项目介绍

使用得捷scheme-it绘制框图与原理图，主控使用ESP8266设计，利用PD诱骗器获取12V电压，利用7805和ST的LD1117得到3.3V。MCU通过双路栅极驱动可同时控制4路水泵，并连接Home assistent服务器，上传传感器数据，实现实现集中化控制。

选择产品的功能描述和性能指标介绍

1，STMicroelectronics的LD1117S33TR：

LD1117是一种低压差稳压器，能够提供高达800毫安的输出电流，甚至还有可调版本（VREF = 1.25 V）。对于固定版本，提供以下输出电压：1.2 V、1.8 V、2.5 V、2.85 V、3.3 V和5.0 V。该器件供应的封装有：SOT-223、DPAK、SO-8和TO-220。SOT-223和DPAK表面安装封装优化了热特性，甚至具有显著的节省空间的效果。NPN晶体管确保高效率。事实上，在这种情况下，与PNP晶体管不同，静态电流主要流向负载。为了稳定，只需要一个非常常见的10微法最小电容。芯片修剪使稳压器能够在25℃时实现非常严格的输出电压容差，为±1%。可调LD1117与其他标准的可调电压稳压器兼容，在降压和容差方面保持最佳性能。

我在视频中有强调过，使用1117时一定要注意，输出电容要使用钽电容，不可以使用普通的陶瓷电容。而这一点在一般1117的规格书中也都有特别说明。但是我们可以看到，这款ST的LD1117为此做过优化，可以不使用钽电容，在典型电路应用中并没有提及：

 

 

2，乐鑫ESP8266：

ESP8266EX 由乐鑫公司开发，提供了⼀套⾼度集成的 Wi-Fi SoC 解决⽅案，其低功耗、
紧凑设计和⾼稳定性可以满⾜⽤户的需求。

ESP8266EX 拥有完整的且⾃成体系的 Wi-Fi ⽹络功能，既能够独⽴应⽤，也可以作为从机
搭载于其他主机 MCU 运⾏。当 ESP8266EX 独⽴应⽤时，能够直接从外接 flash 中启动。
内置的⾼速缓冲存储器有利于提⾼系统性能，并且优化存储系统。此外 ESP8266EX 只需
通过 SPI/SDIO 接⼝或 UART 接⼝即可作为 Wi-Fi 适配器，应⽤到基于任何微控制器的设
计中。

ESP8266EX 集成了天线开关、射频 balun、功率放⼤器、低噪声放⼤器、滤波器和电源管
理模块。这样紧凑的设计仅需极少的外部电路并且能将 PCB 的尺⼨降到最⼩。

项目中使用的ESP12F模块是由ESP8266EX芯片加上FLASH, 晶振，板载天线以及其他一些外围元件构成的最小系统。

 

 

项目设计思路

这个项目中尝试使用极低成本实现多路的水泵控制，并同时实现模拟及数字传感器的读取。目前预想的使用场景是将它作为Home Assistant的一个配件接入整个HA系统，传感器获取到的数据上传至HA服务器，由服务器来进行一系列的条件判断并最终控制水泵工作。当然，本项目中自带传感器与执行单元，并可以连接wifi。因此即使不通过HA，也可以自己实现自动化。

 

使用的Scheme-it工具介绍

Scheme - it 包含大量示例，通过 Design Starters（设计启动器）选项卡即可访问。本项目中的所有框图和原理图截图都是scheme - it的编辑界面。

Scheme-it 用户界面有一个大型的中央工作区，工作区上方的任务栏上有一目了然的按钮。通过右上角的“帮助”下拉菜单，可即时访问主题帮助页面，其中包含完整目录。此外，还能借助此菜单访问 DigiKey 技术论坛上的 Scheme-it 页面，该页面含有大量常见问题和回复。

Scheme-it 的元器件库包括 700 多个常用原理图符号，其显示在左侧滚动框中，以及一个用于创建自定义元器件符号的符号编辑器。此外，还能导入和使用来自近 200 万个 Ultra Librarian 电路模型的符号，而这些模型可从内置 DigiKey 目录链接获得。

要从滚动框中添加绘图符号，只需将选定的元器件从原理图符号列表拖到工作区的所需位置。右键单击所选元器件，即可提供相关链接以供在 DigiKey 目录中搜索元器件类型。

Scheme-it 可以导入文本、数学方程和可添加的图形，如图 1 电话图形所示。您可以附加关于电路的详细注释，以便在协作工作环境中通知其他人。

生成原理图时，同时会创建物料清单 (BOM)。BOM 包含一个指向 DigiKey 集成元器件目录的链接，以便直接从应用程序中引用或订购元器件。

通过指向 DigiKey 元器件目录的链接，用户可以直接在 Scheme-it 应用程序中访问超过 400 万个元器件的制造商信息、产品图片、定价和当前可用库存。

在 Scheme-it 中创建的图可以按 .png、.svg 和 .pdf 格式导出。这些图还可以导出到免费的电子设计自动化 (EDA) 工具——KiCAD。该工具提供原理图捕捉、印刷电路板布局、Gerber 文件生成和元器件库编辑。

 

项目方案框图和原理图介绍+简单介绍实现方式

项目链接如下：

https://www.digikey.cn/schemeit/project/浇花器-c3629bccea884c42b119d1ba74ceebfa

 

首先是设计框图：

整个系统并不复杂，总体而言分为三个部分。

第一个部分是供电部分，这里面又包含了两块，一块是PD诱骗器，另一块是线性稳压电路。

第二个部分输出部分，通过两个栅极驱动来控制四个mos管，实现对电机的控制。

第三个部分是接口部分，固件烧写，传感器输入，与其它的输入输出，都是通过这里实现的。

 

接下来是原理图的部分首先是PD诱骗模块：

原理图的上半部分是USB母座，下半部分是PD诱骗芯片芯片。选用的是CH224K这颗芯片仅需一颗电阻就可以实现诱骗电压的选择。电阻就是图中的R3，在这里我选择R3是24K，诱骗出的电压是12V。

图中剩余的R1, R2颗电阻是限流电阻。

 

接下来是MCU部分的原理图：

此处需要注意，ESP8266有Strapping 管脚的设计，也就是说会在上电时先检测这些管脚的电平，然后再确定启动模式。因此这些管脚需要做特别的处理。ESP8266的Strapping管脚是IO0, IO2. IO2需要外部上拉，IO0是启动模式选择引脚，如果上电的时候是上拉状态则正常启动；如果是下拉状态则进入下载模式。

 

下面是mos管的驱动电路部分：

MOS管驱动电路有两块部分组成。两个部分是一样的，都是由一个栅极驱动来驱动两个nmos管。栅极驱动的信号输入都加了下拉电阻以确保在电平不确定的时候不会出现误动作。

 

下面是板载的电源模块，主要为逻辑电路部分供电：

PD诱骗器诱骗出的12伏在这里输入7805，降压为5V后再输入LD 1117，输出3.3V。我们上面有提到过LD1117的输出电容并不需要使用钽电容。但在这里为了电路的兼容性还是使用了钽电容，实际操作中可以直接在焊盘上焊接普通的陶瓷电容。

 

最后一部分是MCU剩余的输入输出端口的引出：

这里面不但包含了模拟传感器和数字传感器的接口，还包含了烧写的串口以及进入下载模式的控制引脚。还有一组I2C可供额外使用。

 

以上是硬件部分，做出来后的调试部分还会包括上位机的Home assistent部署，具体在阶段二中再见啦。

 

 

对本活动的心得体会

本次活动让大家尝试使用了SCHEME-IT，工具使用起来比较方便。希望日后能有更多类似的活动，让大家入门各种各种好用的平台，这样遇到实际问题的时候也会更加游刃有余。