Techswitch 1.0

Empower Smart home par TechSwitch-1.0 (mode DIY).

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

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

Pourquoi c'est le mode DIY ??

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

1) Mode Run: - pour un fonctionnement régulier.

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 est également fourni sur PCB pour jouer avec n'importe quel capteur analogique.

Spécifications techniques de TechSwitch-1.0 (mode DIY)

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

2. Évaluation: - 2, 0 ampères.

3. Élément de commutation: - Commutation SSR + Zero Crossing.

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 micrologiciels comme son mode de bricolage.

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

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

Provisions:

  • Un BOQ détaillé est joint.

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

    · Microcontrôleur: - ESP12F (01)

    · Régulateur 3, 3 VDC: - Double disposition n'importe laquelle peut être utilisée

    · Convertisseur Buck (01)

    · Régulateur de tension AMS1117. (01)

    · PC817: - Coupleur optique Marque: - Ensemble Sharp: -THT (10)

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

    · LED: -Couleur: - N'importe laquelle, emballage 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 pièce: - EVQ22705R, type: - avec deux bornes (02)

    · Fusible en verre: - Type: - Verre, Calibre: - 2 Amp à 230V AC. (5)

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

Étape 1: finalisation du conseiller.

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

1. Faire Smart Switch ayant 5 Switch & Can contrôlé par WIFI.

2. Il peut fonctionner sans WIFI par des commutateurs physiques ou des boutons-poussoirs.

3 Le commutateur peut être en mode bricolage pour pouvoir être re-flashé.

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

5. TOUS les GPIO du microcontrôleur à utiliser car c'est le mode DIY.

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

7. La taille du PCB doit être suffisamment petite pour pouvoir s'adapter au standard existant.

Comme nous avons finalisé l'exigence, l'étape suivante consiste à sélectionner le matériel.

Étape 2: sélection du microcontrôleur

Critères de sélection des microcontrôleurs.

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

L'ESP8266 convient au requriement 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 remplis pour une utilisation facile.

Étape 3: Vérification des détails GPIO de la carte ESP8266.

    • Selon la fiche technique ESP8266, certains GPIO sont utilisés pour des fonctions spéciales.
    • Pendant l'essai de planche à pain, je me suis gratté la tête car je ne pouvais pas le démarrer.
    • Enfin, en faisant des recherches sur Internet et en les jouant avec une maquette, j'ai résumé les données GPIO et fait un tableau simple pour une compréhension facile.

    Pièces jointes

    • PIN detail.pdf Télécharger

    Étape 4: Sélection de l'alimentation.

    Sélection de l'alimentation.

    • En Inde, 230VAC est une alimentation domestique. comme l'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, donc je dois sélectionner l'alimentation qui a également 5VDC.
    • Alimentation enfin sélectionnée avec 230V / 5VDC.
    • Pour obtenir 3, 3 V CC, j'ai sélectionné un convertisseur Buck ayant 5 V CC / 3, 3 V CC.
    • Comme nous devons concevoir le mode DIY, je fournis également un régulateur de tension linéaire AMS1117.

    Conclusion finale.


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

    1. HI-LINK crée des smps HLK-PM01.

    La deuxième conversion est de 5VDC à 3, 3VDC

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

    PCB fabriqué de telle manière qu'il peut utiliser AMS1117 ou un convertisseur 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 Snubber intégré.

    Qu'est-ce que Zero Crossing?

    • L'alimentation CA de 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 passage à zéro SSR 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 maximal), SSR 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 ci-jointe (texte en surbrillance rouge)

    Pièces jointes

    • g3mb-ssr-datasheet.pdf Télécharger

    Étape 6: Sélection du code PIN ESP8266.

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

    La sélection des broches de esp8266 est cruciale en raison des critiques ci-dessous.

    Critères de sélection d'entrée: -

    • GPIO PIN15 doit être faible lors du démarrage, sinon l'ESP ne démarre 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 LOW pendant le démarrage.

    Critères de sélection des sorties: -

    • GPIO PIN 1, 2, 15 & 16 deviennent élevés au démarrage (pour une fraction du temps).
    • si nous utilisons cette broche comme entrée et que le PIN est au niveau BAS pendant le démarrage, cette broche est endommagée en raison d'un court-circuit entre le PIN qui est faible mais ESP8266 le fait tourner HAUT pendant le démarrage.

    Conclusion finale :-

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

    GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 sont sélectionnés pour Input.

    Contraindre:-

    • GPIO1 & 3 sont des broches UART qui sont utilisées pour flasher ESP8266 et nous voulions également les utiliser en sortie.
    • GPIO0 est utilisé pour mettre 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 de mode flash: - Dans cette position, les trois broches sont isolées du circuit de commutation et connectées à l'en-tête de 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 PIN: -

    • Côté entrée PIN 1 & 2 (LED intégrée)
      • Broche 1: - Anode
      • Pnd 2: - Cathode
    • Côté de sortie PIN 3 & 4 (transistor photo.
      • Broche 3: - Emetteur
      • Broche 4: - Collecteur

    Sélection du circuit de commutation de sortie

    1. ESP 8266 GPIO ne peut alimenter que 20 ma selon l'esprissif.
    2. Les optocoupleurs sont utilisés pour protéger le PIN GPIO ESP pendant 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, 3 V / 250 * Ohms = 13 ma.
    5. La LED d'entrée du PC817 a une résistance qui est considérée comme nulle pour un côté sûr.

    Sélection du circuit de commutation d'entrée.

    1. Les optocoupleurs PC817 sont utilisés dans les circuits d'entrée avec une résistance de limitation de courant de 220 ohms.

    2. La sortie de l'optocoupleur est connectée à GPIO avec une résistance Pull-UP.

    Étape 8: Préparation de la disposition 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 qui est 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 de puissance A: - 230 VAC à 5VDC.

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

    Circuit de puissance B: - 5VDC à 3, 3VDC.

    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 haute.
    2. La broche de réinitialisation doit être haute pendant le fonctionnement normal.
    3. GPIO 0, 1 & 2 ne doit pas être au niveau bas lors du démarrage.
    4. GPIO 15 ne devrait pas être au niveau haut pendant le démarrage.
    5. Compte tenu de tous les points ci-dessus à l'esprit, 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 et 16 utilisé comme sortie.

    1. Pour maintenir GPIO 0 & 1 à un niveau élevé, son câblage est un peu différent des autres sorties.
      1. Booth cette broche est à 3, 3 V pendant le démarrage.
      2. PIN1 de PC817 qui est une anode est connectée à 3, 3 V.
      3. PIN2 qui est une cathode est connectée au GPIO à l'aide d'une résistance de limitation de courant (220/250 Ohms).
      4. Comme la diode polarisée vers l'avant peut passer à 3, 3 V (chute de diode de 0, 7 V), les deux GPIO obtiennent près de 2, 5 V CC au démarrage.
    2. La broche GPIO restante est connectée avec PIN1 avec Anode de PC817 et la masse est connectée avec PIN2 qui est une cathode utilisant une résistance de limitation de courant.
      1. Comme la masse est connectée à la cathode, elle passera de la LED PC817 et maintiendra le GPIO au niveau bas.
      2. Cela rend GPIO15 FAIBLE lors du démarrage.
    3. Nous avons résolu le problème des trois GPIO en adoptant un schéma de câblage différent.

    Étape 11: Entrée Esp8266.

    GPIO 3, 4, 12, 13 & 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'isolement des entrées.

    1. Les cathodes d'entrée PC817 sont connectées avec des en-têtes 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 masse, l'optocoupleur transmet la polarisation directe et le transistor de sortie est activé.
    4. Le collecteur de l'optocoupleur est connecté au GPIO avec une résistance de pull-up de 10 K.

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

    • Une résistance de rappel est utilisée Pour maintenir la stabilité du GPIO, une résistance de haute valeur est connectée au GPIO et une autre extrémité est connectée à 3, 3 V.
    • cela maintient 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 disposition PCB

    1. Circuit de post-fabrication, nous pouvons le convertir en circuit imprimé.
    2. En appuyant sur l'option Convertir en PCB du système Easyeda, la conversion du schéma en PCB Layout démarre.
    3. Si une erreur de câblage ou des broches inutilisées sont présentes, une erreur / alarme est générée.
    4. En cochant Erreur dans la partie droite de la page de développement logiciel, nous pouvons résoudre chaque erreur une par une.
    5. Disposition PCB générée après toute résolution d'erreur.

    Étape 14: Disposition des PCB et arrangement des composants.

    Placement des composants

    1. Tous les composants avec son réel
    2. les dimensions et les étiquettes sont affichées dans l'écran de disposition du PCB.
      1. La première étape consiste à organiser le composant.
    3. Essayez de placer le composant haute tension et basse tension autant que possible.
    4. Ajustez chaque composant selon la taille requise du PCB.
      1. Après avoir arrangé 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 traces sont tracées en bas de la carte à l'aide de la fonction de changement de disposition.
    7. Les traces de puissance restent exposées pour le soudage de la coulée après la fabrication.

    Étape 15: Disposition finale des PCB.

    Étape 16: Checkign 3D View et génération du 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 aspect après la fabrication.

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

    Étape 17: Passer la commande.

    After Generation of Gerber file system provides Front view of final PCB layout and cost of 10 PCB.

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

    Nous pouvons sélectionner le masquage des couleurs selon les exigences et sélectionner le mode de livraison.

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

    Étape 18: réception du PCB.

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

    Étape 19: Composant Soldring sur PCB.

    Selon l'identification des composants sur le PCB, tous les composants ont été soudés.

    Attention: - Une partie de l'empreinte de la pièce est vers l'arrière donc vérifiez l'étiquetage sur le PCB et le manuel de la pièce avant le soudage final.

    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 configuration du PCB.

    Comme le montre l'image, toutes les traces de puissance sont ouvertes, donc versez une soudure supplémentaire pour augmenter la capacité de soin des groseilles.

    Étape 21: Vérification finale

    Après avoir soudé tous les composants, tous les composants ont été contrôlés au millimètre près.

    1. Vérification de la valeur de résistance
    2. Vérification des optocoupleurs LED
    3. Vérification de la mise à la terre.

    Étape 22: Flasher le firmware.

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

    Vérifiez le cavalier de sélection d'alimentation sur 3, 3 V CC 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: Flash du firmware Tasamota sur ESP.

    Flash Tasmota sur ESP8266

      1. Téléchargez le fichier Tasamotizer et 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 le tasmotizer, cliquez sur selectport drill dawn.
      6. si FTDI est connecté, le port apparaît dans la liste.
      7. Sélectionnez le port dans la liste (dans le cas de plusieurs ports, 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 flasher (effacer le spiff s'il y a des données)
      10. Appuyez sur Tasamotize! Bouton
      11. si tout va bien, vous obtenez une barre de progression d'effacement du flash.
      12. une fois le processus terminé, il affiche la fenêtre contextuelle "redémarrer esp".

      Déconnectez le FTDI du PCB.

      Changez le cavalier Three de Flash en côté Run.

      Étape 24: Réglage de Tasmota

      Connectez l'alimentation CA au PCB

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

      L'ESP démarre et la LED d'état de la carte PCB clignote. Ouvrez Wifimanger sur un ordinateur portable Il montre un nouvel AP "Tasmota" connectez-le. une fois la page Web connectée ouverte.

      1. Configurez le SSID et le mot de passe WIFI de votre routeur dans la page Configurer le Wifi.
      2. L'appareil redémarrera après l'enregistrement.
      3. Une fois reconnecté Ouvrez votre routeur, vérifiez l'IP du nouvel appareil et notez son IP.
      4. ouvrez la page Web et entrez cette adresse IP. Page Web ouverte pour le réglage du 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 migration.
      6. redémarrez PCB et son bon aller.

      Étape 25: Guide de câblage et démo

      Câblage final et essai du PCB

      Le câblage des 5 entrées est connecté à 5 Switch / Buttone.

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

      Côté sortie 5 Connecton filaire à 5 appareils domestiques.

      Donnez 230 à l'entrée du PCB.

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

      Démo d'essai: - Démo

      Articles Connexes