Išmanusis lizdas: 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

„Fusion 360“projektai »

Atsakomybės apribojimas: Šis projektas skirtas parodyti, kaip galite sukurti prototipą naudodami SV2 PCB spausdintuvą. Tai nėra produktas, kurį turėtumėte naudoti kaip kasdienį daiktą. Jis nebuvo suprojektuotas ar išbandytas, kad atitiktų atitinkamus saugos standartus. Jūs esate atsakingi už bet kokią riziką, kurią prisiimate naudodami šį dizainą

Išmanusis lizdas yra IOT įrenginys, leidžiantis valdyti bet kurį prijungtą įrenginį naudojant žiniatinklio serverį per bet kurią naršyklę. Žiniatinklio serveris, kurį čia užprogramavome, leidžia mums nuspręsti, kurie prijungti įrenginiai įjungiami ir išjungiami, iš esmės leidžiant virtualų „prijungimą“ir „atjungimą“paspaudus telefono mygtuką arba spustelėjus kompiuterį.

Prekės

Pagrindiniai komponentai: Kiekis x Prekė („Digikey“dalies numeris)

• 1 x NEMA5-15P kištukas ir laidai (Q108-ND)
• 3 x moterų talpykla NEMA5-15R (Q227-ND)
• 1 x „Wifi“modulis ESP32-WROOM-32D (1904-1023-1-ND)
• 3 x kietojo kūno relė (255-3922-1-ND)
• 1 x įtampos reguliatorius 3.3V (AZ1117EH-3.3TRG1DIDKR-ND)
• 3 x NFET (DMN2056U-7DICT-ND)
• 9 x 100 omų rezistorius (311-100LRCT-ND)
• 4 x 10k omų rezistorius (311-10KGRCT-ND)
• 2 x 1uF kondensatorius (399-4873-1-ND)
• 1 x 10uF kondensatorius (399-4925-1-ND)
• 2 x 0.1uF kondensatorius (399-1043-1-ND)
• 3 x šviesos diodai (C503B-BCS-CV0Z0461-ND)
• 1 x krašto jungtis (S3306-ND)
• 1 x 5V 1A AC-DC keitiklis (945-3181-ND)

Kiti naudojami komponentai/medžiagos:

1. Termiškai susitraukiantis vamzdis, 8 coliai
2. Žemos temperatūros litavimo pasta

Įrankiai ir įranga:

• SV2 PCB spausdintuvas
• 3D spausdintuvas
• Lituoklis
• Reflow Gun
• DC maitinimo šaltinis
• Atsuktuvas (3 mm šešiakampis)
• Super klijai
• USB serijinis programuotojas

1 žingsnis: atsispausdinkite PCB dizainą

Priklausomai nuo to, kaip sukuriate savo įrenginį, šie veiksmai gali skirtis. Norėdami pagaminti šį konkretų įrenginį, sukūrėme PCB dizainą ir atspausdinome jį naudodami SV2 PCB spausdintuvą. Kadangi mes naudojome PCB, o ne protinę plokštę ar duonos lentą, dauguma mūsų komponentų yra montuojami ant paviršiaus, pvz., Mikrovaldiklis, kuris buvo ESP32-WROOM-32D modulis, ir relės, kurias pasirinkome kaip didelės galios kietojo kūno relės. Konkretūs komponentai, kuriuos mes naudojome, ir jų „Digi-Key“dalių numeriai yra pateikti aukščiau esančiose medžiagose, tačiau jūs galite pakeisti komponentus, kad pritaikytumėte jį pagal savo konkretų dizainą. Jei ketinate naudoti tuos pačius komponentus, kondensatoriaus vertės turėtų išlikti gana tos pačios. Srovės ribojimo rezistorių vertės gali keistis priklausomai nuo to, kokios spalvos šviesos diodą naudojate, nes priekinė įtampa ir srovė gali skirtis! Ši skaičiuoklė leis jums įvesti savo dizaino parametrus ir apskaičiuoti rezistoriaus vertes. Mes naudojome mėlynus šviesos diodus, kurie, kaip žinoma, turi didesnį įtampos kritimą nei raudonieji variantai. Įsitikinkite, kad jūsų komponentai, sąveikaujantys su maitinimo šaltiniu (kietojo kūno relės, jungtys ir kištukiniai lizdai), turi kintamosios srovės tinklo įtampą ir pakankamą srovę (120 V 60 Hz Jungtinėse Valstijose, apie 10-15 vatų). Scheminę schemą ir PCB dizainą, naudojamą kuriant mūsų išmanųjį lizdą, galima rasti „BotFactory“svetainėje, o daugiau apie juos galite perskaityti mūsų tinklaraščio straipsnyje „Išmaniosios lizdo kūrimas“.

2 veiksmas: pridėkite komponentų

Kitas žingsnis buvo pridėti visus komponentus prie spausdintinės plokštės. Yra du būdai tai padaryti: galite naudoti SV2 parinkimo ir vietos nustatymo funkciją, jei naudojate vieną, arba galite rankiniu būdu lituoti kiekvieną komponentą prie plokštės po vieną. Kadangi tai buvo pirmasis prototipas ir norėjome užtikrinti, kad kiekviena dalis veiktų tarpusavyje, kiekvieną komponentą padėjome ranka ir užtikrindavome tęstinumą tarp komponentų naudodami kelių metrų matuoklį. Norėdami pritvirtinti komponentus prie PCB, naudojome termiškai stabilią žemos temperatūros litavimo pastą. Kai kurios išorinės jungtys, pvz., Jungtys prie kištukinių lizdų ir jungtys prie kintamosios srovės keitiklio, buvo atliktos naudojant kraštinę jungtį. Dėl šios priežasties tereikėjo atspausdinti auksinius pirštus ant PCB ir prijungti, kad būtų galima prijungti grandinę. Kai viskas buvo ant lentos, ji buvo tiekiama iš kintamos įtampos ir srovės maitinimo šaltinio, kuris turi srovės ribojimo funkciją, kad stebuklingi dūmai neišbėgtų dėl trumpojo jungimo. Jei viskas gerai (nėra stebuklingų dūmų, nėra perkaitusių komponentų, nėra sprogimų), galite pradėti įkelti kodą į ESP32.

3 veiksmas: įkelkite kodą

ESP32 buvo prijungtas prie kompiuterio naudojant TXD, RXD ir GND kaiščius, naudojant USB - nuoseklųjį kabelį. Atminkite, kad kabelio TXD jungiasi prie mikrovaldiklio RXD kaiščio ir atvirkščiai. Naudojant „Arduino IDE“, buvo įkelta ESP32 variantų plokštės ir pasirinkta „FireBeetle-ESP32“plokštė, nes ji palaikė mūsų naudojamą pliką ESP32 lustą. Naudotas kodas iš esmės jungia mikrovaldiklį prie jūsų „Wi-Fi“maršrutizatoriaus ir atveria ryšį prie 80 prievado. Kai šis prievadas atidaromas, jis pateikia tinklalapį bet kuriam prie jo prisijungiančiam įrenginiui ir gali perjungti GPIO kaiščius tarp aukšto ir žemo remiantis mygtuko įvestimi tinklalapyje. Be to, norint įjungti arba išjungti įrenginį, galima naudoti konkrečius URL. Įsitikinkite, kad pakeistą kodą įtraukėte į tinklo, prie kurio norite prijungti išmanųjį lizdą, „Wi-Fi“SSID ir slaptažodį. Tinklas, prie kurio mes jį prijungėme, buvo apsaugotas naudojant WPA2, tačiau jis gali arba negali dirbti su nesaugiais tinklais.

4 žingsnis: išbandykite

Naudodami tinkamus įrankius ir jungtis patikrinkite, ar veikia visos beveik baigto įrenginio jungtys ir komponentai! Atskirai patikrinkite kintamosios srovės komponentus (kintamosios srovės keitiklį ir NEMA5 kištuką) ir tinkamai juos tvarkykite, jie skirti aukštai įtampai! Naudodami išorinį nuolatinės srovės maitinimo šaltinį, įjunkite grandinę ir patikrinkite, ar galite įjungti ir išjungti tranzistorius naudodami žiniatinklio sąsają, kuri savo ruožtu turėtų veikti atitinkamus šviesos diodus ir leisti srovei tekėti per kietojo kūno relę.

5 veiksmas: atspausdinkite priedą

Priklausomai nuo to, kokius komponentus pasirinkote ir kaip juos išdėstote, jūsų korpusas gali būti skirtingos formos. Čia mes naudojome stačiakampį korpusą, kuriame yra kintamosios srovės keitiklio, PCB, krašto jungtis ir profiliai NEMA5-15R talpykloms. Mes suprojektavome jį naudodami „Fusion 360“, jis atspausdino jį naudodami 3D spausdintuvą, o viršutinę plokštę pritvirtinome naudodami 3 mm karščio įdėklus ir 3 mm šešiakampius varžtus. Klijai veikia taip pat gerai, jei jums nepasiekiami termiškai sureguliuoti įdėklai. Jei naudojate kaitinamuosius įdėklus, pridėtų STL failų skylės yra 4 mm pločio ir jums reikės 250 ° C lituoklio. Naudojant faktinius komponentus, buvo atliktas bandomasis tvirtinimas, siekiant užtikrinti, kad kiekviena dalis tinkamai tilptų į gaubto vidų.

6 žingsnis: Surinkite

Galiausiai, nuolatinės jungtys buvo lituojamos ir komponentai buvo įdėti į korpusą. Čia mes vadovavomės teisingų jungčių tarp PCB, kištukinių lizdų, AC-DC keitiklio ir kištukinio kištuko schema. Tada visi komponentai buvo dar kartą patikrinti, ar nebuvo problemų dirbant kartu. Dirbdami su kintamosios srovės grandinėmis, būkite ypač atsargūs! Nelieskite plokštės ar laidų, kai grandinė maitinama iš sienos. Prieš lituodami, judindami laidus ar tvirtindami laisvas jungtis, būtinai atjunkite jį. Jei viskas gerai, dabar esate pasiruošę uždaryti korpusą keturiais M3 varžtais ir naudoti naują išmanųjį lizdą!