Techswitch 1.0

Empower Smart Home de TechSwitch-1.0 (Modo DIY).

¿Qué es TechSwitch-1.0 (Modo DIY)

TechSwitch-1.0 es un interruptor inteligente basado en ESP8266. Puede controlar 5 electrodomésticos.

¿Por qué es el modo DIY?

1. Está diseñado para volver a flashear en cualquier momento. Hay dos puentes de selección de modo en la PCB.

1) Modo de ejecución: - para operación regular.

2) Modo de flash: en este modo, el usuario puede volver a flashear el chip siguiendo el procedimiento de re-flash.

3) Entrada analógica: - ESP8266 tiene un ADC 0-1 Vcc. Su encabezado también se proporciona en PCB para jugar con cualquier sensor analógico.

Especificaciones técnicas de TechSwitch-1.0 (modo bricolaje)

1. 5 salidas (230V AC) + 5 entradas (conmutación 0VDC) + 1 entrada analógica (0-1VDC)

2. Clasificación: - 2.0 amperios.

3. Elemento de conmutación: - SSR + Conmutación de cruce por cero.

4. Protección: - Cada salida protegida por 2 Amp. fusible de vidrio

5. Firmware utilizado: - Tasmota es un firmware estable y fácil de usar. Puede ser actualizado por diferentes firmware como su modo de bricolaje.

6. Entrada: - Conmutación opta acoplada (-Ve).

7. El regulador de potencia ESP8266 puede ser de modo dual: - puede usar el convertidor Buck y el regulador AMS1117.

Suministros:

• Se adjunta BOQ detallado.

  · Fuente de alimentación: - Marca: - Hi-Link, Modelo: - HLK-PM01, 230V por 5 VDC, 3W (01)

  · Microcontrolador: - ESP12F (01)

  · Regulador de 3.3 VDC: - Provisión dual: se puede usar cualquiera

  · Convertidor de dinero (01)

  · Regulador de voltaje AMS1117. (01)

  · PC817: - Marca del acoplador Opt: - Paquete Sharp: -THT (10)

  · G3MB-202PL: - SSR Make Omron (05), conmutación de cruce por cero.

  · LED: -Color: - Cualquiera, paquete THT (01)

  · Resistencia de 220 o 250 Ohm: - Cerámica (11)

  · Resistencia de 100 ohmios: - Cerámica (5)

  · Resistencia de 8k Ohm: - Cerámica (1)

  · Resistencia de 2k2 Ohm: - Cerámica (1)

  · Resistencia de 10K Ohm: - Cerámica (13)

  · Pulsador: -Código de parte: - EVQ22705R, Tipo: - con dos terminales (02)

  · Fusible de vidrio: - Tipo: - Vidrio, Clasificación: - 2 Amp @ 230V AC. (5)

  · Encabezado macho de PCB: - Tres encabezados con tres pines y un encabezado con 4 pines. por lo tanto, es preferible adquirir un encabezado estándar de Strip of Male.

Paso 1: Finalización del concepto.

Finalización del concepto: - Definí el requisito de la siguiente manera.

1. Hacer Smart Switch con 5 Switch & Can controlados por WIFI.

2. Puede funcionar sin WIFI mediante interruptores físicos o pulsadores.

3 El interruptor puede ser el modo DIY, por lo que puede volver a parpadear.

4. Puede caber en el tablero de interruptores existente sin cambiar ningún interruptor o cableado.

5. TODO GPIO del microcontrolador para ser utilizado, ya que es el modo de bricolaje.

6. El dispositivo de conmutación debe SSR y cruce por cero para evitar ruidos y sobretensiones de conmutación.

7. El tamaño de la PCB debe ser lo suficientemente pequeño como para que pueda caber en la centralita existente.

Cuando finalizamos el requisito, el siguiente paso es seleccionar el hardware.

Paso 2: Selección del microcontrolador

Criterios de selección de microcontroladores.

1. GPIO requerido: -5 entrada + 5 salida + 1 ADC.
2. Wi-Fi habilitado
3. Fácil de volver a flashear para proporcionar funcionalidad de bricolaje.

ESP8266 es adecuado para los requisitos anteriores. Tiene 11 GPIO + 1 ADC + WiFi habilitado.

He seleccionado el módulo ESP12F que es una placa Devlopment basada en microcontrolador ESP8266, tiene un factor de forma pequeño y todos los GPIO se rellenan para un uso fácil.

Paso 3: Verificación del detalle GPIO de la placa ESP8266.

• Según la hoja de datos ESP8266, algunos GPIO se utilizan para funciones especiales.
• Durante Breadboard Trial me rasqué la cabeza porque no podía arrancarlo.
• Finalmente, al investigar en Internet y jugar con el tablero, resumí los datos de GPIO e hice una tabla simple para una fácil comprensión.

Archivos adjuntos

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  PIN detail.pdf Descargar

Paso 4: Selección de la fuente de alimentación.

Selección de fuente de alimentación.

• En India 230VAC es el suministro interno. como ESP8266 opera con 3.3VDC, tenemos que seleccionar una fuente de alimentación de 230VDC / 3.3VDC.
• Pero el dispositivo Power Switching, que es SSR y funciona con 5VDC, así que tengo que seleccionar la fuente de alimentación que también tiene 5VDC.
• Finalmente fuente de alimentación seleccionada con 230V / 5VDC.
• Para obtener 3.3VDC, he seleccionado el convertidor Buck que tiene 5VDC / 3.3VDC.
• Como tenemos que diseñar el modo DIY, también proporciono la provisión del regulador de voltaje lineal AMS1117.

Conclusión final.

La primera conversión de la fuente de alimentación es 230 VCA / 5 V CC con una capacidad de 3 W.

1. HI-LINK hace smps HLK-PM01.

La segunda conversión es de 5VDC a 3.3VDC

1. Para esto, he seleccionado el convertidor Buck de 5V / 3.3V y la provisión del regulador de voltaje lineal AMS1117.

PCB hecho de tal manera que puede usar AMS1117 o convertidor reductor (Cualquiera).

Paso 5: Selección del dispositivo de conmutación.

• He seleccionado Omron Make G3MB-202P SSR
  • SSR que tiene 2 amperios. capacidad actual.
  • Can opera con 5VDC.
  • Proporcionar conmutación de cruce cero.
  • Circuito Snubber incorporado.

¿Qué es el cruce por cero?

• El suministro de CA de 50 HZ es voltaje sinusoidal.
• La polaridad del voltaje de alimentación cambia cada 20 milésimas de segundo y 50 veces en un segundo.
• El voltaje se pone a cero cada 20 milésimas de segundo.
• El SSR de cruce por cero detecta el potencial cero de voltaje y activa la salida en este caso.
  • Por ejemplo: - si el comando se envía a 45 grados (voltaje en el pico máximo), SSR se enciende a 90 grados (cuando el voltaje es cero).
• Esto reduce las sobretensiones de conmutación y el ruido.
• El punto de cruce por cero se muestra en la imagen adjunta (texto resaltado en rojo)

Archivos adjuntos

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  g3mb-ssr-datasheet.pdf Descargar

Paso 6: Selección del PIN ESP8266.

ESP8266 tiene un total de 11 GPIO y un pin ADC. (Consulte el paso 3)

La selección de pin de esp8266 es crucial debido a la critaria debajo.

Criterios para la selección de entrada: -

• GPIO PIN15 se requiere que sea bajo durante el arranque, de lo contrario, ESP no arrancará.
  • Intenta arrancar desde la tarjeta SD si GPIO15 es Alto durante el arranque.
• ESP8266 neve Arranque si GPIO PIN1 o GPIO 2 o GPIO 3 es BAJO durante el arranque.

Criterios para la selección de salida: -

• GPIO PIN 1, 2, 15 y 16 se colocan altos durante el arranque (por una fracción de tiempo).
• si usamos este pin como entrada y el PIN está en un nivel BAJO durante el arranque, entonces este pin se daña debido a un cortocircuito entre el PIN que es Bajo pero ESP8266 lo ALTA durante el arranque.

Conclusión final :-

Finalmente GPIO 0, 1, 5, 15 y 16 se seleccionan para la salida.

GPIO 3, 4, 12, 13 y 14 se seleccionan para Entrada.

Constreñir:-

• GPIO1 y 3 son pines UART que se usan para flashear ESP8266 y también queríamos usarlos como salida.
• GPIO0 se usa para poner ESP en modo flash y también decidimos usarlo como salida.

Solución para la restricción anterior: -

1. Problema resuelto por proporcionar dos puentes.
   1. Puente de modo de flash: en esta posición, los tres pines están aislados del circuito de conmutación y conectados al encabezado del modo de flash.
   2. Puente de modo de ejecución: - En esta posición, los tres pines se conectarán al circuito de conmutación.

Paso 7: Selección del optoacoplador.

Detalle PIN: -

• PIN 1 y 2 entrada lateral (LED incorporado)
  • Pin 1: - Ánodo
  • Pnd 2: - Cátodo
• PIN 3 y 4 Salida lateral (Transistor de foto.
  • Pin 3: - Emisor
  • Pin 4: - Coleccionista

Selección del circuito de conmutación de salida

1. ESP 8266 GPIO puede alimentar solo 20 ma según el esprissif.
2. Los optoacopladores se utilizan para proteger el PIN GPIO ESP durante el cambio de SSR.
3. La resistencia de 220 ohmios se utiliza para limitar la corriente de GPIO.
   • He usado 200, 220 y 250 y todas las resistencias funcionan bien.
4. Cálculo actual I = V / R, I = 3.3V / 250 * Ohms = 13 ma.
5. El LED de entrada PC817 tiene cierta resistencia que se considera cero para el lado seguro.

Selección del circuito de conmutación de entrada.

1. Los optoacopladores PC817 se utilizan en circuitos de entrada con resistencia de limitación de corriente de 220 ohmios.

2. La salida del optoacoplador está conectada con GPIO junto con la resistencia Pull-UP.

Paso 8: Preparación del diseño del circuito.

Después de seleccionar todos los componentes y definir la metodología de cableado, podemos pasar a desarrollar Circuit utilizando cualquier software.

He usado Easyeda, que es una plataforma de desarrollo de PCB basada en web y fácil de usar.

URL de Easyeda: - EsasyEda

Para una explicación simple, he dividido todo el circuito en trozos. y primero es el circuito de alimentación.

Circuito de alimentación A: - 230 VAC a 5VDC.

1. HI-Link fabrica SMPS HLK-PM01 para convertir 230Vac a 5 V DC.
2. La potencia máxima es de 3 vatios. significa que puede suministrar 600 ma.

Circuito de alimentación B: - 5VDC a 3.3VDC.

Como esta PCB está en modo DIY. He proporcionado dos métodos para convertir 5V a 3.3V.

1. Usando el regulador de voltaje AMS1117.
2. Usando Buck Converter.

cualquiera puede usar según la disponibilidad del componente.

Paso 9: cableado ESP8266

La opción de puerto neto se usa para simplificar el esquema.

¿Qué es el puerto neto?

1. La publicación neta significa que podemos proporcionar un nombre a la unión común.
2. Al usar el mismo nombre en diferentes partes, Easyeda considerará todos los mismos nombres como dispositivos conectados individuales.

Alguna regla básica del cableado esp8266.

1. Se requiere que el pin CH_PD sea alto.
2. El pin de reinicio debe estar alto durante el funcionamiento normal.
3. GPIO 0, 1 y 2 no debe estar en Low durante el arranque.
4. GPIO 15 no debe estar en nivel alto durante el arranque.
5. Teniendo en cuenta todos los puntos anteriores en mente, se prepara el esquema de cableado ESP8266. y se muestra en la imagen esquemática.
6. GPIO2 se utiliza como LED de estado y LED conectado en polaridad inversa para evitar GPIO2 BAJO durante el arranque.

Paso 10: circuito de conmutación de salida ESP8266

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 y 16 utilizados como salida.

1. Para mantener GPIO 0 y 1 a alto nivel, su cableado es un poco diferente de otra salida.
   1. La cabina de este pin está a 3.3V durante el arranque.
   2. PIN1 de PC817 que es el ánodo está conectado a 3.3V.
   3. PIN2, que es Cathode, está conectado a GPIO usando una resistencia limitadora de corriente (220/250 Ohms).
   4. Como el diodo con polarización directa puede pasar 3.3V (caída de diodo 0.7V) Ambos GPIO obtienen casi 2.5 VDC durante el arranque.
2. El pin GPIO restante conectado con el PIN1, que es el Ánodo de la PC817, y la Tierra está conectada con el PIN2, que es el cátodo utilizando una resistencia limitadora de corriente.
   1. A medida que Ground está conectado con Cathode, pasará del LED PC817 y mantendrá GPIO a bajo nivel.
   2. Esto hace que GPIO15 sea BAJO durante el arranque.
3. Resolvimos el problema de los tres GPIO adoptando diferentes esquemas de cableado.

Paso 11: Entrada Esp8266.

GPIO 3, 4, 12, 13 y 14 se utilizan como entrada.

Como el cableado de entrada se conectará al dispositivo de campo, se requiere protección para ESP8266 GPIO.

Optoacoplador PC817 utilizado para aislamiento de entrada.

1. Los cátodos de entrada PC817 están conectados con cabezales de clavija utilizando una resistencia limitadora de corriente (250 ohmios).
2. El ánodo de todos los optoacopladores está conectado con 5VDC.
3. Siempre que el pin de entrada esté conectado a tierra, el optoacoplador enviará polarización directa y el transistor de salida se encenderá.
4. El colector del optoacoplador está conectado con GPIO junto con una resistencia pull-up de 10 K.

¿Qué es el pull-up?

• La resistencia pull-up se utiliza para mantener GPIO estable, la resistencia de alto valor conectada con GPIO y otro extremo conectado a 3.3V.
• Esto mantiene GPIO en alto nivel y evita disparos falsos.

Paso 12: Esquema final

Después de completar todas las partes, es hora de verificar el cableado.

Easyeda Proporcione la función para esto.

Paso 13: Convertir PCB

Pasos para convertir el circuito en diseño de PCB

1. Aftermaking Circuit podemos convertirlo en diseño de PCB.
2. Al presionar la opción Convertir a PCB del sistema Easyeda, se iniciará la conversión de Schematic en Diseño de PCB.
3. Si hay algún error de cableado o pines no utilizados, se genera Error / Alarma.
4. Al marcar Error en la sección del lado derecho de la página de desarrollo de software, podemos resolver cada error uno por uno.
5. Diseño de PCB generado después de toda la resolución de errores.

Paso 14: Diseño de PCB y disposición de componentes.

Colocación de Componant

1. Todos los componentes con su actual
2. las dimensiones y las etiquetas se muestran en la pantalla de diseño de PCB.
   1. El primer paso es organizar el componente.
3. Intente colocar el componente de alto voltaje y bajo voltaje lo más lejos posible.
4. Ajuste cada componente según el tamaño requerido de PCB.
   1. Después de organizar todos los componentes, podemos hacer trazas.
5. (se debe ajustar el ancho de las trazas según la corriente de la parte del circuito)
6. Algunas de las trazas se rastrean en la parte inferior de la pcb utilizando la función de cambio de diseño.
7. Las huellas de energía se mantienen expuestas para el vertido de soldadura después de la fabricación.

Paso 15: Diseño final de la PCB.

Paso 16: Verifique la vista 3D y genere el archivo Ggerber.

Easyeda proporciona la opción de vista 3D en la que podemos verificar la vista 3D de PCB y tener una idea de cómo se ve después de la fabricación.

Después de verificar la vista 3D Genere archivos Gerber.

Paso 17: Orden de colocación.

El sistema de archivos After Generation of Gerber proporciona una vista frontal del diseño final de la PCB y el costo de 10 PCB.

Podemos hacer un pedido a JLCPCB directamente presionando el botón "Ordenar en JLCPCB".

Podemos seleccionar el enmascaramiento del color según el requisito y seleccionar el modo de entrega.

Al realizar el pedido y realizar el pago, obtenemos PCB en un plazo de 15-20 días.

Paso 18: Recibir PCB.

Verifique el frente y la parte posterior de la PCB después de recibirla.

Paso 19: Venta de componentes en PCB.

Según la identificación del componente en la PCB, se inició la soldadura de todos los componentes.

Tenga cuidado: - Parte de la huella de la pieza está al revés, así que verifique el etiquetado en la PCB y el manual de la pieza antes de la soldadura final.

Paso 20: Aumento del grosor de la pista de potencia.

Para las pistas de conexión de alimentación, pongo pistas abiertas durante el proceso de diseño de PCB.

Como se muestra en la imagen, todos los rastros de potencia están abiertos, por lo que se vierte soldadura adicional para aumentar la capacidad de cuidado de la grosella.

Paso 21: Verificación final

Después de soldar todos los componentes, se colocaron todos los componentes en milímetros.

1. Comprobación de valor de resistencia
2. Comprobación de LED del optoacoplador
3. Comprobación de puesta a tierra.

Paso 22: Firmware parpadeante.

Se utilizan tres puentes de PCB para poner esp en modo de arranque.

Verifique el puente de selección de potencia en 3.3VDC del chip FTDI.

Conecte el chip FTDI a la PCB

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

Paso 23: Descargue el firmware de Tasamota en ESP.

Flash Tasmota en ESP8266

1. Descargue el archivo Tasamotizer & tasamota.bin.
2. Enlace de descarga de Tasmotizer: - tasmotizer
3. Enlace de descarga de tasamota.bin: - Tasmota.bin
4. Instale tasmotazer y ábralo.
5. En tasmotizer haga clic en selectport drill dawn.
6. Si FTDI está conectado, el puerto aparecerá en la lista.
7. Seleccione el puerto de la lista (en caso de que haya varios puertos, verifique qué puerto es de FTDI)
8. haga clic en el botón Abrir y seleccione el archivo Tasamota.bin de la ubicación de descarga.
9. haga clic en Borrar antes de la opción de parpadeo (borre la difusión si hay datos)
10. Presione Tasamotize! Botón
11. si todo está bien, obtienes la barra de progreso de borrar flash.
12. una vez que el proceso se completa, muestra la ventana emergente "reiniciar esp".

Desconecte FTDI de la PCB.

Cambie el puente Three de Flash a Run Side.

Paso 24: configurar Tasmota

Conecte la alimentación de CA a la PCB

Ayuda en línea de configuración de Tasmota: -Ayuda de configuración de Tasmota

ESP se iniciará y el LED de estado de PCB flash onece. Abra Wifimanger en la computadora portátil Muestra un nuevo AP "Tasmota" conéctelo. Una vez conectado se abrió la página web.

1. Configure el WIFI ssid y la contraseña de su enrutador en la página Configurar Wifi.
2. El dispositivo se reiniciará después de guardar.
3. Una vez que vuelva a conectar Abra su enrutador, verifique la nueva IP del dispositivo y observe su IP.
4. abra la página web e ingrese esa IP. Página web abierta para la configuración de tasmota.
5. Configure el Tipo de módulo (18) en la opción de módulo de configuración y configure todas las entradas y salidas como se menciona en la imagen de configuración.
6. reiniciar PCB y es bueno ir.

Paso 25: Guía de cableado y demostración

Cableado final y prueba de PCB

El cableado de las 5 entradas está conectado a 5 Switch / Buttone.

La segunda conexión de los 5 dispositivos está conectada al cable "G" común del encabezado de entrada.

Salida lateral 5 Conexión de cable a 5 electrodomésticos.

Dé 230 a la entrada de PCB.

Smart Swith con 5 entradas y 5 salidas está listo para usar.

Demostración de prueba: - Demo