Techswitch 1.0

Empower Smart home oleh TechSwitch-1.0 (Mode DIY).

Apa itu TechSwitch-1.0 (Mode DIY)

TechSwitch-1.0 adalah smart switch berbasis ESP8266. dapat mengontrol 5 peralatan rumah.

Mengapa ini mode DIY ??

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

1) Jalankan Mode: - untuk operasi Reguler.

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

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

Spesifikasi Teknis TechSwitch-1.0 (mode DIY)

1. 5 Output (230V AC) + 5 Input (switching 0VDC) + 1 input Analog (0-1VDC)

2. Peringkat: - 2.0 Amps.

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

4. Perlindungan: - 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 berbeda sebagai mode DIY-nya.

6. Input: - Pergantian opt ditambah (-Ve).

7. Pengatur daya ESP8266 dapat berupa mode ganda: - dapat menggunakan konverter Buck juga regulator AMS1117.

Persediaan:

• BOQ terperinci terlampir.

  · Catu Daya: - Membuat: - Hi-Link, Model: - HLK-PM01, 230V oleh 5 VDC, 3W (01)

  · Mikrokontroler: - ESP12F (01)

  · 3, 3 VDC regulator: - Ketentuan ganda yang dapat digunakan oleh siapa pun

  · Konverter buck (01)

  · Pengatur tegangan AMS1117. (01)

  · PC817: - Opt coupler Membuat: - Paket tajam: -THT (10)

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

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

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

  · 100 Ohm Resistor: - Keramik (5)

  · 8k Ohm Resistor: - Keramik (1)

  · 2k2 Ohm Resistor: - Keramik (1)

  · 10K Ohm Resistor: - Keramik (13)

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

  · Sekring Kaca: - Jenis: - Kaca, Nilai: - 2 Amp @ 230V AC. (5)

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

Langkah 1: Finalisasi Konsep.

Finalisasi Konsep: - Saya telah menetapkan persyaratan seperti di bawah ini.

1. Membuat Smart Switch memiliki 5 Switch & Can dikendalikan oleh WIFI.

2. Dapat beroperasi tanpa WIFI dengan tombol fisik atau tombol tekan.

3 Switch dapat berupa mode DIY sehingga dapat di-Flash-ulang.

4. Itu bisa masuk papan switch yang ada tanpa mengubah switch atau kabel.

5. SEMUA GPIO Mikrokontroler yang akan digunakan karena mode DIY.

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

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

Seperti yang telah kami selesaikan, langkah selanjutnya adalah memilih perangkat keras.

Langkah 2: Pemilihan Mikrokontroler

Kriteria pemilihan mikrokontroler.

1. Diperlukan GPIO: -5 input + 5 Output + 1 ADC.
2. WiFi diaktifkan
3. Mudah untuk mem-flash ulang untuk menyediakan fungsionalitas DIY.

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

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

Langkah 3: Memeriksa Detail GPIO Dewan ESP8266.

• Sesuai ESP8266, lembar data beberapa GPIO digunakan untuk fungsi khusus.
• Selama Breadboard Trial, saya menggaruk kepala karena tidak bisa mem-bootnya.
• Akhirnya dengan meneliti di internet dan memainkannya dengan papan tempat memotong roti, saya telah merangkum data GPIO dan membuat tabel sederhana untuk memudahkan pemahaman.

Lampiran

• 
  
  Detail PIN.pdf Unduh

Langkah 4: Pemilihan Catu Daya.

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 catu daya yang dipilih memiliki 230V / 5VDC.
• Untuk mendapatkan 3.3VDC saya telah memilih Buck converter yang memiliki 5VDC / 3.3VDC.
• Karena kita harus merancang mode DIY saya juga menyediakan ketentuan regulator tegangan linier AMS1117.

Kesimpulan Akhir.

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

1. HI-LINK membuat HLK-PM01 smps.

Konversi kedua adalah 5VDC ke 3.3VDC

1. Untuk ini saya telah memilih 5V / 3.3V Buck converter & ketentuan AMS1117 Regulator tegangan linier.

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?

• Pasokan AC 50 HZ adalah tegangan sinusoidal.
• Polaritas tegangan suplai berubah setiap 20 mille detik & 50 kali dalam satu detik.
• Tegangan nol setiap 20 mille detik.
• Zero crossing SSR mendeteksi nol potensial tegangan dan menyalakan output pada contoh ini.
  • Sebagai contoh: - jika perintah mengirim pada 45 derajat (tegangan pada puncak maksimum), SSR dihidupkan pada 90 derajat (ketika tegangan nol).
• Ini mengurangi lonjakan switching & kebisingan.
• Titik persimpangan nol ditunjukkan dalam gambar terlampir (Teks yang disorot merah)

Lampiran

• 
  
  g3mb-ssr-datasheet.pdf Unduh

Langkah 6: Pemilihan PIN ESP8266.

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

Pemilihan pin esp8266 sangat penting karena kriteria di bawah ini.

Kriteria untuk pemilihan input: -

• GPIO PIN15 Diperlukan untuk Rendah selama Bootup ESP bijak lain tidak akan bisa boot.
  • Mencoba untuk boot dari kartu SD jika GPIO15 Tinggi selama Bootup.
• ESP8266 neve Boot Jika GPIO PIN1 atau GPIO 2 atau GPIO 3 LOW selama bootup.

Kriteria untuk Pemilihan Output: -

• GPIO PIN 1, 2, 15 & 16 dapatkan Tinggi saat Bootup (untuk sebagian kecil waktu).
• jika kita menggunakan pin ini karena input & PIN berada pada level RENDAH selama bootup maka pin ini rusak karena hubungan pendek antara PIN yang Rendah tetapi ESP8266 turin TINGGI selama bootup.

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 dipecahkan dengan menyediakan dua jumper.
   1. Jumper mode flash: - Pada posisi ini ketiga pin diisolasi dari sirkuit switching dan terhubung ke header mode flash.
   2. Jalankan mode jumper: - Pada posisi ini ketiga pin akan terhubung ke sirkuit switching.

Langkah 7: Pilihan Optocoupler.

Detail PIN: -

• PIN 1 & 2 Sisi Input (LED bawaan)
  • Pin 1: - Anoda
  • Pnd 2: - Katoda
• PIN 3 & 4 Sisi Keluaran (Foto transistor.
  • Pin 3: - Emitor
  • Pin 4: - Kolektor

Pemilihan rangkaian switching keluaran

1. ESP 8266 GPIO hanya dapat memberi makan 20 ma sesuai esprissif.
2. Optocoupler digunakan untuk melindungi PIN GPIO ESP selama perpindahan SSR.
3. Resistor 220 Ohm digunakan untuk membatasi arus GPIO.
   • Saya telah menggunakan 200, 220 & 250 & semua resistor berfungsi dengan baik.
4. Perhitungan saat ini I = V / R, I = 3.3V / 250 * Ohms = 13 ma.
5. Input PC817 LED memiliki beberapa hambatan yang dianggap nol untuk sisi aman.

Pemilihan rangkaian Switching Input.

1. Optocoupler PC817 digunakan dalam rangkaian input dengan resistor pembatas arus 220 ohm.

2. Output dari optocoupler terhubung dengan GPIO bersama dengan resistor Pull-UP.

Langkah 8: Persiapan Tata Letak Sirkuit.

Setelah memilih semua komponen dan menentukan metodologi pengkabelan, kita dapat beralih 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 yang sederhana saya telah membagi seluruh rangkaian dalam potongan. & pertama adalah Power circuit.

Rangkaian daya A: - 230 VAC hingga 5VDC.

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

Rangkaian 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 regulator tegangan AMS1117.
2. Menggunakan Buck Converter.

siapa pun dapat digunakan sesuai ketersediaan komponen.

Langkah 9: ESP8266 Wiring

Opsi port net digunakan untuk membuat skema sederhana.

Apa itu port Net ??

1. Pos 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 perangkat yang terhubung tunggal.

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 rendah pada saat boot up.
4. GPIO 15 tidak boleh berada di level Tinggi selama Boot up.
5. Mempertimbangkan semua poin di atas dalam pikiran, skema pengkabelan ESP8266 disiapkan. & ditampilkan dalam gambar skematis.
6. GPIO2 digunakan sebagai Status LED & LED yang terhubung dalam Reverse polaritas untuk menghindari RENDAH GPIO2 selama Bootup.

Langkah 10: ESP8266 Output Switching Circuit

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 terhubung ke GPIO menggunakan resistor pembatas arus (220/250 Ohm).
   4. Dioda maju bias dapat melewati 3.3V (0.7V diode drop) Kedua GPIO mendapatkan hampir 2.5 VDC selama boot up.
2. Pin GPIO yang tersisa terhubung dengan PIN1 yang merupakan Anode PC817 & Ground terhubung dengan PIN2 yang merupakan Katoda menggunakan resistor pembatas arus.
   1. Karena Ground terhubung dengan Cathode, ia akan lulus dari PC817 LED dan mempertahankan GPIO pada level rendah.
   2. Hal ini membuat GPIO15 RENDAH saat boot.
3. Kami memecahkan masalah ketiga GPIO dengan mengadopsi skema perkabelan yang berbeda.

Langkah 11: Input Esp8266.

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

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

Optocoupler PC817 digunakan untuk isolasi input.

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

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 tingkat tinggi dan menghindari pemicu palsu.

Langkah 12: Skema Akhir

Setelah Penyelesaian semua bagian waktu untuk memeriksa kabel.

Easyeda Menyediakan fitur untuk ini.

Langkah 13: Konversi PCB

Langkah-langkah untuk mengubah Sirkuit menjadi Tata Letak PCB

1. Aftermaking Circuit kita bisa mengubahnya menjadi tata letak PCB.
2. Dengan menekan opsi Convert to PCB dari sistem Easyeda akan memulai konversi Schematic in ke Layout PCB.
3. Jika ada kesalahan kabel atau pin yang tidak digunakan hadir maka Kesalahan / Alarm menghasilkan.
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: Pengaturan Tata Letak & Komponen PCB.

Penempatan Komponen

1. Semua komponen dengan aktualnya
2. dimensi dan label ditampilkan di layar tata letak PCB.
   1. Langkah pertama adalah mengatur komponen.
3. Cobalah untuk menempatkan komponen tegangan tinggi dan tegangan rendah sejauh mungkin.
4. Sesuaikan setiap komponen sesuai ukuran PCB yang diperlukan.
   1. Setelah mengatur semua komponen kita bisa membuat jejak.
5. (Menelusuri lebar diperlukan untuk menyesuaikan sesuai arus bagian sirkuit)
6. Beberapa jejak dilacak di bawah PCB menggunakan fungsi perubahan tata letak.
7. Jejak daya terus terpapar untuk solder menuangkan setelah fabrikasi.

Langkah 15: Final Layout PCB.

Langkah 16: Periksa Tampilan 3D dan Membuat File Ggerber.

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

Setelah memeriksa tampilan 3D, Hasilkan file Gerber.

Langkah 17: Menempatkan Pesanan.

Sistem file After Generation of Gerber menyediakan Tampilan depan tata letak PCB akhir dan biaya 10 PCB.

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

Kita 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 bagian depan dan belakang PCB setelah menerimanya.

Langkah 19: Komponen Dijual di PCB.

Sesuai identifikasi komponen PADA PCB semua solder komponen dimulai.

Hati-hati: - Beberapa bagian tapak adalah sisi belakang jadi periksa label pada PCB dan bagian manual sebelum penyolderan akhir.

Langkah 20: Ketebalan Track Power Meningkat.

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

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, semua jejak daya terbuka sehingga tuangkan solder tambahan untuk meningkatkan kapasitas perawatan arus.

Langkah 21: Pemeriksaan Terakhir

Setelah menyolder semua komponen pipi semua komponen menggunakan milimeter.

1. Pemeriksaan nilai resistor
2. Pemeriksaan LED Optocoupler
3. Pemeriksaan grounding.

Langkah 22: Flashing Firmware.

Tiga jumper PCB digunakan untuk menempatkan esp dalam mode boot.

Periksa Power selection Jumper pada 3.3VDC dari FTDI Chip.

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 Firmware Tasamota di ESP.

Flash Tasmota di ESP8266

1. UnduhTasamotizer & file tasamota.bin.
2. Tautan unduhan Tasmotizer: - tasmotizer
3. Tautan unduhan tasamota.bin: - Tasmota.bin
4. Instal tasmotazer dan buka.
5. Dalam tasmotizer klik selectport drill dawn.
6. jika FTDI terhubung maka port muncul dalam daftar.
7. Pilih port dari daftar. (Jika banyak port, periksa port mana dari FTDI)
8. klik tombol buka dan Pilih file Tasamota.bin dari lokasi pengunduhan.
9. klik pada opsi Erase before flashing (hapus spiff jika ada data)
10. Tekan Tasamotize! Tombol
11. jika semuanya ok maka Anda mendapatkan progressbar menghapus flash.
12. setelah proses selesai itu menunjukkan "restart esp" popup.

Putuskan sambungan FTDI dari PCB.

Ubah Tiga jumper dari Flash ke Run Side.

Langkah 24: Mengatur Tasmota

Hubungkan daya AC ke PCB

Bantuan online konfigrasi Tasmota: -Tasmota bantuan migrasi

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

1. Konfigurasikan WIFI ssid & Kata Sandi router Anda di halaman Konfigurasi Wifi.
2. Perangkat akan restart setelah menyimpan.
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 comnfigration.
6. restart PCB dan ada baiknya untuk melanjutkan.

Langkah 25: Panduan Pengkabelan dan Demo

Kabel Terakhir & Uji Coba PCB

Pengkabelan semua 5 input terhubung ke 5 Switch / Buttone.

Koneksi kedua dari 5 perangkat ini terhubung ke header input kawat "G" yang umum.

Sisi keluaran 5 Sambungan kawat ke 5 tepian rumah.

Berikan 230 untuk input PCB.

Smart Swith dengan 5 Input & 5 Output siap digunakan.

Demo uji coba: - Demo