Pametna utičnica: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Fusion 360 projekti »

Odricanje odgovornosti: Ovaj projekt ima za cilj pokazati kako možete napraviti prototip sa SV2 PCB štampačem. To nije proizvod koji biste trebali koristiti kao svakodnevnicu. Nije niti dizajniran niti testiran u skladu s odgovarajućim sigurnosnim standardima. Odgovorni ste za bilo koji rizik koji preuzmete pri korištenju ovog dizajna

Pametna utičnica je IOT uređaj koji omogućava kontrolu nad bilo kojim povezanim uređajem pomoću web servera putem bilo kojeg preglednika. Web poslužitelj koji smo ovdje programirali omogućava nam da odlučimo koji će se povezani uređaji uključivati i isključivati, u suštini dopuštajući virtualno "uključivanje" i "isključivanje" pritiskom na dugme na telefonu ili klikom na računaru.

Supplies

Glavne komponente: Količina x Stavka (Broj dijela Digikey -a)

• 1 x NEMA5-15P muški utikač i ožičenje (Q108-ND)
• 3 x ženska utičnica NEMA5-15R (Q227-ND)
• 1 x Wifi modul ESP32-WROOM-32D (1904-1023-1-ND)
• 3 x Solid State relej (255-3922-1-ND)
• 1 x Regulator napona 3.3V (AZ1117EH-3.3TRG1DIDKR-ND)
• 3 x NFET (DMN2056U-7DICT-ND)
• 9 x otpornik 100 ohma (311-100LRCT-ND)
• 4 x otpornik 10k ohm (311-10KGRCT-ND)
• 2 x Kondenzator 1uF (399-4873-1-ND)
• 1 x Kondenzator 10uF (399-4925-1-ND)
• 2 x kondenzator 0,1uF (399-1043-1-ND)
• 3 x LED diode (C503B-BCS-CV0Z0461-ND)
• 1 x rubni konektor (S3306-ND)
• 1 x 5V 1A AC-DC pretvarač (945-3181-ND)

Ostale komponente/materijali koji se koriste:

1. Termoskupljajuće cijevi, 8 inča
2. Lepljiva pasta za niske temperature

Alati i oprema:

• SV2 PCB štampač
• 3D štampač
• Lemilica
• Reflow Gun
• DC napajanje
• Odvijač (šesterokutni 3 mm)
• Super ljepilo
• USB serijski programer

Korak 1: Odštampajte dizajn PCB -a

Ovisno o tome kako kreirate vlastiti uređaj, ovi se koraci mogu razlikovati. Za izradu ovog specifičnog uređaja stvorili smo dizajn PCB -a i odštampali ga pomoću SV2 PCB štampača. Budući da smo koristili PCB, a ne proto-ploču ili matičnu ploču, većina naših komponenti je za površinsko montiranje, poput mikrokontrolera, koji je bio modul ESP32-WROOM-32D, i releja za koje smo odabrali da budu velike snage poluprovodnički releji. Specifične komponente koje smo koristili, zajedno s njihovim brojevima dijelova Digi-Key, navedene su gore u materijalima, ali komponente možete promijeniti tako da ih prilagodite vašem specifičnom dizajnu. Vrijednosti kondenzatora trebale bi ostati relativno iste ako namjeravate koristiti iste komponente. Vrijednosti za otpornike za ograničavanje struje mogu se promijeniti ovisno o tome koju LED boju u boji koristite, jer prednji napon i struja mogu biti različiti! Ovaj kalkulator će vam omogućiti da unesete parametre vašeg dizajna i izračunate vrijednosti otpornika za vas. Koristili smo plave LED diode za koje je poznato da imaju veći pad napona od onog kod crvenih varijanti. Uvjerite se da su vaše komponente koje će komunicirati s mrežnim napajanjem (poluprovodnički releji, konektori i utičnice) ocijenjene za izmjenični napon mreže i dovoljnu struju (120V 60Hz u Sjedinjenim Državama, oko 10-15 W). Shematski i PCB dizajn koji se koristi za stvaranje naše pametne utičnice može se pronaći na web stranici BotFactory, a više o njima možete pročitati u našem članku na blogu pod nazivom Stvaranje pametne utičnice.

Korak 2: Dodajte komponente

Sljedeći korak bio je dodavanje svih komponenti na tiskanu ploču. Postoje dva načina za to. Možete koristiti mogućnost odabira i postavljanja SV2 ako ga koristite, ili možete ručno lemiti svaku komponentu na ploču jednu po jednu. Budući da je ovo bio prvi prototip i htjeli smo osigurati da svaki dio radi međusobno, svaku smo komponentu postavili ručno i osigurali kontinuitet među komponentama pomoću višemetara. Koristili smo termički stabilnu pastu za lemljenje na niskim temperaturama za pričvršćivanje komponenata na PCB. Neke od vanjskih veza, poput povezivanja na utičnicu i priključka na AC-DC pretvarač, izvedene su pomoću rubnog priključka. Zbog toga je sve što je bilo potrebno bilo ispisati zlatne prste na PCB -u i priključiti ga kako bi se osigurala veza sa krugom. Kad je sve bilo na ploči, napajalo se iz promjenjivog napona i struje, koja ima funkciju ograničavanja struje kako bi spriječila izlazak čarobnog dima pri kratkom spoju. Ako je sve u redu (bez čarobnog dima, bez pregrijavanja komponenti, bez eksplozija), možete nastaviti s postavljanjem koda na ESP32.

Korak 3: Otpremite svoj kôd

ESP32 je povezan sa računarom pomoću TXD, RXD i GND pinova, koristeći USB na serijski kabl. Upamtite da se TXD na vašem kablu povezuje sa RXD pinom na mikrokontroleru i obrnuto. Pomoću Arduino IDE-a učitane su ploče za varijante ESP32 i odabrana je ploča “FireBeetle-ESP32” jer je imala izvornu podršku za goli ESP32 čip koji smo koristili. Kôd koji je upotrijebljen u biti povezuje mikrokontroler s vašim Wi-Fi usmjerivačem i otvara vezu na portu 80. Kada se taj port otvori, on opskrbljuje web stranicu bilo kojim uređajem koji se na njega povezuje i može prebacivati GPIO pinove između visokog i niskog na osnovu unosa dugmadi na web stranici. Osim toga, određeni URL -ovi se mogu koristiti za uključivanje ili isključivanje uređaja. Promijenite uključeni kôd tako da uključuje Wi-Fi SSID i lozinku za mrežu na koju želite spojiti pametnu utičnicu. Mreža na koju smo ga povezali bila je zaštićena WPA2, ali može raditi, ali ne mora raditi s neosiguranim mrežama.

Korak 4: Testirajte

Pomoću odgovarajućih alata i veza provjerite rade li sve veze i komponente na vašem gotovo dovršenom uređaju! Testirajte komponente naizmjenične struje (AC-DC pretvarač i utikač NEMA5) odvojeno i rukujte njima ispravno, one su za visoki napon! Pomoću vanjskog istosmjernog napajanja uključite krug i provjerite možete li uključiti i isključiti tranzistore pomoću web sučelja, koje bi zauzvrat trebalo raditi na odgovarajuće LED diode i omogućiti struju da teče kroz poluprovodničke releje.

Korak 5: Odštampajte kućište

Ovisno o tome koje ste komponente odabrali i kako ste ih rasporedili, vaše kućište može biti različito oblikovano. Ovdje smo koristili pravokutno kućište u kojem se nalazi AC-DC pretvarač, PCB, rubni konektor i ima profile za utičnice NEMA5-15R. Dizajnirali smo ga pomoću Fusion 360 i odštampali pomoću 3D štampača, a gornju prednju ploču pričvrstili pomoću 3 mm termički postavljenih uložaka i 3 mm šesterokutnih vijaka. Ljepilo djeluje jednako dobro ako vam nisu dostupni umetci s termoizolacijom. Ako ipak koristite umetke s toplinskim postavljanjem, rupe u priloženim STL datotekama široke su 4 mm i trebat će vam lemilica na 250 ° C. Koristeći stvarne komponente, tada je izvršeno probno uklapanje kako bi se osiguralo da se svaki dio pravilno uklapa u kućište.

Korak 6: Sastavite

Konačno, trajni spojevi su lemljeni i komponente su stavljene u kućište. Ovdje smo slijedili shemu za ispravne veze između PCB-a, utičnica, AC-DC pretvarača i muškog utikača. Sve komponente su zatim još jednom testirane kako bi se utvrdilo ima li problema u zajedničkom radu. Budite posebno oprezni pri radu sa strujnim krugovima! Ne dodirujte ploču ili žice kada se strujno kolo napaja sa zida. Isključite ga iz utičnice prije lemljenja, pomicanja žica ili popravljanja labavih veza. Ako je sve u redu, sada ste spremni zatvoriti kućište pomoću četiri vijka M3 i upotrijebiti svoju novu pametnu utičnicu!