Techswitch 1.0: 25 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

توانمندسازی خانه هوشمند توسط TechSwitch-1.0 (حالت DIY)

TechSwitch-1.0 (حالت DIY) چیست

TechSwitch-1.0 سوئیچ هوشمند مبتنی بر ESP8266 است. می تواند 5 لوازم خانگی را کنترل کند.

چرا حالت DIY است ؟؟

طراحی شده است تا در هر زمان دوباره چشمک بزند. در PCB دو جهنده انتخاب حالت وجود دارد

1) حالت اجرا:- برای عملکرد منظم.

2) حالت فلش:-در این حالت کاربر می تواند با دنبال کردن روش فلش مجدد تراشه را دوباره فلش کند.

3) ورودی آنالوگ:- ESP8266 دارای یک ADC 0-1 Vdc است. سربرگ آن نیز روی PCB برای بازی با هر سنسور آنالوگ ارائه شده است.

مشخصات فنی TechSwitch-1.0 (حالت DIY)

1. 5 خروجی (230V AC) + 5 ورودی (0VDC سوئیچینگ) + 1 ورودی آنالوگ (0-1VDC)

2. امتیاز:- 2.0 آمپر.

3. عنصر سوئیچینگ:- سوئیچینگ SSR +Zero Crossing.

4. حفاظت:- هر خروجی با 2 آمپر محافظت می شود. فیوز شیشه ای

5. Firmware مورد استفاده:- Tasmota آسان برای استفاده و سیستم عامل پایدار است. می تواند توسط سیستم عامل های مختلف به عنوان حالت DIY نمایش داده شود.

6. ورودی:- سوئیچینگ Opto-coupled (-Ve).

7. تنظیم کننده قدرت ESP8266 می تواند دو حالته باشد:- می تواند از مبدل Buck و همچنین تنظیم کننده AMS1117 استفاده کند.

تدارکات

• BOQ تفصیلی ضمیمه شده است.

  · منبع تغذیه:- ساخت:- Hi-Link ، مدل:- HLK-PM01 ، 230V توسط 5 VDC ، 3W (01)

  · میکروکنترلر:- ESP12F (01)

  · 3.3 رگولاتور VDC:- می توان از هر دو وسیله ای استفاده کرد

  · مبدل باک (01)

  · تنظیم کننده ولتاژ AMS1117. (01)

  · PC817:- انتخاب اتصال دهنده ساخت:- بسته تیز: -THT (10)

  · G3MB-202PL:- SSR Make Omron (05) ، Zero switching switching.

  · LED: -رنگ:- هر ، بسته THT (01)

  · مقاومت 220 یا 250 اهم:- سرامیک (11)

  · مقاومت 100 اهم:- سرامیک (5)

  · مقاومت 8k اهم:- سرامیک (1)

  · مقاومت 2k2 اهم:- سرامیک (1)

  · مقاومت 10K اهم:- سرامیک (13)

  · دکمه فشار دهید: -کد قسمت:- EVQ22705R ، نوع:- با دو ترمینال (02)

  · فیوز شیشه ای:- نوع:- شیشه ، درجه:- 2 آمپر @ 230V AC. (5)

  · سربرگ PCB Male:- سه سربرگ با سه پین و یک سربرگ با 4 پین. بنابراین تهیه یک سربرگ استاندارد Strip of Male ترجیح داده می شود.

مرحله 1: نهایی سازی متقابل

نهایی شدن مفهوم:- من الزامات زیر را تعریف کرده ام

1. ساخت Smart Switch با 5 Switch & Can با WIFI کنترل می شود.

2. می تواند با WIFI بدون سوئیچ های فیزیکی یا دکمه فشار کار کند.

3 سوئیچ می تواند حالت DIY باشد بنابراین می تواند دوباره فلش شود.

4. می تواند بدون تغییر کلید یا سیم کشی در صفحه کلید موجود قرار گیرد.

5. همه GPIO میکروکنترلر به عنوان حالت DIY استفاده می شود.

6. تعویض دستگاه باید از SSR و صفر عبور کند تا از ایجاد سر و صدا و افزایش سوئیچ جلوگیری شود.

7. اندازه PCB باید به اندازه کافی کوچک باشد تا بتواند در تابلو برق موجود قرار گیرد.

همانطور که الزامات ما نهایی شد ، مرحله بعدی انتخاب سخت افزار است

مرحله 2: انتخاب میکروکنترلر

معیارهای انتخاب میکروکنترلر

1. GPIO مورد نیاز: -5 ورودی + 5 خروجی + 1 ADC.
2. Wifi فعال است
3. آسان برای دوباره فلش برای ارائه قابلیت DIY.

ESP8266 برای موارد فوق مناسب است. دارای 11 GPIO + 1 ADC + WiFi فعال است.

من ماژول ESP12F را انتخاب کردم که تخته Devlopment مبتنی بر میکروکنترلر ESP8266 است ، دارای فرم فاکتور کوچک است و همه GPIO برای استفاده آسان پر شده است.

مرحله 3: بررسی جزئیات GPIO برد ESP8266 Board

• بر اساس داده ESP8266 برخی از GPIO برای عملکرد ویژه استفاده می شود.
• در حین آزمایش Breadboard ، سرم را خاراندم چون نمی توانم آن را بوت کنم.
• سرانجام با تحقیق در مورد اینترنت و بازی آن با تخته نان ، داده های GPIO را خلاصه کرده و جدول ساده ای را برای درک آسان تهیه کرده ام.

مرحله 4: انتخاب منبع تغذیه

انتخاب منبع تغذیه

• در هند 230VAC عرضه داخلی است. از آنجا که ESP8266 با 3.3VDC کار می کند ، باید منبع تغذیه 230VDC / 3.3VDC را انتخاب کنیم.
• اما دستگاه Power Switching که SSR است و روی 5VDC کار می کند ، بنابراین باید منبع تغذیه را انتخاب کنم که 5VDC نیز دارد.
• سرانجام منبع تغذیه انتخاب شده با 230V/5VDC.
• برای دریافت 3.3VDC من مبدل Buck را انتخاب کرده ام که دارای 5VDC/3.3VDC است.
• از آنجا که ما باید حالت DIY را طراحی کنیم ، من همچنین تنظیم کننده ولتاژ خطی AMS1117 را ارائه می دهم.

نتیجه گیری نهایی

اولین منبع تغذیه 230VAC / 5 VDC با ظرفیت 3W است.

HI-LINK اس ام اس HLK-PM01 بسازید

تبدیل دوم 5VDC به 3.3VDC است

برای این کار من مبدل 5V/3.3V Buck و تهیه کننده تنظیم کننده ولتاژ خطی AMS1117 را انتخاب کرده ام

PCB به گونه ای ساخته شده است که می تواند از AMS1117 یا مبدل باک (هر کسی) استفاده کند.

مرحله 5: انتخاب دستگاه سوئیچینگ

• من Omron Make G3MB-202P SSR را انتخاب کرده ام

  • SSR دارای 2 آمپر ظرفیت فعلی.
  • می تواند با 5VDC کار کند.
  • سوئیچینگ عبور صفر را ارائه دهید
  • مدار Snubber داخلی

صفر عبور چیست؟

• منبع تغذیه AC 50 HZ ولتاژ سینوسی است.
• قطبیت ولتاژ تغذیه هر 20 میلی ثانیه و 50 بار در یک ثانیه تغییر می کند.
• ولتاژ هر 20 میلی ثانیه صفر می شود.

• صفر عبور SSR پتانسیل صفر ولتاژ را تشخیص داده و خروجی را در این حالت روشن می کند.

  به عنوان مثال:- در صورت ارسال دستور در 45 درجه (ولتاژ در حداکثر اوج) ، SSR در 90 درجه (هنگامی که ولتاژ صفر است) روشن می شود

• این باعث کاهش نوسانات و سر و صدا می شود.
• نقطه عبور صفر در تصویر پیوست نشان داده شده است (متن برجسته قرمز)

مرحله 6: انتخاب پین ESP8266

ESP8266 دارای 11 GPIO و یک پین ADC است. (به مرحله 3 مراجعه کنید)

انتخاب پین esp8266 به دلیل معیارهای زیر بسیار مهم است.

معیارهای انتخاب ورودی:-

• GPIO PIN15 لازم است در حین بوت شدن کم باشد ، ESP عاقل دیگر بوت نمی شود.

  اگر GPIO15 در هنگام بوت بالا باشد ، از کارت SD بوت شود

• ESP8266 neve Boot اگر GPIO PIN1 یا GPIO 2 یا GPIO 3 در حین بوت شدن پایین باشد.

معیارهای انتخاب خروجی:-

• GPIO PIN 1 ، 2 ، 15 و 16 در هنگام بوت شدن (در کسری از زمان) بالا می رود.
• اگر از این پین به عنوان ورودی استفاده کنیم و PIN در هنگام بوت شدن در سطح LOW باشد ، این پین به دلیل اتصال کوتاه بین PIN که کم است اما ESP8266 آن را در هنگام بوت شدن بالا می گیرد ، آسیب می بیند.

نتیجه گیری نهایی:-

در نهایت GPIO 0 ، 1 ، 5 ، 15 و 16 برای خروجی انتخاب می شوند.

GPIO 3 ، 4 ، 12 ، 13 و 14 برای ورودی انتخاب می شوند.

محدود کردن:-

• GPIO1 & 3 پین های UART هستند که برای فلش ESP8266 استفاده می شوند و ما همچنین می خواستیم از آنها به عنوان خروجی استفاده کنیم.
• GPIO0 برای قرار دادن ESP در حالت فلش استفاده می شود و همچنین تصمیم گرفتیم از آن به عنوان خروجی استفاده کنیم.

راه حل محدودیت فوق:-

1. مشکل با ارائه دو پرش حل می شود.

   1. بلوز حالت فلش: - در این حالت هر سه پین از مدار سوئیچینگ جدا شده و به هدر حالت فلش متصل می شوند.
   2. جامپر حالت اجرا:- در این حالت هر سه پین به مدار سوئیچینگ متصل می شوند.

مرحله 7: انتخاب Optocoupler

جزئیات پین:-

• پین 1 و 2 سمت ورودی (LED داخلی)

  • پین 1:- آند
  • Pnd 2:- کاتد

• پین 3 و 4 سمت خروجی (ترانزیستور عکس.

  • پین 3:- ساطع کننده
  • پین 4:- گردآورنده

انتخاب مدار سوئیچینگ خروجی

1. ESP 8266 GPIO می تواند تنها 20 متر مکعب تغذیه کند. طبق esprissif
2. Optocoupler برای محافظت از ESP GPIO PIN در هنگام تغییر SSR استفاده می شود.

3. مقاومت 220 اهم برای محدود کردن جریان GPIO استفاده می شود.

   من از 200 ، 220 و 250 استفاده کردم و همه مقاومت ها خوب کار می کنند

4. محاسبه فعلی I = V / R ، I = 3.3V / 250*اهم = 13 ma.
5. LED ورودی PC817 دارای مقداری مقاومت است که برای طرف امن صفر در نظر گرفته می شود.

انتخاب مدار سوئیچینگ ورودی

1. در مدار ورودی با مقاومت محدودکننده جریان 220 اهم استفاده می شود.
2. خروجی optocoupler با GPIO همراه با مقاومت Pull-UP متصل می شوند.

مرحله 8: آماده سازی چیدمان مدار

پس از انتخاب همه مولفه ها و تعیین روش سیم کشی ، می توانیم با استفاده از هر نرم افزاری ، مدار را توسعه دهیم.

من از Easyeda استفاده می کنم که پلت فرم توسعه PCB مبتنی بر وب است و استفاده از آن آسان است.

نشانی اینترنتی Easyeda:- EsasyEda

برای توضیح ساده ، من کل مدار را به قطعات تقسیم کرده ام. & اولین مدار قدرت است.

مدار قدرت A:- 230 VAC تا 5VDC

1. HI-Link باعث می شود HLK-PM01 SMPS برای تبدیل 230Vac به 5 ولت DC استفاده شود.
2. حداکثر توان 3 وات است. به این معنی که می تواند 600 متر مکعب تأمین کند.

مدار قدرت B:- 5VDC تا 3.3VDC

از آنجا که این PCB حالت DIY است. من دو روش برای تبدیل 5 ولت به 3.3 ولت ارائه کرده ام.

1. استفاده از تنظیم کننده ولتاژ AMS1117.
2. استفاده از Buck Converter

هر کسی می تواند بر اساس در دسترس بودن جزء استفاده کند.

مرحله 9: سیم کشی ESP8266

از گزینه پورت Net برای ساده سازی شماتیک استفاده می شود.

پورت Net چیست؟

1. پست خالص به این معنی است که ما می توانیم نام اتصال مشترک را ارائه دهیم.
2. با استفاده از نام یکسان در قسمت های مختلف ، Easyeda همه نام یکسان را به عنوان یک دستگاه متصل در نظر می گیرد.

برخی از قوانین اساسی سیم کشی esp8266

1. پین CH_PD باید بالا باشد.
2. تنظیم مجدد پین لازم است در طول عملکرد عادی بالا باشد.
3. GPIO 0 ، 1 و 2 هنگام بوت شدن در حالت پایین قرار نمی گیرد.
4. GPIO 15 نباید هنگام بوت کردن در سطح بالا باشد.
5. با در نظر گرفتن تمام نکات فوق طرح سیم کشی ESP8266 آماده شده است. & در تصویر شماتیک نشان داده شده است.
6. از GPIO2 به عنوان وضعیت LED و LED متصل به قطب معکوس برای جلوگیری از GPIO2 LOW در هنگام بوت استفاده می شود.

مرحله 10: مدار سوئیچینگ خروجی ESP8266

ESO8266 GPIO 0 ، 1 ، 5 ، 15 و 16 به عنوان خروجی استفاده می شود.

1. برای حفظ سطح بالای GPIO 0 و 1 سیم کشی آن با خروجی دیگر کمی متفاوت است.

   1. غرفه این پین در هنگام بوت شدن در 3.3V است.
   2. PIN1 PC817 که آند است به 3.3V متصل است.
   3. PIN2 که کاتد است با استفاده از مقاومت محدود کننده جریان (220/250 اهم) به GPIO متصل می شود.
   4. از آنجا که دیود مغرضانه جلو می تواند 3.3 ولت (افت دیود 0.7 ولت) را پشت سر بگذارد ، هر دو GPIO در هنگام بوت تقریبا 2.5 VDC دریافت می کنند.

2. پین GPIO باقی مانده متصل به PIN1 که آند PC817 است و Ground با PIN2 که کاتد است با استفاده از مقاومت محدود کننده جریان متصل می شود.

   1. از آنجا که Ground به کاتد متصل است ، از LED PC817 عبور می کند و GPIO را در سطح پایین نگه می دارد.
   2. این باعث می شود GPIO15 LOW در هنگام بوت شدن بالا بیاید.
3. ما مشکل هر سه GPIO را با اتخاذ طرح سیم کشی متفاوت حل کردیم.

مرحله 11: ورودی Esp8266

GPIO 3 ، 4 ، 12 ، 13 و 14 به عنوان ورودی استفاده می شود.

از آنجا که سیم کشی ورودی به دستگاه میدانی متصل می شود ، حفاظت مورد نیاز برای ESP8266 GPIO لازم است.

برای جداسازی ورودی از optocoupler PC817 استفاده می شود.

1. کاتدهای ورودی PC817 با استفاده از مقاومت محدود کننده جریان (250 اهم) با سرصفحه های Pin وصل می شوند.
2. آند همه Optocoupler با 5VDC متصل است.
3. هرگاه پین ورودی به Ground متصل می شود ، Optocoupler بایاس جلو می رود و ترانزیستور خروجی روشن می شود.
4. جمع کننده optocoupler با GPIO همراه با مقاومت 10 K Pull-up متصل می شود.

Pull-up چیست ؟؟؟

• از مقاومت کششی استفاده می شود تا GPIO پایدار بماند ، مقاومت با ارزش بالا به GPIO متصل شده و سر دیگر آن به 3.3 ولت متصل می شود.
• این GPIO را در سطح بالا نگه می دارد و از فعال شدن کاذب جلوگیری می کند.

مرحله 12: شماتیک نهایی

پس از اتمام تمام قطعات ، زمان بررسی سیم کشی است.

Easyeda ارائه ویژگی برای این.

مرحله 13: تبدیل PCB

مراحل تبدیل Circuit in به PCB Layout

1. Aftermaking Circuit می توانیم آن را به طرح PCB تبدیل کنیم.
2. با فشار دادن گزینه تبدیل به PCB سیستم Easyeda ، تبدیل Schematic به طرح PCB آغاز می شود.
3. در صورت وجود هرگونه خطای سیم کشی یا پین های بلا استفاده ، Error/Alarm ایجاد می شود.
4. با عیب یابی خطا در قسمت سمت راست صفحه توسعه نرم افزار می توانیم هر خطا را یک به یک برطرف کنیم.
5. طرح PCB پس از حل همه خطاها ایجاد می شود.

مرحله 14: چیدمان PCB و ترتیب کامپوننت

قرار دادن قطعات

1. همه اجزا با واقعی آن

2. ابعاد و برچسب ها در صفحه طرح PCB نشان داده شده است.

   اولین قدم این است که جزء را مرتب کنید

3. سعی کنید تا حد امکان اجزای فشار قوی و فشار پایین را قرار دهید.

4. هر جزء را بر اساس اندازه مورد نیاز PCB تنظیم کنید.

   پس از مرتب کردن همه اجزاء می توانیم اثری ایجاد کنیم

5. (ردیابی عرض مورد نیاز برای تنظیم با توجه به جریان قطعه مدار)
6. برخی از آثار در پایین pcb با استفاده از عملکرد تغییر طرح ردیابی می شوند.
7. آثار جریان برای ریختن لحیم کاری پس از ساخت در معرض دید قرار می گیرد.

مرحله 15: طرح نهایی PCB

مرحله 16: بررسی 3D View و ایجاد فایل Ggerber

Easyeda گزینه نمای سه بعدی را ارائه می دهد که در آن ما می توانیم نمای سه بعدی PCB را بررسی کرده و از نحوه عملکرد آن بعد از ساخت مطلع شویم.

پس از بررسی نمای سه بعدی ، فایل های Gerber را ایجاد کنید.

مرحله 17: ثبت سفارش

پس از تولید سیستم فایل Gerber ، نمای جلو از طرح نهایی PCB و هزینه 10 PCB را ارائه می دهد.

ما می توانیم با فشار دادن دکمه "سفارش در JLCPCB" مستقیماً سفارش JLCPCB را ثبت کنیم.

ما می توانیم پوشش رنگ را بر اساس نیاز انتخاب کرده و روش تحویل را انتخاب کنیم.

با ثبت سفارش و پرداخت ما در عرض 15-20 روز PCB دریافت می کنیم.

مرحله 18: دریافت PCB

بعد از دریافت PCB جلو و عقب را بررسی کنید.

مرحله 19: قطعات لحیم کاری در PCB

طبق شناسایی قطعات روی PCB لحیم کاری همه اجزاء شروع شد.

مراقب باشید:- برخی از رد پای قسمت عقب است ، بنابراین قبل از لحیم کاری نهایی ، برچسب گذاری روی PCB و قسمت دستی را بررسی کنید.

مرحله 20: ضخامت پاور پیست افزایش می یابد

در مسیرهای اتصال برق ، من آهنگهای باز را در حین چیدمان PCB قرار می دهم.

همانطور که در تصویر نشان داده شده است ، همه خطوط برق باز هستند ، بنابراین لحیم کاری اضافی روی آن ریخته می شود تا ظرفیت مراقبت از مویز افزایش یابد.

مرحله 21: بررسی نهایی

پس از لحیم کاری همه اجزا ، همه قطعات را با استفاده از مولتی متر چک کنید

1. بررسی ارزش مقاومتی
2. بررسی LED Optocoupler
3. بررسی زمین.

مرحله 22: فلش کردن سیستم عامل

از سه جهش PCB برای قرار دادن esp در حالت بوت استفاده می شود.

Jumper power selection را روی 3.3VDC تراشه FTDI بررسی کنید.

تراشه FTDI را به PCB وصل کنید

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

مرحله 23: Firmware Tasamota را در ESP فلش کنید

Flash Tasmota در ESP8266

1. بارگیری فایل Tasamotizer & tasamota.bin.
2. لینک دانلود Tasmotizer:- tasmotizer
3. لینک دانلود tasamota.bin:- Tasmota.bin
4. tasmotazer را نصب کرده و باز کنید.
5. در tasmotizer روی selectport drill dawn کلیک کنید.
6. اگر FTDI متصل است ، پورت در لیست ظاهر می شود.
7. پورت را از لیست انتخاب کنید. (در صورت وجود چند پورت ، بررسی کنید که کدام پورت از FTDI است)
8. روی دکمه باز کلیک کنید و فایل Tasamota.bin را از محل بارگیری انتخاب کنید.
9. روی گزینه پاک کردن قبل از چشمک زدن کلیک کنید (در صورت وجود هرگونه داده spiff را پاک کنید)
10. Tasamotize را فشار دهید! دکمه
11. اگر همه چیز خوب است ، پس از آن نوار پیشرفت پاک کردن فلش را دریافت می کنید.
12. پس از اتمام فرآیند ، پنجره "restart esp" را نشان می دهد.

FTDI را از PCB جدا کنید.

Three jumper را از Flash به Run Side تغییر دهید.

مرحله 24: تنظیم Tasmota

برق AC را به PCB وصل کنید

راهنمای پیکربندی Tasmota آنلاین:-راهنمای پیکربندی Tasmota

ESP شروع می شود و وضعیت LED فلش PCB یکبار روشن می شود. Wifimanger را روی لپ تاپ باز کنید AP جدید "Tasmota" را نشان می دهد که آن را وصل کنید. پس از باز شدن صفحه وب متصل

1. در صفحه پیکربندی Wifi ssid و رمز عبور WIFI روتر خود را پیکربندی کنید.
2. دستگاه پس از ذخیره مجدد راه اندازی می شود.
3. پس از اتصال مجدد روتر خود را باز کنید ، ip دستگاه جدید را بررسی کرده و IP آن را یادداشت کنید.
4. صفحه وب را باز کرده و آن IP را وارد کنید. صفحه وب برای تنظیم tasmota باز است.
5. نوع ماژول (18) را در گزینه module module تنظیم کنید و تمام ورودی و خروجی را همانطور که در تصویر پیکربندی ذکر شده است تنظیم کنید.
6. PCB را مجدداً راه اندازی کنید و خوب است.

مرحله 25: راهنمای سیم کشی و نمایشی

سیم کشی نهایی و آزمایش PCB

سیم کشی هر 5 ورودی به 5 Switch/Buttone متصل است.

اتصال دوم هر 5 دستگاه به سیم مشترک "G" سرصفحه ورودی متصل است.

سمت خروجی 5 اتصال سیم به 5 لوازم خانگی.

230 به ورودی PCB بدهید.

Smart Swith با 5 ورودی و 5 خروجی آماده استفاده است.

نسخه ی نمایشی از محاکمه:- نسخه ی نمایشی