Pametna utičnica: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Fusion 360 projekti »

Odricanje od odgovornosti: Ovaj projekt ima za cilj pokazati kako možete prototipizirati sa SV2 PCB pisačem. To nije proizvod koji biste trebali koristiti kao svakodnevnicu. Nije niti projektiran niti testiran u skladu s odgovarajućim sigurnosnim standardima. Vi ste odgovorni za bilo koji rizik koji preuzmete pri korištenju ovog dizajna

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

Pribor

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 kruti relej (255-3922-1-ND)
• 1 x Regulator napona 3,3 V (AZ1117EH-3,3TRG1DIDKR-ND)
• 3 x NFET (DMN2056U-7DICT-ND)
• 9 x otpornik 100 ohma (311-100LRCT-ND)
• 4 x otpornik 10 k 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 priključak (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 pisač
• 3D pisač
• Lemilica
• Reflow Gun
• Napajanje istosmjernom strujom
• Odvijač (šesterokutni 3 mm)
• Super ljepilo
• USB serijski programer

Korak 1: Ispišite dizajn PCB -a

Ovisno o tome kako stvarate vlastiti uređaj, ti se koraci mogu razlikovati. Za izradu ovog specifičnog uređaja stvorili smo dizajn PCB -a i ispisali ga pomoću SV2 PCB pisača. 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. Posebne komponente koje smo koristili, zajedno s njihovim brojevima dijelova Digi-Key, navedene su gore u materijalima, ali komponente možete promijeniti kako biste ih prilagodili svom specifičnom dizajnu. Vrijednosti kondenzatora trebale bi ostati relativno iste ako namjeravate koristiti iste komponente. Vrijednosti otpornika 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 omogućit će vam da unesete parametre svog 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. Pobrinite se da vaše komponente koje su u interakciji s mrežnim napajanjem (poluprovodnički releji, konektori i utičnice) imaju nazivnu struju 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 naslovom 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. Za pričvršćivanje komponenata na tiskanu ploču koristili smo termički stabilnu niskotemperaturnu pastu za lemljenje. Neki od vanjskih spojeva, poput spajanja na utičnicu i priključka na AC-DC pretvarač, izvedeni su pomoću rubnog priključka. Zbog toga je sve što je bilo potrebno bilo ispisati zlatne prste na tiskanu ploču 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 učitavanjem koda na ESP32.

Korak 3: Prenesite svoj kôd

ESP32 je spojen na računalo pomoću pinova TXD, RXD i GND, pomoću USB -serijskog kabela. Upamtite da se TXD na vašem kabelu povezuje s 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 priključku 80. Kad se taj port otvori, opskrbljuje web stranicu bilo kojim uređajem koji se na njega povezuje i može prebacivati GPIO pinove između visokog i niskog na temelju unosa gumba na web stranici. Osim toga, za uključivanje ili isključivanje uređaja mogu se koristiti određeni URL -ovi. Promijenite uključeni kôd tako da uključuje Wi-Fi SSID i lozinku za mrežu na koju želite spojiti pametnu utičnicu. Mreža s kojom smo ga povezali bila je zaštićena WPA2, ali može raditi i 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 odgovarajućim LED diodama i dopustiti protok struje kroz poluprovodničke releje.

Korak 5: Ispišite 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 priključak i ima profile za utičnice NEMA5-15R. Dizajnirali smo ga pomoću Fusion 360 i otisnuli ga pomoću 3D pisača, a gornju prednju ploču pričvrstili pomoću 3 mm termički postavljenih umetaka 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, pa će vam trebati lemilica na 250 ° C. Koristeći stvarne komponente, tada je izvršeno ispitivanje kako bi se osiguralo da svaki dio pravilno stane unutar kućišta.

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. Zatim su sve komponente ponovno testirane kako bi se utvrdilo ima li problema pri zajedničkom radu. Budite posebno oprezni pri radu sa strujnim krugom! Ne dodirujte ploču ili žice kada se strujni krug 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!