ESP32 Bluetooth pećnica za ponovno punjenje: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

U ovom tutorijalu pokazat ću vam kako izgraditi vlastitu bežičnu pećnicu s reflowom kako biste mogli sastaviti kvalitetne PCB -ove u svojoj kuhinji bez brige o ručnom okretanju gumba i brinuti ako vam se ploče prevruće! I ne samo to, već ćemo koristiti ugrađenu Bluetooth niskoenergetsku (BLE) funkcionalnost ESP32 (jer što biste drugo koristili u 2018.), kao i dodatni modul koji sam izgradio kao dio otvorenog -ekosustav za kontrolu povratnog izvora koji se naziva "Reflowduino". Također ćemo programirati sve u Arduino IDE okruženju i koristiti ono što smo naučili u prethodnom vodiču za kontrolu postavljanja reflow -a s prilagođenom Android aplikacijom. Na mojoj stranici Reflowduino Github pružio sam sve datoteke dizajna, primjerice Arduino skice, demo aplikaciju i projektnu wiki (puno informacija!).

Ako već niste, pogledajte ovaj vodič o korištenju Bluetooth niskoenergetske značajke ESP32 s Arduino IDE-om i uspostavljanju dvosmjerne komunikacije s prilagođenom Android aplikacijom jer ima mnogo relevantnih informacija vezanih za ono što ćemo ovdje pokriti. Međutim, ako vas baš ne zanima unutarnji rad Bluetootha i aplikacije, samo nastavite čitati i pokazat ću vam kako bezbolno raditi s vašom pećnicom! Moj cilj ovog vodiča je da bude kratak i sladak, a da se i dalje prenose ključne poruke!

Odricanje od sigurnosti

Ako ste početnik u elektronici ili nemate odgovarajuće iskustvo za rad s mrežnim naponom, predlažem da se ne petljate s tim, posavjetujete se sa stručnjakom ili nastavite učiti dok ne budete dovoljno vješti! Ne snosim odgovornost za bilo kakve nezgode koje bi mogle nastati uslijed zlouporabe Reflowduina ili povezanih komponenti ili električnog sustava (uključujući napajanje iz mreže). Poduzmite sve mjere opreza prema potrebi, kao što su rukavice i certificirane zaštitne naočale. Štoviše, ne preporučuje se da isti uređaj koristite za pretapanje PCB -a, kao i za kuhanje hrane za potrošnju, što može dovesti do trovanja hranom, osobito olovnim lemljenjem. Vi ste u potpunosti odgovorni za svoje postupke i radite ih na vlastitu odgovornost!

S tim, počnimo!

Korak 1: Skupite dijelove

Za ovaj vodič trebat će vam sljedeće komponente:

• DOIT ESP32 razvojna ploča
• Mikro USB kabel (za učitavanje koda i napajanje ESP32 ploče za razvoj)
• Reflowduino32 modul "ruksak" za razvojnu ploču ESP32
• Toster (za više detalja pročitajte komentare ispod)
• Termopar K-tipa (uključen u Reflowduino32)
• Sidekick relejni modul (dolazi s teškim C13 kabelom za napajanje)
• 2x muško-muške Dupont žice za spajanje (za spajanje Reflowduino32 na relejni modul)
• Mali odvijač s ravnom glavom (za pritezanje vijčanih stezaljki)

Glavni sastojci ovdje su ploča za razvoj ESP32, Reflowduino32 i relejni modul Sidekick i, naravno, sama toster pećnica. Ukratko ću objasniti svaku stavku u nastavku:

ESP32 Dev ploča + Reflowduino32

Trenutno je Reflowduino32 dizajniran za uključivanje u ESP32 ploču za razvoj, tako da ploča za razvoj mora imati odgovarajući razmak između zaglavlja i isječke kako bi ovo funkcioniralo. Dizajnirao sam Reflowduino32 ruksak posebno za razvojnu ploču "DOIT" ESP32 jer sam primijetio da je to lako dostupno na Internetu i čini se da se široko koristi. Međutim, ako ipak pronađete drugu ESP32 dev ploču koja ima iste pinouts i razmak između pinova, javite mi jer bi i to trebalo funkcionirati!

Toster-pečnica

Trebalo bi biti prilično očito što to čini u velikoj shemi stvari, ali možda nije tako očito koji tip i model odabrati. Osobno sam testirao ovu jeftinu Walmart toster pećnicu čija je snaga 1100W i prilično je općenita. Mislim da bi sve iznad 1000 W trebalo biti prikladno za hobističku upotrebu, ali postoje određena razmatranja. Ključne stvari koje treba potražiti u tosteru su snaga (po mogućnosti> 1000 W), veličina (koliko ploča želite staviti u nju?), Konfiguracija ladice (ima li lijepu, ravnu ladicu koju možete koristiti za stavljanje je li PCB uključen?) i radi li se o konvekcijskoj toster -pećnici ili ne (možda ćete kuhati veće ploče ploča i želite ravnomjerniju raspodjelu temperature po pećnici?). Svi ti čimbenici doista ovise o vašoj osobnoj primjeni, ali za mene je jeftini, generički Walmart toster radio sasvim u redu.:)

Možda ćete pitati, što je s ringlama? Po mom mišljenju, ja bih se klonio vrućih ploča jer imaju tendenciju imati visoku toplinsku masu. To znači da će se zagrijati i nastaviti zagrijavati čak i nakon što ga isključite. To ga čini doista nepredvidivim za preciznu kontrolu temperature jer temperatura može preći velike količine i potencijalno ozlijediti sve osjetljive komponente na vašim pločama. U osnovi bi korištenje vruće ploče poništilo svrhu korištenja regulatora reflowa.

Relejni modul

Kako bismo kontrolirali temperaturu, moramo uključiti i isključiti toster prema temperaturi koju očitavamo s termoelementa. No, toster je uređaj s izmjeničnom strujom i relativno je velike snage (s tosterima od 120VAC obično crpi oko 8-10A) pa se moramo pobrinuti da ga možemo ispravno pokretati bez preopterećenja releja. Drugo razmatranje je upravljački napon releja. Većina releja hobista (kompatibilnih s Arduinom) sposobnih za prebacivanje velikih struja ocijenjeni su za 5V ulaze, ali u ovom vodiču imamo posla s ESP32 koji radi na 3.3V. To znači da nam prosječni Joe relejni modul možda neće raditi. Međutim, u slučaju da želite koristiti drugi relejni modul, osmislio sam značajku u kojoj možete promijeniti upravljački napon releja sa zadanih 3,3 V na "VIN" napon ESP32 dev ploče, koji je prema zadanim postavkama ~ 5 V kada se napaja putem USB -a. Međutim, teoretski biste ga mogli napajati izvana s nečim većim od 5V, recimo 9V, a tada će upravljački napon releja biti 9V. S obzirom na to, obično vam neće trebati ništa iznad 5V.

Ovo je djelomično razlog zašto sam stvorio Sidekick relejni modul, snažni poluprovodnički relej koji može prebaciti bilo koji legalni 120VAC uređaj i bez ikakvog šuma (u čvrstom stanju) poput tradicionalnih releja! Također ima vrlo sigurne i prikladne konektore te za jednostavno spajanje uređaja, mikrokontrolera i napajanja (zidna utičnica naizmjenične struje) pa ću ovdje koristiti ovo. Sjajan dio je što čak ni ne morate otvarati toster pećnicu da biste njime upravljali!

Korak 2: Postavljanje hardvera

Koncepti kontrole

Zaista, koncept je prilično jednostavan: Na kraju nam je cilj kontrolirati temperaturu unutar tostera. Da bismo to učinili, moramo periodično uključivati i isključivati toster pećnicu pomoću relejnog modula, analogno PWM -u, ali njegova jako spora verzija (svaki vremenski prozor je 2s, pa bi mogao biti uključen 1,5 s, a isključen 0,5 s). Da bismo pokrenuli relej, moramo mu dati odgovarajući napon na upravljačkim pinovima releja (logika HIGH = ON, LOW = OFF). U našem slučaju jednostavno spojimo dva upravljačka ulaza releja na vijčani terminal releja Reflowduino32. Razlog zašto izravno ne povezujemo digitalne pinove ESP32 s relejem je taj što relej povlači dobar dio struje (u usporedbi s onim što IO pinovi mogu podnijeti) i ne želimo preopteretiti ESP32. Reflowduino32 uključuje MOSFET prekidače na niskoj strani i može podnijeti preko 200mA struje, čime se čuvaju pinovi ESP32 od potencijalnih oštećenja.

U osnovi samo slijedite gornji dijagram ožičenja "Reflowduino32 + Sidekick Control" i trebali biste biti spremni!

Ručice za pećnicu tostera

Vjerovali ili ne, ovo je ključni odjeljak u ovom vodiču! Ako ovdje ne obratite pozornost, zapitat ćete se zašto se vaš toster ne uključuje čak i ako ste sve ostalo savršeno slijedili. Zašto? Pa, kako bismo tosterom upravljali izvana (preko kabela za napajanje) bez otvaranja, moramo napraviti toster kao da je uvijek uključen ako ga priključimo izravno na zid. Budući da je toster uključen relejem, možemo kontrolirati kada je toster isključen, ali ako je toster ponekad uključen ili ponekad isključen kada je relej aktivan, tada se postavljamo za kvar. Zato prvo što moramo učiniti je postaviti gumb tostera. Većina pećnica za toster imat će tri gumba: jedno za temperaturu, jedno za podešavanje pečenja, a drugo za mjerač vremena. Ono što trebate učiniti je sljedeće:

• Maksimalno smanjite temperaturu (ne želimo da se naš postupak ponovnog punjenja zaustavi na pola puta!)
• Opciju kuhanja postavite na "Pečenje" ili bilo što što čini da se svi grijaći niti uključe unutra!
• Isključite mjerač vremena ili, u slučaju mog tostera, okrenite gumb timera na "Ostani uključen" tako da se nikada ne isključi!

Nakon što to učinite, priključite kabel napajanja tostera u utičnicu i trebali biste čuti i vidjeti kako se uključuje. Bingo! Ako u slučaju da se bojite da ćete slučajno izgubiti gumbe, slobodno ih zalijepite vrućim mjestima kako se nikada ne bi pomaknuli!

Sada kada je naš toster uvijek uključen kad je uključen, možemo ga uključiti ili isključiti s relejem bez imalo mira da će se doista uključiti kad je relej aktivan.

Napomene o ožičenju

Evo samo nekih napomena koje vam mogu, ali i ne moraju pomoći pri sastavljanju svega:

• Prvo što želite učiniti je priključiti ruksak Reflowduino32 u prvih šest pinova razvojne ploče DOIT ESP32 (tako da su vijčani priključci na istoj strani kao i mikro USB na ploči za razvoj). U slučaju da se pitate, ruksak je dizajniran tako da još uvijek možete umetnuti Dupont žice u ESP32 dev ploču uz Reflowduino32 kao što je prikazano na gornjoj slici.
• Još jedna stvar koju treba uzeti u obzir je polaritet relejnih ulaza. Oboje su označeni pored vijčanih stezaljki, ali želim vas poštedjeti da ih slučajno ne zamijenite i pitate se što se događa kad se toster ne uključi!
• Također morate spojiti termoelement na vijčani terminal na Reflowduino32 ruksaku. U početku bi moglo biti teško vidjeti koja je žica koje boje (žuta ili crvena) pa ćete možda morati upotrijebiti nokat i lagano malo odlijepiti izolaciju. Međutim, nemojte to činiti nasilno kako biste smanjili trošenje!
• Čitao sam od nekih ljudi da biste mogli dobiti točnije rezultate ako termoelement uvučete u otpadnu PCB ploču tako da vrh dodiruje površinu PCB -a. Daska za otpad slične veličine kao i ploče koje sastavljate dat će termoelementu usporedive toplinske mase i stoga učiniti očitanja točnijima. Ovo ima smisla ako razmišljate o hlađenju; bez otpadnog PCB -a vrh termopara će se ohladiti mnogo brže od PCB -a koji sastavljate, a isto vrijedi i za puno brže zagrijavanje.
• Na relejnom modulu Sidekick nalazi se prekidač za napajanje. Ako ovo nije uključeno, toster se neće zagrijati! Međutim, za sada to ostavite isključeno prije nego što prenesemo kôd na ESP32 ploču.

Korak 3: Postavljanje ESP32 Arduino IDE -a

Sada kada ste postavili sav hardver, pogledajmo softver koji je potreban za sve pokretanje.

Napomena: Ove donje upute za instalaciju ESP32 Arduino dolaze izravno iz 2. koraka mog prethodnog vodiča za ESP32 Bluetooth. Ovo je jedno od onih mjesta na kojima ako već niste, možda bi bilo dobro provjeriti taj vodič kako biste saznali više o Bluetooth mogućnostima ESP32.

To je prilično očito, ali prvo što trebate učiniti je instalirati Arduino IDE. Dovoljno je rekao.

Instalacija paketa ESP32

Sljedeće što trebate učiniti je instalirati paket ESP32 za Arduino IDE slijedeći upute za Windows ili upute za Mac. Reći ću da za Windows kad vam upute kažu da otvorite "Git GUI" morate preuzeti i postaviti "Git" s navedene veze, a ako vam je teško pronaći aplikaciju pod nazivom "Git GUI" onda vam sve treba Dovoljno je pretražiti "Git GUI" u izborniku Start i vidjet ćete malu ikonu koja izgleda poput naredbenog retka (pogledajte priloženu snimku zaslona gore). Također se prema zadanim postavkama nalazi u "C: / Program Files / Git / cmd / git-gui.exe". Odatle slijedite upute i trebali biste krenuti! Napomena: Ako već imate instaliran paket ESP32 u Arduino IDE -u, ali ga niste dobili nakon što je BLE podrška dodana u paket, preporučio bih da odete na "Dokumenti/hardver/espressif" i izbrišete mapu "esp32" i ponovite gore navedene upute za postavljanje. Govorim to jer sam naišao na problem u kojem se ni nakon što su slijedili postupak ažuriranja na dnu uputa, BLE primjeri nisu pojavljivali u "Primjerima" pod "Primjeri za ESP32 Dev modul" u Arduino IDE -u.

ESP32 test

U Arduino IDE -u prvo što trebate učiniti je otići na Tools / Board i odabrati odgovarajuću ploču. Obično nije važno koje ćete odabrati, ali neke stvari mogu biti specifične za ploču (obično GPIO numeriranje i slične stvari) pa pripazite! Za ploču sam odabrao "ESP32 Dev Module". Također nastavite i odaberite ispravan COM priključak nakon povezivanja ploče s računalom putem USB kabela.

Kako biste provjerili je li instalacija ESP32 prošla dobro, idite na Datoteka / Primjeri / ESP32 BLE Arduino i trebali biste vidjeti nekoliko primjera skica, poput "BLE_scan", "BLE_notify" itd. To znači da je sve ispravno postavljeno u Arduino IDE -u!

Sad kad je Arduino IDE sve postavljeno, provjerite radi li stvarno tako da otvorite Blink primjer pod Datoteka -> Primjeri -> 01. Osnove -> Trepni i promijenite sve instance "LED_BUILTIN" u "2" (zadani GPIO broj koji upravlja LED diodom na razvojnoj ploči DOIT ESP32). Nakon učitavanja skice trebali biste vidjeti plavu LED lampicu koja treperi svake sekunde!

Korak 4: Reflowduino32 demo skica

Postavljanje knjižnice

Sada kada imate instaliran ESP32 Arduino paket, idite u Reflowduino Github spremište i preuzmite skicu Reflowduino_ESP32_Demo.ino. (Kad ga pokušate otvoriti, Arduino će vas pitati želite li stvoriti mapu koja sadrži isto ime kao i skica, u tom slučaju kliknite "Da" da biste je otvorili). Ova skica je opsežna demonstracija pećnice s reflowom koja očitava temperaturu s termoelementa, povremeno šalje ta očitanja u prilagođenu Android aplikaciju (spomenutu u sljedećem odjeljku), kontrolira relej (i na kraju toster) na temelju PID kontrole i prima naredbe iz aplikacije. Sve to na ESP32! Prilično uredno ha?

Za sastavljanje ove skice trebat će vam sljedeće biblioteke:

• Knjižnica Adafruit MAX31855
• Arduino PID knjižnica

Instalirajte ove knjižnice i provjerite je li skica Reflowduino32 kompilirana, a zatim je prenesite na svoju ESP32 ploču za razvoj!

Postavke pretoka

Blizu gornjeg dijela koda nalazi se hrpa #define redova. To su stvari koje možete promijeniti prema svojim potrebama. Na primjer, možda biste htjeli da temperatura ponovnog ulijevanja bude niža ako imate lemnu pastu niske temperature, ili višu ako imate olovnu pastu za lemljenje. Primijetit ćete da sam uključio neke tipične vrijednosti za profil reflowa, a zadana vrijednost trebala bi dobro funkcionirati s paste za lemljenje bez olova pri niskim temperaturama. Možda ćete kasnije htjeti prilagoditi PID konstante ovisno o vašim fizičkim postavkama (iako to vjerojatno nije potrebno). Za više informacija o profilima za lemljenje i profilima za reflow, pogledajte ovu Github wiki stranicu.

Korak 5: Postavljanje aplikacije

Nakon što postavite demo skicu na svoj ESP32, morat ćete instalirati aplikaciju Reflowduino32 za Android kao posljednji korak u pokretanju naše instalacije! Jednostavno preuzmite i instalirajte.apk datoteku na Android uređaj s Bluetoothom 4.0 ili novijim i otvorite aplikaciju!

Ako Bluetooth već nije omogućen, aplikacija će tražiti da ga uključite. Provjerite je li vaša ploča za razvoj ESP32 uključena i radi li demo skica. Prvo što morate učiniti je povezati se s ESP32 putem Bluetootha u aplikaciji, a zatim nedugo nakon što gumb u gornjem lijevom kutu kaže "Povezano!" trebali biste vidjeti očitanja temperature na zaslonu ako ste pravilno spojili par. Ako to ne učinite, provjerite termoelement i provjerite imate li sigurnu vezu u vijčanoj stezaljki.

Sada je vrijeme da isprobate zabavne stvari! Postavite prekidač u položaj "uključeno" na Sidekick modulu i pritisnite gumb "START" na aplikaciji. Svjetlo pećnice u tosteru trebalo bi zasvijetliti i trebali biste čuti kako vlakna stvaraju tiho zveckanje i na kraju ih vidjeti kako svijetle dok se zagrijavaju! Također biste trebali vidjeti da plava LED dioda na ploči za razvoj ESP32 svijetli kako bi označila da je proces ponovnog punjenja u tijeku.

Kako se postupak preoblikovanja nastavlja, trebali biste vidjeti lijep profil preljeva koji se iscrtava u aplikaciji. Kad temperatura dosegne temperaturu ponovnog punjenja, dobra je praksa otvoriti vrata pećnice tostera kako bi toplina otišla kako bi se ploča ohladila, inače će temperatura porasti još neko vrijeme. Na klasičnoj Reflowduino ploči nalazi se zujalica koja vas upozorava kada to trebate učiniti, ali ovdje ćete samo morati procijeniti prema temperaturi prikazanoj u aplikaciji koja nije teška.

Nakon što se ploča ohladi na određeni prag (40 *C prema zadanim postavkama, ali to možete promijeniti u kodu), postupak ponovnog premještanja smatrat će se dovršenim, a plava LED lampica će se isključiti, a aplikacija će spremiti podatke o ponovnom premještanju u datoteku na telefona kako biste ga mogli uvesti u Excel. Više informacija o uvozu spremljenih podataka u Excel potražite na ovoj Github wiki stranici.

To je otprilike to!