Techswitch 1.0 : 25 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Autonomisez la maison intelligente par TechSwitch-1.0 (mode bricolage)

Qu'est-ce que TechSwitch-1.0 (mode bricolage)

TechSwitch-1.0 est un commutateur intelligent basé sur ESP8266. il peut contrôler 5 appareils ménagers.

Pourquoi c'est le mode DIY ??

Il est conçu pour re-flasher à tout moment. il y a deux cavaliers de sélection de mode sur le PCB

1) Mode d'exécution: - pour un fonctionnement normal.

2) Mode Flash:- dans ce mode, l'utilisateur peut re-flasher la puce en suivant la procédure de re-flash.

3) Entrée analogique: - ESP8266 a un ADC 0-1 Vdc. Son en-tête également fourni sur PCB pour jouer avec n'importe quel capteur analogique.

Spécification technique de TechSwitch-1.0 (mode bricolage)

1. 5 sorties (230V AC) + 5 entrées (commutation 0VDC) + 1 entrée analogique (0-1VDC)

2. Évaluation: - 2,0 A.

3. Élément de commutation:-- SSR + commutation de passage à zéro.

4. Protection:- Chaque sortie protégée par 2 Amp. fusible en verre.

5. Firmware utilisé:- Tasmota est un firmware stable et facile à utiliser. Il peut être flashé par différents firmwares en tant que mode DIY.

6. Entrée:- Commutation opto-couplée (-Ve).

7. Le régulateur de puissance ESP8266 peut être en double mode: - peut utiliser le convertisseur Buck ainsi que le régulateur AMS1117.

Fournitures

• BOQ détaillé est joint.

  · Alimentation:- Marque:- Hi-Link, Modèle:- HLK-PM01, 230V par 5 VDC, 3W (01)

  · Microcontrôleur:- ESP12F (01)

  · Régulateur 3,3 VDC:- Dual provision, n'importe lequel peut être utilisé

  · Convertisseur Buck (01)

  · Régulateur de tension AMS1117.(01)

  · PC817:- Coupleur Opt Marque:- Paquet Sharp:-THT (10)

  · G3MB-202PL:- SSR Make Omron(05), commutation de passage à zéro.

  · LED:-Couleur:- Tout, Colis THT (01)

  · Résistance 220 ou 250 Ohm: - Céramique (11)

  · Résistance 100 Ohm: - Céramique (5)

  · Résistance 8k Ohm:- Céramique (1)

  · Résistance 2k2 Ohm:- Céramique (1)

  · Résistance 10K Ohm: - Céramique (13)

  · Bouton poussoir:-Code de pièce:- EVQ22705R, Type:- avec deux terminaux (02)

  · Fusible en verre:- Type:- Verre, puissance:- 2 A à 230 V CA. (5)

  · Embase mâle PCB: - Trois en-têtes avec trois broches et un en-tête avec 4 broches. il est donc préférable de se procurer une bande standard d'en-tête mâle.

Étape 1: Finalisation du concept

Finalisation du concept: - J'ai défini l'exigence ci-dessous

1. Faire un commutateur intelligent ayant 5 commutateurs et peut être contrôlé par WIFI.

2. Il peut fonctionner sans WIFI par des commutateurs physiques ou un bouton-poussoir.

3 Le commutateur peut être en mode bricolage afin qu'il puisse être re-flashé.

4. Il peut s'intégrer dans le tableau de commutation existant sans changer les commutateurs ou le câblage.

5. TOUS les GPIO du microcontrôleur à utiliser car il s'agit du mode bricolage.

6. Le dispositif de commutation doit SSR et passage à zéro pour éviter le bruit et les surtensions de commutation.

7. La taille du circuit imprimé doit être suffisamment petite pour pouvoir s'adapter au tableau de distribution existant.

Au fur et à mesure que nous avons finalisé l'exigence, l'étape suivante consiste à sélectionner le matériel

Étape 2: Sélection du microcontrôleur

Critères de sélection du microcontrôleur

1. GPIO requis: -5 entrées + 5 sorties + 1 ADC.
2. Wi-Fi activé
3. Facile à re-flasher pour fournir des fonctionnalités de bricolage.

ESP8266 convient aux exigences ci-dessus. il a 11 GPIO + 1 ADC + WiFi activé.

J'ai sélectionné le module ESP12F qui est une carte de développement basée sur un microcontrôleur ESP8266, il a un petit facteur de forme et tous les GPIO sont peuplés pour une utilisation facile.

Étape 3: Vérification des détails GPIO de la carte ESP8266

• Selon la fiche technique ESP8266, certains GPIO sont utilisés pour une fonction spéciale.
• Pendant l'essai de planche à pain, je me suis gratté la tête parce que je ne pouvais pas le démarrer.
• Enfin, en recherchant sur Internet et en jouant avec une maquette, j'ai résumé les données GPIO et créé un tableau simple pour une compréhension facile.

Étape 4: Sélection de l'alimentation

Sélection de l'alimentation

• En Inde, 230VAC est une alimentation domestique. comme ESP8266 fonctionne sur 3.3VDC, nous devons sélectionner une alimentation 230VDC / 3.3VDC.
• Mais le dispositif de commutation d'alimentation qui est SSR et fonctionne sur 5VDC, je dois donc sélectionner une alimentation qui a également 5VDC.
• Alimentation finalement sélectionnée ayant 230V/5VDC.
• Pour obtenir 3.3VDC, j'ai sélectionné un convertisseur Buck ayant 5VDC/3.3VDC.
• Comme nous devons concevoir le mode DIY, je fournis également un régulateur de tension linéaire AMS1117.

Conclusion finale

La première conversion d'alimentation est de 230VAC / 5 VDC avec une capacité de 3W.

HI-LINK crée des smps HLK-PM01

La deuxième conversion est de 5VDC à 3.3VDC

Pour cela, j'ai sélectionné un convertisseur Buck 5 V/3,3 V et la fourniture d'un régulateur de tension linéaire AMS1117

PCB fabriqué de telle manière qu'il peut utiliser un convertisseur AMS1117 ou buck (n'importe qui).

Étape 5: Sélection du dispositif de commutation

• J'ai sélectionné Omron Make G3MB-202P SSR

  • SSR ayant 2 ampères. capacité actuelle.
  • Peut fonctionner sur 5VDC.
  • Fournir une commutation de passage à zéro.
  • Circuit d'amortissement intégré.

Qu'est-ce que le passage à zéro ?

• L'alimentation CA 50 Hz est une tension sinusoïdale.
• La polarité de la tension d'alimentation a changé toutes les 20 mille secondes et 50 fois en une seconde.
• La tension devient nulle toutes les 20 mille secondes.

• Le SSR de passage à zéro détecte le potentiel zéro de la tension et active la sortie sur cette instance.

  Par exemple:- si la commande est envoyée à 45 degrés (tension au pic maximum), le SSR est activé à 90 degrés (lorsque la tension est nulle)

• Cela réduit les surtensions et le bruit de commutation.
• Le point de passage à zéro est indiqué dans l'image jointe (texte surligné en rouge)

Étape 6: Sélection du code PIN ESP8266

ESP8266 a un total de 11 broches GPIO et une broche ADC. (Reportez-vous à l'étape 3)

La sélection des broches d'esp8266 est cruciale en raison des critères ci-dessous.

Critères de sélection d'entrée: -

• GPIO PIN15 doit être faible pendant le démarrage, sinon ESP ne démarrera pas.

  Il essaie de démarrer à partir de la carte SD si GPIO15 est élevé pendant le démarrage

• ESP8266 neve Boot Si GPIO PIN1 ou GPIO 2 ou GPIO 3 est FAIBLE pendant le démarrage.

Critères de sélection de sortie:-

• Les broches GPIO 1, 2, 15 et 16 deviennent élevées pendant le démarrage (pendant une fraction de temps).
• si nous utilisons cette broche comme entrée et que la broche est au niveau BAS pendant le démarrage, cette broche est endommagée en raison d'un court-circuit entre la broche qui est faible mais que l'ESP8266 le met à HAUT pendant le démarrage.

Conclusion finale:-

Enfin, les GPIO 0, 1, 5, 15 et 16 sont sélectionnés pour la sortie.

GPIO 3, 4, 12, 13 et 14 sont sélectionnés pour l'entrée.

Contraindre:-

• GPIO1 & 3 sont des broches UART qui sont utilisées pour flasher ESP8266 et nous voulions également les utiliser comme sortie.
• GPIO0 est utilisé pour mettre l'ESP en mode flash et nous avons également décidé de l'utiliser comme sortie.

Solution pour la contrainte ci-dessus: -

1. Problème résolu en fournissant deux cavaliers.

   1. Cavalier du mode flash: - Dans cette position, les trois broches sont isolées du circuit de commutation et connectées à l'en-tête du mode flash.
   2. Cavalier de mode de fonctionnement: - Dans cette position, les trois broches seront connectées au circuit de commutation.

Étape 7: Sélection de l'optocoupleur

Détail du code PIN: -

• PIN 1 & 2 Côté entrée (LED intégrée)

  • Broche 1: Anode
  • Pnd 2:- Cathode

• Côté sortie des broches 3 et 4 (transistor photo.

  • Broche 3:- émetteur
  • Broche 4:- Collecteur

Sélection du circuit de commutation de sortie

1. L'ESP 8266 GPIO ne peut alimenter que 20 m.a. selon esprissif.
2. Les optocoupleurs sont utilisés pour protéger le code PIN GPIO de l'ESP lors de la commutation SSR.

3. Une résistance de 220 Ohms est utilisée pour limiter le courant du GPIO.

   J'ai utilisé 200, 220 et 250 et toutes les résistances fonctionnent bien

4. Calcul du courant I = V/R, I = 3.3V / 250*Ohms = 13 ma.
5. La LED d'entrée PC817 a une résistance qui est considérée comme nulle pour le côté sûr.

Sélection du circuit de commutation d'entrée

1. Les optocoupleurs PC817 sont utilisés dans un circuit d'entrée avec une résistance de limitation de courant de 220 ohms.
2. La sortie de l'optocoupleur est connectée au GPIO avec la résistance Pull-UP.

Étape 8: Préparation du tracé du circuit

Après avoir sélectionné tous les composants et défini la méthodologie de câblage, nous pouvons passer au développement de Circuit à l'aide de n'importe quel logiciel.

J'ai utilisé Easyeda, une plate-forme de développement de PCB basée sur le Web et facile à utiliser.

URL d'Easyeda:- EsasyEda

Pour une explication simple, j'ai divisé tout le circuit en morceaux. & le premier est le circuit d'alimentation.

Circuit d'alimentation A:- 230 VAC à 5VDC

1. HI-Link fait HLK-PM01 SMPS utilisé pour convertir 230Vac en 5 V DC.
2. La puissance maximale est de 3 watts. signifie qu'il peut fournir 600 ma.

Circuit d'alimentation B: - 5 VDC à 3,3 VDC

Comme ce PCB est en mode DIY. J'ai fourni deux méthodes pour convertir 5V en 3,3V.

1. Utilisation du régulateur de tension AMS1117.
2. Utilisation de Buck Converter.

tout le monde peut utiliser selon la disponibilité des composants.

Étape 9: Câblage ESP8266

L'option de port net est utilisée pour simplifier le schéma.

Qu'est-ce que le port net ??

1. Net post signifie que nous pouvons fournir un nom à la jonction commune.
2. en utilisant le même nom dans une partie différente, Easyeda considérera tous le même nom comme un seul appareil connecté.

Quelques règles de base du câblage esp8266

1. La broche CH_PD doit être élevée.
2. La broche de réinitialisation doit être élevée pendant le fonctionnement normal.
3. Les GPIO 0, 1 et 2 ne devraient pas être à Low lors du démarrage.
4. GPIO 15 ne doit pas être au niveau haut pendant le démarrage.
5. Compte tenu de tous les points ci-dessus, le schéma de câblage ESP8266 est préparé. & montré dans l'image schématique.
6. GPIO2 est utilisé comme LED d'état et LED connectée en polarité inversée pour éviter GPIO2 LOW pendant le démarrage.

Étape 10: Circuit de commutation de sortie ESP8266

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 utilisé comme sortie.

1. Pour garder GPIO 0 et 1 à un niveau élevé, son câblage est légèrement différent des autres sorties.

   1. Booth cette broche est à 3,3 V pendant le démarrage.
   2. PIN1 de PC817 qui est l'anode est connecté à 3,3V.
   3. PIN2 qui est la cathode est connecté au GPIO à l'aide d'une résistance de limitation de courant (220/250 Ohms).
   4. Comme la diode polarisée en direct peut passer 3,3 V (chute de diode 0,7 V), les deux GPIO obtiennent près de 2,5 V CC pendant le démarrage.

2. La broche GPIO restante connectée à PIN1 qui est l'anode de PC817 et la terre est connectée à PIN2 qui est une cathode utilisant une résistance de limitation de courant.

   1. Comme la terre est connectée à la cathode, elle passera de la LED PC817 et maintiendra le GPIO au niveau bas.
   2. Cela rend GPIO15 LOW pendant le démarrage.
3. Nous avons résolu le problème des trois GPIO en adoptant un schéma de câblage différent.

Étape 11: Entrée Esp8266

Les GPIO 3, 4, 12, 13 et 14 sont utilisés comme entrée.

Comme le câblage d'entrée sera connecté à l'appareil de terrain, une protection est requise pour ESP8266 GPIO.

Optocoupleur PC817 utilisé pour l'isolation d'entrée.

1. Les cathodes d'entrée PC817 sont connectées avec des embases à broches à l'aide d'une résistance de limitation de courant (250 Ohms).
2. L'anode de tous les optocoupleurs est connectée à 5VDC.
3. Chaque fois que la broche d'entrée est connectée à la terre, l'optocoupleur est polarisé en avant et le transistor de sortie est activé.
4. Le collecteur de l'optocoupleur est connecté au GPIO avec une résistance Pull-up de 10 K.

Qu'est-ce que le Pull-up ???

• Une résistance de rappel est utilisée pour maintenir la stabilité GPIO, une résistance de haute valeur connectée avec GPIO et une autre extrémité est connectée à 3,3 V.
• cela maintient le GPIO à un niveau élevé et évite les faux déclenchements.

Étape 12: Schéma final

Après l'achèvement de toutes les pièces, il est temps de vérifier le câblage.

Easyeda Fournit une fonctionnalité pour cela.

Étape 13: Convertir le PCB

Étapes pour convertir le circuit en PCB Layout

1. Après la fabrication du circuit, nous pouvons le convertir en disposition PCB.
2. En appuyant sur Convertir en PCB, l'option du système Easyeda lancera la conversion du schéma en PCB Layout.
3. Si une erreur de câblage ou des broches inutilisées sont présentes, une erreur/alarme est générée.
4. En vérifiant l'erreur dans la section de droite de la page de développement de logiciels, nous pouvons résoudre chaque erreur une par une.
5. Disposition PCB générée après toute résolution d'erreur.

Étape 14: disposition des circuits imprimés et disposition des composants

Placement des composants

1. Tous les composants avec son

2. les dimensions et les étiquettes sont affichées dans l'écran de mise en page PCB.

   La première étape consiste à organiser le composant

3. Essayez de mettre le composant haute tension et basse tension aussi loin que possible.

4. Ajustez chaque composant selon la taille requise du PCB.

   Après avoir organisé tous les composants, nous pouvons faire des traces

5. (la largeur des traces doit être ajustée en fonction du courant de la partie du circuit)
6. Certaines des traces sont tracées au bas du circuit imprimé à l'aide de la fonction de changement de disposition.
7. Les traces d'alimentation restent exposées pour le coulage de la soudure après la fabrication.

Étape 15: Mise en page finale du PCB

Étape 16: Vérifier la vue 3D et générer le fichier Ggerber

Easyeda fournit une option de vue 3D dans laquelle nous pouvons vérifier la vue 3D du PCB et avoir une idée de son apparence après la fabrication.

Après avoir vérifié la vue 3D, générez des fichiers Gerber.

Étape 17: passer la commande

Après la génération du système de fichiers Gerber fournit une vue de face de la disposition finale du PCB et du coût de 10 PCB.

Nous pouvons passer commande à JLCPCB directement en appuyant sur le bouton "Commander à JLCPCB".

Nous pouvons sélectionner le masquage de couleur selon les besoins et sélectionner le mode de livraison.

En passant commande et en effectuant le paiement, nous obtenons le PCB dans les 15 à 20 jours.

Étape 18: Réception du PCB

Vérifiez l'avant et l'arrière du PCB après l'avoir reçu.

Étape 19: anneau de soudure des composants sur PCB

Conformément à l'identification des composants SUR PCB, tous les composants ont commencé à souder.

Faites attention: - Une partie de l'empreinte de la pièce est à l'envers, vérifiez donc l'étiquetage sur le PCB et le manuel de la pièce avant la soudure finale.

Étape 20: Augmentation de l'épaisseur de la piste d'alimentation

Pour les pistes de connexion d'alimentation, je mets des pistes ouvertes pendant le processus de mise en page PCB.

Comme le montre l'image, toutes les traces d'alimentation sont ouvertes, vous avez donc versé une soudure supplémentaire pour augmenter la capacité de prise en charge des groseilles.

Étape 21: Vérification finale

Après avoir soudé tous les composants, vérifiez tous les composants à l'aide d'un multimètre

1. Vérification de la valeur de résistance
2. Vérification des LED de l'optocoupleur
3. Vérification de la mise à la terre.

Étape 22: Clignotement du micrologiciel

Trois cavaliers de PCB sont utilisés pour mettre esp en mode boot.

Vérifiez le cavalier de sélection de puissance sur 3.3VDC de la puce FTDI.

Connectez la puce FTDI au PCB

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

Étape 23: Flashez le micrologiciel Tasamota sur ESP

Flash Tasmota sur ESP8266

1. Téléchargez le fichier Tasamotizer & tasamota.bin.
2. Lien de téléchargement de Tasmotizer:- tasmotizer
3. Lien de téléchargement de tasamota.bin:- Tasmota.bin
4. Installez tasmotazer et ouvrez-le.
5. Dans tasmotizer, cliquez sur selectport drill dawn.
6. si FTDI est connecté, le port apparaît dans la liste.
7. Sélectionnez le port dans la liste. (en cas de port multiple, vérifiez quel port est de FTDI)
8. cliquez sur le bouton Ouvrir et sélectionnez le fichier Tasamota.bin à partir de l'emplacement de téléchargement.
9. cliquez sur l'option Effacer avant de clignoter (effacez le spiff s'il y a des données)
10. Appuyez sur Tasamotize ! Bouton
11. si tout va bien, vous obtenez une barre de progression pour effacer le flash.
12. une fois le processus terminé, la fenêtre contextuelle "redémarrer esp" s'affiche.

Déconnectez le FTDI du PCB.

Changez le cavalier Trois de Flash à Run Side.

Étape 24: Configuration de Tasmota

Connectez l'alimentation CA au PCB

Aide en ligne de la configuration de Tasmota: - Aide de la configuration de Tasmota

L'ESP démarre et le voyant d'état du PCB clignote une fois. Ouvrez Wifimanger sur un ordinateur portable. Il montre que le nouveau point d'accès "Tasmota" le connecte. une fois la page Web connectée ouverte.

1. Configurez le ssid WIFI et le mot de passe de votre routeur dans la page Configurer le Wifi.
2. L'appareil redémarrera après l'enregistrement.
3. Une fois reconnecté, ouvrez votre routeur, vérifiez la nouvelle adresse IP de l'appareil et notez son adresse IP.
4. ouvrez la page Web et entrez cette IP. Page Web ouverte pour le réglage de tasmota.
5. Définissez le type de module (18) dans l'option de module de configuration et définissez toutes les entrées et sorties comme indiqué dans l'image de configuration.
6. redémarrer PCB et c'est bon.

Étape 25: Guide de câblage et démonstration

Câblage final et essai du PCB

Le câblage des 5 entrées est connecté à 5 interrupteurs/boutons.

La deuxième connexion des 5 appareils est connectée au fil "G" commun de l'en-tête d'entrée.

Côté sortie 5 Connexion filaire à 5 appareil domestique.

Donnez 230 à l'entrée du PCB.

Smart Swith avec 5 entrées et 5 sorties est prêt à l'emploi.

Démo d'essai:- Démo