DIY Modbus三键电容触摸面板 (原创) admin    18/11/25



简介

    今天,再向大家介绍一款常用在智能楼宇上的电容触摸开关面板的DIY过程,这是一款标准的86面板, 包含3个电容触摸按键。因为采用了电容触摸感应方式,没有机械部分,便于清洗,没有强电,十分安全。按(触摸)一下开,按一下关, 面板上3个按键对应3个漂亮的LED光环,夜间起床也不至于摸不到开关,按下开关时光环的亮度会发生变化。由于通讯的485接口采用了光电隔离 方案,具有通讯距离长,速率高,抗干扰的优良特性。 但这种开关面板不能用作一般家里常用的墙面开关,它其实是智能家居的一个组件, 需要采用专门的智能家居布线方案。如果你正在装修新房子,考虑采用智能家居方案,不妨自己动手来DIY一款属于自己的开关面板。 这款面板采用施耐德电气公司的Modbus标准协议,支持Modbus协议的产品有很多。该面板可同其他支持Modbus的设备组网,构建智能家居系统。

图1  三键电容触摸开关实物图

原理

    该面板由两块PCB组成,一块主板和一块按键板。主板可以支持最多6键键盘,只需要更换不同按键板, 就可实现1~6键开关功能。

    图2为该触摸开关的主板原理图,包括以下几部分。

    RF:这是一个2.4G无线收发模块,暂时不焊接。今后另有妙用。

    MCU:其核心部件是一片STM32F103C8T6,是整个系统的控制中心。

    RS485:Modbus通讯的物理接口,采用了光电隔离,相比非隔离的485接口具有诸多优势。

    POWER:电源部分,9~24V的输入电源先经X1509-5.0转换成稳定的5V主电源。B0505S-1W输出另一路5V的隔离电源供给RS485的隔离端使用。 线性稳压器X6206-3.3将5V转换成稳定的3.3V供MCU系统使用。

图2  六键电容触摸开关主板原理图

    图3为该触摸开关的按键板原理图。这部分电路的原理已在 《DIY Modbus智能家居调光开关》一文中介绍。 键盘板和主板通过一个2x8PIN的连接器相连。

图3  三键电容触摸开关按键板原理图

元件清单

表1  电容触摸开关主板元件清单

器件 封装 规格 数量
电容080522pF 50V COG 5%2
电容0805100nF 50V Y5V 20%6
电解电容SYF8330uF/35V 10*10mm1
电容08051uF 50V X7R 10%1
电解电容SYC6220uF 10V 高5.6mm3
电阻0805200ohm 5%2
电阻0805330ohm 5%1
电阻08052K 5%1
电阻08053.6K 5%2
电阻08055.1K 5%2
电阻080510K 5%1
电感L_12101uH1
电感NL70150uH1
二极管DO-214AC1N40071
TVSDO-214AASMBJ28A1
TVSDO-214AASMBJ6.5CA1
二极管DO-214ACSR2401
ICSOP-8MAX485EESA1
ICSOT-23XC6206P332MR1
ICSOP-8XL1509-3.31
ICLQFP48STM32F103C8T61
光耦SO6TLP23093
晶振50328M1
模块NF03NF03 2.4G无线数据1
模块SIP4B0505S-1W1
PPTCTVR08D250V/80mA1
PPTCTVR08DMZ8 15R1

表2  三键按键板元件清单

器件 封装 规格 数量
电容0805100nF 50V Y5V 20%3
电阻0805200ohm 5%3
电阻08052K 5%3
电阻080510K 5%3
电阻08051M 5%6
二极管DO-S11N4148 (SMT 玻璃)6
三极管SOT-23S08050 25V/0.5A3
发光二极管00805D白发蓝3

PCB布局

    图4为该触摸开关主板PCB图,尺寸为52x58mm。信号走线主要集中在红层,蓝层保持比较完整的地平面,可提高EMC性能。 蓝层右下方为隔离地,蓝层左上方有一块区域没铺地,此处针对着2.4G模块的天线区域,不能铺地。

图4  六键电容触摸开关主板PCB图

    图5为按键板PCB图,尺寸也为52x58mm。3个感应焊盘应尽量远离其他信号线,铺地将旁路感应信号, 因此板上没有铺地。在同主板堆叠组装时,也应该同主板保持一定距离,以免主板铺地对信号的影响,本制作中感应盘同主板 铺地层之间相距约5mm。

图5  三键电容触摸开关按键板PCB图

焊接组装

    图6、图7是焊接好的PCB实物,两板通过一个16芯连接器连接。键盘板上贴了导光片。

图6  六键电容触摸开关主板PCB图

图7  三键电容触摸开关按键板PCB图

程序烧录

    首先,下载程序镜像存盘备用。

    接下来的操作请参看《DIY Modbus智能家居调光开关》一文。

调试

    接通设备电源(9~24V均可),面板上的3个LED光环点亮发光,此时不是很亮,当用手指碰触圆环处时,光环明显增强。

Modbus

    该智能开关面板实际仅仅是一个输入设备,真正执行“调光开关”功能的是其他Modbus设备(如Modbus数字量开关)。 只要本智能开关面板符合Modbus协议,就可同这些设备实现组网。为了验证本设备的Modbus功能,可以借助“Modbus Poll”小软件。本设备的Modbus 寄存器表如下。

    如果忘记通讯参数。可将4Pin调试信号的CLK和GND短接后上电,就可以以默认参数启动设备。

表3  三键电容触摸开关Modbus点表

保持寄存器 地址 类型 说明
400010word解锁开关,写入非0解锁后允许写40002~40003。10秒后自动锁定(回0)
400021wordModbus地址,缺省置254是永久有效的,实际应用可另配一个地址。
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开关1状态,1按下,0释放
400054word开关2状态。
400065word开关3状态。


0 评论 | 直到2021-08-01 08:59添加评论