改造计划 – 让传统壁挂太阳能变智能(下)

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。

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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
LED2 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。

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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。

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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。

ReferenceValueDatasheetFootprintQty
BZ1Buzzer~Buzzer_Beeper:Buzzer_12x9.5RM7.61
C1,C2,C4,C10,C111uF~Capacitor_SMD:C_0805_2012Metric_Pad1.18×1.45mm_HandSolder5
C3,C50.1uF~Capacitor_SMD:C_0805_2012Metric_Pad1.18×1.45mm_HandSolder2
C6100nF~Capacitor_SMD:C_0805_2012Metric_Pad1.18×1.45mm_HandSolder1
D1RS1M~Diode_SMD:D_SMA1
J1Master_PIN~Connector_PinHeader_2.00mm:PinHeader_1x08_P2.00mm_Vertical1
J2LED_Pin~Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x03_P2.54mm_Horizontal1
J3Display_Pin~Connector_FFC-FPC:Hirose_FH12-12S-0.5SH_1x12-1MP_P0.50mm_Horizontal1
J4UART_Pin~Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x02_P2.54mm_Vertical1
J5Touch_Pin_1~Connector_PinHeader_1.00mm:PinHeader_1x01_P1.00mm_Vertical1
J6Touch_Pin_2~Connector_PinHeader_1.00mm:PinHeader_1x01_P1.00mm_Vertical1
J7Touch_Pin_3~Connector_PinHeader_1.00mm:PinHeader_1x01_P1.00mm_Vertical1
J8Touch_Pin_4~Connector_PinHeader_1.00mm:PinHeader_1x01_P1.00mm_Vertical1
J9USB_Pin~Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x02_P2.54mm_Vertical1
J12Test_Pin~Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x02_P2.54mm_Vertical1
Q1,Q2,Q5AO3400Ahttp://www.aosmd.com/pdfs/datasheet/AO3400A.pdfPackage_TO_SOT_SMD:SOT-233
Q3AO3401Ahttp://www.aosmd.com/pdfs/datasheet/AO3401A.pdfPackage_TO_SOT_SMD:SOT-231
R110kΩ~Resistor_SMD:R_0805_2012Metric_Pad1.20×1.40mm_HandSolder1
R21kΩ~Resistor_SMD:R_0805_2012Metric_Pad1.20×1.40mm_HandSolder1
R3,R5,R6,R7,R8,R9~Resistor_SMD:R_0805_2012Metric_Pad1.20×1.40mm_HandSolder6
U0ESP32-S3-WROOM-1https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-s3-wroom-1_wroom-1u_datasheet_en.pdfPCM_Espressif:ESP32-S3-WROOM-1U1
U1,U4ME6211C33M5https://www.lcsc.com/datasheet/lcsc_datasheet_2304140030_MICRONE-Nanjing-Micro-One-Elec-ME6211C33R5G_C235316.pdfPackage_TO_SOT_SMD:SOT-23-52

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

(3)
ChaoChao
上一篇 05/25/2024
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评论列表(1条)

  • 大土豆子
    大土豆子 07/18/2024 01:16

    和我的太阳能一模一样啊