Үн Үй башкаруу V1.0: 12 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:38

Бир нече ай мурун мен жеке жардамчымды, атап айтканда Alexa менен жабдылган Эхо Дотту алдым. Мен муну тандагам, анткени мен түзмөктү өчүрүү жана күйгүзүү үчүн плагиндерди кошо алаарымды, свет, желдеткичтер ж. эмне үчүн өзүңүздүкүн түзбөйсүз?

Ушул идеяны эске алып, мен Wi-Fi туташуусу жана 4 чыгаруу релеси бар тактайы долбоорлоону баштадым. Төмөндө мен схеманы схемадан, ПХБ дизайнынан, программалоодон жана ийгиликтүү иштөө менен аяктаган тестирлөөдөн кадам сайын сүрөттөп берем.

ӨЗГӨЧӨЛҮКТӨРҮ

1. Wifi тармагына туташуу
2. 100 / 240VAC кирүү чыңалуусу
3. 4 Чыгуу реле (Maximum 10A)
4. LED көрсөткүчү
5. 4 реленин LED көрсөткүчү
6. Программалоо башы
7. Кайра коюу баскычы

1 -кадам: Компоненттер жана куралдар

Компоненттер

1. 3 каршылыгы 0805 1к Ом
2. 5 резистор 0805 220 Ом
3. 2 резистор 1080 Омдун 0805
4. 1 резистор 480км 0805
5. 0.1ufдан 2 Конденсатор 0805
6. 2 конденсатор 0805 of 10uf
7. 4 диод ES1B же 100v 1A SMA пакетине окшош
8. 1 Чыңалуу жөнгө салуучу AMS1117-3.3
9. 4 Жашыл LED'дин 0805
10. 1 Кызыл LED 0805
11. 4 Транзистор NPN MMBT2222A же окшош SOT23 пакети
12. 1 ESP 12-E Wi-Fi модулу
13. 1 Электр энергиясы менен камсыздоо HLK-PM01
14. 1 Тийиштүү SMDге өтүү
15. 6 позициянын 1 пин башы
16. 5 пункттун 5 терминалдык блогу 5.08мм чайыр
17. 5VDC 4 релеси

Куралдар

1. 25-30 Уоттс ширетүүчү станция же каутин
2. Коргошун solder
3. Flux
4. Пинцет
5. Тазалоочу таяк

2 -кадам: Электр менен камсыздоо жана чыңалуу жөндөгүчү

Райондун иштеши үчүн 2 чыңалуу талап кылынат, көзөмөлдөө бөлүмү үчүн 3.3 VDC, ал эми күч бөлүмү үчүн 5 VDC башка, анткени тактада иштөө үчүн керектүү нерселердин бардыгы бар экени айтылып жатат, түздөн -түз жеткирүүчү которулган булакты колдонуңуз. 5v жана линиянын чыңалуусу менен иштейт, бул бизди тышкы электр адаптерине муктаждыктан куткарат жана биз 3.3v линиялык жөндөгүчтү (LDO) гана кошуубуз керек.

Жогоруда айтылгандарды эске алып, булак катары мен HiA Link HLK-PM01ди тандадым, анын кирүү чыңалуусу 0,1Ада 100-240VAC жана 5VDCде 0,6А, андан кийин мен кеңири колдонулган AMS1117-3.3 жайгаштырдым. жөнгө салуучу абдан кеңири таралган, ошондуктан оңой жеткиликтүү.

AMS1117 маалымат барагына кайрылып, сиз киргизүү жана чыгаруу конденсаторлорунун маанилерин таба аласыз, булар кирүү үчүн 0.1uf жана 10uf жана чыгаруу үчүн дагы бирдей бөлүм. Акырында, мен Омдун мыйзамын колдонуу менен оңой эсептелген чектөө каршылыгы бар LED көрсөткүчүн койдум:

R = 5V-Vled / Iled

R = 5 - 2 / 0.015 = 200

Жарыктын ичиндеги 15мА ток ушунчалык жаркырабайт жана анын өмүрүн узартат.

3 -кадам: Control Seccion

Бул бөлүм үчүн мен ESP-12-E Wi-Fi модулун тандап алдым, анткени ал кичинекей, арзан жана Arduino IDE менен колдонуу абдан жөнөкөй. Модулдун иштеши үчүн керектүү нерсенин баары болгондуктан, ESPтин иштеши үчүн керектүү тышкы жабдыктар минималдуу.

Эстен чыгарбоо керек болгон нерсе, модулдун кээ бир GPIOсун колдонуу сунушталбайт жана башкалардын конкреттүү функциялары бар, кийинкиде мен казыктар жана алар аткарган функциялар тууралуу таблицаны көрсөтөм:

GPIO --------- Киргизүү ---------------- Чыгуу ---------------------- --- Эскертүүлөр

GPIO16 ------ үзгүлтүккө учурабоо ------ PWM же I2C колдоосу жок --- Жүктөө учурунда бийик уйкудан ойгонуу үчүн колдонулат

GPIO5 ------- OK ------------------- OK --------------- көбүнчө SCL (I2C) катары колдонулат)

GPIO4 ------- OK ------------------- OK --------------- көбүнчө SDA катары колдонулат (I2C)

GPIO0 ------- тартылды ---------- OK --------------- FLASH режимине төмөн, Төмөн тартылганда жүктөө ишке ашпайт

GPIO2 ------- тартылды ---------- OK --------------- Төмөн тартылганда жүктөө ишке ашпай калды

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

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

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

GPIO15 ----- GNDге тартылды ---- OK --------------- SPI (CS) Жогорку тартылганда жүктөө ишке ашпайт

GPIO3 ------- OK ------------------- RX pin ---------- Жүктөө учурунда жогору

GPIO1 ------- TX pin -------------- OK --------------- Жүктөө учурунда жогору, төмөн тартылганда жүктөө ишке ашпайт

ADC0 -------- Аналогдук киргизүү ----- X

Жогорудагы маалымат төмөнкү шилтемеден табылган:

Жогорудагы маалыматтарга таянып, мен 5, 4, 12 жана 14 -пиндерди реленин ар бирин иштетүүчү санариптик чыгуулар катары тандадым, бул активдештирүү үчүн эң туруктуу жана коопсуз.

Акыр -аягы, мен программалоо үчүн керектүү нерселерди коштум, ошол пиндин баштапкы абалга келтирүү баскычы, иштетүүчү пинге бийликке туташкан резистор, GPIO15ке жерге каршылык, FTDIди TX, RX казыктарына туташтыруу үчүн колдонулат. модулду Flash режимине коюу үчүн GPIO0 негизи.

4 -кадам: Power Seccion

Бул бөлүм релени иштетүү үчүн GPIO портторунда 3.3VDC өндүрүшүн колдонуу жөнүндө кам көрөт. Реле ESP пини менен камсыздалгандан көбүрөөк күчкө муктаж, ошондуктан аны активдештирүү үчүн транзистор талап кылынат, бул учурда биз MMBT2222A колдонобуз.

Биз коллектор аркылуу өтө турган токту (Ic) эске алышыбыз керек, бул маалыматтар менен биз транзистордун түбүнө коюла турган каршылыкты эсептей алабыз. Бул учурда, Ic релени катушкасынан өткөн токтун жана күйгүзүүнү көрсөтүүчү LEDдин токунун суммасы болот:

Ic = Irelay + Iled

Ic = 75mA + 15mA = 90mA

Учурдагы Ic болгондуктан, биз транзистордун (Rb) базалык каршылыгын эсептей алабыз, бирок бизге кошумча маалымат жуп керек, транзистордун кирешеси (hFE), бул MMBT2222A учурда 40 (пайда өлчөмсүз, ошондуктан анын өлчөө бирдиги жок) жана кремний транзисторлорунда 0,7v мааниге ээ болгон тоскоолдук потенциалы (VL). Жогоруда айтылгандар менен биз төмөнкү формула менен Rb эсептөөгө кирише алабыз:

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

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

Жогорудагы эсептөөнүн негизинде мен 1kohm каршылыгын тандадым.

Акыр -аягы, диод катод Vcc караган реле катушка параллель жайгаштырылган. ES1B диод тескери FEMге жол бербейт (FEM же Reverse Electromotive Force - бул катушка аркылуу ток өзгөргөндө пайда болгон чыңалуу)

5 -кадам: ПХБ Дизайн: Схемалык жана Компоненттик Уюштуруу

Схеманы жана картаны иштеп чыгуу үчүн мен Eagle программасын колдондум.

Бул ПХБнын схемасын түзүү менен башталат, ал схеманын ар бир түшүндүрүлгөн бөлүгүн басып алышы керек, аны бириктирген ар бир компоненттин символун коюу менен башталат, андан кийин ар бир компоненттин ортосундагы байланыштар түзүлөт, туташпоо үчүн сак болуу керек жаңылыштык менен, бул ката мүчүлүштүктү жаратуучу схемада чагылдырылат. Акыр -аягы, ар бир компоненттин баалуулуктары мурунку кадамдарда эсептелгенге ылайык көрсөтүлөт.

Эми биз картанын дизайнын уланта алабыз, биринчи кезекте биз компоненттерди мүмкүн болушунча аз орун ээлеши үчүн уюштуруубуз керек, бул өндүрүштүн наркын төмөндөтөт. Жеке мен, компоненттерди симметриялуу дизайн баалангандай уюштурууну жакшы көрөм, бул практика мага багыт берүүдө жардам берет, аны жеңилдетет жана саркеч кылат.

Компоненттерди жана маршрутту жайгаштырууда сетканы ээрчүү маанилүү, менин учурда мен 25 миллик торду колдондум, IPC эрежеси боюнча, компоненттердин ортосунда ажырым болушу керек, жалпысынан бул бөлүү дагы 25 милди түзөт.

6 -кадам: ПХБ Дизайн: Четтери жана тешиктери

Бардык компоненттерди ордуна коюп, биз "20 өлчөм" катмарын колдонуп, ПХБны чектей алабыз, бардык компоненттер анын ичинде болушун камсыз кылуу үчүн, тактанын периметри тартылган.

Өзгөчө ойлонуштуруу үчүн, Wi-Fi модулунда PCBге антеннасы бар экенин белгилей кетүү керек, сигналды кабыл алууну басаңдатуу үчүн, мен антенна жайгашкан жердин астынан эле кесип алдым.

Башка жагынан алганда, биз өзгөрмө ток менен иштейбиз, бул сиз турган өлкөгө жараша 50-60 Гц жыштыгына ээ, бул жыштык санарип сигналдарда ызы -чууну пайда кылышы мүмкүн, андыктан иштетүүчү бөлүмдөрдү бөлүп алуу жакшы санариптик бөлүктөн келген өзгөрмө ток, бул алмашуучу токтун айлануучу аймактардын жанындагы картаны кесүү аркылуу жасалат. Жогоруда айтылгандар ПХБдагы кыска туташуунун алдын алууга жардам берет.

Акыр -аягы, монтаждоо тешиктери ПКБнын 4 бурчуна жайгаштырылган, эгерде сиз аны кабинетке салгыңыз келсе, жайгаштыруу оңой жана тез болот.

7 -кадам: ПХБ Дизайн: Top Routing

Биз кызыктуу бөлүктү баштайбыз, маршруттоо - бул тректин туурасы жана бурулуш бурчтары сыяктуу белгилүү бир ойлорго ылайык компоненттердин ортосундагы байланышты түзүү. Жалпысынан, мен адегенде күч жана негиз эмес байланыштарды жасайм, анткени экинчисин пландар менен жасайм.

Параллель жер жана электр учактары анын сыйымдуу импедансынан улам энергия булагындагы ызы -чууну басаңдатууда абдан пайдалуу жана тактанын мүмкүн болушунча кеңири аймагына жайылышы керек. Алар ошондой эле бизге электромагниттик нурланууну (EMI) азайтууга жардам берет.

Тректер үчүн биз өтө кенен да, өтө жука да 90 ° бурч менен бурулуш жасоодон сак болушубуз керек. Онлайнда сиз температураны, айлануучу токту жана ПХБдагы жездин тыгыздыгын эске алуу менен тректердин туурасын эсептөөгө жардам берген куралдарды таба аласыз: https://www.4pcb.com/trace-width-calculator. html

8 -кадам: PCB Дизайн: Төмөн Маршрут

Төмөн жагында биз жок болгон байланыштарды жасайбыз жана ашыкча мейкиндикте биз жерге жана электрдик учактарды коюп, эки жүздүн тең тегиздиктерин бириктирген бир нече виас жайгаштырылганын байкай алабыз, бул практика жерге илинбөө үчүн.

Жерге илингендер 2 пункт болуп саналат, алар теориялык жактан бирдей потенциалга ээ болушу керек болчу, бирок алар өткөргүч материалдын каршылыгынан эмес.

Реле контактыларынан терминалдарга чейинки жолдор да ачыкка чыгарылды, алар ширетүү менен бекемделип, ашыкча ысып кетпестен жана күйүп кетпестен жогорку ток жүктөмүнө туруштук бере алышты.

9 -кадам: Гербер файлдары жана ПКБга заказ кылуу

Гербер файлдары ПКБ өндүрүү үчүн басылган платалар өнөр жайы тарабынан колдонулат, аларда жез катмарлары, ширетүүчү маска, жибек экраны ж.

Eagleден Gerber файлдарын экспорттоо "CAM маалыматын түзүү" опциясын колдонуу менен абдан жөнөкөй, CAM процессору төмөнкү PCB катмарларына туура келген 10 файлды камтыган.zip файлын түзөт:

1. Төмөн жез
2. Төмөнкү Silkscreen
3. Төмөндө Solder Paste
4. Bottom Soldermask
5. Тегирмен катмары
6. Top Copper
7. Top Silkscreen
8. Top Solder Paste
9. Top Soldermask
10. Drill File

Азыр биздин Gerber файлдарыбызды чыныгы ПКБга айлантуунун учуру. Менин PCB өндүрүү үчүн JLCPCBдеги Gerber файлдарымды жүктөңүз. Алардын кызматы абдан тез. Мен ПХБны Мексикада 10 күндүн ичинде алдым.

10 -кадам: ПХБны чогултуу

Азыр бизде ПХБ бар, биз тактанын курашына даярбыз, бул үчүн бизге ширетүүчү станция, ширетүүчү, флюс, пинцет жана торду тазалоо үчүн керек болот.

Биз бардык резисторлорду өз жерлерине ширетүүдөн баштайбыз, эки төшөктүн бирине кичине өлчөмдөгү ширетүүнү коёбуз, каршылыктын терминалын ширетебиз жана калган терминалды ширетүүгө киришебиз, муну ар биринде кайталайбыз. резисторлордун.

Ошол сыяктуу эле, биз конденсаторлорду жана светодиоддорду уланта беребиз, экинчисине этият болушубуз керек, анткени аларда катодду көрсөткөн кичинекей жашыл белги бар.

Биз диоддорду, транзисторлорду, чыңалуу жөндөгүчүн жана баскычты ширетүүгө киришебиз. Жибек экранын көрсөткөн диоддордун полярдык белгилерин урматтайт, ошондой эле транзисторлорду ширетүүдө этият болуңуз, аларды өтө ысытуу аларга зыян келтириши мүмкүн.

Эми биз Wi-Fi модулун жайгаштырабыз, адегенде биз төөнөгүчтү эң сонун тегиздеп, ага жетишип, калган казыктарды ширетебиз.

Бардык тешик тетиктерин ширетүү гана калды, алар чоңураак өлчөмдө болуш үчүн эң жөнөкөй, жөн эле жалтырак көрүнүшү бар таза ширетүүнү жасаңыз.

Кошумча кадам катары биз релейлердин ачык тректерин калай менен бекемдейбиз, мен жогоруда айткандай, бул трек күйүп кетпей көбүрөөк токко туруштук берүүгө жардам берет.

11 -кадам: Программалык камсыздоо

Программалоо үчүн мен Arduino fauxmoesp китепканасын орноттум, бул китепкана менен сиз Phillips Hue чырактарын туурай аласыз, бирок жарыктыгын көзөмөлдөсөңүз да, бул такта күйгүзүү / өчүрүү өчүргүч катары гана иштейт.

Мен сизге шилтемени калтырам, андыктан китепкананы жүктөп алып, орното аласыз:

Бул китепканадан мисал кодун колдонуңуз жана түзмөктүн иштеши үчүн керектүү өзгөртүүлөрдү киргизиңиз, мен Arduino кодун жүктөп, сынап көрүү үчүн калтырам.

12 -кадам: Жыйынтык

Түзмөк чогултулуп, программалангандан кийин, биз анын функционалдуулугун текшере баштайбыз, биз жогорку терминалга тактага электр кабелин коюп, 100-240VAC камсыз кылган розеткага туташтырышыбыз керек, кызыл LED (ON) күйөт, Интернет тармагын издейт жана туташат.

биз Alexa тиркемесибизди киргизип, жаңы түзмөктөрдү издөөңүздү суранабыз, бул процесс болжол менен 45 секундга созулат. Эгерде баары туура болсо, анда 4 жаңы аппаратты көрүшүңүз керек, тактадагы ар бир реле үчүн бирден.

Эми Alexa'га түзмөктөрдү күйгүзүү жана өчүрүү жөнүндө айтуу гана калды, бул тест видеодо көрсөтүлгөн.

Даяр !!! Эми сиз жеке жардамчыңыз менен каалаган түзмөгүңүздү күйгүзүп же өчүрө аласыз.