خروجی هوشمند: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

پروژه های Fusion 360 »

سلب مسئولیت: این پروژه به منظور نشان دادن نحوه نمونه اولیه با چاپگر PCB SV2 طراحی شده است. این محصولی نیست که باید از آن به عنوان کالای روزمره استفاده کنید. این دستگاه نه مطابق استانداردهای ایمنی مناسب طراحی شده و نه آزمایش شده است. هنگام استفاده از این طرح ، شما مسئول هر گونه ریسکی هستید

خروجی هوشمند یک دستگاه IOT است که امکان کنترل بر روی هر دستگاه متصل با استفاده از وب سرور از طریق هر مرورگر را می دهد. وب سروری که ما در اینجا برنامه نویسی کرده ایم به ما امکان می دهد تصمیم بگیریم که کدام دستگاه های متصل روشن یا خاموش می شوند و در اصل اجازه می دهد تا با فشار دادن یک دکمه روی تلفن یا یک کلیک روی رایانه ، "اتصال" و "قطع برق" مجازی انجام شود.

تدارکات

اجزای اصلی: مقدار x مورد (شماره قسمت Digikey)

• 1 عدد پلاگین و سیم کشی NEMA5-15P (Q108-ND)
• 3 عدد ظرف زنانه NEMA5-15R (Q227-ND)
• 1 عدد ماژول Wifi ESP32-WROOM-32D (1904-1023-1-ND)
• 3 عدد رله حالت جامد (255-3922-1-ND)
• 1 عدد تنظیم کننده ولتاژ 3.3V (AZ1117EH-3.3TRG1DIDKR-ND)
• 3 x NFET (DMN2056U-7DICT-ND)
• 9 x مقاومت 100 اهم (311-100LRCT-ND)
• 4 x مقاومت 10k اهم (311-10KGRCT-ND)
• 2 x خازن 1uF (399-4873-1-ND)
• 1 x خازن 10uF (399-4925-1-ND)
• 2 x خازن 0.1uF (399-1043-1-ND)
• 3 عدد LED (C503B-BCS-CV0Z0461-ND)
• 1 عدد اتصال دهنده لبه (S3306-ND)
• مبدل 1 x 5V 1A AC-DC (945-3181-ND)

سایر اجزا/مواد مورد استفاده:

1. لوله هیت شرینک ، 8 اینچ
2. چسب لحیم کاری با دمای پایین

ابزار و تجهیزات:

• چاپگر PCB SV2
• پرینتر سه بعدی
• آهن لحیم کاری
• Reflow Gun
• منبع تغذیه نامتناوب
• پیچ گوشتی (6 میلی متر هگز)
• چسب فوق العاده
• برنامه نویس سریال USB

مرحله 1: طراحی PCB را چاپ کنید

بسته به نحوه ایجاد دستگاه خود ، این مراحل ممکن است متفاوت باشد. برای ساخت این دستگاه خاص ، ما یک طرح PCB ایجاد کردیم و آن را با استفاده از چاپگر PCB SV2 چاپ کردیم. از آنجایی که ما از PCB استفاده می کردیم و از یک تخته اولیه یا تخته نان استفاده نمی کردیم ، بیشتر اجزای ما روی سطح نصب می شوند ، مانند میکروکنترلر که ماژول ESP32-WROOM-32D بود و رله هایی که ما آنها را با قدرت بالا انتخاب کردیم. رله های حالت جامد اجزای خاصی که ما استفاده کردیم به همراه شماره قطعات Digi-Key آنها در مواد بالا آمده است ، اما می توانید اجزاء را تغییر دهید تا آن را به طرح خاص خود سفارشی کنید. اگر قصد استفاده از اجزای مشابه را دارید ، مقادیر خازن باید نسبتاً یکسان باقی بماند. مقادیر مقاومتهای محدودکننده جریان ممکن است بر اساس LED رنگی که استفاده می کنید تغییر کند ، زیرا ممکن است ولتاژ و جریان جلو متفاوت باشد! این ماشین حساب به شما امکان می دهد پارامترهای طراحی خود را وارد کرده و مقادیر مقاومت را برای خود محاسبه کنید. ما از LED های آبی استفاده کردیم که افت ولتاژ آنها بیشتر از انواع قرمز است. اطمینان حاصل کنید که قطعات شما که با منبع تغذیه تعامل دارند (رله های حالت جامد ، اتصالات و دوشاخه های برق) دارای ولتاژ اصلی AC و جریان کافی (120 ولت 60 هرتز در ایالات متحده ، حدود 10-15 وات) هستند. طرح شماتیک و PCB مورد استفاده برای ایجاد خروجی هوشمند ما در وب سایت BotFactory یافت می شود و می توانید اطلاعات بیشتری در مورد آنها در مقاله وبلاگ ما با عنوان ایجاد یک خروجی هوشمند بخوانید.

مرحله 2: کامپوننت ها را اضافه کنید

گام بعدی این بود که همه اجزا را روی برد چاپ شده اضافه کنید. دو روش برای انجام این کار وجود دارد ، اگر می توانید از SV2 استفاده کنید ، اگر از یکی استفاده می کنید ، یا می توانید هر یک از قطعات را به صورت لحیم به هم بچسبانید. از آنجا که این اولین نمونه اولیه بود و ما می خواستیم اطمینان حاصل کنیم که هر قسمت با یکدیگر کار می کند ، ما هر جزء را با دست قرار دادیم و با استفاده از یک متر چند متر ، تداوم بین اجزا را تضمین کردیم. ما از خمیر لحیم کاری با درجه حرارت پایین پایدار برای ایمن سازی قطعات به PCB استفاده کردیم. برخی از اتصالات خارجی ، مانند اتصالات به دوشاخه های پلاگین و اتصالات به مبدل AC-DC ، با استفاده از یک کانکتور لبه انجام شد. به همین دلیل ، تنها چیزی که نیاز بود این بود که انگشتان طلا را روی PCB چاپ کنید و آن را وصل کنید تا اتصال مدار ایجاد شود. هنگامی که همه چیز روی صفحه بود ، از منبع تغذیه ولتاژ و جریان متغیر تغذیه می شد ، که دارای عملکرد محدود کننده جریان است تا از خروج دود جادویی در اثر اتصال کوتاه جلوگیری کند. اگر همه چیز خوب است (بدون دود جادویی ، بدون اجزای بیش از حد داغ ، بدون انفجار) می توانید کد را در ESP32 بارگذاری کنید.

مرحله 3: کد خود را بارگذاری کنید

ESP32 با استفاده از پین های TXD ، RXD و GND و با استفاده از کابل USB به سریال به رایانه متصل شد. به یاد داشته باشید که TXD روی کابل شما به پین RXD در میکرو کنترلر متصل می شود و بالعکس. با استفاده از Arduino IDE ، تخته های انواع ESP32 بارگیری شد و برد "FireBeetle-ESP32" انتخاب شد زیرا از تراشه ESP32 برهنه استفاده شده پشتیبانی می کرد. کدی که اساساً استفاده شد میکرو کنترلر را به روتر Wi-Fi شما متصل می کند و اتصال را در پورت 80 باز می کند. پس از باز شدن این پورت ، یک صفحه وب را به هر دستگاهی که به آن متصل است ارائه می دهد و می تواند پین های GPIO را بین بالا و پایین تغییر دهد. بر اساس ورودی های دکمه در صفحه وب. علاوه بر این ، می توان از URL های خاصی برای روشن یا خاموش کردن دستگاه استفاده کرد. اطمینان حاصل کنید که کد موجود را تغییر دهید تا شامل Wi-Fi SSID و رمز عبور شبکه ای باشد که می خواهید پریز هوشمند را به آن متصل کنید. شبکه ای که ما آن را به آن متصل کردیم با WPA2 ایمن بود ، اما ممکن است با شبکه های بدون امنیت کار کند یا نکند.

مرحله 4: آزمایش کنید

با استفاده از ابزارها و اتصالات مناسب ، آزمایش کنید که همه اتصالات و اجزای دستگاه تقریباً کامل شما کار می کند! اجزای AC (مبدل AC-DC و NEMA5 Plug) را جداگانه آزمایش کنید و آنها را به درستی کنترل کنید ، آنها برای ولتاژ بالا هستند! با استفاده از منبع تغذیه DC خارجی ، مدار خود را روشن کنید و آزمایش کنید که با استفاده از رابط وب می توانید ترانزیستورها را روشن و خاموش کنید ، که به نوبه خود باید LED های مربوطه را کار کرده و جریان را از طریق رله های حالت جامد جریان دهد.

مرحله 5: محفظه را چاپ کنید

بسته به اینکه چه اجزایی را انتخاب کرده اید و چگونه آنها را مرتب کرده اید ، محفظه شما ممکن است متفاوت باشد. در اینجا ، ما از یک محفظه مستطیلی استفاده کردیم که مبدل AC-DC ، PCB ، اتصال لبه را در خود جای داده است و پروفایل هایی برای گیرنده های NEMA5-15R دارد. ما آن را با استفاده از Fusion 360 طراحی کردیم و آن را با استفاده از یک چاپگر سه بعدی چاپ کرد و صفحه بالای صفحه را با استفاده از درج های تنظیم کننده حرارتی 3 میلی متری و پیچ های شش ضلعی 3 میلی متری متصل کردیم. اگر درجهای گرمکن برای شما در دسترس نباشد ، چسب به همان خوبی کار می کند. اگر از درج های تنظیم حرارتی استفاده می کنید ، سوراخ های موجود در فایل های STL شامل 4 میلی متر عرض است و به آهن لحیم کاری در دمای 250 درجه سانتی گراد نیاز دارید. سپس با استفاده از اجزای واقعی ، یک آزمایش آزمایشی انجام شد تا اطمینان حاصل شود که هر قسمت به درستی در داخل محفظه قرار می گیرد.

مرحله ششم: جمع کنید

سرانجام ، اتصالات دائمی لحیم شده و اجزاء داخل محفظه قرار گرفت. در اینجا ، ما شماتیک مربوط به اتصالات صحیح بین PCB ، دوشاخه های دوشاخه ، مبدل AC-DC و دوشاخه نر را دنبال کردیم. سپس همه اجزا یکبار دیگر مورد آزمایش قرار گرفتند تا ببینند آیا هنگام کار با یکدیگر مشکلی دارند یا خیر. هنگام کار با مدار AC حتماً احتیاط بیشتری را رعایت کنید! وقتی مدار از دیوار تغذیه می شود ، به برد یا سیم ها دست نزنید. قبل از لحیم کاری ، جابجایی سیمها یا رفع اتصالات شل ، آن را از برق جدا کنید. اگر همه چیز خوب است ، شما اکنون آماده هستید تا مسکن را با استفاده از چهار پیچ M3 ببندید و از پریز هوشمند جدید خود استفاده کنید!