86型五孔计量插座10A

应评论要求，将成熟的智能插座计量电路集成在86型暗装插座中。使用86型国标五孔插座外壳，可完美贴合。并有以下特性：磁保持继电器、电能计量、计数稳定、OTA固件升级。

 

 

免责声明：

本插座使用220V市电，DIY及使用时可能存在电击、高温烫伤等多种可能至人伤、残、死亡的风险。请严格按照安全规范操作并做好充足的保护，未成年人请在监护人的辅助下操作。使用本方案，表示你已经对安全风险有充足的认知，请确认自己有足够的知识储备再行操作。造成的任何损失和后果自负，本人不承担任何法律上的责任。

 

本人是软件方向，非电子硬件科班生，只是业余爱好者。因此可能很多基本的硬件常识都不知道，电路图上如有任何不妥，还望各位不吝赐教，拱手致谢。

 

 

硬件说明：

1.这个项目实际上需要打板2块，分别是插座主体(PCB厚度1.2mm)和MCU直插模块(PCB厚度1mm)。
2.电量计量芯片使用BL0942，好处是不需要校准，另外计量功能稍多一点。

3.没有使用隔离供电，220V市电L线直接连GND，因此整个PCB都带强电。调试时必须带外壳插在插板上测试。请爱惜自己的生命。

4.关键的电阻精度需要为1%，注意看BOM表。390kΩ 精度±1%，510Ω 精度±1%

5.如果在PCB打板过程中，厂家提示：中间铣槽连接位太小、会断板等，请回复：我已悉知并可接受此原因带来的风险，请直接按Gerber文件生产，谢谢！

 

 

软件说明：

1.编译环境为VScode+PlatformIO
2.使用开源的MQTT方案，不花一分钱就可以获得一个不限制设备数量和使用期限的云服务器。

3.实际使用中发现公共、免费的MQTT服务器虽然也能用，但延迟比较大。如果对实时性要求比较高的，建议在云服务器或者路由器上自建MQTT服务器(推荐软件EMQX，免费、性能强大)。

4.手机端使用附件里面的IoT MQTT Panel_0.45.18_Apkpure.apk，这个APP界面还行，使用也还方便，也完整的支持JSON，就是有广告这点不好。（有更合适的手机APP请在评论区留言）

 

 

软件主要功能：

1.支持网页配网
2.支持微信扫码配网(不推荐，不能100%成功)
3.支持网络自动对时NTP
4.支持MQTT，有助于更透彻的理解物联网工作机制。使用MQTT手机APP上的开关、倒计时器、定时器等方式开启或者关闭插座。

5.定时器程序是在插座本地实现的，非云端实现。只要提交参数上去保存好，哪怕后来断网了，插座还是可以定时开启或者关闭。所以用本插座物理重启光猫或者路由器，成为可能。
6.支持OTA在线升级固件，通过网络就可以升级固件。再不用痛苦的把板子拆下来重新刷固件了。
7.支持LittleFS文件系统，可以掉电保存各种参数。即使插座掉电重启，原先的参数还在。

8.支持电量计量，可显示实时电压V/电流mA/功率W，以及总功耗kWh，还可以显示电网频率(50Hz或60Hz)。

9.网页配网页面，支持通过web上传固件及文件系统。用于刷固件变砖的恢复。
10.支持HomeAssistant MQTT自动发现，可以使用MQTT集成，方便的进行控制。

 

 

相关元件来源：

1.插座外壳（包括里面的各种弹簧、螺丝、铜柱等）-> 上阿里巴巴一次买2个以上 便宜。

2.AC220V TO DC5V开关电源模块 右边的链接我都买过（注意：要买5V带脚的）-> 链接1 链接2 链接3

4.ESP-12S模块 可购买ESP12E/F/S，三种型号都是兼容的。F最便宜我经常 -> 买这个，不到5块钱还包邮。

5.磁保持继电器（注意：要买FH44L-1AT-L1-DC5V(5V4脚单线圈)）-> 购买链接

6.磁保持继电器驱动芯片CN8023B（注意要买SOT-23，6脚的） ->购买链接

7.电能计量芯片BL0942 （注意要买SSOP10，10脚的） -> 购买链接   

8. 6×6轻触开关 高度21mm  -> 购买链接 ，注意买21mm的。

9.除此以外其他的元器件（包括电阻、电容、AMS1117、发光二极管LED等）我基本上都是在优信电子买的-> 优信电子淘宝店 ，后来发现还有一家 集芯电子 ，不管是商品介绍、内外包装、面单打印、包邮金额，都跟优信非常相似，但价格就各有千秋，购买元件的时候可以两边对比一下。

10.ESP8266开发测试架/烧录器（初学者才需要），我买的是这个-> 购买链接

 

 

软硬件安装步骤：

1.先给ESP12S刷好固件，参考：https://oshwhub.com/article/ci-bao-chi-WIFIzhi-neng-cha-zuo-ruan-jian-gong-cheng-dao-ru-VSCODE-yi-ji-bian-yi-shuo-ming 

2.给ESP12S配网设置好MQTT参数，参考：https://oshwhub.com/article/ci-bao-chi-WIFIzhi-neng-cha-zuo-ruan-jian-diao-shi-shuo-ming

3.在手机上安装MQTT APP，并设置好MQTT服务器参数。 教程： https://oshwhub.com/article/xin-guo-biao-wu-kong-ji-liang-cha-zuo-10A-pei-tao-shou-ji-APPan-zhuang-ji-she-zhi-shuo-ming

4.把刷好固件的ESP12S焊接到PCB上

5.焊接主体PCB

焊接 铜接触片 的时候，接触片开口要朝箭头所指的方向。

 

6.焊好的各个角度图

正面图

 

背面图

 

7.安装外壳

 

 

8.上电调试

（墙裂建议：******不要直接上墙调试******）

先装上插头线，在插座上调试。等调试功能完全正常，再上墙安装不迟。

（软硬件安装完成）

 

 

 

OTA步骤：

1.在VSCODE里面编译固件

1.是编译固件的按钮，2是编译出来的固件地址。

2.将编译好的固件上传到一个HTTP地址，可以是网站或者是你的本地路由器，地址类似于:http://x.x.x.x/data/esp12s.bin
上传好以后一定要打开浏览器实际测试一下，看看这个固件地址是不是能正常下载。

3.在 WEB配网 里面设置好OTA固件链接，就是那个网址类似于：http://x.x.x.x/data/esp12s.bin
4.在手机APP里面点 升级固件
OTA升级时，LED会随下载进度快速闪烁。
升级成功会自动重启。

 

 

硬件更新说明:

2023/8/24
1.解决了只有2个铜柱不能接地的问题，增加了一个铜柱用来PE接地(插座主体PCB V0.5) 。 感谢@Fareeha @unanxtg 。
2023/7/17

1.硬件发布(插座主体PCB V0.3，直插模块最小系统全引出 V0.1)

 

 

软件更新说明:

2023/12/11
1.添加了HomeAssistant MQTT自动发现设备的能力(以前只能发现MQTT实体)，使用更方便。感谢网友的解决方案和示例代码。

2023/11/27
1.添加了看门狗机制，超过10分钟未发布将自动重启。

2023/11/10
1.增强WiFi断网连重连的能力。

2023/10/19
1.上电启动时，当WIFI未初始化（用户名、密码为空），会在等待1秒后自动进入网页配网界面。
2.客户端ID与MAC地址关联，第一次初始化时，客户端ID自动设置为MAC地址。

2023/10/8
1.修正了频繁切换开关时，有一定几率会造成插座死机的问题。 感谢 @unanxtg 的报错。
2.增加了在网页配网及微信配网界面，也能使用按钮切换开关状态，以及按钮10秒重启插座的功能。
2023/9/30
1.插座初始化时（在连接wifi之前），根据上次开关状态设置本次开关状态。感谢 @star19997 的建议。
2.修正了按钮切换开关状态时，状态没有正确保存的逻辑问题。
2023/9/6
1.增加了电量累计的功能，针对插座断电和不断电重启都有对应的处理。感谢 @matrixwell 的建议。
2.增加了“开关反向”的选项，用于调试。
2023/8/5
1.根据 @star19997 的反馈，调制了MQTT发布数值的阈值。只有当数值变化超过5%（或者距离上次发布时间已有5秒），MQTT才会发布。
2023/7/17
1.根据 @star19997 的反馈，增加了对MQTT用户名、密码的支持。已做好的插座如需更新此功能，除了升级固件，还需要在配网页面升级LittleFS文件系统。因此参数会重置，需要重新配置。
2023/7/17

1.软件发布:BL0942(2023/7/17 12:10)

 

 

致谢：

感谢嘉立创yyds，每个月都要被我薅羊毛打板PCB。

感谢：@star19997 @wivin @NoneZK @czwyg @shayulei @21568P @squarer @ynf88 @nihaome @amenuo @xywl98 @unanxtg @shjdxhkxn @liang_work @jeromeli @tjdxryx 
以及其他在评论区留言的大佬。因为你们的意见和建议，让我得到很多启发、学习到了更多的知识。

非常感谢！