¿Puedo obtener algunas opiniones sobre este diseño, por favor?

Antes de empezar, sé perfectamente que podría comprar uno de estos, no quiero.

Estoy construyendo un circuito simple que me permitirá usar un ESP8266 (tengo la variante -01) para controlar las luces de mi tienda grande sobre mi banco de trabajo. Obviamente, las luces serán controladas por un relé, que es impulsado por un transistor que es activado por el ESP. Ya construí el circuito prototipo y funciona bien, así que diseñé una placa de circuito que creo que funcionará y me gustaría recibir opiniones más experimentadas sobre cosas como el diseño y si se incendiará o no. Aquí está el diseño esquemático y PCB:

La idea es que tendré una fuente de alimentación de 12 V (para el relé) y esta placa de circuito montada en un gabinete con un cable que entra para CA y dos que salen para las luces (luces halógenas de 300 W). El suministro de 12v obtendrá su energía de la red eléctrica y será regulado a 3.3v para el ESP por el regulador en el tablero. En mis pruebas de tablero, el circuito funciona bien, incluso lo probé encendiendo y apagando una luz de tienda de 500 W y una cadena de luces de patio exterior de 144 W al mismo tiempo. El relé que tengo está clasificado para 120 V CA a 20 A, las luces que cambiaré tienen un total de 600 W, carga resistiva, por lo que solo debería consumir alrededor de 5 A.

El motivo de la sección en blanco en la parte inferior izquierda es que el relé que estoy usando tiene 4 pines en la parte inferior, pero dos conectores de horquilla en la parte superior. Usaré los conectores de pala. Quería asegurarme de que el relé aún estuviera bien sujeto a la placa, pero esos pines están bien alejados del resto del circuito, ya que estarán activos con el voltaje de la red. Voy a cortar una ranura en la placa de circuito entre esos pines y entre el pin más a la derecha y el plano de tierra.

De todos modos, cualquier sugerencia o reprimenda, cosas que debería cambiar o algo que decir al respecto, me encantaría escucharlo. Tenga en cuenta que, de vez en cuando, juego con estas cosas, me llamaría un entusiasta, así que todavía estoy tratando de aprender.

Editar

Reorganicé la placa de circuito, sacando el propio ESP de la placa (a excepción de sus encabezados) y, con suerte, mejorando las cosas para conectar un disipador de calor. Aquí están:

¡El transistor de bobina de relé de 50 ohmios necesita Ib> 5% Ic para saturarse!
Si usa un regulador de terminal OKI 3, entonces no se necesita un disipador térmico de 1 W
¿El aumento de temperatura LDO es cuánto con 150 mA? Obtenga el registro de 3 términos OKI DCDC. O usa 5V
Te perderías la experiencia de aprendizaje pero podrías comprar un Sonoff Basic (alrededor de 5-10 $/€), que es exactamente esto: un ESP8266, una fuente de alimentación para el ESP y un relé. Puede usar el firmware original o reprogramarlo como cualquier otro ESP8266.

Respuestas (3)

Las pistas o conductores deben mantener una distancia mínima de 8 mm de la red eléctrica. Es mejor agrandar las placas y girar el relé 90 grados lejos de los suministros de 12V. Tampoco se recomienda inundar el suelo alrededor y debajo del relé.

Creo que puedo hacer que encaje en el gabinete y quitaré el plano de tierra de debajo del relé. ¡Gracias!

Solo algunas observaciones:

  • R1 y R2 parecen estar intercambiados en la PCB en comparación con el esquema
  • Tiene una diferencia de voltaje bastante grande entre la entrada y la salida del regulador de voltaje. Esto y el consumo actual del ESP8266 conducen a una gran cantidad de calor residual. Sería buena idea poner un disipador en el regulador o atornillarlo a un plano de cobre en la PCB para la transferencia de calor. Tenga cuidado, en algunos reguladores, el disipador de calor está conectado a Vout, entonces no puede hacer que toque el plano de tierra. Incluso entonces, debe hacer cálculos de qué tan caliente se volverá su regulador. Pide ayuda si no sabes cómo.
  • Tenga cuidado con la red eléctrica. Cambia el cable vivo. Aprenda cómo hacer un cableado de red adecuado y qué conectores usar. Mejor pídale a un electricista que lo ayude a instalarlo.
Consulté con mi abuelo, un maestro electricista, para asegurarme de que el lado de la red eléctrica estuviera bien. Por extraño que parezca, el cableado y la convención de la red eléctrica son bastante fáciles para mí, mi abuelo me entrenó desde muy joven. Son pequeños dispositivos electrónicos y circuitos y todo eso con lo que lucho. En cuanto a las otras consideraciones, gracias, las investigaré. Tengo algunos disipadores de calor que puedo usar. ¿Tiene alguna sugerencia sobre una mejor manera de obtener 3.3v para alimentar el ESP?
Buen punto sobre la diferencia de voltaje. Prefiero recomendar usar un suministro de 5V que agregar un disipador de calor dentro de una caja cerrada .
@Maple Desafortunadamente, no tengo un relé de 5v suficientemente clasificado, y estoy tratando de usar los componentes que tengo a mano en lugar de comprar más.
Puede intentar encontrar un relé con una bobina de 5 V que cumpla con sus requisitos y usar una fuente de alimentación de 5 V para alimentar el relé y el regulador como sugirió Maple. En ese caso, debe usar un regulador de caída baja (LDO).
@ HaLo2FrEeEk Entonces tienes un problema. La carcasa de plástico no le permitirá disipar el calor y su circuito eventualmente fallará. Y no puede usar una carcasa de metal porque su ESP no funcionará.
¿Tal vez tenga un convertidor CC/CC reductor por ahí?
@Maple El gabinete tiene orificios de ventilación, y cortaré una ranura en el costado para que sobresalga la antena ESP, por lo que debería haber suficiente ventilación. También voy a montar todo en un riel de aluminio atornillado a la pared, puedo usar pasta térmica para acoplar los disipadores a eso.
¿Se supone que esto es una instalación al aire libre?
No, en el interior, en lo alto de la pared del garaje encima de mi banco de trabajo.
Entonces, hice los cálculos en calor. Desafortunadamente, el fusible de 200 mA en mi medidor está fundido, por lo que tengo que medirlo en modo de alta corriente, lo que significa que solo obtengo una precisión de 10 mA. De todos modos, todo el sistema con el relé apagado usa ~70mA, y con el relé encendido salta a ~100mA @ 12v. En el riel de 3.3v (salida del regulador) mido ~60-70mA independientemente del estado del relé. Entonces, el regulador solo está disipando menos de 1W de calor.
Bien, pero eso es solo la mitad del cálculo. Busque en la hoja de datos un valor llamado θJA. Esa es la resistencia térmica entre la unión del chip y el ambiente. Para un TO-220 como el que parece estar usando, podría estar alrededor de 50 ° C / W. Si multiplicamos con una disipación de potencia de 0,61 W, obtenemos una diferencia de temperatura de unos 30,5 °C. Ahora agregue la temperatura ambiente (hasta 50°C en caso cerrado) y vemos que el chip puede estar a más de 80°C en el interior durante la operación. Debería estar bien, pero no cargaría más el regulador.
Me parece bien. Hice un rediseño de la placa, arreglando las cosas de una manera más propicia para agregar un disipador de calor. ¡Tengo una tonelada de extrusiones de aluminio por ahí, disipadores de calor listos para usar! De todos modos, verifique la edición en el OP para ver el diseño actualizado, si está interesado.

Me gustaría agregar a la respuesta de @Marco:

  • colocar Q1 entre las resistencias y el diodo le dará un enrutamiento mucho mejor
  • Es mejor colocar ESP con antena lo más cerca posible de la esquina del tablero
  • No vierta cobre ni coloque trazas debajo de ESP. Si lo gira con la antena hacia afuera, será fácil de hacer.
  • Los 4 orificios de montaje en las esquinas le ahorrarán muchos dolores de cabeza más adelante. En realidad, la mejor manera de hacer esto es medir su placa después del diseño inicial, encontrar la carcasa adecuada y luego ajustar el diseño de su PCB para las ubicaciones de montaje que normalmente se encuentran en las carcasas.
  • Incluso si no usa pines de relé inferiores, le recomiendo que agregue al menos trazas para algún conector resistente a la izquierda del relé. No aumentará mucho el tamaño de su PCB y le dará espacio para agregar 2 de los orificios de montaje mencionados anteriormente.
  • Además, si agrega orificios alternativos para la potencia espaciada 0.1 ", puede tener un encabezado de pin conveniente allí para usar durante la prueba.
¡Gracias! Me encanta la idea de mover Q1, ¡eso ni siquiera se me había ocurrido! Definitivamente buscaré reorientar el ESP, pero no estoy seguro de que el gabinete que estoy usando (rescatado, pero con mucho skookum) sea compatible, a menos que corte una ranura para que sobresalga la antena del ESP... De todos modos, gracias por las sugerencias, las miraré!
¿Cómo puede sobresalir la antena ESP? Es solo un rastro en la placa ESP-01. Simplemente gire ESP 180 grados con conector de 8 pines al lado de las resistencias.
La antena es la parte de la placa de circuito con las huellas en forma de zigzag. No hay nada más en el tablero allí, por lo que esa parte del tablero podría sobresalir del recinto. Por lo tanto, la antena sobresale. Sé que tendré que rotarlo y cambiar la ruta.
Todavía no entiendo cómo puede sobresalir si la placa ESP está justo encima de su PCB principal. Para que la antena ESP sobresalga, su PCB principal debe sobresalir. A menos que bajo "sobresalir" quiera decir que habrá un agujero en el recinto por encima del ESP.
Dije que voy a rotar y redirigir el ESP, acercaré los pines al borde de la placa para que el ESP sobresalga de la PCB principal.
Ah, ya veo. Solo estaba sugiriendo girarlo en su lugar y quitar el cobre de debajo. Su camino ciertamente no se verá afectado por el recinto, aunque estará expuesto a los elementos, si le parece bien. Y el transistor está en el borde, donde el disipador de calor se puede conectar fácilmente, bien. También tienes bonitos espacios vacíos en las esquinas opuestas de ese rectángulo rojo. Sugiero agregar agujeros de montaje allí, por si acaso. Tal vez incluso conectado a GND, pero mira el pinout de LDO.
Podría ser que todo esté en el lugar correcto y que pueda conectar el LDO al gabinete (si es de metal) y atornillar la PCB a través de los orificios de montaje también, tierra a tierra.
¿Puedo obtener algunas opiniones sobre este diseño, por favor?
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