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【训练营_进阶班】物联网智能风扇(改造)

蓝猫淘气 发布

设计原因

家里的电风扇是好几十年前的了,一直没有下岗,由于当时没有什么芯片,所以那时的风扇的定时采用的齿轮结构,夜晚定时哒哒哒声音很让人心烦,还有调速也是机械转动结构,如果在床上必须下地转动旋钮才可以控制,(懒~),于是准备给他加点智能化元素,如软件定时,手机遥控调速等等。

设计需求

  1. 拥有手机遥控功能
  2. 四挡调速(关、低、中、高)
  3. 定时功能(节约成本,通过手机连接服务器定时)
  4. 可以通过小爱同学控制
  5. 保留原有风扇结构,即使不联网也可正常使用(重要)

方案实现&器件选型


  • 使用ESP8266-12F作为主控芯片,可以实现手机联网遥控。另外8266可以使用Arduino IDE来进行编程操控,开发十分简单快捷,另外由于本方案使用的均为数字接口,不用模拟接口,故12F的IO口足够使用,性价比很高,还可预留IIC接口,接众多传感器或者OLED。
  • 使用"Blinker"可以快速的实现小爱同学控制,以及定时功能,缩短开发时间周期。界面UI个性化高,可以按照自己喜欢的风格搭建,支持Arduino IDE开发。
  • 使用四路继电器实现档数切换,实际只用3路,第四路原计划风扇摇头设置,但是需要拆风扇头,暂不用,设计已预留。继电器选择AC250V 3A,一般的家用电器的功率都可承受,由于风扇不算经常需要开断的用电器,所以可以选择廉价一些的。
  • 使用AC220V转DC5V模块给ESP8266以及继电器供电,不用外加电池,直接可使用风扇电源,这部分涉及强电降压,需要考虑众多保护,如短路保护,过流保护,因能力有限,所以使用了模块,防止设计失误损坏元器件及风扇(重要)。
  • 预留了一路IIC接口,可以扩展温湿度传感器或者OLED。增加更多智能化元素!!!
  • 预留了控制器总开关,如果家人不会使用可以关闭控制器开关,省电,作为普通的手动调速风扇使用。

调试过程

拆开风扇后发现电风扇原理为: 风扇原理图.jpg 考虑如果在手机遥控是低速时,外部把调速档位拧到了高速挡,即这样 风扇原理图修改.jpg 会不会出现意外,发生危险,由于对内部电机调速原理不太懂,请教老师后得知电机内部调速结构为这样 电抗器法.jpg

抽头法.jpg

  • 所以当继电器连着低速时,如果手拧到高速,那么则以高速运行,不会发生危险。(然后就放心大胆地干~)

通过查找资料发现摇头功能不是电气结构,而是机械结构,所以第四路继电器打算改为小夜灯功能。 风扇摇头内部结构.jpg

  • 焊接时发现接线端子的3D预览模型和实际模型是反的,没有大影响,就是丝印不整齐。。。然后元件稍微有一点错位,有点挤

模型对比.jpg

  • 通过连接数据线时发现,这次选的MIC-USB焊接好以后也不是很牢固,还是应该选其他的大牛角座的USB座子,

成品展示

成品照片.jpg

成品2.jpg成品.jpg

设计心得

通过这次训练营学到了很多布线布局的知识,之前只是以为DRC没问题就行了(哈哈),随意摆放,随意走线,走不过去就打个过孔,还过不去就绕大圈,,,后来和宋工周工还有群内同学学到USB要走差分信号线,继电器一侧不要铺铜,零线,火线之间最好挖个槽孔。在焊接空间允许的情况下,先焊接电源器件,然后做一下测试,一切正常再焊接控制芯片及其他器件。(之前都是一股脑全焊上,一接电。。。没少翻车)。觉得这次训练营是一次我的蜕变,从之前的玩各种模块面包线连接搭积木,到现在自己把所有所需的器件合理摆在一块板子上,删除掉之前模块上用不到的的器件,既节约了空间又提升了稳定性。离真正的做设计的工程师又近了一步。

V1.1版本

预计8月20号后以后返校开始弄,优化设计

  1. 改进MIC-USB的封装,改用更牢固的
  2. 调整接线端子的位置,使其能正常摆放
  3. 调整总开关,使其能够控制USB的电源及降压模块来的供电
  4. 给继电器增加续流二极管和继电器供电位置增加电容
  5. 优化布局,尽量在缩小下尺寸
  6. 优化布线

V1.2版本

8月25日更新 发现引脚在上电瞬间为高电平,因为继电器也是高电平触发,所以会闪烁一下,为保障安全,每一个继电器加了一路反相器。对应也需要更改程序,调整为满足条件输出低电平。 通过查找资料得知ESP-12F的引脚上电瞬间电平为下表

GPIO-X PIN-X 初始状态 初始电平
GPIO0 Pin15 输入上拉 H
GPIO2 Pin14 输入上拉 H
GPIO4 Pin16 输入下拉 L
GPIO5 Pin24 输入下拉 L
GPIO12 Pin10 输入上拉 H
GPIO13 Pin12 输入上拉 H
GPIO14 Pin9 输入上拉 H
GPIO15 Pin13 输入上拉 H
GPIO16 Pin8 输出置高 H
参考设计图片
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