簡介
今天,再向大家介紹一款常用在智能樓宇上的電容觸摸開關面板的DIY過程,這是一款標準的86面板, 包含3個電容觸摸按鍵。因為采用了電容觸摸感應方式,沒有機械部分,便于清洗,沒有強電,十分安全。按(觸摸)一下開,按一下關, 面板上3個按鍵對應3個漂亮的LED光環(huán),夜間起床也不至于摸不到開關,按下開關時光環(huán)的亮度會發(fā)生變化。由于通訊的485接口采用了光電隔離 方案,具有通訊距離長,速率高,抗干擾的優(yōu)良特性。 但這種開關面板不能用作一般家里常用的墻面開關,它其實是智能家居的一個組件, 需要采用專門的智能家居布線方案。如果你正在裝修新房子,考慮采用智能家居方案,不妨自己動手來DIY一款屬于自己的開關面板。 這款面板采用施耐德電氣公司的Modbus標準協(xié)議,支持Modbus協(xié)議的產(chǎn)品有很多。該面板可同其他支持Modbus的設備組網(wǎng),構建智能家居系統(tǒng)。
圖1 三鍵電容觸摸開關實物圖
原理
該面板由兩塊PCB組成,一塊主板和一塊按鍵板。主板可以支持最多6鍵鍵盤,只需要更換不同按鍵板, 就可實現(xiàn)1~6鍵開關功能。
圖2為該觸摸開關的主板原理圖,包括以下幾部分。
RF:這是一個2.4G無線收發(fā)模塊,暫時不焊接。今后另有妙用。
MCU:其核心部件是一片STM32F103C8T6,是整個系統(tǒng)的控制中心。
RS485:Modbus通訊的物理接口,采用了光電隔離,相比非隔離的485接口具有諸多優(yōu)勢。
POWER:電源部分,9~24V的輸入電源先經(jīng)X1509-5.0轉換成穩(wěn)定的5V主電源。B0505S-1W輸出另一路5V的隔離電源供給RS485的隔離端使用。 線性穩(wěn)壓器X6206-3.3將5V轉換成穩(wěn)定的3.3V供MCU系統(tǒng)使用。
圖2 六鍵電容觸摸開關主板原理圖
圖3為該觸摸開關的按鍵板原理圖。這部分電路的原理已在 《DIY Modbus智能家居調光開關》一文中介紹。 鍵盤板和主板通過一個2x8PIN的連接器相連。
圖3 三鍵電容觸摸開關按鍵板原理圖
元件清單
表1 電容觸摸開關主板元件清單
器件封裝規(guī)格數(shù)量
電容080522pF 50V COG 5%2
電容0805100nF 50V Y5V 20%6
電解電容SYF8330uF/35V 10*10mm1
電容08051uF 50V X7R 10%1
電解電容SYC6220uF 10V 高5.6mm3
電阻0805200ohm 5%2
電阻0805330ohm 5%1
電阻08052K 5%1
電阻08053.6K 5%2
電阻08055.1K 5%2
電阻080510K 5%1
電感L_12101uH1
電感NL70150uH1
TVSDO-214AASMBJ28A1
TVSDO-214AASMBJ6.5CA1
二極管DO-214ACSR2401
ICSOP-8MAX485EESA1
ICSOT-23XC6206P332MR1
ICSOP-8XL1509-3.31
ICLQFP48STM32F103C8T61
光耦SO6TLP23093
晶振50328M1
模塊NF03NF03 2.4G無線數(shù)據(jù)1
模塊SIP4B0505S-1W1
PPTCTVR08D250V/80mA1
PPTCTVR08DMZ8 15R1
表2 三鍵按鍵板元件清單
器件封裝規(guī)格數(shù)量
電容0805100nF 50V Y5V 20%3
電阻0805200ohm 5%3
電阻08052K 5%3
電阻080510K 5%3
電阻08051M 5%6
二極管DO-S11N4148 (SMT 玻璃)6
三極管SOT-23S08050 25V/0.5A3
發(fā)光二極管00805D白發(fā)藍3
PCB布局
圖4為該觸摸開關主板PCB圖,尺寸為52x58mm。信號走線主要集中在紅層,藍層保持比較完整的地平面,可提高EMC性能。 藍層右下方為隔離地,藍層左上方有一塊區(qū)域沒鋪地,此處針對著2.4G模塊的天線區(qū)域,不能鋪地。
圖4 六鍵電容觸摸開關主板PCB圖
圖5為按鍵板PCB圖,尺寸也為52x58mm。3個感應焊盤應盡量遠離其他信號線,鋪地將旁路感應信號, 因此板上沒有鋪地。在同主板堆疊組裝時,也應該同主板保持一定距離,以免主板鋪地對信號的影響,本制作中感應盤同主板 鋪地層之間相距約5mm。
圖5 三鍵電容觸摸開關按鍵板PCB圖
焊接組裝
圖6、圖7是焊接好的PCB實物,兩板通過一個16芯連接器連接。鍵盤板上貼了導光片。
圖6 六鍵電容觸摸開關主板PCB圖
圖7 三鍵電容觸摸開關按鍵板PCB圖
程序燒錄
首先,下載程序鏡像存盤備用。
接下來的操作請參看《DIY Modbus智能家居調光開關》一文。
調試
接通設備電源(9~24V均可),面板上的3個LED光環(huán)點亮發(fā)光,此時不是很亮,當用手指碰觸圓環(huán)處時,光環(huán)明顯增強。
Modbus
該智能開關面板實際僅僅是一個輸入設備,真正執(zhí)行“調光開關”功能的是其他Modbus設備(如Modbus數(shù)字量開關)。 只要本智能開關面板符合Modbus協(xié)議,就可同這些設備實現(xiàn)組網(wǎng)。為了驗證本設備的Modbus功能,可以借助“Modbus Poll”小軟件。本設備的Modbus 寄存器表如下。
如果忘記通訊參數(shù)。可將4Pin調試信號的CLK和GND短接后上電,就可以以默認參數(shù)啟動設備。
表3 三鍵電容觸摸開關Modbus點表
保持寄存器地址類型說明
400010word解鎖開關,寫入非0解鎖后允許寫40002~40003。10秒后自動鎖定(回0)
400021wordModbus地址,缺省置254是永久有效的,實際應用可另配一個地址。
400032word波特率,0:600,1:1200,2:2400,3:4800:4:9600(缺省),5:19200,6:38400,7:57600,8:115200
400043word開關1狀態(tài),1按下,0釋放
400054word開關2狀態(tài)。
400065word開關3狀態(tài)。
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