Elektronikk for utviklere - Hjemmeautomatiserere #3. Vi lodder et kretskort!

For lodding av komponenter på kun én side av kortet (SMD-lodding) er en varm plate eller ovn perfekt. Skal du lodde en miks av SMD-komponenter og komponenter som stikkes gjennom kortet (THM) kan en varmluftstasjon være kjekk. For rene THM-oppgaver, slik som kretskortet vi har designet i forrige bloggpost, er en loddebolt (gjerne med spiss tupp) et helt kurant verktøy.

Varmluftstasjon (sort, til venstre), varm plate (blå/hvit, høyre topp), loddebolt og loddeboltstativ (høyre bunn). I tillegg ser vi to ulike loddetinn, loddepasta og både for- og baksiden av kretskortet vi skal jobbe med.

Vi gjør klar for lodding.

I tillegg til en ryddig arbeidsplass og godt lys, kan det være smart å legge frem komponentene som skal benyttes for å få en oversikt over jobben. Da får du også en oversikt over størrelsen på komponentene. Det er veldig ofte mest hensiktsmessig å starte med de minste komponentene, med mindre det er andre hensyn som må tas. På dette kretskortet har jeg f.eks av plasshensyn valgt en plassering av lyssensoren som gjør at den må loddes på etter koblingslisten. 

Delene som skal benyttes. Venstre side ovenfra og nedover: Diode, to 1KΩ motstander, én 1KΩ motstand og en lyssensor. I midten: BC337 transistor. Høyre side ovenfra og nedover: 5V relé (som kan skru av og på opptil 230V/10A), to 2-polede Bornier-koblinger for tilkobling av utstyret vi ønsker å skru av og på, samt to koblingslister for å koble kretskortet til en ESP32.

Med oversikt over jobben som skal gjøres er det bare å varme opp loddebolten, finne frem loddetinn og fluss og sette på avtrekksviften. Vanligvis pleier jeg å bruke avbitertangen for å fjerne overflødige ledningsstubber fortløpende. På bildet under ser du hvordan kretskortet ser ut etter ca halvparten av komponentene er loddet på og uten at jeg har brukt avbitertangen ennå.

Vi programmerer.

Med alle komponentene loddet fast på sine respektive plasser på kretskortet og kretskortet plassert på en Arduino (i dette tilfellet en Espressif ESP32-WROOM-32D), er det på tide å programmere den til å gjøre det vi ønsker. Siden denne Arduinoen har en bootloader som støtter opplasting av kode over USB er det eneste du trenger for å laste opp kode en USB-kabel med støtte for datatrafikk (som vel er 99,9% av alle USB-kabler)

Bilde av komplett system klar for programmering

Til selve programmeringen bruker jeg Arduino IDE. Programmet som behøves er banalt enkelt. Setup() trenger bare å sette opp korrekt modus for de to GPIO-pinnene vi har brukt, og loop() trenger bare å lese sensorverdien, sjekke om det medfører en endring i tilstanden til reléet, og utføre denne endringen hvis det har vært en endring.

Selvfølgelig ville det vært mulig å gjøre koden mere komplisert. F.eks kunne reléets tilstand blitt rapportert via MQTT til en MQTT-server, det kunne vært en REST-tjeneste for å overstyre tilstanden fra en App, eller det kunne vært en webserver for å dynamisk kunne sette trigger-verdien. Sidden denne bloggserien har hatt fokus på å lage et kretskort, og ikke nødvendigvis den ultimate skumringsbryteren, lar jeg forbedringer være en øvelse for leseren…

Med koden på plass er det bare å velge korrekt brett (Tools|Board) og USB-port (Tools|Port), kompilere koden og laste den opp. Deretter er systemet helt uavhengig av datamaskin og kan godt kjøre med strøm fra f.eks en Powerbank.

For å teste skumringsbryteren har jeg koblet 12V til et av koblingspunktene og et 12V lys til det andre. I dagslys er reléet i Åpen posisjon (altså at det ikke er kontakt). Bruker jeg hånden til å dekke for lyssensoren vil programmet sende litt strøm på Pin 14, som er koblet til Base på transistoren. Transistoren vil mettes og starte å lede 5V. Dette gjør at reléet flyttes over til Lukket posisjon og dermed skape en lukket krets for 12V strømforsyning til 12V lys.