Дуут гэрийн хяналт V1.0: 12 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

Хэдэн сарын өмнө би хувийн туслах, ялангуяа Alexa -тай тоноглогдсон цуурай цэг худалдаж авсан. Энгийн аргаар төхөөрөмжийг унтраах, асаах гэх мэт гэрэл, сэнс гэх мэтийг залгах нэмэлт өргөтгөлүүдийг нэмж болно гэдгийг би олж мэдсэн учраас би үүнийг сонгосон юм. Онлайн дэлгүүрүүдээс энэ үүргийг гүйцэтгэдэг олон тооны төхөөрөмжүүдийг олж харсан, тэгээд л би тэгж бодсон юм. яагаад өөрөө хийж болохгүй гэж?

Энэ санааг бодож, би Wi-Fi холболт, 4 гаралтын реле бүхий самбар зохион бүтээж эхлэв. Доор би схемийг алхам алхамаар схемийн диаграм, ПХБ -ийн дизайн, програмчлал, туршилтаар амжилттай ажилласнаар тайлбарлах болно.

ОНЦЛОХ

1. Wifi сүлжээний холболт
2. 100 / 240VAC оролтын хүчдэл
3. 4 гаралтын реле (хамгийн ихдээ 10А)
4. Цахилгаан индикатор LED
5. 4 LED -ийн релений цахилгаан үзүүлэлт
6. Програмчлалын толгой
7. Дахин тохируулах товч

Алхам 1: Бүрэлдэхүүн хэсэг ба багаж хэрэгсэл

Бүрэлдэхүүн хэсгүүд

1. 1 к ом -ийн 0805 3 резистор
2. 220 Ом -ийн 0805 5 резистор
3. 10 к омын 0805 2 резистор
4. 4.7k ом -ийн 1 эсэргүүцэл 0805
5. 0.1uf -ийн 2 конденсатор 0805
6. 2 конденсатор 10uf -ийн 0805
7. 4 диод ES1B буюу түүнтэй төстэй 100в 1А SMA багц
8. 1 Хүчдэл зохицуулагч AMS1117-3.3
9. 4 Ногоон LED 0805
10. 1 улаан LED 0805
11. 4 транзистор NPN MMBT2222A эсвэл түүнтэй төстэй SOT23 багц
12. 1 ESP 12-E Wi-Fi модуль
13. 1 Цахилгаан хангамж HLK-PM01
14. 1 Мэдрэмжтэй SMD -ийг солих
15. 6 байрлалын 1 зүү толгой
16. 5 терминалын блок 2 байрлалтай 5.08 мм давирхай
17. 5VDC -ийн 4 реле

Багаж хэрэгсэл

1. Гагнуурын станц эсвэл 25-30 ватт
2. Хар тугалга гагнуур
3. Урсгал
4. Хясаа
5. Цэвэрлэх зулын гол

Алхам 2: Цахилгаан хангамж ба хүчдэлийн зохицуулагч

Хэлхээг ажиллуулахын тулд удирдах зөвлөлийн хувьд 3.3 VDC -ийн нэг, тэжээлийн хэсгийн 5 VDC -ийн хоёр хүчдэл шаардлагатай бөгөөд самбар нь ажиллахад шаардлагатай бүх зүйлтэй байдаг тул шууд нийлүүлдэг унтраалттай эх үүсвэрийг ашиглана уу. 5V ба шугамын хүчдэлээр тэжээгддэг нь маш чухал бөгөөд энэ нь биднийг гадны тэжээлийн адаптер ашиглахаас авардаг бөгөөд бидэнд зөвхөн 3.3V шугаман зохицуулагч (LDO) нэмэх шаардлагатай болно.

Дээр дурдсан зүйлийг харгалзан би эх үүсвэр болгон 0.1A-д 100-240VAC оролтын хүчдэлтэй, 0.6А-д 5VDC гаралттай HiLink HLK-PM01-ийг сонгосон бөгөөд үүний дараа би өргөн хэрэглэгддэг AMS1117-3.3-ийг байрлуулсан. зохицуулагч нь аль хэдийн маш түгээмэл бөгөөд тиймээс хялбархан авах боломжтой.

AMS1117 мэдээллийн хуудсыг судалж үзээд оролт, гаралтын конденсаторуудын утгыг олох болно, эдгээр нь оролтын 0.1uf ба 10uf, гаралтын өөр тэнцүү хэсэг юм. Эцэст нь би хязгаарлах эсэргүүцэлтэй LED заагчийг байрлуулсан бөгөөд үүнийг Омын хуулийг ашиглан тооцоолоход хялбар байдаг.

R = 5V-Vled / Iled

R = 5 - 2 / 0.015 = 200

Урсгал туяа дахь 15мА гүйдэл нь тийм ч тод гэрэлтэхгүй бөгөөд ашиглалтын хугацааг уртасгадаг.

Алхам 3: Control Seccion

Энэ хэсэгт би ESP-12-E Wi-Fi модулийг сонгосон, учир нь энэ нь жижиг, хямд бөгөөд Arduino IDE-тэй ашиглахад маш энгийн. Модуль нь ажиллахад шаардлагатай бүх зүйлтэй тул ESP -ийг ажиллуулахад шаардлагатай гадаад тоног төхөөрөмж хамгийн бага байдаг.

Модулийн зарим GPIO -ийг ашиглахыг зөвлөдөггүй, зарим нь тодорхой функцтэй байдаг тул би зүү, ямар үүргийг гүйцэтгэдэг талаар хүснэгтийг үзүүлэх болно.

GPIO --------- Оролт ---------------- Гаралт ---------------------- --- Тэмдэглэл

GPIO16 ------ тасалдалгүй ------ ХОУХ эсвэл I2C дэмжлэг байхгүй --- Ачаалах үед өндөр нойрноос сэрэхэд ашигладаг

GPIO5 ------- OK ------------------- OK --------------- ихэвчлэн SCL (I2C) болгон ашигладаг)

GPIO4 ------- OK ------------------- OK --------------- ихэвчлэн SDA (I2C) болгон ашигладаг)

GPIO0 ------- дээш татсан ---------- OK --------------- FLASH горим руу бага, татаж авбал ачаалахгүй болно

GPIO2 ------- дээш татсан ---------- OK --------------- Бага татвал ачаалах ажиллагаа амжилтгүй болно

GPIO14 ----- OK ------------------- OK -------------- SPI (SCLK)

GPIO12 ----- OK ------------------- OK -------------- SPI (MISO)

GPIO13 ----- OK ------------------- OK -------------- SPI (MOSI)

GPIO15 ----- GND рүү татсан ---- OK --------------- SPI (CS) Өндөр татвал ачаалах амжилтгүй болно

GPIO3 ------- OK ------------------- RX pin ---------- ачаалах үед өндөр

GPIO1 ------- TX зүү -------------- OK --------------- Ачаалах үед өндөр, бага татвал ачаалах боломжгүй болно

ADC0 -------- Аналог оролт ----- X

Дээрх мэдээллийг дараах линкээс олж болно:

Дээрх өгөгдөл дээр үндэслэн би реле тус бүрийг идэвхжүүлэх дижитал гаралт болох 5, 4, 12, 14 -р зүүг сонгосон бөгөөд эдгээр нь идэвхжүүлэхэд хамгийн тогтвортой, аюулгүй юм.

Эцэст нь би програмчлалд шаардлагатай зүйл, энэ зүү дээрх дахин тохируулах товчлуур, идэвхжүүлэх зүү дээрх тэжээлд холбогдсон эсэргүүцэл, GPIO15 дээрх газардуулгын эсэргүүцэл, FTDI -ийг TX, RX зүү болон модулийг Flash горимд оруулахын тулд GPIO0 -ийг газардуул.

Алхам 4: Power Seccion

Энэ хэсэгт реле идэвхжүүлэхийн тулд GPIO портууд дээрх 3.3VDC гаралтыг ашиглах талаар анхаарах болно. Реле нь ESP зүүгээр хангагдсанаас илүү их хүч шаарддаг тул үүнийг идэвхжүүлэхийн тулд транзистор шаардлагатай бөгөөд энэ тохиолдолд бид MMBT2222A ашигладаг.

Бид коллектороор дамжих гүйдлийг (Ic) харгалзан үзэх ёстой бөгөөд энэ өгөгдлөөр транзисторын суурь дээр байрлуулах эсэргүүцлийг тооцоолж болно. Энэ тохиолдолд Ic нь буухиа ороомогоор дамжин өнгөрч буй гүйдэл ба гал асаахыг зааж буй LED гүйдлийн нийлбэр болно.

Ic = Иреле + Илед

Ic = 75mA + 15mA = 90mA

Бид одоогийн Ic -тэй тул транзисторын үндсэн эсэргүүцлийг тооцоолох боломжтой (Rb) боловч бидэнд нэмэлт өгөгдлийн хос хэрэгтэй болно, MMBT2222A -ийн хувьд 40 (ашиг хэмжээсгүй тул хэмжих нэгж байхгүй) ба цахиур транзистор дахь 0.7v утгатай хаалт (VL) байдаг. Дээрх зүйлсийн дагуу бид Rb -ийг дараах томъёогоор тооцоолж болно.

Rb = [(VGPIO - VL) (hFE)] / Ic

Rb = [(3.3 - 0.7) (40)] / 0.09 = 1155.55 ом

Дээрх тооцоонд үндэслэн би 1 кох эсэргүүцлийг сонгосон.

Эцэст нь реле ороомогтой зэрэгцээ диод байрлуулсан бөгөөд катод нь Vcc рүү харсан байна. ES1B диод нь урвуу FEM -ээс сэргийлдэг (FEM буюу Урвуу цахилгаан хөдөлгүүрийн хүч нь ороомогоор дамжих гүйдэл өөрчлөгдөх үед үүсдэг хүчдэл юм)

Алхам 5: ПХБ -ийн дизайн: Схем ба бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн зохион байгуулалт

Схем ба картыг боловсруулахад би Eagle програмыг ашигласан.

Энэ нь ПХБ -ийн схемийг гаргахаас эхэлдэг бөгөөд энэ нь хэлхээний өмнө тайлбарласан хэсэг бүрийг авах ёстой бөгөөд үүнийг нэгтгэсэн бүрэлдэхүүн хэсэг бүрийн тэмдгийг байрлуулахаас эхэлдэг бөгөөд дараа нь бүрэлдэхүүн хэсэг бүрийн хооронд холболт хийгддэг, холбохгүй байхыг анхаарах хэрэгтэй. алдаатайгаар энэ алдаа нь хэлхээний дизайнд тусгагдаж, эвдрэл үүсгэдэг. Эцэст нь бүрэлдэхүүн хэсэг бүрийн утгыг өмнөх алхамуудад тооцоолсон зүйлийн дагуу зааж өгөх болно.

Одоо бид картын дизайныг үргэлжлүүлж болно, бидний хийх ёстой хамгийн эхний зүйл бол бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хамгийн бага зай эзлэхээр зохион байгуулах явдал бөгөөд ингэснээр үйлдвэрлэлийн өртөг буурах болно. Би хувьдаа бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг тэгш хэмтэй загварыг үнэлэх байдлаар зохион байгуулах дуртай бөгөөд энэ дадлага нь чиглүүлэлт хийхэд тусалдаг, илүү хялбар, загварлаг болгодог.

Бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон маршрутыг байрлуулахдаа сүлжээг дагах нь чухал бөгөөд миний хувьд би 25 милийн сүлжээ ашигласан бөгөөд IPC дүрмийн дагуу бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хооронд тусгаарлалт байх ёстой, ерөнхийдөө энэ тусгаарлалт нь бас 25 миль юм.

Алхам 6: ПХБ -ийн дизайн: ирмэг ба холбох нүх

Бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг байрлуулсны дараа бид ПХБ -ийг "20 хэмжээс" давхаргаар тусгаарлаж, бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг дотор нь байлгахын тулд самбарын периметрийг зурж болно.

Онцгой анхаарал хандуулахын тулд Wi-Fi модуль нь ПХБ-д нэгтгэгдсэн антентай болохыг тэмдэглэх нь зүйтэй бөгөөд ингэснээр дохиог хүлээн авах ажиллагааг багасгахгүйн тулд би антенны байрлаж буй талбайн яг доор зүсэлт хийв.

Нөгөө талаар бид ээлжит гүйдэлтэй ажиллах гэж байгаа бөгөөд энэ нь таны байгаа улсаас хамааран 50-60 Гц давтамжтай бөгөөд энэ давтамж нь дижитал дохионд дуу чимээ үүсгэж болзошгүй тул зохицуулах хэсгүүдийг тусгаарлах нь зүйтэй юм. дижитал хэсгээс ээлжит гүйдэл хийхдээ үүнийг хувьсах гүйдэл дамжих хэсгүүдийн ойролцоо картыг таслах замаар хийдэг. Дээр дурдсан зүйлс нь ПХБ -ийн богино холболтоос зайлсхийхэд тусалдаг.

Эцэст нь ПХБ -ийн 4 буланд бэхэлгээний нүх байрлуулсан бөгөөд хэрэв та үүнийг шүүгээнд байрлуулахыг хүсч байвал байрлуулах нь хялбар бөгөөд хурдан байх болно.

Алхам 7: ПХБ -ийн дизайн: Топ чиглүүлэлт

Замын өргөн, эргэх өнцөг гэх мэт зарим зүйлийг харгалзан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хоорондох холболтыг хийх нь хөгжилтэй хэсгийг эхлүүлж байна. Ерөнхийдөө би эхлээд хүч чадал, суурь биш холболтуудыг хийдэг, учир нь би төлөвлөлтөөрөө холбодог.

Зэрэгцээ газар ба цахилгаан хавтгайууд нь багтаамжийн эсэргүүцэлээс шалтгаалан тэжээлийн эх үүсвэрийн дуу чимээг бууруулахад маш их ач холбогдолтой бөгөөд хавтангийн хамгийн өргөн хэсэгт тараах ёстой. Тэд мөн цахилгаан соронзон цацрагийг (EMI) бууруулахад бидэнд тусалдаг.

Замуудын хувьд бид хэт өргөн эсвэл хэт нимгэн биш 90 ° өнцгөөр эргэлт хийхээс болгоомжлох ёстой. Температур, эргэлтийн гүйдэл, ПХБ дээрх зэсийн нягтыг харгалзан замын өргөнийг тооцоолоход туслах хэрэгслүүдийг онлайнаар олж болно: https://www.4pcb.com/trace-width-calculator. html

Алхам 8: ПХБ -ийн дизайн: Доод чиглүүлэлт

Доод талын нүүрэн дээр бид алга болсон холболтуудыг хийж, илүүдэл зайд газардуулга ба цахилгаан онгоц байрлуулахдаа хоёр нүүрний газрын хавтгайг холбосон хэд хэдэн нүх байрлуулсан болохыг анзаарч болно, энэ нь газрын гогцооноос зайлсхийх явдал юм.

Газардуулгын гогцоо нь онолын хувьд ижил потенциалтай байх ёстой 2 цэг боловч дамжуулагч материалын эсэргүүцэлээс үүдэлтэй биш юм.

Гагнуураар бэхжүүлж, хэт халалт, шаталтгүйгээр гүйдлийн өндөр ачааллыг тэсвэрлэхийн тулд буухиа контактуудаас терминал хүртэлх замыг мөн ил гаргажээ.

Алхам 9: Гербер файлууд ба ПХБ захиалах

Gerber файлыг хэвлэмэл хэлхээний самбар үйлдвэрлэдэг компаниуд ПХБ үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд тэдгээр нь зэсийн давхарга, гагнуурын маск, торгон дэлгэц гэх мэт үйлдвэрлэхэд шаардлагатай бүх мэдээллийг агуулдаг.

Eagle -аас Gerber файлуудыг экспортлох нь "CAM өгөгдөл үүсгэх" сонголтыг ашиглан маш энгийн бөгөөд CAM процессор нь дараах ПХБ -ийн давхаргад харгалзах 10 файлыг агуулсан.zip файл үүсгэдэг.

1. Доод зэс
2. Доод торгоны дэлгэц
3. Доод гагнуурын оо
4. Доод талын цэрний маск
5. Тээрмийн давхарга
6. Топ зэс
7. Топ торгон дэлгэц
8. Топ гагнуурын оо
9. Шилдэг Soldermask
10. Өрөмдлөгийн файл

Gerber файлуудаа жинхэнэ ПХБ болгох цаг болжээ. Миний ПХБ -ийг үйлдвэрлэхийн тулд Gerber файлуудаа JLCPCB дээр байршуулаарай. Тэдний үйлчилгээ нэлээд хурдан байдаг. Би ПХБ -ээ Мексикт 10 хоногийн дотор хүлээн авсан.

Алхам 10: ПХБ -ийг угсрах

ПХБ -тэй болсны дараа бид самбарыг угсрахад бэлэн байна, үүнд гагнуурын станц, гагнуур, урсгал, хясаа, задлахын тулд тор хэрэгтэй болно.

Бид бүх резисторийг тус тусад нь гагнахаас эхэлж, хоёр дэвсгэрийн аль нэгэнд бага хэмжээний гагнуур байрлуулж, эсэргүүцлийн терминалыг гагнах ба үлдсэн терминалыг гагнах ажлыг үргэлжлүүлэх болно. резисторуудын тухай.

Үүнтэй адилаар бид конденсатор болон LED -ийг үргэлжлүүлэн ажиллуулах болно, учир нь тэд катодыг харуулсан жижиг ногоон тэмдэгтэй тул болгоомжтой байх хэрэгтэй.

Бид диод, транзистор, хүчдэлийн зохицуулагч, товчлуурыг гагнах ажлыг үргэлжлүүлнэ. Энэ нь торгон дэлгэцийг харуулсан диодын туйлын тэмдгийг хүндэтгэдэг бөгөөд транзисторыг гагнахдаа болгоомжтой байгаарай, хэт халаах нь гэмтээж болно.

Одоо бид Wi-Fi модулийг байрлуулах болно, эхлээд зүүг сайтар тохируулж, гагнах бөгөөд ингэснээр үлдсэн бүх тээглүүрийг гагнах болно.

Нүхний бүх эд ангиудыг гагнахад л үлддэг, тэдгээр нь том хэмжээтэй байхын тулд хамгийн энгийн зүйл бөгөөд гялалзсан төрхтэй цэвэр гагнуур хийх хэрэгтэй.

Нэмэлт алхам болохын тулд бид релейний ил гарсан замыг цагаан тугалгаар бэхжүүлэх болно, энэ нь дээр дурдсанчлан энэ нь замыг илүү их гүйдлийг тэсвэрлэхэд туслах болно.

Алхам 11: Програм хангамж

Програмчлалын хувьд би Arduino fauxmoesp номын санг суулгасан бөгөөд энэ номын сангийн тусламжтайгаар та Филлипс Хью гэрлийг дуурайж болно, гэхдээ та гэрэлтүүлгийн түвшинг хянах боломжтой боловч энэ самбар зөвхөн асаах / унтраах унтраалгаар ажиллах болно.

Би танд линкийг үлдээж, номын санг татаж аваад суулгаж болно:

Энэ номын сангийн жишээ кодыг ашиглаад төхөөрөмжийн ажиллагаанд шаардлагатай өөрчлөлтүүдийг оруулбал би Arduino кодыг танд татаж аваад туршиж үзэхийг үлдээж байна.

Алхам 12: Дүгнэлт

Төхөөрөмжийг угсарч, програмчилсны дараа бид түүний ажиллагааг туршиж үзэх болно, бид зөвхөн дээд терминал самбар дээр цахилгаан кабель байрлуулж, 100-240VAC тэжээл өгдөг залгуурт холбох хэрэгтэй, улаан LED (ON) асна. Интернет сүлжээг хайж, холбогдох болно.

бид Alexa програмаа оруулаад шинэ төхөөрөмж хайхыг танаас хүсэх болно, энэ процесс 45 секунд орчим болно. Хэрэв бүх зүйл зөв хийгдсэн бол та самбар дээр буухиа тус бүрт 4 шинэ төхөөрөмжийг харах ёстой.

Одоо Alexa -д төхөөрөмжийг асаах, унтраахыг хэлэх л үлдлээ, энэ туршилтыг видеонд үзүүлэв.

Бэлэн !!! Одоо та хувийн туслахтайгаа хамт хүссэн төхөөрөмжөө асааж, унтрааж болно.