SUHAIMI — Papan Kawalan Kelembapan Tanah & Injap Solenoid

Ringkasan Teknikal

Spesifikasi Utama

Reka bentuk dibina dengan pendekatan berlapis: bekalan masuk 12 volt dilindungi dan diturunkan kepada 5 volt, kemudian kepada 3.3 volt untuk logik. Bahagian analog diasingkan daripada bahagian kuasa supaya bacaan probe tidak terganggu oleh denyutan arus solenoid.

Mikropengawal

ESP32-C3-MINI-1-N4

RISC-V 160 MHz · Wi-Fi + BLE 5 · 4 MB flash

Analog

ADS1115 · 16-bit

Dua saluran berbeza · I2C alamat 0x48

Kuasa

12V → 5V → 3.3V

Buck TPS54302 + LDO AP2112K

Pemacu

AO3400A · 5.7 A

Suis MOSFET sisi rendah + diod flyback

Papan

82 × 62 mm

2 lapisan · 121 jejak kuprum

Lubang skru

4 × M3

Gerudi 3.2 mm · zon larangan 1.4 mm

Komponen

48 keping

44 ada nombor LCSC sedia pasang

Status semakan

Semua 126 sambungan logik telah dirouter menjadi 121 jejak kuprum pada dua lapisan papan, tanpa ralat sambungan terbuka. Papan juga mempunyai 4 lubang skru M3 di keempat-empat sudut. Semua komponen utama tersedia dalam stok pemasangan LCSC.

Aliran Isyarat

Cara Ia Berfungsi

Proses berlaku dalam enam peringkat, daripada pengukuran tanah sehingga injap air terbuka.

Rod probe

Rod kelembapan tanah disuap 3.3V. Rintangan tanah berubah ikut kandungan air, jadi voltan pada rod berubah.

Penapis RC

Perintang 1 kΩ + kapasitor 100 nF menapis riak dan melindungi masukan analog daripada lonjakan.

ADC 16-bit

ADS1115 menukar voltan analog kepada bacaan digital 16-bit, lalu dihantar ke ESP32 melalui bas I2C.

Keputusan

Firmware bandingkan bacaan dengan takat yang ditetapkan. Jika tanah terlalu kering, ia lancarkan pengairan.

Pemacu injap

ESP32 naikkan pin IO4. MOSFET AO3400A menarik solenoid ke tanah dan injap terbuka. Diod D3 menahan lonjakan.

Pemantauan arus

Perintang shunt 0.1 Ω pada sumber MOSFET menukar arus injap kepada voltan kecil untuk dibaca ADC.

Senarai Bahan

Senarai Komponen

Semua komponen dipilih daripada stok pemasangan LCSC supaya papan boleh dipesan dengan komponen yang telah dipasang. Jadual di bawah disusun mengikut kumpulan fungsi litar.

Ruj.	Jenis	Nilai	Nombor Bahagian	LCSC	Fungsi
Pengawal Utama
U1	Litar Bersepadu	—	ESP32-C3-MINI-1-N4	C2838502	Mikropengawal Wi-Fi/Bluetooth, otak papan
Litar Pengukuran Analog
C12	Kapasitor	100 nF	—	C1525	Simpanan tenaga / penapis
C13	Kapasitor	100 nF	—	C1525	Penapis nyahganding kuasa
R6	Perintang	1 kΩ	—	C11702	Perintang siri masukan probe
R7	Perintang	100 kΩ	—	C25741	Beban bawah pembahagi probe
R15	Perintang	2.2 kΩ	—	C25879	Tarik-naik bas I2C (SDA)
R16	Perintang	2.2 kΩ	—	C25879	Tarik-naik bas I2C (SCL)
U2	Litar Bersepadu	—	ADS1115IDGSR	C37593	ADC 16-bit, baca isyarat probe dan arus injap
Bekalan Kuasa
C1	Kapasitor	100 µF	—	—	Simpanan tenaga / penapis
C2	Kapasitor	10 µF	—	C13585	Simpanan tenaga / penapis
C3	Kapasitor	22 µF	—	C12891	Simpanan tenaga / penapis
C4	Kapasitor	22 µF	—	C12891	Simpanan tenaga / penapis
C5	Kapasitor	100 nF	—	C1525	Simpanan tenaga / penapis
C6	Kapasitor	1000 nF	—	C52923	Simpanan tenaga / penapis
C7	Kapasitor	10 µF	—	C19702	Simpanan tenaga / penapis
D1	Diod	—	SS34	C8678	Perlindungan songsang polariti masukan
D2	Diod	—	SS34	C8678	Diod freewheel buck
F1	Fius	—	—	C2830236	Perlindungan lebih arus pada masukan 12V
J1	Litar Bersepadu	—	WJ500V-5.08-03P-14-00A	C72334	Masuk 12V DC dan keluar 5V
L1	Induktor	10uH	SMNR4018-100MT	C135253	Induktor kuasa buck 10 µH
R1	Perintang	75 kΩ	—	C2909383	Perintang atas pembahagi maklum balas buck
R2	Perintang	10 kΩ	—	C25744	Perintang bawah pembahagi maklum balas buck
R3	Perintang	100 kΩ	—	C25741	Perintang tarik-naik pin EN buck
U3	Litar Bersepadu	—	TPS54302DDCR	C311983	Penukar buck 12V → 5V
U4	Litar Bersepadu	—	AP2112K-3.3TRG1	C51118	Pengatur LDO 5V → 3.3V
Pemacu Solenoid
C14	Kapasitor	100 nF	—	C1525	Simpanan tenaga / penapis
D3	Diod	—	SS34	C8678	Diod flyback untuk beban induktif solenoid
J3	Litar Bersepadu	—	WJ500V-5.08-2P	C8465	Sambungan solenoid 12V
Q1	Litar Bersepadu	—	AO3400A	C20917	MOSFET N-saluran pencetus solenoid
R9	Perintang	1 kΩ	—	C11702	Perintang siri isyarat arus
R10	Perintang	100 Ω	—	C25076	Perintang siri get MOSFET
R11	Perintang	100 kΩ	—	C25741	Tarik-turun get MOSFET
R12	Perintang	0.1 Ω	—	C25334	Perintang shunt pengesan arus 0.1 Ω
Butang, Reset & Penunjuk
C8	Kapasitor	10 µF	—	C19702	Penapis nyahganding kuasa
C9	Kapasitor	100 nF	—	C1525	Penapis nyahganding kuasa
C10	Kapasitor	1000 nF	—	C52923	Simpanan tenaga / penapis
LED1	LED	—	KT-0603R	C2286	Penunjuk status berkuasa
R4	Perintang	10 kΩ	—	C25744	Tarik-naik pin EN mikropengawal
R5	Perintang	10 kΩ	—	C25744	Tarik-naik pin IO0 (boot)
R8	Perintang	10 kΩ	—	C25744	Tarik-naik pin strapping IO2
R13	Perintang	1 kΩ	—	C11702	Perintang had arus LED
R14	Perintang	10 kΩ	—	C25744	Tarik-naik butang pengguna
SW1	Butang Tekan	—	—	—	Butang reset (EN) ESP32-C3
SW2	Butang Tekan	—	—	—	Butang BOOT (IO0) untuk muat turun firmware
SW3	Butang Tekan	—	—	—	Butang pengguna
Penyambung & Header
J2	Litar Bersepadu	—	WJ500V-5.08-03P-14-00A	C72334	Sambungan rod probe kelembapan tanah
J4	Header Pin	—	—	C492420	Header pengaturcaraan UART + reset
J5	Header Pin	—	—	C492420	Header I/O dan saluran analog tambahan

Penyambung	Bil. Pin	Fungsi Pin
J1	3	pin1 = +12V masuk · pin2 = GND · pin3 = +5V keluar
J2	3	pin1 = 3.3V pengujaan probe · pin2 = isyarat probe · pin3 = GND
J3	2	pin1 = +12V · pin2 = sisi rendah bersuis (drain MOSFET)
J4	6	3V3 · GND · EN · IO9 · TXD0 · RXD0 (pengaturcaraan UART)
J5	6	IO3 · IO5 · IO10 · AIN2 · AIN3 · GND (I/O tambahan)

Nota Reka Bentuk

Perkara Yang Diberi Perhatian

Jejak kuprum. Semua sambungan logik dirouter automatik menjadi jejak kuprum pada lapisan atas dan bawah papan. Jejak kuasa dilebarkan supaya dapat menanggung arus solenoid.
Lubang skru. Empat lubang M3 (gerudi 3.2 mm) di keempat-empat sudut papan, dengan zon larangan 1.4 mm di sekelilingnya supaya kepala skru tidak mengganggu kuprum atau komponen.
Perlindungan masukan. Fius 2A dan diod Schottky SS34 dipasang pada masukan 12V untuk menahan lebihan arus dan salah polariti.
Asingan analog dan kuasa. Penapis RC pada kedua-dua saluran ADC mengurangkan hingar daripada penyuisan buck dan denyutan solenoid.
Diod flyback. Beban induktif seperti solenoid menghasilkan lonjakan voltan tinggi; diod SS34 di seluruh belitan menyalurkan lonjakan itu dengan selamat.
Pin strapping. Pin IO2 dan IO9 dipastikan tinggi semasa hidup supaya mikropengawal sentiasa memulakan mod but biasa, tidak mod muat turun.
Butang pengaturcaraan. Butang reset dan butang boot disertakan supaya firmware boleh dimuatkan melalui header UART tanpa membuka papan.
Kesediaan pemasangan. Semua komponen utama mempunyai nombor LCSC, jadi pesanan boleh dibuat dengan pilihan pemasangan oleh pembekal.

SUHAIMI
Kawalan Kelembapan Tanah

Spesifikasi Utama

Skematik, PCB dan Pandangan 3D

Cara Ia Berfungsi

Senarai Komponen

Susunan Pin Penyambung

Perkara Yang Diberi Perhatian