Techswitch 1.0: 25 stappen (met afbeeldingen)

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2025-01-23 15:01

Empower Smart home door TechSwitch-1.0 (DIY-modus)

Wat is TechSwitch-1.0 (DIY-modus)

TechSwitch-1.0 is een op ESP8266 gebaseerde slimme schakelaar. het kan 5 huishoudelijke apparaten bedienen.

Waarom is het DIY-modus??

Het is ontworpen om op elk moment opnieuw te flitsen. er is een jumper voor de selectie van twee modi op de PCB

1) Run-modus: - voor normale werking.

2) Flash-modus: - in deze modus kan de gebruiker de chip opnieuw flashen door de procedure voor opnieuw flashen te volgen.

3) Analoge ingang: - ESP8266 heeft één ADC 0-1 Vdc. De header is ook op de PCB aangebracht om met elke analoge sensor te spelen.

Technische specificatie van TechSwitch-1.0 (DIY-modus)

1. 5 Uitgangen (230V AC) + 5 Ingangen (0VDC schakelen) + 1 Analoge ingang (0-1VDC)

2. Classificatie: - 2.0 Ampère.

3. Schakelelement:-- SSR + Zero Crossing-schakeling.

4. Bescherming: - Elke uitgang wordt beschermd door 2 Amp. glas zekering.

5. Gebruikte firmware: - Tasmota is gebruiksvriendelijk en stabiele firmware. Het kan worden geflitst door verschillende firmware als de DIY-modus.

6. Ingang: - Opto gekoppeld (-Ve) schakelen.

7. ESP8266-vermogensregelaar kan in dubbele modus zijn: - kan ook Buck-converter gebruiken en AMS1117-regelaar.

Benodigdheden

• Gedetailleerde BOQ is bijgevoegd.

  · Voeding:- Merk:- Hi-Link, Model:- HLK-PM01, 230V bij 5 VDC, 3W (01)

  · Microcontroller: - ESP12F (01)

  · 3,3 VDC-regelaar: - Dubbele bepaling kan worden gebruikt

  · Buck-converter (01)

  · AMS1117 Spanningsregelaar.(01)

  · PC817:- Opt-koppeling Merk:-Sharp Pakket:-THT (10)

  · G3MB-202PL:- SSR Merk Omron(05), Zero crossing switching.

  · LED:-Kleur:- Elke, Pakket THT (01)

  · 220 of 250 Ohm Weerstand:- Keramiek (11)

  · 100 Ohm Weerstand:- Keramiek (5)

  · 8k Ohm Weerstand:- Keramiek(1)

  · 2k2 Ohm Weerstand:- Keramiek(1)

  · 10K Ohm Weerstand:- Keramiek (13)

  · Drukknop:-Onderdeelcode:- EVQ22705R, Type:- met twee aansluitingen (02)

  · Glaszekering:- Type:- Glas, Rating:- 2 Amp @ 230V AC. (5)

  · PCB Male Header: - Drie headers met Three pins & One headers met 4-pins. dus een standaard Strip of Male header verdient de voorkeur om aan te schaffen.

Stap 1: Consept-afronding

Afronding van het concept: - Ik heb de vereiste gedefinieerd zoals hieronder

1. Smart Switch maken met 5 Switch & Can bestuurd door WIFI.

2. Het kan werken zonder WIFI door fysieke schakelaars of drukknop.

3 Switch kan in DIY-modus staan, zodat hij opnieuw kan worden geflitst.

4. Het past in een bestaand schakelbord zonder schakelaars of bedrading te veranderen.

5. ALLE GPIO van Microcontroller die moet worden gebruikt omdat het de DIY-modus is.

6. Schakelapparaat moet SSR en nuldoorgang hebben om ruis en schakelpieken te vermijden.

7. Grootte van de printplaat Moet klein genoeg zijn om in een bestaand schakelbord te passen.

Omdat we de vereiste hebben afgerond, is de volgende stap het selecteren van hardware

Stap 2: Selectie van microcontroller

Selectiecriteria voor microcontrollers

1. Vereiste GPIO: -5 ingang + 5 uitgang + 1 ADC.
2. Wi-Fi ingeschakeld
3. Eenvoudig opnieuw te flitsen om doe-het-zelf-functionaliteit te bieden.

ESP8266 is geschikt voor bovenstaande eisen. het heeft 11 GPIO + 1 ADC + WiFi ingeschakeld.

Ik heb de ESP12F-module gekozen, een op een ESP8266 microcontroller gebaseerde ontwikkelkaart, deze heeft een kleine vormfactor en alle GPIO zijn gevuld voor eenvoudig gebruik.

Stap 3: GPIO-detail van ESP8266-bord controleren

• Volgens het ESP8266-gegevensblad worden sommige GPIO's gebruikt voor een speciale functie.
• Tijdens Breadboard Trial krabde ik mijn hoofd omdat ik het niet kon opstarten.
• Eindelijk door onderzoek op internet en het spelen met breadboard heb ik GPIO-gegevens samengevat en een eenvoudige tabel gemaakt voor gemakkelijk begrip.

Stap 4: Selectie van voeding

Selectie van voeding

• In India is 230VAC huishoudelijke voeding. aangezien ESP8266 op 3.3VDC werkt, moeten we 230VDC / 3.3VDC voeding selecteren.
• Maar Power Switching-apparaat dat SSR is en werkt op 5VDC, dus ik moet een voeding selecteren die ook 5VDC heeft.
• Eindelijk gekozen voor voeding met 230V/5VDC.
• Om 3.3VDC te krijgen, heb ik een Buck-converter gekozen met 5VDC/3.3VDC.
• Omdat we de DIY-modus moeten ontwerpen, bied ik ook een AMS1117 lineaire spanningsregelaar.

Uiteindelijke conclusie

De eerste conversie van de voeding is 230VAC / 5 VDC met een capaciteit van 3W.

HI-LINK maakt HLK-PM01 smps

Tweede conversie is 5VDC naar 3.3VDC

Hiervoor heb ik een 5V / 3.3V Buck-converter en een AMS1117 lineaire spanningsregelaar geselecteerd

PCB is zo gemaakt dat het AMS1117 of buck-converter kan gebruiken (iedereen).

Stap 5: Selectie van schakelapparaat

• Ik heb Omron Make G3MB-202P SSR geselecteerd

  • SSR met 2 amp. huidige capaciteit.
  • Kan werkt op 5VDC.
  • Zorg voor nuldoorgangsschakeling.
  • Ingebouwd Snubber-circuit.

Wat is nuldoorgang?

• 50 HZ AC-voeding is sinusvormige spanning.
• De polariteit van de voedingsspanning verandert elke 20 mille seconde en 50 keer in één seconde.
• Spanning wordt elke 20 mille seconde nul.

• Nuldoorgang SSR detecteert nulpotentiaal van spanning en zet de uitgang op deze instantie aan.

  Bijvoorbeeld: - als de opdracht wordt verzonden op 45 graden (spanning op maximale piek), SSR ingeschakeld op 90 graden (wanneer de spanning nul is)

• Dit vermindert schakelpieken en ruis.
• Het nulpunt wordt weergegeven in de bijgevoegde afbeelding (rood gemarkeerde tekst)

Stap 6: ESP8266 PIN-selectie

ESP8266 heeft in totaal 11 GPIO en één ADC-pin. (Zie stap 3)

Pin selectie van esp8266 is cruciaal vanwege onderstaande criteria.

Criteria voor invoerselectie: -

• GPIO PIN15 Vereist om laag te zijn tijdens opstarten, anders zal ESP niet opstarten.

  Het probeert op te starten vanaf de SD-kaart als GPIO15 hoog is tijdens het opstarten

• ESP8266 neve Boot Als GPIO PIN1 of GPIO 2 of GPIO 3 LAAG is tijdens het opstarten.

Criteria voor uitvoerselectie: -

• GPIO PIN 1, 2, 15 & 16 worden hoog tijdens het opstarten (voor een fractie van de tijd).
• als we deze pin gebruiken als invoer en pincode is op LAAG niveau tijdens het opstarten, dan raakt deze pin beschadigd door kortsluiting tussen de pincode die laag is, maar ESP8266 turijn HOOG tijdens het opstarten.

Uiteindelijke conclusie:-

Ten slotte worden GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 geselecteerd voor uitvoer.

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 zijn geselecteerd voor Input.

Beperken:-

• GPIO1 & 3 zijn UART-pinnen die worden gebruikt om ESP8266 te flashen en we wilden die ook als uitvoer gebruiken.
• GPIO0 wordt gebruikt om ESP in flash-modus te zetten en we hebben ook besloten om het als output te gebruiken.

Oplossing voor bovenstaande beperking: -

1. Probleem opgelost door twee jumpers te voorzien.

   1. Jumper voor flitsmodus: - In deze positie zijn alle drie de pinnen geïsoleerd van het schakelcircuit en verbonden met de header van de flitsmodus.
   2. Run-modus jumper: - In deze positie worden alle drie de pinnen verbonden met het schakelcircuit.

Stap 7: Selectie optocoupler

PIN-detail:-

• PIN 1 & 2 Ingangszijde (Ingebouwde LED)

  • Pin 1: - Anode:
  • Pnd 2:- Kathode

• PIN 3 & 4 Uitgangszijde (Fototransistor.

  • Pin 3:- Zender
  • Pin 4: - Collector

Uitgang schakelcircuit selectie:

1. ESP 8266 GPIO kan slechts 20 m.a voeden. volgens esprissif.
2. Optocoupler wordt gebruikt om ESP GPIO-pincode te beschermen tijdens SSR-switching.

3. 220 Ohm weerstand wordt gebruikt om de stroom van GPIO te beperken.

   Ik heb 200, 220 & 250 gebruikt en alle weerstanden werken prima

4. Stroomberekening I = V/R, I = 3,3V / 250*Ohm = 13 ma.
5. PC817-ingangs-LED heeft enige weerstand die voor de veilige kant als nul wordt beschouwd.

Ingang Schakelcircuit selectie

1. PC817-optocouplers worden gebruikt in een ingangscircuit met een stroombegrenzingsweerstand van 220 ohm.
2. Uitgang van optocoupler zijn verbonden met GPIO samen met Pull-UP-weerstand.

Stap 8: Voorbereiding circuitlay-out

Na selectie van alle componenten en het definiëren van de bedradingsmethodologie, kunnen we doorgaan met het ontwikkelen van Circuit met behulp van elke software.

ik heb Easyeda gebruikt, een webgebaseerd PCB-ontwikkelingsplatform en gemakkelijk te gebruiken.

URL van Easyeda:- EsasyEda

Voor een eenvoudige uitleg heb ik het hele circuit in brokken verdeeld. & de eerste is het stroomcircuit.

Stroomkring A:- 230 VAC tot 5VDC

1. HI-Link maakt HLK-PM01 SMPS gebruikt om 230Vac om te zetten naar 5V DC.
2. Maximaal vermogen is 3 Watt. betekent dat het 600 ma kan leveren.

Stroomkring B: - 5VDC tot 3.3VDC

Omdat deze PCB in DIY-modus staat. ik heb twee methoden om 5V naar 3,3V te converteren.

1. Gebruik AMS1117 Spanningsregelaar.
2. Buck-converter gebruiken.

iedereen kan worden gebruikt volgens de beschikbaarheid van componenten.

Stap 9: ESP8266 bedrading

Netpoortoptie wordt gebruikt om het schema eenvoudig te maken.

Wat is Netpoort??

1. Netpost betekent dat we een naam kunnen geven aan een gemeenschappelijk kruispunt.
2. door dezelfde naam in een ander deel te gebruiken, beschouwt Easyeda allemaal dezelfde naam als een enkel aangesloten apparaat.

Een basisregel van esp8266-bedrading

1. CH_PD-pin moet hoog zijn.
2. Reset-pin moet hoog zijn tijdens normaal bedrijf.
3. GPIO 0, 1 & 2 mogen niet op Laag staan tijdens het opstarten.
4. GPIO 15 mag tijdens het opstarten niet op Hoog niveau staan.
5. Rekening houdend met alle bovenstaande punten in gedachten, is het ESP8266-bedradingsschema opgesteld. & weergegeven in schematische afbeelding.
6. GPIO2 wordt gebruikt als status-LED en aangesloten LED in omgekeerde polariteit om GPIO2 LOW tijdens het opstarten te vermijden.

Stap 10: ESP8266 Uitgangsschakelcircuit

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 gebruikt als uitgang.

1. Om GPIO 0 & 1 op een hoog niveau te houden, is de bedrading een beetje anders dan bij andere uitgangen.

   1. Deze pin staat tijdens het opstarten op 3,3 V.
   2. PIN1 van PC817 die anode is, is verbonden met 3.3V.
   3. PIN2 die kathode is, is verbonden met GPIO met behulp van een stroombegrenzende weerstand (220/250 Ohm).
   4. Aangezien de voorwaartse vooringenomen diode 3,3 V kan passeren (0,7 V diodeverlies), krijgen beide GPIO's bijna 2,5 VDC tijdens het opstarten.

2. Resterende GPIO-pin verbonden met PIN1 die anode is van PC817 en aarde is verbonden met PIN2 die kathode is met behulp van stroombeperkende weerstand.

   1. Omdat de aarde is verbonden met de kathode, gaat deze van PC817 LED over en houdt GPIO op laag niveau.
   2. Dit maakt GPIO15 LAAG tijdens het opstarten.
3. We hebben het probleem van alle drie de GPIO's opgelost door een ander bedradingsschema aan te nemen.

Stap 11: Esp8266-invoer

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 worden gebruikt als invoer.

Aangezien de ingangsbedrading wordt aangesloten op het veldapparaat, is bescherming vereist voor ESP8266 GPIO.

PC817 optocoupler gebruikt voor ingangsisolatie.

1. PC817-ingangskathodes zijn verbonden met pin-headers met behulp van een stroombegrenzende weerstand (250 Ohm).
2. Anode van alle Optocoupler is verbonden met 5VDC.
3. Telkens wanneer de ingangspin op aarde is aangesloten, zal de Optocoupler vooringenomen zijn en de uitgangstransistor inschakelen.
4. Collector van optocoupler is verbonden met GPIO samen met 10 K Pull-up weerstand.

Wat is optrekken???

• Pull-up weerstand wordt gebruikt Om GPIO stabiel te houden, is een hoogwaardige weerstand verbonden met GPIO en een ander uiteinde is verbonden met 3,3V.
• dit houdt GPIO op een hoog niveau en voorkomt valse triggering.

Stap 12: definitief schema

Na voltooiing van alle onderdelen is het tijd om de bedrading te controleren.

Easyeda Biedt hiervoor een functie aan.

Stap 13: PCB converteren

Stappen om Circuit om te zetten in PCB-layout

1. Na het maken van Circuit kunnen we het converteren naar PCB-lay-out.
2. Door op de optie Converteren naar PCB van het Easyeda-systeem te drukken, wordt de conversie van Schema naar PCB-layout gestart.
3. Als er een bedradingsfout of ongebruikte pinnen aanwezig zijn, wordt er een fout/alarm gegenereerd.
4. Door Fout in het rechtergedeelte van de pagina Softwareontwikkeling aan te vinken, kunnen we elke fout één voor één oplossen.
5. PCB-lay-out gegenereerd na alle foutoplossing.

Stap 14: PCB-lay-out & componentopstelling

Componentplaatsing

1. Alle componenten met zijn actuele

2. afmetingen en labels worden weergegeven in het PCB-lay-outscherm.

   De eerste stap is om het onderdeel te regelen

3. Probeer de hoogspannings- en laagspanningscomponenten zo ver mogelijk te plaatsen.

4. Pas elk onderdeel aan volgens de vereiste grootte van PCB.

   Na het rangschikken van alle onderdelen kunnen we sporen maken

5. (sporenbreedte moet worden aangepast volgens de stroom van het circuitgedeelte)
6. Sommige sporen worden in de onderkant van de pcb getraceerd met behulp van de functie voor het wijzigen van de lay-out.
7. Stroomsporen blijven zichtbaar voor soldeergieten na fabricage.

Stap 15: Definitieve PCB-layout

Stap 16: 3D-weergave controleren en Ggerber-bestand genereren

Easyeda biedt een 3D-weergaveoptie waarin we de 3D-weergave van PCB kunnen controleren en een idee krijgen hoe het eruit ziet na fabricage.

Na het controleren van de 3D-weergave Genereer Gerber-bestanden.

Stap 17: Bestelling plaatsen

Na het genereren van het Gerber-bestandssysteem biedt het vooraanzicht van de uiteindelijke PCB-lay-out en de kosten van 10 PCB's.

We kunnen direct een bestelling bij JLCPCB plaatsen door op de knop "Bestellen bij JLCPCB" te drukken.

We kunnen kleurmaskering selecteren volgens de vereisten en de leveringswijze selecteren.

Door een bestelling te plaatsen en te betalen, ontvangen we PCB binnen 15-20 dagen.

Stap 18: PCB ontvangen

Controleer de voor- en achterkant van de printplaat na ontvangst.

Stap 19: Component Soldring op PCB

Volgens componentidentificatie op PCB begonnen alle componenten met solderen.

Let op: - Een deel van de voetafdruk bevindt zich aan de achterkant, dus controleer de etikettering op de PCB en de handleiding van het onderdeel voordat u definitief gaat solderen.

Stap 20: Power Track Dikte Toenemen

Voor stroomaansluitingssporen plaats ik open sporen tijdens het PCB-lay-outproces.

Zoals op de afbeelding te zien is, zijn alle stroomsporen open, dus extra soldeer erop gegoten om de verzorgingscapaciteit van de bessen te vergroten.

Stap 21: Laatste controle

Na het solderen van alle componenten alle componenten gecontroleerd met behulp van een multimeter

1. Weerstandswaarde controleren
2. Optocoupler LED-controle
3. Aarding controleren.

Stap 22: Knipperende firmware

Drie jumpers van PCB worden gebruikt om esp in de opstartmodus te zetten.

Controleer de stroomkeuzejumper op 3,3 VDC van de FTDI-chip.

Sluit FTDI-chip aan op PCB

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

Stap 23: Flash Tasamota Firmware op ESP

Flash Tasmota op ESP8266

1. Download het Tasamotizer & tasamota.bin-bestand.
2. Download link van Tasmotizer: - tasmotizer
3. Download link van tasamota.bin:- Tasmota.bin
4. Installeer tasmotazer en open het.
5. Klik in Tasmotizer op Selectport Drill Dawn.
6. als FTDI is aangesloten, verschijnt de poort in de lijst.
7. Selecteer poort uit lijst. (in het geval van meerdere poorten, controleer welke poort van FTDI is)
8. klik op de knop openen en selecteer het Tasamota.bin-bestand van de downloadlocatie.
9. klik op Wissen voordat knipperende optie (wis spiff als er gegevens zijn)
10. Druk op Tasamotize! Knop
11. als alles in orde is, krijg je een voortgangsbalk voor het wissen van de flitser.
12. zodra het proces is voltooid, wordt de pop-up "restart esp" weergegeven.

Koppel de FTDI los van de printplaat.

Verander drie jumper van Flash naar Run Side.

Stap 24: Tasmota instellen

Sluit de wisselstroom aan op de printplaat

Tasmota configuratie online hulp:-Tasmota configuratie hulp

ESP zal starten en de statusled van de printplaat knippert een keer. Open Wifimanger op laptop Het toont nieuwe AP "Tasmota" sluit het aan. eenmaal verbonden webpagina geopend.

1. Configureer WIFI ssid & wachtwoord van uw router in Configure Wifi pagina.
2. Het apparaat wordt opnieuw opgestart na het opslaan.
3. Nadat u opnieuw verbinding hebt gemaakt, opent u uw router, controleert u op een nieuw apparaat-ip en noteert u het IP-adres.
4. open webpagina en voer dat IP-adres in. Webpagina geopend voor tasmota-instelling.
5. Stel Moduletype (18) in in de configuratiemodule-optie en stel alle invoer en uitvoer in zoals vermeld in de configuratieafbeelding.
6. herstart PCB en het is goed om te gaan.

Stap 25: bedradingsgids en demo

Laatste bedrading en proef van PCB

De bedrading van alle 5 ingangen is verbonden met 5 schakelaars/knoppen.

De tweede aansluiting van alle 5 apparaten is verbonden met de gemeenschappelijke "G"-draad van de ingangskop.

Uitgangszijde 5 Draads aansluiting op 5 huishoudtoestellen.

Geef 230 aan input van PCB.

Smart Swith met 5 Input & 5 Output is klaar voor gebruik.

Demo van proef: - Demo