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HomeAssistant WiFi通断器

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简介

带有带防雷电路的 HomeAssistant 的WiFi通断器,最高能控4000W电器的供电。

简介:带有带防雷电路的 HomeAssistant 的WiFi通断器,最高能控4000W电器的供电。

开源协议

GPL 3.0

创建时间:2024-07-02 06:40:48更新时间:2024-07-22 08:52:17

描述

版本更新

根据评论区大佬的建议,尽可能地增加线宽(由于元件间距问题无法做到5mm以上),并且交流信号线全部露铜,方便后期焊接补锡!

image.png

项目想法

前两天开源的USB小夜灯控制器,真的让我体验到了智能家居的乐趣,特别是朋友说出门又忘了关灯的时候!我直接拿出手机远程关闭了家里的小夜灯,可以说,只要在 "种花家",我就能在任何有网络的地方远程控制家里的小夜灯。
正所谓人都是有最求的(贪心),小夜灯毕竟只是个小灯,我要控制家里的照明灯,甚至是热水器,电磁炉,电饭锅这种电器的开关。

所以,今天分享一个能控制220V 通断的设备——交流通断器

警告:220V 属于高压电,复刻时请做好防护措施,以免发生意外

控制原理

想要使用WiFi或者蓝牙等低电压直流设备,就必须要使用一个重要器件——继电器

为什么继电器能控制220V甚至更高电压?下面是一个继电器的内部示意结构图:

image.png
可以看到,接口里面有:线圈、铁芯、铁棒、弹簧和两个触点。
>其实它利用了我们中学物理课中学过的,电生磁原理:当给线圈通电(一般是直流电)之后,线圈中间的铁芯会产生磁力,把铁芯上方的铁棒吸下来,这时候铁棒的触点就会接触到下方触点,交流电导通,灯泡会亮。给线圈断电之后,弹簧会把铁棒拉上去,触点接到了上面,灯泡电路断开,灯泡熄灭。

继电器的选择

市面上的继电器五花八门,种类繁多,怎么选择适合自己的继电器呢?一般优先考虑以下参数:

  • 最大转换电压和最大转换电流
  • 额定驱动电压:3.3V\5V\12V\24V
  • 开关类型一般有:常开、常闭、转换
  • 体积大小

>最大转换电压和最大转换电流决定了继电器能控制的电器,实际生活中,我见过最大功率的电器就是热水器 3500W(220V 16A),所以项目当中,继电器至少选择16A 转换电流的。因为继电器的功耗都比较高(几十到200mA不等),为了WiFi 模块能够正常工作,继电器不能使用3.3V,所以就选择5V的,考虑通断器只有断开和闭合功能,所以开关类型就用常开就行。体积越小越好

在立创EDA中,找到了一个比较适合的继电器:HF115F/005-1HS3AF

特性:250V 16A 控制能力,5V驱动,29*12.7*15.7mm
相当合适
image-1.png

继电器驱动电路

因为继电器是5V驱动,所以使用PMOS 管来控制5V 通断最合适不过,然后为了保护模组IO,加入光耦直接实现电源隔离:

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电源供电选择

既然是控制220V 交流,那么供电也直接使用220V交流好了,就不需要外接电源适配器提供5V。项目直接使用AC-DC转换模块,直接由220V转5V 700mA电流,满足模组+继电器所需了,模块购买连接:

image-3.png

接线接口选择

项目的接线想法是不需要拧螺丝,快速接线,当年做灯的控制器的时候,发现了一种快速接线的接头:

  • 插针式固定,容易焊接
  • 额定电流32A,电压 400V
  • 不需要拧螺丝

image-4.png

立创EDA对应的器件名: DA-803-3.5-3P

image-5.png

焊接上去之后,甚至可以单手接线:

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防雷电路

为了防止雷击损坏,在百度上抄了个防雷电路,不要参考我这个防雷布局,因为我也不懂其中要点,如果有懂友,希望给个建议

其他电路

模组电路和烧录接口预留

选择安信可公司的Ai-WB2-01M模组,这款模组是可以立起来焊接的,软件支持2.4GWiFi,并且带低功耗BLE,很适合做通断器之类的智能家居设备。而且电路也简单,只需要简单的供电就能工作。

image.png
更多信息可以到安信可官方docs 网站查看安信可科技-Ai-WB2系列模组专题

image-8.png
烧录接口(串口)的预留是直接在PCB 添加测试点的方式放置,测试点大小:1mm

image-6.png

>打板完成之后焊线或者用烧录针来完成程序烧录和调试

网络指示灯

image-7.png

继电器测试按键

为了没有焊模组的情况下测试继电器是否正常通断。

image-9.png

特性及功能

  • WiFi直连控制
  • 支持远程控制(需要远程MQTT服务器)
  • 额定控制电压250V交流,额定控制电流16A
  • 有网络指示
  • 支持安信可IOT WX小程序配网

配网方法

页-5.jpg

  1. 重复按复位键5次(每次间隔1S左右
  2. 网络指示灯闪烁之后就是配网状态
  3. 打开微信小程序搜索 <安信可IOT>
  4. 进入 Blufi 配网 界面点击 扫描设备
  5. 找到一个名称:220V-Switch-xxxx 的设备
  6. 点击连接之后,输入WiFi名称密码
  7. 点击更多信息,并选择MQTT服务器(只需要配置一次)
  8. 输入 MQTT服务器地址和端口号(只需要配置一次)
  9. 输入完成点击 配置WiFi
  10. 等待网络指示灯长亮即可配网成功

控制灯光

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控制展示柜照明

3.gif

源码和外壳

3D外壳我只是简单的画了一下,封一下盖,时间仓促,没有设计螺丝孔。

4.gif

所有的源码和外壳都在,gitee 远程仓库:https://gitee.com/seahi007/HaDevice/tree/main/project/220V-switch

体验敢想

上面不是写错了,就是敢想:控制灯光指示通断器最基本的一个功能,16A250V的最高控制,能让它控制高达4000W的电器,这其中包括了:冰箱、空调、热水器、电磁炉,电饭锅等等电器。放在公司场景使用的话,还可以...............,还可以让人事实现权限管理开关的应用(太不当人了),说白了就是人事可以控制所有空调的电源,没申请不给开空调

设计图

未生成预览图,请在编辑器重新保存一次

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