Udhibiti wa Nyumba ya Sauti V1.0: Hatua 12

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Miezi michache iliyopita nilipata msaidizi wa kibinafsi, haswa Echo Dot iliyo na Alexa. Nilichagua kwa sababu niligundua kuwa kwa njia rahisi inaweza kuongeza programu-jalizi kudhibiti kifaa kuzima na kuwasha taa, mashabiki, nk kwenye duka za mkondoni niliona idadi kubwa ya vifaa ambavyo vinatimiza kazi hii, na hapo ndipo nilifikiria…. kwanini usitengeneze yako mwenyewe?

Nikiwa na wazo hili akilini, nilianza kubuni bodi na unganisho la Wi-Fi na upitishaji 4 wa pato. Hapo chini nitaelezea muundo wa hatua kwa hatua kutoka kwa mchoro wa muundo, muundo wa PCB, programu na upimaji unaofikia ufanisi wa kufanikiwa.

VIPENGELE

1. Uunganisho wa mtandao wa Wifi
2. Voltage ya kuingiza 100 / 240VAC
3. Relays za Pato 4 (Upeo wa 10A)
4. Kiashiria cha nguvu cha LED
5. Kiashiria cha nguvu cha LED cha relay
6. Kichwa cha programu
7. Rudisha kitufe

Hatua ya 1: Vipengele na Zana

Vipengele

1. 3 Resistors 0805 ya 1k ohm
2. 5 Resistors 0805 ya 220 ohms
3. 2 Resistors 0805 ya 10k ohms
4. Resistor 0805 ya 4.7k ohms
5. 2 Capacitors 0805 ya 0.1uf
6. 2 Capacitors 0805 ya 10uf
7. 4 Diode ES1B au sawa na kifurushi cha 100v 1A SMA
8. Mdhibiti wa Voltage AMS1117-3.3
9. 4 Kijani cha LED 0805
10. 1 Nyekundu LED 0805
11. 4 Transistors NPN MMBT2222A au kifurushi sawa cha SOT23
12. 1 Moduli ya Wi-Fi ya ESP 12-E
13. Ugavi wa Umeme HLK-PM01
14. 1 Badilisha SMile ya kugusa
15. Kichwa cha pini 1 cha nafasi 6
16. Kizuizi 5 cha nafasi 2 za lami 5.08mm
17. Kupitishwa kwa 5VDC

Zana

1. Kituo cha kutengeneza au cautini ya Watts 25-30
2. Solder ya kuongoza
3. Flux
4. Kibano
5. Utambi unaozunguka

Hatua ya 2: Usambazaji wa Nguvu na Mdhibiti wa Voltage

Kwa utendakazi wa mizunguko 2 inahitajika, moja ya 3.3 VDC kwa sehemu ya kudhibiti, na nyingine ya 5 VDC kwa sehemu ya umeme, kwani wazo ni kwamba bodi ina kila kitu muhimu kwa operesheni, tumia Chanzo kilichobadilishwa ambacho kinasambaza moja kwa moja 5v na inaendeshwa na voltage ya laini ni muhimu, hii inatuokoa kutokana na kuhitaji adapta ya nguvu ya nje na tunahitaji tu kuongeza mdhibiti wa 3.3v (LDO).

Kwa kuzingatia hapo juu, kama chanzo nilichagua Hi-Link HLK-PM01 ambayo ina voltage ya kuingiza ya 100-240VAC kwa 0.1A na pato la 5VDC kwa 0.6A, ikifuatiwa na hii, niliweka AMS1117-3.3 iliyotumiwa sana. mdhibiti tayari ambayo ni ya kawaida sana na kwa hivyo inapatikana kwa urahisi.

Kushauriana na hati ya data ya AMS1117 utapata maadili ya viingilizi vya pembejeo na pato, hizi ni 0.1uf na 10uf kwa pembejeo na sehemu nyingine sawa ya pato. Mwishowe, niliweka kiashiria cha nguvu cha LED na upeo wake wa upeo, ambao umehesabiwa kwa urahisi kutumia sheria ya ohm:

R = 5V-Vled / Iled

R = 5 - 2 / 0.015 = 200

Sasa ya 15mA iliyoongozwa ni ili isiangaze sana na kuongeza muda wa maisha yake.

Hatua ya 3: Udhibiti wa Seccion

Kwa sehemu hii nilichagua moduli ya Wi-Fi ya ESP-12-E kwa sababu ni ndogo, ya bei rahisi na rahisi kutumia na Arduino IDE. Kwa kuwa moduli ina kila kitu muhimu kwa utendaji wake, vifaa vya nje muhimu kwa ESP kufanya kazi ni ndogo.

Kitu cha kuzingatia ni kwamba GPIO ya moduli haifai kutumia na zingine zina kazi maalum, ijayo nitaonyesha meza juu ya pini na ni kazi gani zinatimiza:

GPIO --------- Ingizo ---------------- Pato ---------------------- --- Vidokezo

GPIO16 ------ hakuna usumbufu ------ hakuna PWM au msaada wa I2C --- Juu ya buti inayotumika kuamka kutoka usingizi mzito

GPIO5 ------- Sawa ------------------- Sawa --------------- hutumiwa mara nyingi kama SCL (I2C)

GPIO4 ------- Sawa ------------------- Sawa --------------- hutumiwa mara nyingi kama SDA (I2C)

GPIO0 ------- vunjwa juu ---------- Sawa ------

GPIO2 ------- vunjwa juu ---------- Sawa --------------- buti inashindwa ikivutwa Chini

GPIO14 ----- Sawa ------------------- Sawa -------------- SPI (SCLK)

GPIO12 ----- Sawa ------------------- Sawa -------------- SPI (MISO)

GPIO13 ----- Sawa ------------------- Sawa -------------- SPI (MOSI)

GPIO15 ----- vunjwa kwa GND ---- sawa -------------- SPI (CS) Boot inashindwa ikivutwa Juu

GPIO3 ------- Sawa ------------------- RX pini ---------- Juu kwenye buti

GPIO1 ------- TX pini -------------- Sawa --------------- Juu ya buti, buti inashindwa ikivutwa chini

ADC0 -------- Ingizo la Analog ----- X

Habari hapo juu ilipatikana kwenye kiunga kifuatacho:

Kulingana na data iliyo hapo juu, nilichagua pini 5, 4, 12 na 14 kama matokeo ya dijiti ambayo yatawasha kila upitishaji, hizi ndio thabiti zaidi na salama kwa uanzishaji.

Mwishowe nikaongeza kile kinachohitajika kwa programu, kitufe cha kuweka upya kwenye pini hiyo, kontena lililounganishwa na nguvu kwenye pini inayowezesha, upinzani wa ardhi kwenye GPIO15, kichwa kinachotumiwa kuunganisha FTDI na pini za TX, RX na ardhi GPIO0 ili kuweka moduli katika hali ya Flash.

Hatua ya 4: Nguvu ya Nguvu

Sehemu hii itatunza utumiaji wa pato la 3.3VDC kwenye bandari za GPIO ili kuamsha relay. Relays zinahitaji nguvu zaidi kuliko ile inayotolewa na pini ya ESP, kwa hivyo transistor inahitajika kuiwasha, katika kesi hii tunatumia MMBT2222A.

Lazima tuzingatie sasa ambayo itapita kwa mtoza (Ic), na data hii tunaweza kuhesabu upinzani ambao utawekwa chini ya transistor. Katika kesi hii, Ic itakuwa jumla ya sasa ambayo hupita kupitia coil ya relay na sasa ya LED inayoonyesha kuwasha:

Ic = Irelay + Iled

Ic = 75mA + 15mA = 90mA

Kwa kuwa tuna Ic ya sasa tunaweza kuhesabu upinzani wa msingi wa transistor (Rb) lakini tunahitaji jozi ya data ya ziada, faida ya transistor (hFE), ambayo kwa kesi ya MMBT2222A ina thamani ya 40 (faida haina kipimo, kwa hivyo haina vitengo vya kipimo) na uwezo wa kizuizi (VL) ambao katika transistors ya silicon ina thamani ya 0.7v. Na hapo juu tunaweza kuendelea kuhesabu Rb na fomula ifuatayo:

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

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

Kulingana na hesabu hapo juu, nilichagua upinzani wa 1kohm.

Hatimaye, diode iliwekwa sawa na coil ya relay na cathode inayoelekea Vcc. Diode ya ES1B inazuia reverse FEM (FEM, au Reverse Electromotive Force ni voltage inayotokea wakati wa sasa kupitia coil inatofautiana)

Hatua ya 5: Ubunifu wa PCB: Shirika la Mpangilio na Sehemu

Kwa ufafanuzi wa skimu na kadi nilitumia programu ya Tai.

Inaanza kwa kutengeneza muundo wa PCB, lazima inasa kila sehemu iliyoelezwa hapo awali ya mzunguko, inaanza kwa kuweka alama ya kila sehemu ambayo inaiunganisha, basi unganisho kati ya kila sehemu hufanywa, utunzaji lazima uchukuliwe ili usiunganishwe kimakosa, kosa hili litaonyeshwa katika muundo wa mzunguko unaosababisha utapiamlo. Mwishowe, maadili ya kila sehemu yataonyeshwa kulingana na kile kilichohesabiwa katika hatua zilizopita.

Sasa tunaweza kuendelea na muundo wa kadi, jambo la kwanza lazima tufanye ni kuandaa vifaa ili waweze kuchukua nafasi ndogo zaidi, hii itapunguza gharama ya utengenezaji. Binafsi, napenda kupanga vifaa kwa njia ambayo muundo wa ulinganifu unathaminiwa, mazoezi haya yananisaidia wakati wa kuelekeza, inafanya iwe rahisi na maridadi zaidi.

Ni muhimu kufuata gridi wakati wa kuingiza vifaa na njia, kwa upande wangu nilitumia gridi ya 25mil, kwa sheria ya IPC, vifaa lazima viwe na utengano kati yao, kwa ujumla utengano huu pia ni 25mil.

Hatua ya 6: Ubunifu wa PCB: Vipimo na Mashimo ya Kuweka

Kuwa na vifaa vyote mahali, tunaweza kutenga PCB, kwa kutumia safu ya "20 Dimension", mzunguko wa bodi hutolewa, kuhakikisha kuwa vifaa vyote viko ndani yake.

Kama maoni maalum, ni muhimu kutaja kwamba moduli ya Wi-Fi ina antenna iliyojumuishwa kwenye PCB, ili kuzuia kupunguza upokeaji wa ishara, nilikata chini tu ya eneo ambalo antenna iko.

Kwa upande mwingine, tutafanya kazi na kubadilisha sasa, hii ina masafa ya 50 hadi 60Hz kulingana na nchi uliyo, masafa haya yanaweza kutoa kelele katika ishara za dijiti, kwa hivyo ni vizuri kutenga sehemu zinazoshughulikia kubadilisha sasa kutoka kwa sehemu ya dijiti, hii inafanywa kwa kukata kwenye kadi karibu na maeneo ambayo sasa mbadala itazunguka. Ya hapo juu pia husaidia kuzuia mzunguko wowote mfupi kwenye PCB.

Mwishowe, mashimo yanayowekwa yanawekwa kwenye pembe 4 za PCB ili kwamba ikiwa unataka kuiweka kwenye baraza la mawaziri, uwekaji ni rahisi na haraka.

Hatua ya 7: Ubuni wa PCB: Njia ya Juu

Tunaanza sehemu ya kufurahisha, kuelekeza, ni kufanya unganisho kati ya vifaa kufuata mambo kadhaa kama vile upana wa wimbo na pembe za kugeuza. Kwa ujumla, mimi kwanza hufanya unganisho ambao sio nguvu na ardhi, kwani mimi hufanya na mipango.

Ndege sawa za ardhini na nguvu ni muhimu sana katika kupunguza kelele kwenye chanzo cha umeme kwa sababu ya kukosekana kwa nguvu kwake na inapaswa kuenea katika eneo pana zaidi la bodi. Wanatusaidia pia kupunguza mionzi ya umeme (EMI).

Kwa nyimbo lazima tuwe waangalifu tusizalishe zamu na pembe 90 °, sio pana sana au nyembamba sana. Mkondoni unaweza kupata zana ambazo zinatusaidia kuhesabu upana wa nyimbo ukizingatia hali ya joto, sasa ambayo itazunguka na wiani wa shaba kwenye PCB: https://www.4pcb.com/trace-width-calculator. html

Hatua ya 8: Ubuni wa PCB: Njia ya chini

Kwenye uso wa Chini tunafanya miunganisho iliyokosekana na katika nafasi ya ziada tunaweka ndege za ardhini na nguvu, tunaweza kugundua kuwa vias kadhaa ziliwekwa ambazo zinaunganisha ndege za ardhini za nyuso zote mbili, mazoezi haya ni kuzuia matanzi ya ardhini.

Vitanzi vya chini ni vidokezo 2 ambavyo kinadharia italazimika kuwa na uwezo sawa lakini sio kwa sababu ya upinzani wa nyenzo zinazoendesha.

Nyimbo kutoka kwa mawasiliano ya relay hadi kwenye vituo pia zilifunuliwa, ili kuimarishwa na solder na kuhimili mzigo wa juu zaidi bila joto na moto.

Hatua ya 9: Faili za Gerber na kuagiza PCBs

Faili za Gerber hutumiwa na tasnia ya bodi ya mzunguko iliyochapishwa kutengeneza PCB, zina habari zote muhimu kwa utengenezaji wao, kama vile tabaka za shaba, mask ya solder, skrini ya hariri, nk.

Kuhamisha faili za Gerber kutoka kwa Tai ni rahisi sana kutumia chaguo la "Tengeneza Takwimu za CAM", processor ya CAM hutengeneza faili ya.zip ambayo ina faili 10 zinazolingana na tabaka zifuatazo za PCB:

1. Shaba ya Chini
2. Skrini ya chini
3. Bandika la chini la Solder
4. Soldermask ya chini
5. Tabaka la Mill
6. Shaba ya Juu
7. Skrini ya juu
8. Bandika ya juu ya Solder
9. Soldermask ya juu
10. Piga faili

Sasa ni wakati wa kugeuza faili zetu za Gerber kuwa PCB halisi. Pakia faili zangu za Gerber katika JLCPCB ili kutengeneza PCB yangu. Huduma yao ni haraka sana. Nilipokea PCB yangu huko Mexico kwa siku 10.

Hatua ya 10: Kukusanya PCB

Sasa kwa kuwa tuna PCB, tuko tayari kwa mkutano wa bodi, kwa hili tutahitaji kituo cha kutengeneza, solder, flux, kibano na mesh ili kuharibika.

Tutaanza kwa kutengeneza viboreshaji vyote katika maeneo yao, tunaweka kiwango kidogo cha solder kwenye moja ya pedi mbili, tutaunganisha terminal ya upinzani na tunaendelea kutengeneza terminal iliyobaki, tutarudia hii kwa kila mmoja ya vipinga.

Vivyo hivyo, tutaendelea na capacitors na LEDs, lazima tuwe waangalifu na wa mwisho kwani wana alama ndogo ya kijani ambayo inaonyesha cathode.

Tutaendelea kusambaza diode, transistors, mdhibiti wa voltage na kitufe cha kushinikiza. Inaheshimu alama za polarity za diode ambazo zinaonyesha skrini ya hariri, pia kuwa mwangalifu wakati wa kuuza transistors, kuwasha moto sana kunaweza kuwaharibu.

Sasa tutaweka moduli ya Wi-Fi, kwanza tutaunganisha pini kwa uangalifu kuwa imewekwa sawa, kufanikisha hii, tutaunganisha pini zote zilizobaki.

Inabaki tu kulehemu vifaa vyote vya Kupitia-Hole, ni rahisi zaidi kwa kuwa na saizi kubwa, hakikisha tu kutengeneza weld safi ambayo ina muonekano wa kung'aa.

Kama hatua ya nyongeza, tutaimarisha nyimbo zilizo wazi za relays na bati, kama nilivyosema hapo awali, hii itasaidia wimbo kuhimili sasa zaidi bila kuwaka.

Hatua ya 11: Programu

Kwa programu niliweka maktaba ya Arduino fauxmoesp, na maktaba hii unaweza kuiga taa za Phillips Hue, ingawa unaweza pia kudhibiti kiwango cha mwangaza, bodi hii itafanya kazi kama swichi ya kuzima / kuzima.

Ninakuachia kiunga ili uweze kupakua na kusanikisha maktaba:

Tumia nambari ya mfano kutoka kwa maktaba hii na ufanyie marekebisho muhimu ya utendaji wa kifaa, ninaacha nambari ya Arduino ili upakue na ujaribu.

Hatua ya 12: Hitimisho

Mara tu kifaa kitakapokusanywa na kusanidiwa, tutaendelea kujaribu utendaji wake, tunahitaji tu kuweka kebo ya umeme kwenye bodi ya juu ya terminal na kuiunganisha kwenye tundu ambalo hutoa 100-240VAC, taa nyekundu ya LED (ON) inawaka, itatafuta mtandao wa mtandao na itaunganisha.

tunaingia maombi yetu ya Alexa na tunakuuliza utafute vifaa vipya, mchakato huu utachukua sekunde 45. Ikiwa kila kitu ni sahihi, unapaswa kuona vifaa 4 vipya, moja kwa kila relay kwenye ubao.

Sasa inabaki tu kuwaambia Alexa kuwasha na kuzima vifaa, jaribio hili linaonyeshwa kwenye video.

Tayari !!! Sasa unaweza kuwasha na kuzima na msaidizi wako wa kibinafsi kifaa unachotaka.