lato uscita PIN 3 e 4 (transistor fotografico.
      • Pin 3: - Emettitore
      • Pin 4: - Collezionista

    Selezione del circuito di commutazione dell'uscita

    1. ESP 8266 GPIO può alimentare solo 20 mA come da esprissif.
    2. L'accoppiatore ottico viene utilizzato per proteggere il PIN GPIO ESP durante la commutazione SSR.
    3. La resistenza da 220 Ohm viene utilizzata per limitare la corrente di GPIO.
      • Ho usato 200, 220 e 250 e tutti i resistori funzionano bene.
    4. Calcolo corrente I = V / R, I = 3, 3 V / 250 * Ohm = 13 ma.
    5. Il LED di ingresso PC817 ha una certa resistenza che è stata considerata zero per il lato sicuro.

    Selezione circuito di commutazione ingresso.

    1. Gli accoppiatori ottici PC817 sono utilizzati nel circuito di ingresso con resistenza di limitazione della corrente di 220 ohm.

    2. L'uscita dell'accoppiatore ottico è collegata con GPIO insieme alla resistenza Pull-UP.

    Passaggio 8: Preparazione del layout del circuito.

    Dopo aver selezionato tutti i componenti e definito la metodologia di cablaggio, possiamo passare allo sviluppo del circuito utilizzando qualsiasi software.

    ho usato Easyeda che è una piattaforma di sviluppo PCB basata sul Web e facile da usare.

    URL di Easyeda: - EsasyEda

    Per una semplice spiegazione ho diviso l'intero circuito in blocchi. e il primo è il circuito di potenza.

    Circuito di potenza A: - 230 V CA a 5 V CC.

    1. HI-Link utilizza SMPS HLK-PM01 per convertire 230Vac in 5 V DC.
    2. La potenza massima è di 3 Watt. significa che può fornire 600 ma.

    Circuito di potenza B: da - 5 V CC a 3, 3 V CC.

    Poiché questo PCB è in modalità fai-da-te. ho fornito due metodi per convertire 5 V a 3, 3 V.

    1. Utilizzo del regolatore di tensione AMS1117.
    2. Utilizzando Buck Converter.

    chiunque può usare secondo la disponibilità dei componenti.

    Passaggio 9: cablaggio ESP8266

    L'opzione porta di rete viene utilizzata per semplificare lo schema.

    Cos'è la porta Net ??

    1. Posta netta significa che possiamo fornire il nome alla giunzione comune.
    2. utilizzando lo stesso nome in una parte diversa, Easyeda considererà lo stesso nome del singolo dispositivo collegato.

    Alcune regole di base del cablaggio esp8266.

    1. Il pin CH_PD deve essere alto.
    2. Il pin di ripristino deve essere alto durante il normale funzionamento.
    3. GPIO 0, 1 e 2 non devono essere bassi durante l'avvio.
    4. GPIO 15 non dovrebbe essere ad alto livello durante l'avvio.
    5. Considerando tutti i punti sopra menzionati, viene preparato lo schema di cablaggio ESP8266. e mostrato in immagine schematica.
    6. GPIO2 viene utilizzato come LED di stato e LED collegato in polarità inversa per evitare GPIO2 BASSO durante l'avvio.

    Passaggio 10: circuito di commutazione dell'uscita ESP8266

    ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 e 16 utilizzati come output.

    1. Per mantenere GPIO 0 e 1 ad alto livello, il suo cablaggio è leggermente diverso dall'altra uscita.
      1. Questo pin è a 3.3V durante l'avvio.
      2. Il PIN1 di PC817 che è un anodo è collegato a 3.3V.
      3. Il PIN2, che è catodo, è collegato a GPIO mediante un resistore di limitazione corrente (220/250 Ohm).
      4. Poiché il diodo polarizzato in avanti può passare 3, 3 V (caduta di diodo 0, 7 V) Entrambi i GPIO ottengono quasi 2, 5 V CC durante l'avvio.
    2. Il pin GPIO rimanente collegato con PIN1 che è Anodo di PC817 e Ground è collegato con PIN2 che è catodo utilizzando la resistenza di limitazione corrente.
      1. Poiché Ground è collegato con Cathode, passerà dal LED PC817 e manterrà GPIO a livello basso.
      2. Questo rende GPIO15 BASSO durante l'avvio.
    3. Abbiamo risolto il problema di tutti e tre i GPIO adottando diversi scheam di cablaggio.

    Passaggio 11: input Esp8266.

    GPIO 3, 4, 12, 13 e 14 sono usati come input.

    Poiché il cablaggio di ingresso verrà collegato al dispositivo di campo, è necessaria la protezione per ESP8266 GPIO.

    Accoppiatore ottico PC817 utilizzato per l'isolamento dell'ingresso.

    1. I catodi di ingresso PC817 sono collegati con le intestazioni dei pin mediante un resistore di limitazione della corrente (250 ohm).
    2. L'anodo di tutto Optocoupler è collegato a 5VDC.
    3. Ogni volta che il pin di ingresso è collegato a terra, l'Optocoupler si sposterà in avanti e il transistor di uscita sarà attivato.
    4. Il collettore dell'accoppiatore ottico è collegato con GPIO insieme alla resistenza di pull-up da 10 K.

    Che cos'è Pull-up ???

    • La resistenza pull-up viene utilizzata Per mantenere stabile GPIO, la resistenza di alto valore è collegata a GPIO e un'altra estremità è collegata a 3, 3V.
    • questo mantiene GPIO ad alto livello ed evita falsi trigger.

    Step 12: Schema finale

    Dopo il completamento di tutte le parti è il momento di controllare il cablaggio.

    Easyeda Fornire funzionalità per questo.

    Step 13: Converti PCB

    Passaggi per convertire Circuit in in PCB Layout

    1. Aftermaking Circuit possiamo convertirlo in layout PCB.
    2. Premendo l'opzione Converti in PCB del sistema Easyeda inizierà la conversione dello Schema in Layout PCB.
    3. Se sono presenti errori di cablaggio o pin non utilizzati, viene generato un errore / allarme.
    4. Controllando Errore nella sezione destra della pagina di sviluppo del software possiamo risolvere ogni errore uno per uno.
    5. Layout del PCB generato dopo la risoluzione di tutti gli errori.

    Step 14: Layout PCB e disposizione dei componenti.

    Posizionamento dei componenti

    1. Tutti i componenti con i suoi effettivi
    2. le dimensioni e le etichette sono visualizzate nella schermata di layout del PCB.
      1. Il primo passo è organizzare il componente.
    3. Cerca di mettere il componente Alta e Bassa tensione il più lontano possibile.
    4. Regolare ciascun componente in base alle dimensioni richieste del PCB.
      1. Dopo aver organizzato tutti i componenti, possiamo fare delle tracce.
    5. (traccia la larghezza necessaria per essere regolata secondo la corrente della parte del circuito)
    6. Alcune tracce vengono tracciate nella parte inferiore del pcb utilizzando la funzione di modifica del layout.
    7. Le tracce di potenza vengono mantenute esposte per il versamento di saldature dopo la fabbricazione.

    Step 15: Layout PCB finale.

    Passaggio 16: Controllare la vista 3D e generare il file Ggerber.

    Easyeda offre un'opzione di visualizzazione 3D in cui è possibile controllare la visualizzazione 3D del PCB e farsi un'idea di come appare dopo la fabbricazione.

    Dopo aver controllato la vista 3D Genera file Gerber.

    Step 17: Effettuare l'ordine.

    Dopo la generazione del file system Gerber fornisce la vista frontale del layout finale del PCB e il costo di 10 PCB.

    È possibile effettuare l'ordine su JLCPCB direttamente premendo il pulsante "Ordina su JLCPCB".

    Possiamo selezionare la mascheratura del colore secondo il requisito e selezionare la modalità di consegna.

    Effettuando l'ordine ed effettuando il pagamento otteniamo PCB entro 15-20 giorni.

    Step 18: Ricezione PCB.

    Controllare la PCB davanti e dietro dopo averla ricevuta.

    Step 19: Component Soldring on PCB.

    Come da identificazione dei componenti su PCB, è iniziata la saldatura di tutti i componenti.

    Fare attenzione: - Parte dell'impronta della parte è sul retro, quindi controllare l'etichettatura sul PCB e sul manuale della parte prima della saldatura finale.

    Passaggio 20: aumento dello spessore del Power Track.

    Per le tracce di collegamento dell'alimentazione ho messo tracce aperte durante il processo di layout del PCB.

    Come mostrato nell'immagine, tutte le tracce di potenza sono aperte, quindi versate una saldatura extra per aumentare la capacità di cura del ribes.

    Passaggio 21: controllo finale

    Dopo aver saldato tutti i componenti, tutti i componenti hanno guanciato usando il millimetro.

    1. Verifica del valore di resistenza
    2. Controllo LED accoppiatore ottico
    3. Verifica della messa a terra.

    Passaggio 22: firmware lampeggiante.

    Tre ponticelli di PCB sono usati per mettere esp in modalità boot.

    Controllare il ponticello di selezione dell'alimentazione su 3, 3 V CC del chip FTDI.

    Collegare il chip FTDI al PCB

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

    Passo 23: Flash Tasamota Firmware su ESP.

    Flash Tasmota su ESP8266

      1. ScaricaTasamotizer & file tasamota.bin.
      2. Link per il download di Tasmotizer: - tasmotizer
      3. Link per il download di tasamota.bin: - Tasmota.bin
      4. Installa tasmotazer e aprilo.
      5. Nel tasmotizer fare clic su selectport drill dawn.
      6. se FTDI è collegato, la porta appare nell'elenco.
      7. Seleziona la porta dall'elenco (nel caso di più porte, controlla quale porta è di FTDI)
      8. fare clic sul pulsante Apri e selezionare il file Tasamota.bin dalla posizione di download.
      9. fai clic su Cancella prima dell'opzione lampeggiante (cancella spiff se sono presenti dati)
      10. Premi Tasamotize! Pulsante
      11. se tutto è a posto, viene visualizzata la barra di avanzamento della cancellazione del flash.
      12. una volta completato il processo mostra il popup "riavvia esp".

      Scollegare FTDI dal PCB.

      Cambia tre jumper da Flash a Run Side.

      Passaggio 24: impostazione del Tasmota

      Collegare l'alimentazione CA al PCB

      Aiuto in linea di configrazione di Tasmota: -Aiuto di configrazione di Tasmota

      L'ESP si avvierà e il LED di stato del flash del PCB si accende. Apri Wifimanger su laptop Mostra il nuovo AP "Tasmota" collegalo. una volta aperta la pagina web aperta.

      1. Configura ssid WIFI e password del tuo router nella pagina Configura Wifi.
      2. Il dispositivo si riavvierà dopo il salvataggio.
      3. Una volta ricollegata Apri il router, controlla il nuovo IP del dispositivo e osserva il suo IP.
      4. apri la pagina web e inserisci quell'IP. Pagina Web aperta per impostazione tasmota.
      5. Impostare il tipo di modulo (18) nell'opzione modulo configue e impostare tutti gli ingressi e le uscite come indicato nell'immagine di migrazione.
      6. riavviare PCB e va bene.

      Passaggio 25: Guida al cablaggio e demo

      Cablaggio finale e prova del PCB

      Il cablaggio di tutti e 5 gli ingressi è collegato a 5 interruttori / pulsanti.

      Il secondo collegamento di tutti e 5 i dispositivi è collegato al filo "G" comune dell'intestazione di ingresso.

      Uscita lato 5 Collegare il cavo a 5 applicazioni domestiche.

      Dare 230 all'ingresso del PCB.

      Smart Swith con 5 ingressi e 5 uscite è pronto per l'uso.

      Demo del processo: - Demo

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