Techswitch 1.0

Empower Smart Home von TechSwitch-1.0 (DIY-Modus).

Was ist TechSwitch-1.0 (DIY-Modus)

TechSwitch-1.0 ist ein ESP8266-basierter Smart Switch. Es kann 5 Haushaltsgeräte steuern.

Warum ist es DIY-Modus?

1. Es ist so konzipiert, dass es jederzeit neu blinkt. Auf der Platine befinden sich zwei Modusauswahl-Jumper.

1) Betriebsmodus: - für den regulären Betrieb.

2) Flash-Modus: - In diesem Modus kann der Benutzer den Chip durch Befolgen des Re-Flash-Verfahrens erneut flashen.

3) Analogeingang: - Der ESP8266 verfügt über einen ADC 0-1 VDC. Der Header befindet sich auch auf der Platine, um mit jedem analogen Sensor zu spielen.

Technische Spezifikation von TechSwitch-1.0 (DIY-Modus)

1. 5 Ausgang (230V AC) + 5 Eingang (0VDC Umschaltung) + 1 Analogeingang (0-1VDC)

2. Leistung: - 2, 0 Ampere.

3. Schaltelement: - SSR + Nulldurchgangsschaltung.

4. Schutz: - Jeder Ausgang ist durch 2 Ampere geschützt. Glassicherung.

5. Verwendete Firmware: - Tasmota ist eine einfach zu verwendende und stabile Firmware. Es kann von verschiedenen Firmware als DIY-Modus geflasht werden.

6. Eingang: - Optgekoppelte (-Ve) Umschaltung.

7. Der Leistungsregler ESP8266 kann im Dual-Modus betrieben werden: - Kann auch den Buck-Wandler sowie den Regler AMS1117 verwenden.

Lieferungen:

• Detaillierte BOQ ist beigefügt.

  · Stromversorgung: - Hersteller: - Hi-Link, Modell: - HLK-PM01, 230 V x 5 VDC, 3 W (01)

  · Mikrocontroller: - ESP12F (01)

  · 3.3 VDC-Regler: - Es kann eine doppelte Versorgung verwendet werden

  · Abwärtswandler (01)

  · Spannungsregler AMS1117. (01)

  · PC817: - Opt-Koppler Hersteller: - Scharfes Paket: -THT (10)

  · G3MB-202PL: - SSR Make Omron (05), Nulldurchgangsumschaltung.

  · LED: -Farbe: - Beliebig, Paket THT (01)

  · 220 oder 250 Ohm Widerstand: - Keramik (11)

  · 100 Ohm Widerstand: - Keramik (5)

  · 8k Ohm Widerstand: - Keramik (1)

  · 2k2 Ohm Widerstand: - Keramik (1)

  · 10K Ohm Widerstand: - Keramik (13)

  · Druckknopf: -Teilcode: - EVQ22705R, Typ: - mit zwei Anschlüssen (02)

  · Glassicherung: - Typ: - Glas, Nennleistung: - 2 Ampere bei 230 V AC. (5)

  · PCB-Stecker: - Drei Stecker mit drei Stiften und ein Stecker mit vier Stiften. Daher ist es vorzuziehen, einen Standardstreifen mit männlichem Header zu beschaffen.

Schritt 1: Consept Finalization.

Finalisierung des Konzepts: - Ich habe die Anforderung wie folgt definiert.

1. Smart Switch mit 5 Switch & Can über WIFI steuern.

2. Es kann ohne WIFI über physische Schalter oder Drucktasten betrieben werden.

3 Der Schalter kann im DIY-Modus sein, sodass er erneut geflasht werden kann.

4. Es kann in vorhandene Schalttafeln passen, ohne dass Schalter oder Verkabelungen geändert werden müssen.

5. ALLE GPIO des Mikrocontrollers, die im DIY-Modus verwendet werden sollen.

6. Das Schaltgerät sollte SSR und Nulldurchgang sein, um Geräusche und Schaltstöße zu vermeiden.

7. Größe der Leiterplatte Sollte klein genug sein, damit sie in die vorhandene Schalttafel passt.

Nach Abschluss der Anforderung besteht der nächste Schritt in der Auswahl der Hardware.

Schritt 2: Auswahl des Mikrocontrollers

Auswahlkriterien für Mikrocontroller.

1. Erforderlicher GPIO: -5 Eingang + 5 Ausgang + 1 ADC.
2. Wifi aktiviert
3. Einfach neu zu flashen, um DIY-Funktionalität bereitzustellen.

ESP8266 ist für die oben genannten Anforderungen geeignet. Es sind 11 GPIO + 1 ADC + WiFi aktiviert.

Ich habe das ESP12F-Modul ausgewählt, bei dem es sich um eine auf einem ESP8266-Mikrocontroller basierende Devlopment-Karte handelt, die einen kleinen Formfaktor hat und alle GPIOs zur einfachen Verwendung bestückt sind.

Schritt 3: Überprüfen der GPIO-Details der ESP8266-Karte.

• Gemäß ESP8266-Datenblatt werden einige GPIO für spezielle Funktionen verwendet.
• Während der Breadboard-Testversion kratzte ich mir am Kopf, weil ich ihn nicht booten konnte.
• Schließlich habe ich durch Recherchen im Internet und das Spielen mit dem Steckbrett die GPIO-Daten zusammengefasst und eine einfache Tabelle zum leichteren Verständnis erstellt.

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Schritt 4: Auswahl der Stromversorgung.

Auswahl der Stromversorgung.

• In Indien ist 230VAC inländische Versorgung. Da der ESP8266 mit 3, 3 VDC betrieben wird, müssen wir die 230 VDC / 3, 3 VDC-Stromversorgung auswählen.
• Aber Power Switching-Gerät, das SSR ist und mit 5VDC arbeitet, also muss ich Netzteil auswählen, das auch 5VDC hat.
• Schließlich ausgewähltes Netzteil mit 230V / 5VDC.
• Um 3, 3 VDC zu erhalten, habe ich einen Buck-Wandler mit 5 VDC / 3, 3 VDC ausgewählt.
• Da wir den DIY-Modus entwerfen müssen, biete ich auch den linearen Spannungsregler AMS1117 an.

Schlußfolgerung.

Die erste Stromversorgungsumwandlung ist 230 VAC / 5 VDC mit einer Leistung von 3 W.

1. HI-LINK macht HLK-PM01 smps.

Die zweite Umwandlung ist 5 VDC in 3, 3 VDC

1. Dafür habe ich 5V / 3, 3V Buck-Wandler & Bereitstellung des linearen Spannungsreglers AMS1117 ausgewählt.

Auf diese Weise hergestellte Leiterplatte kann AMS1117 oder einen Abwärtswandler (jedermann) verwenden.

Schritt 5: Auswahl des Schaltgeräts.

• Ich habe Omron Make G3MB-202P SSR ausgewählt
  • SSR mit 2 Ampere. aktuelle Kapazität.
  • Can arbeitet mit 5VDC.
  • Nulldurchgangsschaltung vorsehen.
  • Eingebaute Snubber-Schaltung.

Was ist Nulldurchgang?

• Die 50-Hz-Wechselstromversorgung ist eine sinusförmige Spannung.
• Die Polarität der Versorgungsspannung änderte sich alle 20 Millisekunden und 50 Mal in einer Sekunde.
• Die Spannung wird alle 20 Millisekunden Null.
• Das Nulldurchgangs-SSR erkennt das Spannungspotential Null und schaltet den Ausgang in diesem Fall ein.
  • Zum Beispiel: - Wenn der Befehl bei 45 Grad gesendet wird (Spannung bei maximaler Spitze), wird SSR bei 90 Grad eingeschaltet (wenn die Spannung Null ist).
• Dies reduziert Schaltstöße und Rauschen.
• Der Nulldurchgangspunkt wird im angehängten Bild angezeigt (rot hervorgehobener Text).

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Schritt 6: ESP8266 PIN-Auswahl.

Der ESP8266 verfügt über insgesamt 11 GPIO- und einen ADC-Pin. (Siehe Schritt 3)

Die Pin-Auswahl von esp8266 ist aufgrund der unten angegebenen Kriterien von entscheidender Bedeutung.

Kriterien für die Auswahl der Eingabe: -

• GPIO PIN15 Muss während des Startvorgangs niedrig sein, andernfalls wird ESP nicht gestartet.
  • Es wird versucht, von der SD-Karte zu starten, wenn GPIO15 während des Startvorgangs hoch ist.
• ESP8266 neve Boot Wenn GPIO PIN1 oder GPIO 2 oder GPIO 3 während des Startvorgangs NIEDRIG ist.

Kriterien für die Ausgabeauswahl: -

• Die GPIO-PIN 1, 2, 15 und 16 werden während des Startvorgangs hoch (für einen Bruchteil der Zeit).
• Wenn wir diesen Pin als Eingang verwenden und die PIN während des Startvorgangs auf LOW-Pegel steht, wird dieser Pin durch einen Kurzschluss zwischen der PIN beschädigt, die niedrig ist, aber ESP8266 während des Startvorgangs auf HIGH stellt.

Schlußfolgerung :-

Schließlich werden GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 für die Ausgabe ausgewählt.

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 werden für die Eingabe ausgewählt.

Einschränkung: -

• GPIO1 & 3 sind UART-Pins, die zum Flashen von ESP8266 verwendet werden. Wir wollten diese auch als Ausgang verwenden.
• GPIO0 wird verwendet, um ESP in den Flash-Modus zu versetzen. Wir haben uns auch entschieden, es als Ausgabe zu verwenden.

Lösung für die oben genannten Einschränkungen: -

1. Problem gelöst durch zwei Jumper.
   1. Flash-Modus-Jumper: - In dieser Position sind alle drei Pins vom Schaltkreis getrennt und mit dem Flash-Modus-Header verbunden.
   2. Run Mode Jumper: - In dieser Position werden alle drei Pins mit dem Schaltkreis verbunden.

Schritt 7: Auswahl des Optokopplers.

PIN Detail: -

• PIN 1 & 2 Eingangsseite (eingebaute LED)
  • Pin 1: - Anode
  • Pnd 2: - Kathode
• Ausgangsseite von PIN 3 und 4 (Fototransistor.
  • Pin 3: - Emitter
  • Pin 4: - Sammler

Auswahl des Ausgangsschaltkreises

1. ESP 8266 GPIO kann nur 20 mA gemäß Esprissif füttern.
2. Optokoppler dienen zum Schutz der ESP-GPIO-PIN während der SSR-Umschaltung.
3. Der 220 Ohm Widerstand wird verwendet, um den Strom des GPIO zu begrenzen.
   • Ich habe 200, 220 & 250 verwendet und alle Widerstände funktionieren einwandfrei.
4. Stromberechnung I = V / R, I = 3, 3 V / 250 * Ohm = 13 ma.
5. Die PC817-Eingangs-LED hat einen gewissen Widerstand, der aus Sicherheitsgründen als Null betrachtet wird.

Auswahl des Eingangsschaltkreises.

1. PC817-Optokoppler werden in Eingangsschaltungen mit einem Strombegrenzungswiderstand von 220 Ohm verwendet.

2. Der Ausgang des Optokopplers ist zusammen mit dem Pull-UP-Widerstand mit GPIO verbunden.

Schritt 8: Vorbereitung des Schaltungslayouts.

Nachdem Sie alle Komponenten ausgewählt und die Verdrahtungsmethode definiert haben, können Sie die Schaltung mit einer beliebigen Software entwickeln.

Ich habe Easyeda verwendet, eine webbasierte PCB-Entwicklungsplattform, die einfach zu bedienen ist.

URL von Easyeda: - EsasyEda

Zur einfachen Erklärung habe ich die gesamte Schaltung in Stücke geteilt. & zuerst ist Stromkreis.

Stromkreis A: - 230 VAC bis 5VDC.

1. Mit HI-Link wird HLK-PM01 SMPS verwendet, um 230 VAC in 5 V DC umzuwandeln.
2. Die maximale Leistung beträgt 3 Watt. bedeutet, dass es 600 ma liefern kann.

Stromkreis B: - 5 VDC bis 3, 3 VDC.

Da diese Platine DIY-Modus ist. Ich habe zwei Methoden zur Umwandlung von 5V in 3, 3V bereitgestellt.

1. Verwenden des Spannungsreglers AMS1117.
2. Buck Converter verwenden.

Jeder kann je nach Verfügbarkeit der Komponenten verwendet werden.

Schritt 9: ESP8266-Verkabelung

Die Option Net Port wird verwendet, um den Schaltplan zu vereinfachen.

Was ist Net Port?

1. Net Post bedeutet, dass wir der gemeinsamen Kreuzung einen Namen geben können.
2. Durch die Verwendung des gleichen Namens in einem anderen Teil betrachtet Easyeda alle Namen als ein einzelnes verbundenes Gerät.

Einige Grundregeln für die Verkabelung von esp8266.

1. Der CH_PD-Pin muss hoch sein.
2. Der Reset-Pin muss während des normalen Betriebs hoch sein.
3. GPIO 0, 1 & 2 sollten während des Startvorgangs nicht auf Niedrig stehen.
4. GPIO 15 sollte während des Startvorgangs nicht auf High-Level sein.
5. Unter Berücksichtigung aller oben genannten Punkte wird das ESP8266-Verdrahtungsschema erstellt. & im schematischen Bild gezeigt.
6. GPIO2 wird als Status-LED und angeschlossene LED in umgekehrter Polarität verwendet, um GPIO2 LOW während des Startvorgangs zu vermeiden.

Schritt 10: ESP8266-Ausgangsschaltkreis

ESO8266 GPIO 0, 1, 5, 15 & 16 wird als Ausgang verwendet.

1. Um GPIO 0 & 1 auf einem hohen Pegel zu halten, unterscheidet sich die Verkabelung etwas von anderen Ausgängen.
   1. Booth dieser Pin ist während des Bootens bei 3, 3V.
   2. Die PIN1 des PC817, bei der es sich um eine Anode handelt, ist an 3, 3 V angeschlossen.
   3. Die Kathode PIN2 ist über einen Strombegrenzungswiderstand (220/250 Ohm) mit dem GPIO verbunden.
   4. Da die in Vorwärtsrichtung vorgespannte Diode 3, 3 V (0, 7 V Diodenabfall) passieren kann, erhalten beide GPIO beim Hochfahren fast 2, 5 VDC.
2. Der verbleibende GPIO-Pin ist mit PIN1 verbunden, der Anode von PC817 ist, und Masse ist mit PIN2 verbunden, bei dem es sich um eine Kathode mit Strombegrenzungswiderstand handelt.
   1. Wenn Masse mit Kathode verbunden ist, wird sie von der PC817-LED geleitet und hält GPIO auf niedrigem Pegel.
   2. Dies macht GPIO15 beim Booten auf LOW.
3. Wir haben das Problem aller drei GPIO gelöst, indem wir unterschiedliche Verdrahtungsschemata angewendet haben.

Schritt 11: Esp8266-Eingabe.

GPIO 3, 4, 12, 13 & 14 werden als Eingang verwendet.

Da die Eingangsverkabelung mit dem Feldgerät verbunden wird, ist ein Schutz für den ESP8266 GPIO erforderlich.

PC817-Optokoppler zur Eingangsisolation.

1. PC817-Eingangskathoden werden über einen Strombegrenzungswiderstand (250 Ohm) mit Pin-Headern verbunden.
2. Die Anode aller Optokoppler ist mit 5 VDC verbunden.
3. Immer wenn der Eingangspin mit Masse verbunden ist, wird der Optokoppler in Vorwärtsrichtung vorgespannt und der Ausgangstransistor eingeschaltet.
4. Der Kollektor des Optokopplers ist zusammen mit dem 10-K-Pull-up-Widerstand mit dem GPIO verbunden.

Was ist Pull-up ???

• Pull-up-Widerstand wird verwendet Um GPIO stabil zu halten, wird ein hochwertiger Widerstand an GPIO angeschlossen und ein anderes Ende an 3, 3 V angeschlossen.
• Dies hält den GPIO auf einem hohen Niveau und vermeidet falsche Auslösungen.

Schritt 12: Endgültiges Schema

Nach Fertigstellung aller Teile ist es Zeit, die Verkabelung zu überprüfen.

Easyeda Stellen Sie hierfür eine Funktion bereit.

Schritt 13: PCB konvertieren

Schritte zum Konvertieren der Schaltung in das Leiterplattenlayout

1. Aftermaking Circuit können wir in PCB-Layout konvertieren.
2. Durch Drücken der Option In PCB konvertieren des Easyeda-Systems wird die Konvertierung von Schema in PCB-Layout gestartet.
3. Wenn ein Verdrahtungsfehler oder nicht verwendete Pins vorhanden sind, wird ein Fehler / Alarm generiert.
4. Durch Aktivieren von Fehler im rechten Bereich der Softwareentwicklungsseite können wir jeden Fehler einzeln beheben.
5. PCB-Layout nach aller Fehlerbehebung generiert.

Schritt 14: Leiterplattenlayout und Anordnung der Komponenten.

Platzierung der Komponenten

1. Alle Komponenten mit seiner tatsächlichen
2. Abmessungen und Beschriftungen werden im PCB-Layout-Bildschirm angezeigt.
   1. Der erste Schritt besteht darin, die Komponente anzuordnen.
3. Versuchen Sie, die Hochspannungs- und Niederspannungskomponente so weit wie möglich zu platzieren.
4. Stellen Sie jede Komponente entsprechend der erforderlichen Leiterplattengröße ein.
   1. Nachdem wir alle Komponenten angeordnet haben, können wir Spuren erstellen.
5. (Die Breite der Leiterbahnen muss gemäß dem Strom des Schaltungsteils eingestellt werden.)
6. Einige der Spuren werden mithilfe der Layoutänderungsfunktion am unteren Rand der Platine verfolgt.
7. Stromspuren bleiben nach der Herstellung zum Löten des Gießens frei.

Schritt 15: Endgültiges PCB-Layout.

Schritt 16: Checkign 3D View und Generieren einer Ggerber-Datei.

Easyeda bietet eine 3D-Ansichtsoption, mit der wir die 3D-Ansicht der Leiterplatte überprüfen und eine Vorstellung davon bekommen können, wie sie nach der Herstellung aussieht.

Nach Überprüfung der 3D-Ansicht Generieren Sie Gerber-Dateien.

Schritt 17: Bestellung aufgeben.

Nach der Generierung des Gerber-Dateisystems bietet Vorderansicht des endgültigen Leiterplattenlayouts und Kosten von 10 Leiterplatten.

Wir können JLCPCB direkt bestellen, indem wir auf die Schaltfläche "Bei JLCPCB bestellen" klicken.

Wir können die Farbmaskierung nach Bedarf auswählen und die Versandart auswählen.

Durch Bestellung und Zahlung erhalten wir PCB innerhalb von 15-20 Tagen.

Schritt 18: PCB empfangen.

Überprüfen Sie die Platine vorne und hinten, nachdem Sie sie erhalten haben.

Schritt 19: Componant Soldring auf der Leiterplatte.

Gemäß Komponentenidentifikation auf der Leiterplatte wurde mit dem Löten aller Komponenten begonnen.

Vorsicht: - Ein Teil der Stellfläche befindet sich auf der Rückseite. Überprüfen Sie daher vor dem endgültigen Löten die Beschriftung auf der Leiterplatte und im Teilehandbuch.

Schritt 20: Erhöhung der Power Track-Dicke.

Für Stromanschlussspuren habe ich während des Leiterplattenlayoutprozesses offene Spuren eingefügt.

Wie in der Abbildung gezeigt, sind alle Stromspuren offen, sodass zusätzliches Löten darauf gegossen wird, um die Pflegekapazität der Johannisbeeren zu erhöhen.

Schritt 21: Endkontrolle

Nach dem Löten aller Bauteile wurden alle Bauteile millimetergenau eingekerbt.

1. Widerstandswertprüfung
2. LED-Prüfung des Optokopplers
3. Erdungsprüfung.

Schritt 22: Flashen der Firmware.

Drei Jumper der Leiterplatte werden verwendet, um esp in den Boot-Modus zu versetzen.

Überprüfen Sie den Leistungsauswahl-Jumper auf 3, 3 VDC des FTDI-Chips.

Verbinden Sie den FTDI-Chip mit der Leiterplatte

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

Schritt 23: Flash Tasamota Firmware auf ESP.

Flash Tasmota auf ESP8266

1. DownloadTasamotizer & tasamota.bin Datei.
2. Download-Link von Tasmotizer: - tasmotizer
3. Download-Link von tasamota.bin: - Tasmota.bin
4. Installieren Sie tasmotazer und öffnen Sie es.
5. Klicken Sie im Tasmotizer auf Selectport Drill Dawn.
6. Wenn FTDI verbunden ist, wird der Port in der Liste angezeigt.
7. Wählen Sie den Port aus der Liste aus (falls mehrere Ports vorhanden sind, überprüfen Sie, welcher Port von FTDI ist).
8. Klicken Sie auf die Schaltfläche Öffnen und wählen Sie die Datei Tasamota.bin vom Download-Speicherort aus.
9. Klicken Sie vor dem Blinken auf die Option Löschen (Spiff löschen, wenn Daten vorhanden sind).
10. Drücken Sie Tasamotize! Taste
11. Wenn alles in Ordnung ist, erhalten Sie eine Fortschrittsanzeige zum Löschen des Blitzes.
12. Sobald der Vorgang abgeschlossen ist, wird das Popup "restart esp" angezeigt.

Trennen Sie FTDI von der Leiterplatte.

Ändern Sie den Drei-Jumper von Flash auf Run Side.

Schritt 24: Einstellen von Tasmota

Schließen Sie die Stromversorgung an die Leiterplatte an

Tasmota Configration Online-Hilfe: -Tasmota Configration Hilfe

ESP wird gestartet und die Status-LED von PCB Flash Onece. Wifimanger auf Laptop öffnen Es zeigt den neuen AP "Tasmota", der es verbindet. Sobald die verbundene Webseite geöffnet ist.

1. Konfigurieren Sie die WIFI-ID und das Kennwort Ihres Routers auf der Seite Wifi konfigurieren.
2. Das Gerät wird nach dem Speichern neu gestartet.
3. Sobald die Verbindung wiederhergestellt ist Öffnen Sie Ihren Router, suchen Sie nach der IP-Adresse des neuen Geräts und notieren Sie dessen IP.
4. Öffnen Sie die Webseite und geben Sie diese IP ein. Webseite für Plasmota-Einstellung geöffnet.
5. Stellen Sie den Modultyp (18) in der Option zum Konfigurieren des Moduls ein und stellen Sie alle Ein- und Ausgänge wie im Comnfigration-Image angegeben ein.
6. Starten Sie die Leiterplatte neu und los geht's.

Schritt 25: Verdrahtungsanleitung und Demo

Endgültige Verkabelung und Test der Leiterplatte

Die Verkabelung aller 5 Eingänge ist mit 5 Schaltern / Tasten verbunden.

Der zweite Anschluss aller 5 Geräte ist mit dem gemeinsamen "G" -Draht des Eingangskopfs verbunden.

Ausgangsseitige 5-Draht-Verbindung zu 5 Haushaltsgeräten.

Geben Sie 230 für den Eingang der Leiterplatte.

Smart Swith mit 5 Eingängen und 5 Ausgängen ist einsatzbereit.

Demo der Testversion: - Demo