ESP32 Pečica za pretakanje Bluetooth: 6 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

V tej vadnici vam bom pokazal, kako zgraditi svojo brezžično peč za ponovno polnjenje, da boste lahko v kuhinji sestavili kakovostne tiskane vezje, ne da bi morali skrbeti za ročno obračanje gumbov in skrbeti, če se vaše plošče preveč segrejejo! Ne samo to, ampak bomo uporabili vgrajeno funkcijo Bluetooth Low Energy (BLE) ESP32 (kaj bi še uporabili v letu 2018), pa tudi dodaten modul, ki sem ga zgradil kot del odprtega -ekosistem za nadzor pretoka vira, imenovan "Reflowduino". Prav tako bomo programirali vse v okolju Arduino IDE in uporabili vse, kar smo se naučili v prejšnji vadnici, za nadzor nastavitve preoblikovanja z aplikacijo za Android po meri. Na svoji strani Reflowduino Github sem zagotovil vse oblikovalske datoteke, na primer skice Arduino, predstavitveno aplikacijo in projektni wiki (veliko informacij!).

Če tega še niste storili, si oglejte to vadnico o uporabi funkcije nizkoenergijske tehnologije Bluetooth ESP32 z Arduino IDE in vzpostavitvi dvosmerne komunikacije s prilagojeno aplikacijo za Android, ker ima veliko ustreznih informacij v zvezi s tem, kaj bomo pokrivali tukaj. Če pa vam ni vseeno za notranje delovanje povezave Bluetooth in aplikacije, nadaljujte z branjem in pokazal vam bom, kako brezhibno deluje vaša nastavitev pečice! Moj cilj te vadnice je, da postane kratek in sladek, hkrati pa kljub temu prenašam ključna sporočila!

Zavrnitev odgovornosti glede varnosti

Če ste začetnik v elektroniki ali nimate ustreznih izkušenj pri delu z omrežno napetostjo, predlagam, da se z njo ne zapletate, se posvetujete s strokovnjakom ali nadaljujete z učenjem, dokler niste dovolj usposobljeni! Ne odgovarjam za kakršne koli napake, ki bi lahko nastale zaradi napačne uporabe Reflowduina ali z njim povezanih komponent ali električnega sistema (vključno z električnim napajanjem). Po potrebi upoštevajte vse varnostne ukrepe, kot so rokavice in certificirana zaščitna očala. Poleg tega ni priporočljivo, da uporabljate isti aparat za pretakanje PCB -jev in tudi za kuhanje hrane za porabo, kar lahko povzroči zastrupitev s hrano, zlasti s svinčeno spajkalnico. Za svoja dejanja ste v celoti odgovorni in jih izvajate na lastno odgovornost!

S tem začnimo!

Korak: Zberite dele

Za to vadnico boste potrebovali naslednje komponente:

• Razvojna plošča DOIT ESP32
• Kabel mikro USB (za nalaganje kode in napajanje razvojne plošče ESP32)
• Reflowduino32 modul "nahrbtnik" za razvojno ploščo ESP32
• Toaster (za več podrobnosti preberite komentarje spodaj)
• Termoelement tipa K (vključen v Reflowduino32)
• Relejni modul Sidekick (prihaja z močnim napajalnim kablom C13)
• 2x moško-moški mostični kabli Dupont (za povezavo Reflowduino32 z relejskim modulom)
• Majhen izvijač z ravno glavo (za privijanje vijačnih sponk)

Glavne sestavine tukaj so razvojna plošča ESP32, Reflowduino32 in relejni modul Sidekick ter seveda sama opekač kruha. Spodaj bom na kratko razložil vsako postavko:

ESP32 Dev Board + Reflowduino32

Trenutno je Reflowduino32 zasnovan tako, da se priključi na ploščo za razvijalce ESP32, zato mora imeti plošča za razvijalce ustrezen razmik med glavami in izpise, da lahko to deluje. Nahrbtnik Reflowduino32 sem oblikoval posebej za razvojno ploščo "DOIT" ESP32, saj sem opazil, da je ta na voljo na spletu in se zdi, da se pogosto uporablja. Če pa najdete drugo ploščo za razvijalce ESP32, ki ima enake izpiske in razmik med zavihki, mi to sporočite, ker bi tudi to moralo delovati!

Toaster pečica

Jasno bi moralo biti, kaj to počne v veliki shemi stvari, vendar morda ni tako očitno, katero vrsto in model izbrati. Osebno sem preizkusil to poceni opekač za kruh Walmart, ki je ocenjen na 1100 W in je precej splošen. Mislim, da bi moralo biti vse, kar je nad 1000 W, primerno za ljubiteljsko uporabo, vendar obstajajo določeni premisleki. Ključne stvari, ki jih morate iskati v opekaču za kruh, so moč (po možnosti> 1000 W), velikost (koliko plošč želite namestiti vanj?), Konfiguracija pladnja (ali ima lep, raven pladenj, s katerim lahko postavite ali je tiskano vezje vklopljeno?) in ne glede na to, ali gre za konvekcijsko opekač kruha (morda boste kuhali večje serije plošč in želite enakomernejšo porazdelitev temperature po pečici?). Vsi ti dejavniki so res odvisni od vaše osebne uporabe, vendar se mi je poceni, generični opekač za kruh Walmart odlično obnesel.:)

Morda se boste vprašali, kaj pa kuhalne plošče? Po mojem mnenju bi se izognil grelnim ploščam, ker imajo običajno visoko toplotno maso. To pomeni, da se bodo po tem, ko ga izklopite, segrevali in se še naprej segrevali. Zaradi tega je za natančen nadzor temperature res nepredvidljiv, saj lahko temperatura preseže velike količine in potencialno poškoduje vse ranljive komponente na vaših ploščah. V bistvu bi uporaba vroče plošče uničila namen uporabe regulatorja pretoka.

Relejni modul

Za nadzor temperature moramo vklopiti in izklopiti opekač kruha glede na temperaturo, ki jo odčitamo s termoelementa. Toaster je aparat za izmenični tok in ima relativno visoko moč (pri opekačih za 120VAC običajno porabi približno 8-10A), zato se moramo prepričati, da ga lahko pravilno poganjamo, ne da bi preobremenili rele. Drugi pomislek je krmilna napetost releja. Večina hobističnih relejev (združljivih z Arduinom), ki lahko preklopijo visoke tokove, je ocenjena za vhode 5V, vendar v tej vadnici obravnavamo ESP32, ki deluje na 3.3V. To pomeni, da nam povprečni relejni modul Joe morda ne bo deloval. Če pa želite uporabiti drug relejski modul, sem oblikoval funkcijo, kjer lahko spremenite krmilno napetost releja s privzetih 3,3 V na napetost "VIN" na plošči za razvijalce ESP32, ki je privzeto ~ 5 V pri napajanju prek USB. Teoretično pa bi ga lahko zunanje napajali z nečim višjim od 5V, recimo 9V, nato pa bo krmilna napetost releja 9V. Kot rečeno, običajno ne potrebujete ničesar nad 5V.

To je deloma tudi razlog, zakaj sem ustvaril relejni modul Sidekick, polprevodniški rele z veliko močjo, ki lahko preklopi katero koli legalno 120-vatno napravo in brez hrupa (polprevodniški), kot so tradicionalni releji! Prav tako ima zelo varne in priročne priključke ter za enostavno priključitev aparata, mikrokrmilnika in električnega omrežja (stenska vtičnica), zato bom tukaj uporabil to. Najbolj kul je, da vam za nadzor toasterja sploh ni treba odpreti opekača!

2. korak: Namestitev strojne opreme

Koncepti nadzora

Koncept je precej preprost: naš cilj je končno nadzorovati temperaturo v opekaču. Če želite to narediti, moramo toaster redno vklapljati in izklapljati z relejskim modulom, podobno kot PWM, vendar njegova zelo počasna različica (vsako časovno okno je 2s, zato je lahko vklopljeno 1,5s in izklopljeno 0,5s). Za pogon releja moramo dati ustrezno napetost na krmilne zatiče releja (logika HIGH = ON, LOW = OFF). V našem primeru dva relejna krmilna vhoda preprosto priključimo na relejni vijačni priključek Reflowduino32. Razlog, da digitalnih zatičev ESP32 ne povežemo neposredno z relejem, je ta, ker rele črpa dober del toka (v primerjavi s tem, kar zmorejo vtiči IO) in ne želimo preobremeniti ESP32. Reflowduino32 vključuje MOSFET stikalo na nizki strani in lahko prenese več kot 200 mA toka, s čimer prihrani zatiče ESP32 pred morebitnimi poškodbami.

V bistvu samo sledite zgornjemu ožičenju "Reflowduino32 + Sidekick Control" in bi morali iti!

Ročaji za opekač kruha

Verjemite ali ne, to je ključni del te vadnice! Če tukaj ne boste pozorni, se boste spraševali, zakaj se vaš opekač ne vklopi, tudi če ste vse drugo popolnoma sledili. Zakaj? No, da bi lahko opekač upravljali od zunaj (prek napajalnega kabla), ne da bi ga odprli, moramo narediti opekač, kot da bi bil vedno prižgan, če bi ga priklopili neposredno v steno. Ker opekač preklopi rele, ki ga lahko nadzorujemo, ko je opekač izklopljen, če pa je opekač včasih vklopljen ali včasih izklopljen, ko je rele aktiven, se pripravljamo na okvaro. Zato moramo najprej nastaviti gumbe opekača za kruh. Večina toasterjev ima tri gumbe: enega za temperaturo, enega za nastavitev pečenja in drugega za časomer. Kar morate storiti, je naslednje:

• Maksimalno izklopite temperaturo (ne želimo, da se postopek ponovnega polnjenja ustavi na sredini poti!)
• Možnost kuhanja nastavite na "Peci" ali karkoli, zaradi česar se v notranjosti vklopijo vsa ogrevalna vlakna!
• Izklopite časovnik ali, v primeru mojega opekača, obrnite gumb časovnika na "Ostani vklopljen", da se nikoli ne izklopi!

Ko to storite, priključite napajalni kabel toasterja v vtičnico in slišali boste in videli, kako se vklopi. Bingo! Če se bojite, da boste pomotoma izgubili gumbe, jih vroče prilepite, da se nikoli ne premaknejo!

Zdaj, ko je naš toaster vedno vklopljen, ko ga napajamo, ga lahko vklopimo ali izklopimo z relejem brez skrbi, da se bo res vklopil, ko je rele vklopljen.

Opombe o ožičenju

Tukaj je le nekaj opomb, ki vam lahko pomagajo ali ne, ko vse sestavite skupaj:

• Prva stvar, ki jo želite narediti, je, da nahrbtnik Reflowduino32 priključite v prvih šest nožic razvojne plošče DOIT ESP32 (tako da so vijačni spoji na isti strani kot mikro USB na plošči za razvijalce). Če se sprašujete, je nahrbtnik zasnovan tako, da lahko še vedno vstavite žice Dupont v ploščo za razvijalce ESP32 v bližini Reflowduino32, kot je prikazano na zgornji sliki.
• Druga stvar, ki jo je treba upoštevati, je polarnost relejnih vhodov. Oba sta označena poleg vijačnih sponk, vendar vas želim prihraniti, da ju slučajno ne zamenjate in se vprašate, kaj se dogaja, ko se opekač ne vklopi!
• Termoelement morate priključiti tudi na vijačni priključek nahrbtnika Reflowduino32. Sprva bo morda težko ugotoviti, katera žica je katere barve (rumena ali rdeča), zato boste morda morali uporabiti noht in nežno odlepiti izolacijo. Vendar pa tega ne storite s silo, da bi čim bolj zmanjšali obrabo!
• Nekaj ljudi sem prebralo, da bi lahko dobili natančnejše rezultate, če termoelement privijete v odpadno tiskano vezje, tako da konica pride v stik s površino tiskanega vezja. Odpadna plošča podobne velikosti kot plošče, ki jih sestavljate, bo dala termoelementu primerljivo toplotno maso in zato naredila odčitke natančnejše. To je smiselno, če pomislite na ohladitev; brez odpadnega tiskanega vezja se bo konica termoelementa ohladila veliko hitreje kot tiskana vezja, ki jih sestavljate, enako pa je tudi pri hitrejšem segrevanju.
• Na relejnem modulu Sidekick je stikalo za vklop. Če tega ne vklopite, se opekač ne segreje! Zaenkrat pa pustite, preden kodo naložimo na ploščo ESP32.

Korak: Namestitev ESP32 Arduino IDE

Zdaj, ko ste nastavili vso strojno opremo, poglejmo programsko opremo, ki je potrebna za zagon vsega.

Opomba: Ta spodnja navodila za namestitev ESP32 Arduino izvirajo neposredno iz 2. koraka moje prejšnje vadnice ESP32 Bluetooth. To je eno tistih krajev, kjer bi bilo dobro, če si še niste ogledali te vadnice, če želite izvedeti več o zmogljivostih Bluetooth ESP32.

To je precej očitno, vendar morate najprej namestiti Arduino IDE. Dovolj rečenega.

Namestitev paketa ESP32

Naslednja stvar, ki jo morate storiti, je, da namestite paket ESP32 za Arduino IDE po navodilih za Windows ali Mac. Rekel bom, da morate za Windows, ko vam navodila govorijo o odpiranju "Git GUI", prenesti in nastaviti "Git" s navedene povezave, in če težko najdete aplikacijo z imenom "Git GUI", potem potrebujete vse V iskalnem meniju morate poiskati "Git GUI" in videli boste majhno ikono z ukaznim pozivom (glejte priloženi posnetek zaslona zgoraj). Privzeto se nahaja tudi v "C: / Program Files / Git / cmd / git-gui.exe". Od tam sledite navodilom in bi morali iti! Opomba: Če imate paket ESP32 že nameščen v Arduino IDE, vendar ga niste dobili po tem, ko je bila v paket dodana podpora BLE, priporočam, da odprete "Dokumenti/strojna oprema/espressif" in izbrišete mapo "esp32" in ponovite zgornja navodila za nastavitev. To govorim, ker sem naletel na težavo, pri kateri se tudi po postopku posodobitve na dnu navodil primeri BLE niso pojavili v "Primeri" pod "Primeri za ESP32 Dev Module" v Arduino IDE.

Test ESP32

V Arduino IDE morate najprej odpreti Orodja / ploščo in izbrati ustrezno ploščo. Običajno sploh ni pomembno, katero izberete, vendar so nekatere stvari lahko značilne za ploščo (običajno številčenje GPIO in podobne stvari), zato bodite pozorni! Za svojo ploščo sem izbral "ESP32 Dev Module". Po priključitvi plošče na računalnik prek kabla USB izberite tudi ustrezna vrata COM.

Če želite preveriti, ali je namestitev ESP32 potekala dobro, pojdite na Datoteka / Primeri / ESP32 BLE Arduino in videli boste več vzorčnih skic, kot so "BLE_scan", "BLE_notify" itd. To pomeni, da je v Arduino IDE vse pravilno nastavljeno!

Zdaj, ko je Arduino IDE vse nastavljeno, preizkusite, ali res deluje, tako da odprete primer Blink v meniju Datoteka -> Primeri -> 01. Osnove -> Utripi in vse primerke »LED_BUILTIN« spremenite v »2« (privzeta številka GPIO, ki nadzoruje LED na razvojni plošči DOIT ESP32). Po nalaganju skice bi morali videti, da modra LED utripa vsako sekundo!

4. korak: Demo skica Reflowduino32

Nastavitev knjižnice

Zdaj, ko imate nameščen paket ESP32 Arduino, pojdite v skladišče Reflowduino Github in prenesite skico Reflowduino_ESP32_Demo.ino. (Ko ga poskusite odpreti, vas bo Arduino vprašal, ali želite ustvariti mapo z istim imenom kot skica, v tem primeru kliknite »Da«, da jo odprete). Ta skica je obsežen demontažni prikaz pečice, ki odčita temperaturo s termoelementa, občasno pošlje te odčitke v aplikacijo za Android po meri (omenjeno v naslednjem razdelku), ustrezno upravlja rele (in nazadnje opekač za kruh) na podlagi nadzora PID in prejme ukaze iz aplikacije. Vse to na ESP32! Precej lepo, kaj?

Zdaj, da sestavite to skico, potrebujete naslednje knjižnice:

• Knjižnica Adafruit MAX31855
• Arduino PID knjižnica

Namestite te knjižnice in preverite, ali je skica Reflowduino32 sestavljena, nato pa jo naložite na svojo ploščo za razvijalce ESP32!

Nastavitve pretoka

Blizu zgornjega dela kode je kup vrstic #define. To so stvari, ki jih lahko spremenite glede na svoje potrebe. Če imate na primer spajkalno pasto z nizko temperaturo, bi morda na primer želeli, da bi bila temperatura pretoka nižja, ali če ste imeli spajkano svinčeno pasto. Opazili boste, da sem vključil nekaj tipičnih vrednosti za profil reflow in privzeto bi moralo dobro delovati z nizko temperaturno spajkalno pasto brez svinca. Morda boste pozneje želeli prilagoditi konstante PID, odvisno od vaše fizične nastavitve (čeprav to verjetno ni potrebno). Za več informacij o spajkalnih pasteh in profilih za preoblikovanje obiščite to spletno stran Github wiki.

5. korak: Nastavitev aplikacije

Ko naložite demo skico na svoj ESP32, boste morali kot zadnji korak pri zagonu naše nastavitve namestiti aplikacijo Reflowduino32 za Android! Preprosto prenesite in namestite datoteko.apk v napravo Android z Bluetooth 4.0 ali novejšo in odprite aplikacijo!

Če Bluetooth še ni omogočen, vas bo aplikacija prosila, da ga vklopite. Prepričajte se, da je plošča za razvijalce ESP32 vklopljena in da prikazuje demo skico. Prva stvar, ki jo morate storiti, je, da se v aplikaciji povežete z ESP32 prek Bluetootha, nato pa kmalu za tem, da na zgornjem levem gumbu piše "Povezano!" če ste pravilno priključili par, bi se morali na zaslonu prikazati odčitki temperature. Če tega ne storite, preverite termoelement in se prepričajte, da imate v vijačni sponki varno povezavo.

Zdaj je čas, da preizkusite zabavne stvari! Preklopite stikalo v položaj "vklopljeno" na modulu Sidekick in pritisnite gumb "START" v aplikaciji. Lučka toasterja bi morala zasvetiti in slišati je treba, da žarilne nitke rahlo ropotajo in sčasoma opazijo, kako svetijo, ko se segrejejo! Prav tako bi morala zasvetiti modra LED dioda na plošči za razvijalce ESP32, ki označuje, da postopek ponovnega polnjenja poteka.

Ko se postopek preoblikovanja nadaljuje, bi morali v aplikaciji začrtati lep profil preoblikovanja. Ko temperatura doseže temperaturo ponovnega vpijanja, je dobra praksa, da odprete vrata pečice toasterja, da pustite toploto pobegniti, da se plošča ohladi, sicer se bo temperatura še dodatno dvignila. Na klasični plošči Reflowduino je zvočni signal, ki vas opozori, kdaj to storite, tukaj pa boste morali presoditi glede na temperaturo, prikazano v aplikaciji, kar ni težko.

Ko se plošča ohladi na določen prag (privzeto 40 *C, vendar to lahko spremenite v kodi), se bo postopek preoblikovanja zaključil in modra LED se bo ugasnila in aplikacija bo shranila podatke o prenovi v datoteko na telefon, da ga lahko uvozite v Excel. Za več informacij o uvozu shranjenih podatkov v Excel obiščite to wiki stran Github.

To je skoraj to!