Проекты

Прототип выключателя для «умного» дома

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Приборостроение, микроэлектроника и схемотехника» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1502
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

В настоящее время имеется большое количество выключателей китайских производителей для решения подобной задачи. Однако для протестированных образцов характерным является конфигурирование, а иногда и функционирование устройств при помощи облачных сервисов, расположенных в других странах. На взгляд автора, при таком подходе страдают как безопасность, так и надёжность. В данной работе описывается устройство, полностью конфигурируемое и работающее в локальной сети. Дополнительно планируется увеличить число кнопок с 3-х (как у китайских производителей) до 4-х.

Цель

Разработка выключателя, пригодного для переоборудования квартиры (загородной дачи) без серьёзных изменений существующей электропроводки путём простой замены классических выключателей.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Пластмассовое основание для крепления деталей с отверстиями для крепления в подрозетник
  • Пластмассовая крышка для фронтальной поверхности
  • Шлифованное и закалённое (пока – химически) стекло
  • Плата микроконтроллера esp8266
  • Микросхема tp223 используется для обработки касаний
  • Плата высокого напряжения
  • Компьютер с установленным ПО: Autodesk Inventor, ArduinoStudio, Visual Micro, С++
  • 3D-принтер ULTIMAKER-2+

Описание

Этапы выполнения работы

  1. Изучение образцов китайских производителей
  2. Разработка принципиальной схемы
  3. Трассировка печатной платы

  1. Изготовление и монтаж печатных плат
  2. Подготовка и печать на 3D-принтере пластмассовых деталей
  3. Поиск изготовителя стеклянных деталей, закалка, печать
  4. Разработка программного обеспечения выключателя
  5. Изготовление макета

Результаты работы/выводы

В ходе работы разработана схема, и изготовлены несколько прототипов для управления электрическими приборами в бытовой электрической сети мощностью до 800 ватт. Для демонстрационных целей изготовлен стенд.

Перспективы использования результатов работы

  1. Переработка блока питания для исключения наличия «нуля»
  2. Разработка сервера, портируемого на различные платформы
  3. Переработка ПО для выключателя и создание серверного ПО
  4. Изучение возможностей для серийного производства выключателя

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

Открытая московская инженерная конференция школьников «Потенциал» – победитель