Smart Outlet: 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Fusion 360 -projektit »

Vastuuvapauslauseke: Tämän projektin tarkoituksena on näyttää, kuinka voit prototyyppiä SV2 -piirilevykirjoittimella. Se ei ole tuote, jota sinun pitäisi käyttää jokapäiväisenä tavarana. Sitä ei ole suunniteltu eikä testattu vastaamaan asianmukaisia turvallisuusstandardeja. Olet vastuussa kaikista riskeistä, joita otat käyttäessäsi tätä mallia

Älykäs pistorasia on IOT -laite, jonka avulla voit hallita kaikkia liitettyjä laitteita verkkopalvelimen avulla minkä tahansa selaimen kautta. Tässä ohjelmoimamme verkkopalvelin antaa meille mahdollisuuden päättää, mitkä yhdistetyt laitteet kytkeytyvät päälle ja pois päältä, sallien lähinnä virtuaalisen "kytkemisen" ja "irrottamisen" puhelimen painikkeen painalluksella tai tietokoneen napsautuksella.

Tarvikkeet

Pääkomponentit: Määrä x Tuote (Digikeyn osanumero)

• 1 x NEMA5-15P urosliitin ja johdot (Q108-ND)
• 3 x naarasliitin NEMA5-15R (Q227-ND)
• 1 x Wifi-moduuli ESP32-WROOM-32D (1904-1023-1-ND)
• 3 x puolijohderele (255-3922-1-ND)
• 1 x jännitesäädin 3.3V (AZ1117EH-3.3TRG1DIDKR-ND)
• 3 x NFET (DMN2056U-7DICT-ND)
• 9 x vastus 100 ohmia (311-100LRCT-ND)
• 4 x vastus 10 k ohmia (311-10KGRCT-ND)
• 2 x kondensaattori 1uF (399-4873-1-ND)
• 1 x kondensaattori 10uF (399-4925-1-ND)
• 2 x kondensaattori 0.1uF (399-1043-1-ND)
• 3 x LEDiä (C503B-BCS-CV0Z0461-ND)
• 1 x reunaliitin (S3306-ND)
• 1 x 5V 1A AC-DC-muunnin (945-3181-ND)

Muut käytetyt komponentit/materiaalit:

1. Lämpökutistuva letku, 8 tuumaa
2. Matalan lämpötilan juotospasta

Työkalut ja välineet:

• SV2 PCB -tulostin
• 3D tulostin
• Juotin
• Reflow -pistooli
• DC -virtalähde
• Ruuvimeisseli (3 mm kuusiokolo)
• Pikaliima
• USB -sarjaohjelmoija

Vaihe 1: Tulosta piirilevyn malli

Nämä vaiheet voivat vaihdella sen mukaan, miten luot oman laitteen. Tämän laitteen valmistamiseksi loimme piirilevyn ja tulostimme sen SV2 -piirilevykirjoittimella. Koska käytimme piirilevyä eikä proto-levyä tai leipälevyä, suurin osa komponenteistamme on pinta-asennettavia, kuten mikro-ohjain, joka oli ESP32-WROOM-32D-moduuli, ja releet, jotka valitsimme suuritehoisiksi puolijohdereleet. Käyttämämme erityiskomponentit ja niiden Digi-Key-osanumerot on annettu edellä materiaaleissa, mutta voit muuttaa komponentteja mukauttaaksesi ne haluamaasi muotoiluun. Kondensaattorin arvojen pitäisi pysyä suhteellisen samoina, jos aiot käyttää samoja komponentteja. Virranrajoitusvastuksien arvot voivat muuttua sen mukaan, minkä väristä LEDiä käytät, koska etujännite ja -virta voivat olla erilaisia! Tämän laskimen avulla voit syöttää suunnittelusi parametrit ja laskea vastuksen arvot puolestasi. Käytimme sinisiä LED -valoja, joilla tiedetään olevan suurempi jännitehäviö kuin punaisilla muunnelmilla. Varmista, että verkkovirran kanssa vuorovaikutuksessa olevat komponentit (puolijohdereleet, liittimet ja pistokeliittimet) on mitoitettu verkkovirtajännitteelle ja riittävälle virralle (120 V 60 Hz Yhdysvalloissa, noin 10-15 wattia). Älypistorasian luomisessa käytetty kaavio ja piirilevyrakenne löytyvät BotFactory -verkkosivustolta, ja voit lukea niistä lisää blogiartikkelistamme, jonka otsikko on Smart Outletin luominen.

Vaihe 2: Lisää komponentit

Seuraava vaihe oli lisätä kaikki komponentit painetulle kartongille. Voit tehdä tämän kahdella tavalla: voit joko käyttää SV2: n pick-and-place-ominaisuutta, jos käytät yhtä, tai voit käsin juottaa kukin komponentti yksitellen. Koska tämä oli ensimmäinen prototyyppi ja halusimme varmistaa, että jokainen osa toimii keskenään, asetimme kaikki komponentit käsin ja varmistimme jatkuvuuden komponenttien välillä käyttämällä monimetriä. Käytimme lämpöstabiilia matalan lämpötilan juotospastaa komponenttien kiinnittämiseen piirilevyyn. Jotkin ulkoiset liitännät, kuten liitännät pistokeliitäntöihin ja liitännät AC-DC-muuntimeen, tehtiin reunaliittimellä. Tämän vuoksi tarvittiin vain tulostaa kultaiset sormet piirilevylle ja kytkeä se virtapiirin muodostamiseksi. Kun kaikki oli levyllä, sille syötettiin virtaa vaihtelevalla jännitteellä ja virtalähteellä, jolla on virranrajoitustoiminto estääkseen maagisen savun pääsyn oikosulkuun. Jos kaikki on hyvin (ei maagista savua, ei ylikuumenemisia komponentteja, ei räjähdyksiä), voit jatkaa koodin lataamista ESP32 -laitteeseen.

Vaihe 3: Lähetä koodi

ESP32 liitettiin tietokoneeseen TXD-, RXD- ja GND -nastoilla USB -sarjakaapelilla. Muista, että kaapelisi TXD yhdistetään mikro-ohjaimen RXD-nastaan ja päinvastoin. Arduino IDE: n avulla ESP32-varianttien levyt ladattiin ja “FireBeetle-ESP32” -levy valittiin, koska sillä oli natiivi tuki käyttämämme paljaalle ESP32-sirulle. Käytetty koodi yhdistää mikro-ohjaimen Wi-Fi-reitittimeesi ja avaa yhteyden porttiin 80. Kun portti on auki, se toimittaa verkkosivun mihin tahansa siihen yhdistävään laitteeseen ja voi vaihtaa GPIO-nastat korkean ja matalan välillä verkkosivun painikkeiden perusteella. Lisäksi tiettyjä URL -osoitteita voidaan käyttää laitteen käynnistämiseen tai sammuttamiseen. Varmista, että muutat mukana tulevan koodin sisältämään sen verkon Wi-Fi SSID ja salasana, johon haluat liittää älypistorasian. Verkko, johon olemme liittäneet sen, on suojattu WPA2 -protokollalla, mutta se voi toimia suojaamattomien verkkojen kanssa tai ei.

Vaihe 4: Testaa

Käytä oikeita työkaluja ja liitäntöjä ja testaa, että kaikki lähes valmistetun laitteen liitännät ja komponentit toimivat! Testaa AC-komponentit (AC-DC-muunnin ja NEMA5-pistoke) erikseen ja käsittele niitä oikein, sillä ne ovat suurjännitettä varten! Käynnistä virtapiiri ulkoisella tasavirtalähteellä ja testaa, että voit kytkeä transistorit päälle ja pois päältä verkkoliitännän avulla, jonka pitäisi puolestaan käyttää vastaavia LED -valoja ja antaa virran kulkea puolijohdereleiden läpi.

Vaihe 5: Tulosta kotelo

Valitsemiesi komponenttien ja niiden järjestelyn mukaan kotelosi voi olla erilainen. Tässä käytimme suorakulmaista koteloa, jossa on AC-DC-muunnin, piirilevy, reunaliitin ja joissa on profiilit NEMA5-15R-astioille. Suunnittelimme sen Fusion 360: n avulla ja se painoi sen 3D-tulostimella, ja kiinnitimme yläpinnan 3 mm: n lämmönsyöttöosilla ja 3 mm: n kuusioruuvilla. Liima toimii yhtä hyvin, jos lämmönkestäviä lisäosia ei ole saatavilla. Jos käytät lämmönkestäviä teriä, mukana tulevien STL-tiedostojen reiät ovat 4 mm leveitä ja tarvitset 250 ° C: n juotosraudan. Käyttämällä varsinaisia komponentteja tehtiin sitten testisovitus sen varmistamiseksi, että jokainen osa sopii kunnolla kotelon sisään.

Vaihe 6: Kokoa

Lopuksi kiinteät liitokset juotettiin ja komponentit laitettiin koteloon. Täällä seurasimme kaaviota oikeista liitännöistä piirilevyn, pistokeliittimien, AC-DC-muuntimen ja urospistokkeen välillä. Kaikki komponentit testattiin sitten uudelleen nähdäkseen, onko yhteistoiminnassa ongelmia. Muista olla erityisen varovainen, kun työskentelet vaihtovirtapiirin kanssa! Älä kosketa korttia tai johtoja, kun virtapiiri saa virtaa seinästä. Irrota pistoke pistorasiasta ennen juottamista, johtojen siirtämistä tai löysien liitosten kiinnittämistä. Jos kaikki on hyvin, voit nyt sulkea kotelon neljällä M3 -ruuvilla ja käyttää uutta älypistorasiaa!