从头开始做一个智能家居设备: PCB电路

布满荆棘的人生 2023-01-09 15:54 142阅读 0赞

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#### 前言 ####

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前面几篇我们已经把代码部分说完了,如果我们只是做简单的玩玩,那么我们直接用面包板和杜邦线连接一下就OK了,非常的简单,但是如果我们要做到可家用的程度,你这样简单的连接线路是不是显得太Low了?所以我们需要制作PCB电路板.我设计的最终成品如下所示.

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在之前的之前的功能上添加了重启按钮以及AC电源转换功能.其他的没有太多的变化.

#### PCB设计过程 ####

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在PCB设计过程中并不是一下就搞定的,虽然在使用杜邦线的时候感觉非常简单,但是作为小白的我做了好几套的板子,才做成最终的成品.这里就分享自己做的过程中遇到的坑.

*  Altium Designer学习成本太高,该选什么样的PCB设计软件?
 *  继电器驱动电压为5V,而板子引脚输入电压为3.3V,这时候该如何控制继电器?
 *  ESP8266是否需要单独供电?
 *  焊接技术太差怎么搞?贴片电子元件是否可以选择?
 *  如何制作PCB成品板子?自己做?还是交给厂商做成品?

> ###### Altium Designer学习成本太高,该选什么样的PCB设计软件? ######

Altium Designer 是市面上比较流程的PCB设计软件,功能强大的一皮.但是对于我这样啥都不懂的小白来说,去学习使用Altium Designer的时间成本有点高,所以我在网上找了找,发现一款EDA软件叫 [立创EDA][EDA],功能虽然没有Altium Designer强大,但是胜在轻便,可以使用网页或者下载客户端使用,网上也有视频教程(PS:就是声音太小),所以用起来非常的舒服了.

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> ###### 继电器驱动电压为5V,而板子引脚输入电压为3.3V,这时候该如何控制继电器? ######

ESP8266 Node MCU的虽然电源输入为5V,但是经过降压模块,基本上所有芯片上的引脚电压最大为3.3V,但是继电器模块的驱动电压是5V,这时候直接使用引脚电压去驱动继电器是毫无作用的.这时候我们就可以三极管的特性去做电路控制开关(具体三极管使用可自行白盾),控制引脚接在三极管的基极来作为控制端,当基极处于高电平的时候,集电极和发射极为导通状态.电路原型如下所示.

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> ###### ESP8266是否需要单独供电? ######

ESP8266 Node MCU的供电模式一共有两种,一种是使用安卓数据线进行供电,另外一种则是给Vin引脚接入5V电压进行供电,在我们做测试开发阶段我们直接使用第一种形式即可,但是当我们做成品的时候就会有个问题了,这时候ESP8266 Node MCU本身需要供电,而继电器控制的外部电路部分也需要有电路流入,这时候如果不做优化,那么我们最少要用两路电路.然后我在网上找了找,发现有点AC转换模块,可以直接把220V交流电转换为5V的直流电,这时候就可以给ESP8266 Node MCU供电了,也同时省去了一路电路.电路图如下所示.

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> ###### 焊接技术太差怎么搞?贴片电子元件是否可以选择? ######

在选择电子元器件的过程中,如果是新手或者自己的焊接设备不太行的话,我建议不去使用设计贴片类的电子元器件,主要是焊接麻烦,当然了贴片类的电子元器件最大的好处就是可以有效的减少PCB板子空间的使用,这是它的一个很好的优点.如果想设计的好一点,贴片电子元器件是可行的.但是我个人感觉焊台这个东东实在是太好用了~

> ###### 如何制作PCB成品板子?自己做?还是交给厂商做成品? ######

如果现在手里没有任何制作工具的同学,我个人还是建议去交给厂商去做,一个是成本比较低,另外一个是做工精密.

为什么会这么说呢?主要是现在自己做的话,主要是通过热转印的方式进行制作PCB板子,管买材料就需要80大洋左右,然后再加上热转印机和打印机等(可去打印店,很多打印店有这些设备).差不多需要300-400元,前期投入很大,而且精度也是有一定问题的,同时PCB电路板上的铜都是裸露的,像我这种带有220V的电路,如果有没外壳保护,是很容易造成触电的.

如果是去厂商打印,我建议去[嘉立创][Link 1],尽量把板子尺寸设计在 10cm \* 10cm 之内,然后在下载一个下单助手,这样每块板子的价格基本都在1元左右,非常的便宜实惠.

#### 电路原理图说明 ####

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这里就直接上图了,简单的说一下电路原理图中模块说明.其中板子的D2引脚作为控制继电器引脚,D3引脚作为DHT11温湿度模块的数据接受引脚.

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#### 结语 ####

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OK,说到这里智能家居这一个系列就要告一段落,做到这里还是整个智能家居系统还是有一些问题的,这些问题后面会继续去改造升级的.如果有任何问题,欢迎指导批评,谢谢大家了.

当然了,还是要附上本文中的PCB工程链接的.

[PCB工程分享][PCB]

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[EDA]: https://lceda.cn/editor
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[Link 1]: https://www.sz-jlc.com/
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[PCB]: https://lceda.cn/editor#id=%7C7f0d94c3be9249d0a9176e80ff2522c8%7Cc917d04b4e8b48028d71a383e9916c89