大家好,我是喜欢瞎折腾的非主流程序员大胖。
上期改造计划 改造计划 – 让传统壁挂太阳能变智能(上) 完成了对开发商自带的阳台壁挂太阳能的智能化改造。完美的实现了我们的需求,出门在外也可以查看温度控制加热了,媳妇表示非常满意,直到我们的父母来到了我们的家。
我使用一个开发板和洞洞板完成了上期的需求,因此它是没有屏幕和按键的,只能使用 App 或者智能音箱查看和控制。并且因为是一个 Demo 做的也比较粗糙。我们的父母面对一个长这样的玩意一脸懵。完全不知道怎么使用,教他们用 App 和智能音箱控制也很难教会。
因此我重新设计了一个生产级别的电路版,接下来介绍下一个产品是如何从 Demo 到生产的。
从 Demo 到生产
需求和外设
部件 | 描述 |
主供电 | 5V |
SoC 模组供电 | 3.3V |
屏幕 | SPI 全彩屏幕 |
加热控制 | 1 路继电器控制 |
LED | 2 路 LED 控制 (蓝,红) |
触摸按键 | 4 路电容触摸控制 |
蜂鸣器 | 1 路蜂鸣器控制 |
温度传感器 | 1 路模拟输入 |
主要芯片选型
确定完成需求和外设之后,最重要的就是主控芯片的选型,上期我使用的 ESP32-C3 的主控在本期的需求中就没办法使用了,因为它缺少电容触摸控制,我也不想单独外挂一个芯片处理触摸事件。本期选择了 ESP32-S3。开发板主要用于 Demo 和开发阶段,实际生产一般选择邮票孔封装的模组。
原理图编辑
打开 KiCAD 开始绘制电路图,围绕主控芯片连接外围电路,主要分为电源、主控、外设,分模块进行。
确认 BOM 和采购元器件
一个产品上不是只有主控,还有各种阻容和接插件等 ,每一个都有对应的规格。采购元器件的地方我一般选择立创商城。
Reference | Value | Datasheet | Footprint | Qty |
BZ1 | Buzzer | ~ | Buzzer_Beeper:Buzzer_12x9.5RM7.6 | 1 |
C1,C2,C4,C10,C11 | 1uF | ~ | Capacitor_SMD:C_0805_2012Metric_Pad1.18×1.45mm_HandSolder | 5 |
C3,C5 | 0.1uF | ~ | Capacitor_SMD:C_0805_2012Metric_Pad1.18×1.45mm_HandSolder | 2 |
C6 | 100nF | ~ | Capacitor_SMD:C_0805_2012Metric_Pad1.18×1.45mm_HandSolder | 1 |
D1 | RS1M | ~ | Diode_SMD:D_SMA | 1 |
J1 | Master_PIN | ~ | Connector_PinHeader_2.00mm:PinHeader_1x08_P2.00mm_Vertical | 1 |
J2 | LED_Pin | ~ | Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x03_P2.54mm_Horizontal | 1 |
J3 | Display_Pin | ~ | Connector_FFC-FPC:Hirose_FH12-12S-0.5SH_1x12-1MP_P0.50mm_Horizontal | 1 |
J4 | UART_Pin | ~ | Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x02_P2.54mm_Vertical | 1 |
J5 | Touch_Pin_1 | ~ | Connector_PinHeader_1.00mm:PinHeader_1x01_P1.00mm_Vertical | 1 |
J6 | Touch_Pin_2 | ~ | Connector_PinHeader_1.00mm:PinHeader_1x01_P1.00mm_Vertical | 1 |
J7 | Touch_Pin_3 | ~ | Connector_PinHeader_1.00mm:PinHeader_1x01_P1.00mm_Vertical | 1 |
J8 | Touch_Pin_4 | ~ | Connector_PinHeader_1.00mm:PinHeader_1x01_P1.00mm_Vertical | 1 |
J9 | USB_Pin | ~ | Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x02_P2.54mm_Vertical | 1 |
J12 | Test_Pin | ~ | Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x02_P2.54mm_Vertical | 1 |
Q1,Q2,Q5 | AO3400A | http://www.aosmd.com/pdfs/datasheet/AO3400A.pdf | Package_TO_SOT_SMD:SOT-23 | 3 |
Q3 | AO3401A | http://www.aosmd.com/pdfs/datasheet/AO3401A.pdf | Package_TO_SOT_SMD:SOT-23 | 1 |
R1 | 10kΩ | ~ | Resistor_SMD:R_0805_2012Metric_Pad1.20×1.40mm_HandSolder | 1 |
R2 | 1kΩ | ~ | Resistor_SMD:R_0805_2012Metric_Pad1.20×1.40mm_HandSolder | 1 |
R3,R5,R6,R7,R8,R9 | 0Ω | ~ | Resistor_SMD:R_0805_2012Metric_Pad1.20×1.40mm_HandSolder | 6 |
U0 | ESP32-S3-WROOM-1 | https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-s3-wroom-1_wroom-1u_datasheet_en.pdf | PCM_Espressif:ESP32-S3-WROOM-1U | 1 |
U1,U4 | ME6211C33M5 | https://www.lcsc.com/datasheet/lcsc_datasheet_2304140030_MICRONE-Nanjing-Micro-One-Elec-ME6211C33R5G_C235316.pdf | Package_TO_SOT_SMD:SOT-23-5 | 2 |
PCB 编辑和打样
根据原理图和 BOM 开始 PCB 编辑,这里我可耻的使用了 4 层板。使用 4 层板做东西要比双层板简单的多的多,多了一层地层和一层电源层,随心所欲随便连连就可以了。10 年前在 2014 年的时候那时候的 4 层板还有至少 500 CNY 的开机费,今非昔比了,一个 10cm * 10cm 的 4 层板,PCB 打样的费用只需要 50 CNY 5 PCS。
PCB 编辑完成后确认生产参数,提交到工厂安排生产,这里我选择了嘉立创。
焊接,烧写,测试
工厂制作好 PCB,我采购的元器件也到位了,使用电烙铁和风枪开始焊接。
焊接完成后写入程序测试一下功能,一个没有副业的太阳能热水器不是一个好太阳能热水器,比如客串一下电子相册显示一下我闺女的照片。这个屏幕分辨率只有 1.3 英寸,却拥有 240*240 的分辨率,261 ppi,差不多能达到苹果对视网膜屏幕定义,基本看不到像素点。
装机
因为我是按照原来的 PCB 一比一的制作,所以直接无损替换安装就可以。现在它成了完美版本。不仅有完美的智能控制还保留了原来的手动控制。爸爸妈妈再也不用担心不会用了。
可惜是单独为这一个型号的太阳能定制的,不然可以拿出去卖了。
依然代码和原理图资源已经开源,仓库在:https://github.com/butterfly-communtiy/water-heater 欢迎大家抄作业。
评论列表(1条)
和我的太阳能一模一样啊