Techswitch 1.0: 25 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Berdayakan Rumah pintar dengan TechSwitch-1.0(Mode DIY)

Apa itu TechSwitch-1.0 (Mode DIY)

TechSwitch-1.0 adalah sakelar pintar berbasis ESP8266. itu dapat mengontrol 5 peralatan rumah tangga.

Mengapa mode DIY??

Ini dirancang untuk mem-flash ulang kapan saja. ada dua pilihan mode jumper pada PCB

1) Jalankan Mode: - untuk operasi Reguler.

2) Mode Flash: - dalam mode ini pengguna dapat mem-flash ulang chip dengan mengikuti prosedur Re-flash.

3) Input Analog: - ESP8266 memiliki satu ADC 0-1 Vdc. Headernya juga tersedia di PCB untuk dimainkan dengan sensor Analog apa pun.

Spesifikasi Teknis TechSwitch-1.0 (modus DIY)

1. 5 Output(230V AC) + 5 Input(pengalihan 0VDC) + 1 Input analog (0-1VDC)

2. Peringkat:- 2.0 Amps.

3. Elemen switching:-- SSR + Zero Crossing switching.

4. Proteksi:- Setiap output dilindungi oleh 2 Amp. sekering kaca.

5. Firmware yang digunakan: - Tasmota mudah digunakan dan firmware yang stabil. Itu dapat di-flash oleh firmware yang berbeda sebagai mode DIY-nya.

6. Input:- Opto ditambah (-Ve) switching.

7. Regulator daya ESP8266 dapat berupa mode ganda: - dapat menggunakan konverter Buck serta regulator AMS1117.

Perlengkapan

• BOQ rinci terlampir.

  · Power Supply:- Membuat:- Hi-Link, Model:- HLK-PM01, 230V kali 5 VDC, 3W (01)

  · Mikrokontroler:- ESP12F (01)

  · Regulator 3.3 VDC: - Penyediaan ganda dapat digunakan oleh siapa saja

  · Konverter uang (01)

  · Pengatur tegangan AMS1117.(01)

  · PC817:- Opt coupler Make:- Paket Sharp:-THT (10)

  · G3MB-202PL: - SSR Jadikan Omron(05), Peralihan persimpangan nol.

  · LED:-Warna:- Apa saja, Paket THT (01)

  · Resistor 220 atau 250 Ohm: - Keramik (11)

  · Resistor 100 Ohm:- Keramik (5)

  · Resistor 8k Ohm:- Keramik(1)

  · Resistor 2k2 Ohm:- Keramik(1)

  · Resistor 10K Ohm:- Keramik (13)

  · Tombol tekan:-Kode Bagian:- EVQ22705R, Ketik:- dengan Dua terminal (02)

  · Sekering Kaca:- Tipe:- Kaca, Rating:- 2 Amp @ 230V AC. (5)

  · Header PCB Male: - Tiga header dengan Tiga pin & Satu header dengan 4 Pin. jadi satu header Strip of Male standar lebih disukai untuk dibeli.

Langkah 1: Finalisasi Konsep

Finalisasi Konsep: - Saya telah mendefinisikan persyaratan seperti di bawah ini

1. Membuat Smart Switch memiliki 5 Switch & Dapat dikontrol dengan WIFI.

2. Dapat beroperasi tanpa WIFI dengan Sakelar fisik atau Tombol Tekan.

3 Switch bisa mode DIY jadi bisa RE-Flashed.

4. Dapat masuk ke papan sakelar yang ada tanpa mengubah sakelar atau kabel apa pun.

5. SEMUA GPIO Mikrokontroler digunakan karena mode DIY.

6. Perangkat switching harus SSR & zero crossing untuk menghindari noise & switching surge.

7. Ukuran PCB Harus cukup kecil agar muat di switchboard yang ada.

Saat kami menyelesaikan persyaratan, langkah selanjutnya adalah memilih perangkat keras

Langkah 2: Pemilihan Mikrokontroler

Kriteria pemilihan mikrokontroler

1. GPIO yang dibutuhkan: -5 input + 5 Output + 1 ADC.
2. Wi-Fi diaktifkan
3. Mudah di-flash ulang untuk menyediakan fungsionalitas DIY.

ESP8266 cocok untuk persyaratan di atas. ia memiliki 11 GPIO + 1 ADC + WiFi diaktifkan.

Saya telah memilih modul ESP12F yang merupakan papan Devlopment berbasis mikrokontroler ESP8266, memiliki formfactor kecil & semua GPIO diisi agar mudah digunakan.

Langkah 3: Memeriksa Detail GPIO dari Papan ESP8266

• Sesuai ESP8266 Data sheet beberapa GPIO digunakan untuk fungsi khusus.
• Selama Uji Coba Breadboard, saya menggaruk-garuk kepala karena tidak bisa mem-boot-nya.
• Akhirnya dengan riset di internet dan memainkannya dengan breadboard saya telah merangkum data GPIO dan membuat tabel sederhana agar mudah dipahami.

Langkah 4: Pemilihan Power Supply

Pemilihan Catu Daya

• Di India 230VAC adalah pasokan domestik. karena ESP8266 beroperasi pada 3.3VDC, kita harus memilih catu daya 230VDC / 3.3VDC.
• Tetapi perangkat Power Switching yang SSR & beroperasi pada 5VDC jadi saya harus memilih Power Supply yang memiliki 5VDC juga.
• Akhirnya dipilih catu daya yang memiliki 230V/5VDC.
• Untuk mendapatkan 3.3VDC saya telah memilih konverter Buck yang memiliki 5VDC/3.3VDC.
• Karena kami harus merancang mode DIY, saya juga menyediakan penyediaan regulator tegangan linier AMS1117.

Kesimpulan Akhir

Konversi catu daya pertama adalah 230VAC/5 VDC dengan kapasitas 3W.

HI-LINK buat smp HLK-PM01

Konversi kedua adalah 5VDC ke 3.3VDC

Untuk ini saya telah memilih konverter Buck 5V / 3.3V & penyediaan regulator tegangan linier AMS1117

PCB yang dibuat sedemikian rupa dapat menggunakan AMS1117 atau buck converter (Siapa saja).

Langkah 5: Pemilihan Perangkat Switching

• Saya telah memilih Omron Make G3MB-202P SSR

  • SSR memiliki 2 amp. kapasitas saat ini.
  • Dapat beroperasi pada 5VDC.
  • Menyediakan Zero crossing Switching.
  • Sirkuit Snubber bawaan.

Apa itu Zero Crossing?

• Suplai AC 50 HZ adalah tegangan sinusoidal.
• Polaritas tegangan suplai berubah setiap 20 mil detik & 50 kali dalam satu detik.
• Tegangan menjadi nol setiap 20 mil detik.

• Zero crossing SSR mendeteksi potensi tegangan nol dan menyalakan output pada instans ini.

  Contoh: - jika perintah kirim pada 45 Derajat (tegangan pada puncak maksimum), SSR dihidupkan pada 90 derajat (saat tegangan nol)

• Ini mengurangi lonjakan & kebisingan switching.
• Titik nol persimpangan ditunjukkan pada gambar terlampir (teks disorot merah)

Langkah 6: Pemilihan PIN ESP8266

ESP8266 memiliki total 11 pin GPIO dan Satu ADC. (Lihat Langkah 3)

Pemilihan pin esp8266 sangat penting karena di bawah critaria.

Kriteria pemilihan input:-

• GPIO PIN15 Diperlukan Rendah saat Bootup, jika tidak, ESP tidak akan bisa boot.

  Ini mencoba untuk boot dari kartu SD jika GPIO15 Tinggi saat Bootup

• ESP8266 tidak pernah Boot Jika GPIO PIN1 atau GPIO 2 atau GPIO 3 RENDAH selama boot.

Kriteria Seleksi Output:-

• PIN GPIO 1, 2, 15 & 16 menjadi Tinggi selama Bootup (untuk sebagian kecil waktu).
• jika kita menggunakan pin ini sebagai input & PIN berada pada level LOW saat bootup maka pin ini rusak karena hubungan pendek antara PIN yang Low tetapi ESP8266 membuatnya HIGH saat boot.

Kesimpulan akhir:-

Akhirnya GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 dipilih untuk output.

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 dipilih untuk Input.

Memaksa:-

• GPIO1 & 3 adalah pin UART yang digunakan untuk mem-flash ESP8266 & kami juga ingin menggunakannya sebagai output.
• GPIO0 digunakan untuk menempatkan ESP dalam mode flash & kami juga memutuskan untuk menggunakannya sebagai output.

Solusi untuk kendala di atas: -

1. Masalah diselesaikan dengan menyediakan dua jumper.

   1. Jumper mode flash: - Dalam posisi ini ketiga pin diisolasi dari rangkaian switching dan terhubung ke header mode flash.
   2. Run mode jumper: - Dalam posisi ini ketiga pin akan terhubung ke rangkaian switching.

Langkah 7: Pemilihan Optocoupler

Rincian PIN:-

• Sisi Input PIN 1 & 2 (LED bawaan)

  • Pin 1:- Anoda
  • Pnd 2:- Katoda

• Sisi Keluaran PIN 3 & 4 (Transistor foto.

  • Pin 3:- Pemancar
  • Pin 4:- Kolektor

Pilihan sirkuit switching keluaran

1. ESP 8266 GPIO hanya dapat memberi makan 20 m.a. sesuai esprisif.
2. Optocoupler digunakan untuk melindungi PIN ESP GPIO selama switching SSR.

3. Resistor 220 Ohm digunakan untuk membatasi arus GPIO.

   Saya telah menggunakan 200, 220 & 250 & semua resistor berfungsi dengan baik

4. Perhitungan arus I = V/R, I = 3.3V / 250*Ohm = 13 ma.
5. LED input PC817 memiliki beberapa resistansi yang dianggap sebagai nol untuk sisi aman.

Pemilihan rangkaian sakelar input

1. Optocoupler PC817 digunakan dalam rangkaian input dengan resistor pembatas arus 220 ohm.
2. Output optocoupler dihubungkan dengan GPIO bersama dengan resistor Pull-UP.

Langkah 8: Persiapan Tata Letak Sirkuit

Setelah pemilihan semua komponen dan menentukan metodologi pengkabelan, kita dapat melanjutkan untuk mengembangkan Sirkuit menggunakan perangkat lunak apa pun.

saya telah menggunakan Easyeda yang merupakan platform pengembangan PCB berbasis Web dan mudah digunakan.

URL Easyeda:- EsasyEda

Untuk penjelasan sederhana saya telah membagi seluruh rangkaian dalam potongan. & pertama adalah rangkaian Power.

Sirkuit daya A:- 230 VAC ke 5VDC

1. HI-Link membuat SMPS HLK-PM01 digunakan untuk mengubah 230Vac menjadi 5 V DC.
2. Daya Maksimum 3 Watt. berarti dapat memasok 600 ma.

Sirkuit daya B: - 5VDC hingga 3.3VDC

Karena PCB ini adalah mode DIY. saya telah menyediakan dua metode untuk mengkonversi 5V ke 3.3V.

1. Menggunakan pengatur tegangan AMS1117.
2. Menggunakan Konverter Buck.

siapa pun dapat digunakan sesuai ketersediaan komponen.

Langkah 9: Pengkabelan ESP8266

Opsi port bersih digunakan untuk membuat skema menjadi sederhana.

Apa itu Netport??

1. Posting bersih berarti kami dapat memberikan nama ke persimpangan umum.
2. dengan menggunakan nama yang sama di bagian yang berbeda, Easyeda akan menganggap semua nama yang sama sebagai satu perangkat yang terhubung.

Beberapa aturan dasar kabel esp8266

1. Pin CH_PD harus tinggi.
2. Reset pin harus tinggi selama operasi normal.
3. GPIO 0, 1 & 2 tidak boleh di Low saat boot up.
4. GPIO 15 seharusnya tidak pada level Tinggi saat Boot up.
5. Mempertimbangkan semua poin di atas, skema pengkabelan ESP8266 disiapkan. & ditampilkan dalam gambar skema.
6. GPIO2 digunakan sebagai LED Status & LED terhubung dalam polaritas Terbalik untuk menghindari GPIO2 LOW selama Bootup.

Langkah 10: Sirkuit Pengalih Output ESP8266

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 digunakan sebagai keluaran.

1. Untuk menjaga GPIO 0 & 1 pada level tinggi, kabelnya sedikit berbeda dari output lainnya.

   1. Booth pin ini pada 3.3V saat boot up.
   2. PIN1 dari PC817 yang merupakan anoda terhubung ke 3.3V.
   3. PIN2 yang merupakan Katoda dihubungkan ke GPIO menggunakan resistor pembatas arus (220/250 Ohm).
   4. Karena Dioda bias maju dapat melewati 3.3V (drop dioda 0.7V) Kedua GPIO mendapatkan hampir 2,5 VDC saat boot.

2. Sisa pin GPIO terhubung dengan PIN1 yang merupakan Anoda dari PC817 & Ground terhubung dengan PIN2 yang merupakan Katoda menggunakan resistor pembatas arus.

   1. Sebagai Ground terhubung dengan Katoda itu akan lulus dari PC817 LED dan menjaga GPIO pada tingkat Rendah.
   2. Ini membuat GPIO15 LOW saat boot up.
3. Kami memecahkan masalah ketiga GPIO dengan mengadopsi skema pengkabelan yang berbeda.

Langkah 11: Masukan Esp8266

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 digunakan sebagai Input.

Karena kabel Input akan terhubung ke perangkat lapangan, perlindungan diperlukan untuk ESP8266 GPIO.

Optocoupler PC817 digunakan untuk isolasi input.

1. Katoda Input PC817 dihubungkan dengan header Pin menggunakan resistor pembatas arus (250 Ohm).
2. Anoda dari semua Optocoupler terhubung dengan 5VDC.
3. Setiap kali pin Input terhubung ke Ground, Optocoupler akan bias maju dan transistor output dihidupkan.
4. Kolektor optocoupler dihubungkan dengan GPIO bersama dengan resistor Pull-up 10 K.

Apa itu Pull Up???

• Pull-up resistor digunakan Untuk menjaga GPIO stabil, resistor bernilai tinggi terhubung dengan GPIO dan ujung lainnya terhubung ke 3.3V.
• ini menjaga GPIO pada level tinggi dan menghindari pemicu palsu.

Langkah 12: Skema Akhir

Setelah Penyelesaian semua bagian waktunya untuk memeriksa kabel.

Easyeda Menyediakan fitur untuk ini.

Langkah 13: Konversi PCB

Langkah-langkah untuk mengubah Sirkuit ke Tata Letak PCB

1. Aftermaking Circuit kita bisa mengubahnya menjadi layout PCB.
2. Dengan menekan opsi Konversi ke PCB, sistem Easyeda akan memulai konversi Skema ke Tata Letak PCB.
3. Jika ada kesalahan pengkabelan atau pin yang tidak digunakan, maka Kesalahan/Alarm akan muncul.
4. Dengan memeriksa Kesalahan di bagian kanan halaman Pengembangan perangkat lunak, kami dapat menyelesaikan setiap kesalahan satu per satu.
5. Tata letak PCB dihasilkan setelah semua resolusi kesalahan.

Langkah 14: Layout PCB & Pengaturan Komponen

Penempatan Komponen

1. Semua komponen dengan yang sebenarnya

2. dimensi dan label ditampilkan di layar tata letak PCB.

   Langkah pertama adalah mengatur komponen

3. Usahakan untuk menempatkan komponen tegangan tinggi dan tegangan rendah sejauh mungkin.

4. Sesuaikan setiap komponen sesuai ukuran PCB yang dibutuhkan.

   Setelah mengatur semua komponen kita bisa membuat jejak

5. (lebar jejak diperlukan untuk disesuaikan sesuai arus bagian sirkuit)
6. Beberapa jejak dilacak di bagian bawah pcb menggunakan fungsi perubahan tata letak.
7. Jejak daya tetap terbuka untuk penuangan penyolderan setelah fabrikasi.

Langkah 15: Tata Letak PCB Akhir

Langkah 16: Periksa Tampilan 3D dan Menghasilkan File Ggerber

Easyeda menyediakan opsi tampilan 3D di mana kita dapat memeriksa tampilan 3D dari PCB dan mendapatkan gambaran bagaimana tampilannya setelah fabrikasi.

Setelah memeriksa tampilan 3D, Hasilkan file Gerber.

Langkah 17: Menempatkan Pesanan

Sistem file After Generation of Gerber memberikan tampilan depan tata letak PCB akhir dan biaya 10 PCB.

Kami dapat memesan langsung ke JLCPCB dengan menekan Tombol "Pesan di JLCPCB".

Kami dapat memilih masking warna sesuai kebutuhan dan memilih mode pengiriman.

Dengan melakukan pemesanan dan melakukan pembayaran, kami mendapatkan PCB dalam waktu 15-20 hari.

Langkah 18: Menerima PCB

Periksa PCB depan dan belakang setelah menerimanya.

Langkah 19: Penyolderan Komponen pada PCB

Sesuai identifikasi komponen PADA PCB semua komponen penyolderan dimulai.

Hati-hati: - Beberapa jejak kaki berada di sisi belakang, jadi periksa label pada PCB dan manual bagian sebelum penyolderan akhir.

Langkah 20: Ketebalan Track Daya Meningkat

Untuk trek koneksi daya, saya meletakkan trek terbuka selama proses tata letak PCB.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, semua jejak daya terbuka sehingga menuangkan solder ekstra di atasnya untuk meningkatkan kapasitas perawatan kismis.

Langkah 21: Pemeriksaan Akhir

Setelah penyolderan semua komponen dicek semua komponen menggunakan multimeter

1. Pemeriksaan nilai resistor
2. Pemeriksaan LED optocoupler
3. Pemeriksaan pentanahan.

Langkah 22: Mem-flash Firmware

Tiga jumper PCB digunakan untuk menempatkan esp dalam mode boot.

Periksa Jumper pemilihan daya pada 3.3VDC Chip FTDI.

Hubungkan chip FTDI ke PCB

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

Langkah 23: Flash Tasamota Firmware di ESP

Flash Tasmota di ESP8266

1. Unduh file Tasamotizer & tasamota.bin.
2. Tautan unduhan Tasmotizer: - tasmotizer
3. Tautan unduh tasamota.bin:- Tasmota.bin
4. Instal tasmotazer dan buka.
5. Di tasmotizer klik selectport drill fajar.
6. jika FTDI terhubung maka port muncul dalam daftar.
7. Pilih port dari daftar. (jika beberapa port, periksa port mana yang merupakan FTDI)
8. klik tombol buka dan Pilih file Tasamota.bin dari lokasi pengunduhan.
9. klik Hapus sebelum opsi berkedip (hapus spiff jika ada data)
10. Tekan Tasamotize! Tombol
11. jika semuanya baik-baik saja maka Anda mendapatkan progressbar untuk menghapus flash.
12. setelah proses selesai itu menunjukkan popup "restart esp".

Putuskan FTDI dari PCB.

Ubah Tiga jumper dari Flash ke Run Side.

Langkah 24: Mengatur Tasmota

Hubungkan daya AC ke PCB

Bantuan online konfigurasi Tasmota: -Bantuan konfigurasi Tasmota

ESP akan mulai dan Status led dari PCB flash satu kali. Buka Wifimanger di Laptop Ini menunjukkan AP baru "Tasmota" menghubungkannya. setelah halaman web yang terhubung dibuka.

1. Konfigurasikan WIFI ssid & Kata Sandi router Anda di halaman Konfigurasi Wifi.
2. Perangkat akan dimulai ulang setelah disimpan.
3. Setelah terhubung kembali Buka router Anda, periksa ip perangkat baru & catat IP-nya.
4. buka halaman web dan masukkan IP itu. Halaman web terbuka untuk pengaturan tasmota.
5. Atur jenis Modul (18) dalam opsi modul konfigurasi dan atur semua input & output seperti yang disebutkan dalam gambar konfigurasi.
6. restart PCB dan itu baik untuk pergi.

Langkah 25: Panduan Pengkabelan dan Demo

Pengkabelan Akhir & Uji Coba PCB

Pengkabelan semua 5 input terhubung ke 5 Sakelar/Tombol.

Koneksi kedua dari 5 perangkat terhubung ke kabel "G" umum dari header input.

Sisi keluaran 5 Sambungan kabel ke 5 peralatan rumah.

Berikan 230 untuk input PCB.

Smart Swith dengan 5 Input & 5 Output siap digunakan.

Demo percobaan:- Demo