Voice Home Control V1.0: 12 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Մի քանի ամիս առաջ ես ձեռք բերեցի անձնական օգնական, մասնավորապես ՝ Alexa- ով հագեցած Echo Dot: Ես ընտրեցի այն, որովհետև պարզեցի, որ պարզ եղանակով կարող եմ ավելացնել հավելումներ ՝ սարքը անջատելու և միացնելու համար, ինչպես նաև լույսերը, երկրպագուները և այլն: Առցանց խանութներում ես տեսա մեծ թվով սարքեր, որոնք կատարում են այս գործառույթը, և հենց այդ ժամանակ էլ մտածեցի… ինչու չես ինքդ պատրաստում

Այս միտքը հաշվի առնելով ՝ ես սկսեցի Wi-Fi կապով և 4 ելքային ռելեերով տախտակ նախագծել: Ստորև ես քայլ առ քայլ նկարագրելու եմ նախագիծը սխեմատիկ դիագրամից, PCB- ի ձևավորումից, ծրագրավորումից և փորձարկումներից, որոնք կավարտվեն հաջող շահագործմամբ:

ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

1. Wifi ցանցի միացում
2. 100 / 240VAC մուտքային լարումը
3. 4 Ելքային ռելեներ (առավելագույնը 10 Ա)
4. Էլեկտրաէներգիայի ցուցիչ LED
5. Ռելեի 4 LED հզորության ցուցիչ
6. Programրագրավորման վերնագիր
7. Վերականգնել կոճակը

Քայլ 1: Բաղադրիչներ և գործիքներ

Բաղադրիչներ

1. 3 դիմադրող 0805 1k ohm- ից
2. 5 դիմադրություն 0805 220 օմ -ից
3. 2 դիմադրություն 0805 10k ohms- ից
4. 1 դիմադրություն 0805 ՝ 4.7k ohms- ից
5. 2 կոնդենսատորներ 0805 0.1uf- ից
6. 2 կոնդենսատորներ 0805 10uf- ից
7. 4 դիոդ ES1B կամ 100V 1A SMA փաթեթի նմանատիպ դիոդներ
8. 1 Լարման կարգավորիչ AMS1117-3.3
9. 4 կանաչ LED 0805
10. 1 կարմիր LED 0805
11. 4 տրանզիստոր NPN MMBT2222A կամ նմանատիպ SOT23 փաթեթ
12. 1 ESP 12-E Wi-Fi մոդուլ
13. 1 Էներգամատակարարում HLK-PM01
14. 1 Անջատիչ շոշափելի SMD
15. 6 դիրքի 1 գլխիկ
16. 5 Տերմինալային բլոկ 2 դիրքի 5.08 մմ սկիպիդար
17. 5VDC- ի 4 ռելեներ

Գործիքներ

1. -30ոդման կայան կամ 25-30 Վտ հզորություն
2. Կապարի զոդում
3. Հոսք
4. Պինցետ
5. Desոդման ֆիտիլ

Քայլ 2: Սնուցման և լարման կարգավորիչ

Շղթայի շահագործման համար պահանջվում է 2 լարում, մեկը ՝ 3.3 VDC- ից ՝ կառավարման հատվածի համար, և մյուսը ՝ 5 VDC էներգիայի հատվածի համար, քանի որ գաղափարն այն է, որ տախտակն ունի ամեն ինչ, որն անհրաժեշտ է շահագործման համար, օգտագործեք անջատված աղբյուր, որն անմիջականորեն մատակարարում է 5v- ը և սնուցվում է գծի լարման միջոցով, դա էական է, ինչը մեզ փրկում է արտաքին էներգիայի ադապտերի կարիքից, և մենք պետք է ավելացնենք միայն 3.3v գծային կարգավորիչ (LDO):

Հաշվի առնելով վերը նշվածը, որպես աղբյուր ես ընտրեցի Hi-Link HLK-PM01- ը, որն ունի 100-240VAC մուտքային լարվածություն 0.1A- ում և ելք 5VDC 0.6A- ում, որից հետո ես տեղադրեցի լայնորեն օգտագործվող AMS1117-3.3 կարգավորիչն արդեն շատ տարածված է և, հետևաբար, հեշտ հասանելի:

Խորհրդակցելով AMS1117- ի տվյալների թերթիկի հետ ՝ դուք կգտնեք մուտքային և ելքային կոնդենսատորների արժեքները, դրանք են 0.1uf և 10uf մուտքի համար և մեկ այլ հավասար հատված ՝ ելքի համար: Վերջապես, ես տեղադրեցի հզորության ցուցիչ LED իր համապատասխան սահմանափակող դիմադրությամբ, որը հեշտությամբ հաշվարկվում է ՝ կիրառելով Օհմի օրենքը.

R = 5V-Vled / Iled

R = 5 - 2 / 0.015 = 200

LED- ում 15 մԱ հոսանքը այնպես է, որ այն այնքան պայծառ չի փայլում և չի երկարացնում իր կյանքի տևողությունը:

Քայլ 3: Վերահսկեք հատվածը

Այս բաժնի համար ես ընտրեցի ESP-12-E Wi-Fi մոդուլ, քանի որ այն փոքր է, էժան և շատ պարզ օգտագործման համար Arduino IDE- ի հետ: Քանի որ մոդուլն ունի իր աշխատանքի համար անհրաժեշտ ամեն ինչ, ESP- ի աշխատանքի համար անհրաժեշտ արտաքին սարքավորումները նվազագույն են:

Ինչ -որ բան պետք է հիշել, որ մոդուլի որոշ GPIO- ն խորհուրդ չի տրվում օգտագործել, իսկ մյուսներն ունեն հատուկ գործառույթներ:

GPIO --------- Մուտք ---------------- Ելք ---------------------- --- Նշումներ

GPIO16 ------ ոչ ընդհատում ------ ոչ PWM կամ I2C աջակցություն --- բարձր բեռնախցիկում, որն օգտագործվում էր խոր քնից արթնանալու համար:

GPIO5 ------- OK ------------------- OK --------------- հաճախ օգտագործվում է որպես SCL (I2C)

GPIO4 ------- OK ------------------- OK --------------- հաճախ օգտագործվում է որպես SDA (I2C)

GPIO0 ------- քաշեց ---------- Լավ --------------- Lowածր FLASH ռեժիմին, բեռնախցիկը չի հաջողվում ցածր քաշելիս

GPIO2 ------- քաշեց վեր ---------- Լավ --------------- բեռնախցիկը ձախողվում է, եթե ցածր քաշվի

GPIO14 ----- Լավ ------------------- Լավ --------------- SPI (SCLK)

GPIO12 ----- Լավ ------------------- Լավ --------------- SPI (MISO)

GPIO13 ----- Լավ ------------------- Լավ --------------- SPI (MOSI)

GPIO15 ----- քաշեց GND ---- Լավ --------------- SPI (CS) Բեռը ձախողվում է, եթե բարձր է քաշվում

GPIO3 ------- Լավ ------------------- RX քորոց ---------- Բարձր բեռնման ժամանակ

GPIO1 ------- TX քորոց -------------- OK --------------- Բեռնախցիկում բարձր, բեռնախցիկը ձախողվելու դեպքում ձախողվում է

ADC0 -------- Անալոգային մուտքագրում ----- X

Վերոնշյալ տեղեկատվությունը հայտնաբերվել է հետևյալ հղումով ՝

Վերոնշյալ տվյալների հիման վրա ես ընտրեցի 5, 4, 12 և 14 կապերը որպես թվային ելքեր, որոնք կակտիվացնեն ռելեներից յուրաքանչյուրը, դրանք ամենակայունն ու անվտանգն են ակտիվացման համար:

Ի վերջո, ես ավելացրեցի այն, ինչ անհրաժեշտ է ծրագրավորման համար, այդ քորոցի վերակայման կոճակ, միացման միացման միացման միացման դիմադրություն, GPIO15- ի վրա գետնին դիմադրություն, վերնագիր, որն օգտագործվում է FTDI- ն TX, RX կապումներին միացնելու և հիմնավորել GPIO0- ը `մոդուլը Flash ռեժիմում տեղադրելու համար:

Քայլ 4: Ուժի բաժին

Այս բաժինը հոգալու է GPIO նավահանգիստների ելքային 3.3VDC- երի օգտագործումը `ռելե ակտիվացնելու համար: Ռելեներին ավելի շատ էներգիա է պետք, քան ESP պինով ապահովվածը, ուստի այն ակտիվացնելու համար պահանջվում է տրանզիստոր, այս դեպքում մենք օգտագործում ենք MMBT2222A:

Մենք պետք է հաշվի առնենք հոսանքը, որը կանցնի կոլեկտորի միջոցով (Ic), այս տվյալներով մենք կարող ենք հաշվարկել դիմադրությունը, որը կտեղադրվի տրանզիստորի հիմքում: Այս դեպքում Ic- ն լինելու է ռելեի կծիկով անցնող հոսանքի և LED- ի հոսանքի գումարը, որը ցույց է տալիս բռնկումը.

Ic = Irelay + Iled

Ic = 75 մԱ + 15 մԱ = 90 մԱ

Քանի որ մենք ունենք ընթացիկ Ic- ն, կարող ենք հաշվարկել տրանզիստորի (Rb) բազային դիմադրությունը, բայց մեզ անհրաժեշտ է լրացուցիչ տվյալների զույգ ՝ տրանզիստորի շահույթը (hFE), որը MMBT2222A- ի դեպքում ունի 40 արժեք (շահույթը անուղղելի է, հետևաբար այն չունի չափման միավորներ) և արգելքի ներուժը (VL), որը սիլիցիումային տրանզիստորներում ունի 0.7 վ արժեք: Վերոգրյալով մենք կարող ենք շարունակել Rb- ի հաշվարկը հետևյալ բանաձևով.

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

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

Ելնելով վերը նշված հաշվարկից ՝ ես ընտրեցի 1 կճմ դիմադրություն:

Ի վերջո, ռելեի կծիկին զուգահեռ տեղադրվեց դիոդ, որի կաթոդը նայեց Vcc- ին: ES1B դիոդը կանխում է հակադարձ FEM- ը (FEM կամ հակառակ էլեկտրաշարժիչ ուժը այն լարվածությունն է, որն առաջանում է, երբ կծիկի միջով հոսանքը տատանվում է)

Քայլ 5. PCB նախագծում. Սխեմատիկ և բաղադրիչ կազմակերպում

Սխեմատիկայի և քարտի մշակման համար ես օգտագործել եմ Eagle ծրագրակազմը:

Այն սկսվում է ՝ կազմելով PCB- ի սխեման, այն պետք է գրավի սխեմայի յուրաքանչյուր նախկինում բացատրված հատված, այն սկսվում է այն ինտեգրող յուրաքանչյուր բաղադրիչի խորհրդանիշի տեղադրմամբ, այնուհետև յուրաքանչյուր բաղադրիչի միջև կապերը կատարվում են, պետք է զգույշ լինել սխալմամբ, այս սխալը կարտացոլվի սխեմաների նախագծման մեջ `առաջացնելով անսարքություն: Ի վերջո, յուրաքանչյուր բաղադրիչի արժեքները նշվելու են ըստ նախորդ քայլերում հաշվարկվածի:

Այժմ մենք կարող ենք շարունակել քարտի ձևավորումը, առաջին բանը, որ մենք պետք է անենք, բաղադրիչներն այնպես կազմակերպելն են, որ դրանք զբաղեցնեն հնարավորինս քիչ տարածք, ինչը կնվազեցնի արտադրության արժեքը: Անձամբ ես սիրում եմ բաղադրիչներն այնպես կազմակերպել, որ սիմետրիկ դիզայնը գնահատվի, այս պրակտիկան օգնում է ինձ երթուղելիս, այն դարձնում է ավելի հեշտ և ոճային:

Բաղադրիչներն ու երթուղին տեղավորելիս կարևոր է հետևել ցանցին, իմ դեպքում ես օգտագործել եմ 25 միլիարդանոց ցանց, IPC կանոնի համաձայն, բաղադրիչները պետք է ունենան տարանջատում դրանց միջև, ընդհանրապես, այս տարանջատումը նույնպես 25 միլիլ է:

Քայլ 6: PCB ձևավորում. Եզրեր և ամրացնող անցքեր

Ունենալով բոլոր բաղադրիչները տեղում, մենք կարող ենք սահմանազատել PCB- ն ՝ օգտագործելով «20 Dimension» շերտը, գծված է տախտակի պարագիծը ՝ ապահովելով, որ բոլոր բաղադրիչները գտնվում են դրա ներսում:

Որպես հատուկ նկատառումներ, հարկ է նշել, որ Wi-Fi մոդուլն ունի PCB- ում ինտեգրված ալեհավաք, ազդանշանի ընդունումը չթուլացնելուց խուսափելու համար ես կտրեցի այն տարածքի հենց ներքևում, որտեղ գտնվում է ալեհավաքը:

Մյուս կողմից, մենք աշխատելու ենք փոփոխական հոսանքով, այն ունի 50 -ից 60 Հց հաճախականություն `կախված այն երկրից, որտեղ դուք գտնվում եք: Այս հաճախականությունը կարող է թվային ազդանշաններում աղմուկ առաջացնել, ուստի լավ է մեկուսացնել այն հատվածները, որոնք կարգավորում են թվային մասից փոփոխվող հոսանք, դա արվում է քարտում կտրվածքներ կատարելով այն տարածքների մոտ, որոնց միջոցով կշրջանառվի փոփոխական հոսանքը: Վերոնշյալը նաև օգնում է խուսափել PCB- ի ցանկացած կարճ միացումից:

Ի վերջո, PCB- ի 4 անկյուններում տեղադրվում են մոնտաժային անցքեր, որպեսզի, եթե ցանկանում եք այն տեղադրել պահարանում, տեղադրումը դյուրին և արագ լինի:

Քայլ 7: PCB- ի ձևավորում. Լավագույն ուղղորդում

Մենք սկսում ենք զվարճալի մասը ՝ երթուղին, բաղադրիչների միջև կապեր հաստատել ՝ հաշվի առնելով որոշակի նկատառումներ, ինչպիսիք են ուղու լայնությունը և պտտման անկյունները: Ընդհանրապես, ես առաջին հերթին կապեր եմ հաստատում, որոնք ուժ և հիմք չեն, քանի որ վերջիններս ես պլանավորում եմ:

Groundուգահեռ գետնի և ուժի ինքնաթիռները չափազանց օգտակար են էներգիայի աղբյուրի աղմուկը թուլացնելու համար `դրա հզորական դիմադրողականության պատճառով և պետք է տարածվեն տախտակի հնարավոր ամենալայն տարածքում: Նրանք նաև օգնում են մեզ նվազեցնել էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը (EMI):

Հետքերով մենք պետք է զգույշ լինենք, որպեսզի 90 ° անկյուններով շրջադարձեր չստեղծվեն ՝ ոչ շատ լայն, ոչ էլ շատ բարակ: Առցանց կարող եք գտնել գործիքներ, որոնք կօգնեն մեզ հաշվարկել հետքերի լայնությունը ՝ հաշվի առնելով ջերմաստիճանը, հոսանքը, որը շրջանառվելու է և պղնձի խտությունը PCB- ի վրա ՝ https://www.4pcb.com/trace-width-calculator: html

Քայլ 8: PCB ձևավորում. Ստորին ուղղություն

Ստորին երեսին մենք կատարում ենք բաց թողնված կապերը, իսկ ավելորդ տարածության մեջ տեղադրում ենք գետնին և ուժային ինքնաթիռներին, կարող ենք նկատել, որ տեղադրվել են մի քանի ուղիներ, որոնք միացնում են երկու երեսների ստորերկրյա հարթությունները:

Գրունտային օղակները 2 կետ են, որոնք տեսականորեն պետք է լինեն նույն պոտենցիալը, բայց դրանք իրականում պայմանավորված չեն հաղորդիչ նյութի դիմադրությամբ:

Բացահայտվեցին նաև ռելեի կոնտակտներից մինչև տերմինալների հետքերը, որպեսզի ամրացվեն զոդով և դիմակայեն ավելի մեծ ընթացիկ բեռին ՝ առանց գերտաքացման և այրման:

Քայլ 9. Gerber ֆայլեր և PCB- ների պատվիրում

Gerber ֆայլերը տպագիր տպատախտակների արդյունաբերության կողմից օգտագործվում են PCB- ներ արտադրելու համար, դրանք պարունակում են դրանց արտադրության համար անհրաժեշտ բոլոր տեղեկությունները, ինչպիսիք են պղնձի շերտերը, զոդման դիմակը, մետաքսե էկրանը և այլն:

Gerber ֆայլերի արտահանումն Eagle- ից շատ պարզ է ՝ օգտագործելով «Ստեղծել CAM տվյալներ» տարբերակը, CAM պրոցեսորը ստեղծում է.zip ֆայլ, որը պարունակում է 10 ֆայլ ՝ համապատասխան հետևյալ PCB շերտերին.

1. Ստորին պղինձ
2. Ստորին մետաքսե էկրան
3. Ստորին զոդման կպցնել
4. Ստորին սոլդերմակ
5. Mill Layer
6. Top Copper
7. Վերևի մետաքսե էկրան
8. Top Solder Paste
9. Top Soldermask
10. Հորատման ֆայլ

Այժմ ժամանակն է մեր Gerber ֆայլերը վերածել իսկական PCB- ի: Վերբեռնեք Gerber- ի իմ ֆայլերը JLCPCB- ում `իմ PCB- ն արտադրելու համար: Նրանց սպասարկումը բավականին արագ է: Ես ստացել եմ իմ PCB- ն Մեքսիկայում 10 օրվա ընթացքում:

Քայլ 10: PCB- ի հավաքում

Այժմ, երբ մենք ունենք PCB- ներ, մենք պատրաստ ենք տախտակի հավաքմանը, դրա համար մեզ կպահանջվեն զոդման կայան, զոդման, հոսքի, պինցետների և ցանցի ապամոնտաժման համար:

Մենք կսկսենք բոլոր ռեզիստորները կպցնելով իրենց համապատասխան վայրերում, երկու փոքր բարձիկներից մեկի վրա տեղադրում ենք փոքր քանակությամբ զոդ, կպցնում ենք դիմադրության տերմինալը և շարունակում ենք մնացած տերմինալը եռակցել, սա յուրաքանչյուրում կկրկնենք: դիմադրիչների.

Նույն կերպ, մենք կշարունակենք կոնդենսատորների և LED- ների հետ, մենք պետք է զգույշ լինենք վերջիններիս հետ, քանի որ դրանք ունեն փոքրիկ կանաչ նշան, որը ցույց է տալիս կաթոդը:

Մենք կշարունակենք միացնել դիոդները, տրանզիստորները, լարման կարգավորիչը և սեղմել կոճակը: Այն հարգում է դիոդների բևեռայնության նշանները, որոնք ցույց է տալիս մետաքսե էկրանը, նաև զգույշ եղեք տրանզիստորները զոդելիս, դրանք շատ տաքացնելը կարող է վնասել դրանք:

Այժմ մենք կտեղադրենք Wi-Fi մոդուլը, նախ կպցնենք կապը ՝ հոգալով, որ այն կատարյալ հավասարեցված է, դրան հասնելով ՝ մենք կպչենք մնացած բոլոր կապում:

Մնում է զոդել բոլոր Միջանցք բաղադրիչները, դրանք ամենապարզն են ավելի մեծ չափերի լինելու համար, պարզապես համոզվեք, որ մաքուր զոդում պատրաստեք, որն ունի փայլուն տեսք:

Որպես լրացուցիչ քայլ, մենք ամրացնենք ռելեների բացված հետքերը թիթեղով, ինչպես արդեն նշեցի, սա կօգնի ուղին ավելի մեծ հոսանք դիմանալ առանց այրման:

Քայլ 11: Softwareրագրակազմ

Programրագրավորման համար ես տեղադրել եմ Arduino fauxmoesp գրադարանը, այս գրադարանով դուք կարող եք ընդօրինակել Phillips Hue լույսերը, չնայած կարող եք նաև վերահսկել պայծառության մակարդակը, այս տախտակը կաշխատի միայն որպես անջատիչ / անջատիչ:

Ձեզ եմ թողնում հղումը, որպեսզի կարողանաք ներբեռնել և տեղադրել գրադարանը ՝

Օգտագործեք այս գրադարանի օրինակելի կոդը և կատարեք անհրաժեշտ փոփոխությունները սարքի աշխատանքի համար, ես թողնում եմ Arduino- ի կոդը ՝ ներբեռնելու և փորձարկելու համար:

Քայլ 12: Եզրակացություն

Երբ սարքը հավաքվի և ծրագրավորվի, մենք կանցնենք նրա ֆունկցիոնալության ստուգմանը, մեզ անհրաժեշտ է միայն հոսանքի մալուխ տեղադրել վերին տերմինալային տախտակի մեջ և միացնել այն վարդակին, որն ապահովում է 100-240VAC, կարմիր LED (ON) լույսը վառվում է, կփնտրի ինտերնետի ցանցը և կկապվի:

մենք մուտքագրում ենք մեր Alexa ծրագիրը և խնդրում ենք ձեզ որոնել նոր սարքեր, այս գործընթացը կտևի մոտ 45 վայրկյան: Եթե ամեն ինչ ճիշտ է, ապա պետք է տեսնեք 4 նոր սարք ՝ մեկը յուրաքանչյուր ռելեի համար գրատախտակին:

Այժմ մնում է միայն ասել Alexa- ին սարքերը միացնել և անջատել, այս թեստը ցուցադրվում է տեսանյութում:

Պատրաստ է !!! Այժմ ձեր անձնական օգնականի միջոցով կարող եք միացնել և անջատել ձեր ուզած սարքը: