תנור אספקת Bluetooth ESP32: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

במדריך זה אראה לך כיצד לבנות תנור מחולל אלחוטי משלך, כך שתוכל להרכיב מחשבי PCB איכותיים במטבח שלך מבלי לדאוג לסובב את הכפתורים באופן ידני ולדאוג אם הלוחות שלך מתחממים מדי! לא רק זה, אלא נשתמש בפונקציונליות המובנית של Bluetooth Low Energy (BLE) של ESP32 (כי במה עוד היית משתמש בשנת 2018), כמו גם במודול הרחבה שבניתי כחלק מפתיחה פתוחה -מערכת אקולוגית לבקרת הזרמת מקור שנקראת "Reflowduino". כמו כן, אנו מתכנתים הכל בסביבת Arduino IDE ונשתמש במה שלמדנו במדריך קודם לשליטה על הגדרת ה- reflow באמצעות אפליקציית Android מותאמת אישית. סיפקתי את כל קבצי העיצוב, רישומי ארדואינו לדוגמא, אפליקציית הדגמה וויקי פרוייקטים (הרבה מידע!) בדף Reflowduino Github שלי.

אם עדיין לא עשית זאת, עיין במדריך זה בנושא שימוש בתכונת ה- Bluetooth נמוכה של ESP32 עם Arduino IDE וביסוס תקשורת דו כיוונית עם אפליקציית אנדרואיד מותאמת אישית מכיוון שיש לה הרבה מידע רלוונטי הקשור למה שנעסוק כאן.. עם זאת, אם לא באמת אכפת לך מההתנהלות הפנימית של ה- Bluetooth והאפליקציה, המשך לקרוא ואני אראה לך כיצד לגרום להתקנת תנור ההזרמה שלך לפעול ללא כאבים! המטרה שלי להדרכה זו היא להפוך אותה לקצרה ומתוקה תוך העברת המסרים המרכזיים!

כתב ויתור בטיחות

אם אתה מתחיל בתחום האלקטרוניקה או שאין לך את הניסיון המתאים לעבוד עם מתח חשמלי, הייתי מציע לך לא להתעסק עם זה, להתייעץ עם איש מקצוע או להמשיך ללמוד עד שאתה מספיק בקיא! אינני אחראי לכל תקלות שעלולות להתרחש עקב שימוש לרעה ב- Reflowduino או ברכיביו או במערכת החשמל הקשורים אליו (כולל חשמל). נקט בכל אמצעי הבטיחות במידת הצורך, כגון כפפות ומשקפי בטיחות מוסמכים. יתר על כן, לא מומלץ להשתמש באותו מכשיר להזרמת PCB וגם לבישול מזון לצריכה, מה שעלול לגרום להרעלת מזון, במיוחד עם הלחמה עופרת. אתה אחראי באופן מלא למעשיך, ובצע אותם על אחריותך בלבד!

עם זה, בואו נתחיל!

שלב 1: אסוף חלקים

להדרכה זו תזדקק לרכיבים הבאים:

• לוח פיתוח DOIT ESP32
• כבל מיקרו USB (להעלאת קוד והפעלת לוח ה- ESP32 dev)
• מודול "תרמיל" Reflowduino32 ללוח ה- dev ESP32
• טוסטר אובן (קראו את ההערות למטה לפרטים נוספים)
• זוג תרמו מסוג K (כלול ב- Reflowduino32)
• מודול ממסר Sidekick (מגיע עם כבל חשמל C13 כבד)
• 2x חוטי מגשר Dupont זכר-זכר (לחיבור Reflowduino32 למודול הממסר)
• מברג ראש ראש קטן (להידוק מסופי הבורג)

המרכיבים העיקריים כאן הם לוח ה- ESP32 dev, Reflowduino32, ומודול ממסר Sidekick, וכמובן, תנור הטוסטר עצמו. אני אסביר בקצרה כל פריט להלן:

לוח ESP32 Dev + Reflowduino32

נכון לעכשיו Reflowduino32 מיועד להתחבר ללוח ה- dev של ESP32 כך שלוח ה- dev צריך להיות בעל המרווח והסיכות הכותרות הנכונות כדי שזה יעבוד. עיצבתי את תרמיל Reflowduino32 במיוחד עבור לוח ה- ESP32 "DOIT" מאחר ששמתי לב שזה זמין באינטרנט ונראה שיש בו שימוש נרחב. עם זאת, אם אתה מוצא לוח אחר של ESP32 שיש לו את אותו pinouts ומרווח סיכות אז אנא יידע אותי כי זה אמור לעבוד גם כן!

טוסטר אובן

זה צריך להיות די ברור מה זה עושה בתוכנית הדברים הגדולה, אבל אולי זה לא כל כך ברור לגבי איזה סוג ודגם לבחור. באופן אישי בדקתי את תנור הטוסטר הזול הזה של וולמארט שמדורג ב- 1100W והוא די גנרי. אני חושב שכל דבר מעל 1000W אמור להתאים לשימוש חובבני אבל יש שיקולים מסוימים. הדברים העיקריים שצריך לחפש בטוסטר הם הספק (> 1000W עדיף), הגודל (כמה לוחות אתה רוצה להכניס לתוכו?), תצורת המגש (האם יש לו מגש נחמד ושטוח שאפשר להשתמש בו כדי לשים אותו? הלוח המודפס פועל?) והאם זה תנור טוסטר הסעה או לא (אולי תבשלו לוחות גדולים יותר ותרצו חלוקת טמפרטורות אחידה יותר בכל התנור?). כל הגורמים הללו תלויים באמת ביישום האישי שלך, אך בשבילי הטוסטר הזול והגנרי של וולמארט עבד מצוין.:)

אתה יכול לשאול, מה עם צלחות חמות? לדעתי הייתי מתרחק מצלחות חמות כיוון שהן בעלות מסה תרמית גבוהה. המשמעות של זה היא שהם יתחממו וימשיכו להתחמם אפילו טוב לאחר שתכבה אותו. זה הופך את זה ממש בלתי צפוי לבקרת טמפרטורה מדויקת מכיוון שהטמפרטורה יכולה לעקוף בכמויות גדולות ולפגוע בכל רכיבים פגיעים בלוחות שלך. בעצם שימוש בפלטה חמה יביס את מטרת השימוש בבקר הזרמה מלכתחילה.

מודול ממסר

על מנת לשלוט על הטמפרטורה עלינו לשלוט ולכבות את הטוסטר בהתאם לטמפרטורה שקראנו מהצמד התרמי. עם זאת, תנור הטוסטר הוא מכשיר AC והוא בעל הספק גבוה יחסית (עם טוסטרים של 120VAC בדרך כלל שואבים בערך 8-10A) ולכן עלינו לוודא שנוכל להניע אותו כראוי מבלי להעמיס את הממסר. שיקול נוסף הוא מתח הבקרה של הממסר. רוב ממסרי החובבים (תואמי Arduino) המסוגלים להחליף זרמים גבוהים מדורגים בכניסות 5V אך במדריך זה אנו עוסקים ב- ESP32 הפועל על 3.3V. המשמעות היא שמודול ממסר הג'ו הממוצע לא יכול לעבוד עבורנו. עם זאת, במידה ותרצה להשתמש במודול ממסר אחר תכננתי תכונה שבה תוכל לשנות את מתח בקרת הממסר מ -3.3 V ברירת המחדל למתח "VIN" של לוח ה- ESP32 dev, אשר כברירת מחדל הוא ~ 5V כאשר הוא מופעל באמצעות USB. עם זאת, תאורטית תוכל להפעיל אותו באופן חיצוני עם משהו גבוה מ- 5V, נניח 9V, ואז מתח השליטה בממסר יהיה 9V. עם זאת, בדרך כלל לא תזדקק למשהו מעל 5V.

זוהי הסיבה שבגללה יצרתי את מודול ממסר Sidekick, ממסר מצב מוצק בעל עוצמה גבוהה המסוגל להחליף כל מכשיר 120VAC חוקי וללא כל רעש לחיצה (מצב מוצק) כמו ממסרים מסורתיים! יש לו גם מחברים בטוחים ונוחים מאוד ולחיבור קל של המכשיר, הבקר והחשמל (שקע החשמל) אז זה מה שאשתמש כאן. החלק המגניב הוא שאתה אפילו לא צריך לפתוח את תנור הטוסטר כדי לשלוט בו!

שלב 2: התקנת חומרה

מושגי שליטה

באמת, הרעיון די פשוט: בסופו של דבר המטרה שלנו היא לשלוט על הטמפרטורה בתוך תנור הטוסטר. לשם כך עלינו לשלוט ולכבות את תנור הטוסטר מעת לעת באמצעות מודול הממסר, מקביל ל- PWM אך גירסה איטית מאוד שלו (כל חלון זמן הוא 2 שניות, כך שהוא יכול להיות מופעל למשך 1.5 שניות ולכבוי למשך 0.5 שניות). על מנת להניע את הממסר עלינו לתת לו מתח תקין על סיכות השליטה בממסר (לוגיקה HIGH = ON, LOW = OFF). במקרה שלנו אנו פשוט מחברים את שתי כניסות הבקרה ממסר למסוף בורג הממסר של Reflowduino32. הסיבה שאנחנו לא מחברים ישירות את הפינים הדיגיטליים ESP32 לממסר היא כי הממסר שואב מעט זרם (בהשוואה למה שסיכות ה- IO יכולות להתמודד) ואנחנו לא רוצים להעמיס על ה- ESP32. Reflowduino32 כולל מיתוג בצד נמוך של MOSFET והוא יכול להתמודד עם מעל 200mA של זרם, ובכך לחסוך את סיכות ה- ESP32 מכל נזק אפשרי.

בעיקרון עקוב אחר תרשים החיווט "Reflowduino32 + Sidekick Control" לעיל וכדאי שתצא טוב!

כפתורי תנור לטוסטר

תאמינו או לא, זהו פרק מכריע במדריך זה! אם אתה לא שם לב כאן אתה תוהה מדוע הטוסטר שלך אינו נדלק גם אם עקבת אחר כל השאר בצורה מושלמת. למה? ובכן, על מנת שנוכל לשלוט על הטוסטר מבחוץ (באמצעות כבל החשמל שלו) מבלי לפתוח אותו, עלינו להפוך את הטוסטר כאילו הוא דולק תמיד אם נחבר אותו ישירות לקיר. מכיוון שהטוסטר מופעל על ידי הממסר, אנו יכולים לשלוט כאשר הטוסטר כבוי, אך אם הטוסטר לפעמים מופעל או לפעמים כשהממסר פעיל, אנו קובעים לעצמנו כישלון. זו הסיבה שהדבר הראשון שעלינו לעשות הוא להגדיר את כפתורי הטוסטר. לרוב תנורי הטוסטר יהיו שלושה כפתורים: אחד לטמפרטורה, אחד להגדרת האפייה ואחר לטיימר. מה שאתה צריך לעשות הוא הדברים הבאים:

• מקסימום את הטמפרטורה (אנחנו לא רוצים שתהליך ההזרמה שלנו יפסיק באמצע הדרך!)
• הגדר את אפשרות הבישול ל"אפייה "או כל מה שגורם לכל נימי החימום להידלק בפנים!
• הגדל את זמן הטיימר או במקרה של הטוסטר שלי, סובב את כפתור הטיימר ל"השאר על "כך שהוא לא יכבה לעולם!

לאחר ביצוע פעולה זו, חבר את כבל החשמל של הטוסטר לשקע וכדאי לשמוע ולראות כיצד הוא נדלק. בינגו! אם אתה חושש שתטעה את הכפתורים בטעות, אל תהסס להדביק אותם במקומם כך שלעולם לא יזוז!

כעת, כשהטוסטר שלנו תמיד מופעל כשהוא מופעל, אנו יכולים להדליק או לכבות אותו עם הממסר בראש שקט שהוא אכן יופעל כאשר הממסר פעיל.

הערות חיווט

להלן רק כמה הערות שאולי עוזרות לך אולי בעת חיבור הכל:

• הדבר הראשון שאתה רוצה לעשות הוא לחבר את תרמיל Reflowduino32 לששת הפינים הראשונים של לוח ה- devit ESP32 dev (כך שמסופי הבורג יהיו באותו צד כמו מיקרו USB בלוח ה- dev). במקרה שאתה תוהה, התרמיל מתוכנן כך שתוכל עדיין להכניס חוטי Dupont ללוח ה- dev ESP32 הצמוד ל- Reflowduino32 כפי שמוצג בתמונה למעלה.
• דבר נוסף שיש לשים לב אליו הוא הקוטביות של כניסות הממסר. שניהם מסומנים ליד מסופי הבורג אבל אני רוצה לחסוך ממך להחליף אותם בטעות ולתהות מה קורה כשהטוסטר לא נדלק!
• עליך גם לחבר את צמד התרמו במסוף הבורג על תרמיל Reflowduino32. בהתחלה יתכן וקשה לראות איזה חוט הוא באיזה צבע (צהוב או אדום) כך שתצטרך להשתמש בציפורן ולקלף בעדינות את הבידוד מעט. עם זאת, אל תעשה זאת בכוח כדי למזער את הקריסה!
• קראתי מכמה אנשים שאולי תקבל תוצאות מדויקות יותר אם אתה משחיל את זוג התרמו לתוך PCB גרוטאות כך שהקצה יוצר מגע עם פני השטח של הלוח. לוח גרוטאות בגודל דומה ללוחות שאתה מרכיב יעניק לצמד התרמו מסה תרמית דומה ולכן יעשה את הקריאות מדויקות יותר. זה הגיוני אם אתה חושב על צינון; ללא PCB גרוטאות קצה צמד התרמו יתקרר הרבה יותר מהר מאשר ה- PCB שאתה מרכיב, וכך גם בחימום הרבה יותר מהר.
• יש מתג הפעלה במודול ממסר ה- Sidekick. אם זה לא מופעל הטוסטר לא יתחמם! עם זאת, לעת עתה, עזוב אותו לפני שנעלה את הקוד ללוח ESP32.

שלב 3: הגדרת ESP32 Arduino IDE

כעת, לאחר שהגדרת את כל החומרה, הבה נבחן את התוכנה הדרושה להפעלת הכל.

הערה: הוראות ההתקנה של ESP32 Arduino להלן מגיעות ישירות משלב 2 במדריך הקודם של ESP32 Bluetooth. זהו אחד המקומות שבהם אם עדיין לא עשית זאת, מומלץ לבדוק את ההדרכה הזו כדי ללמוד עוד על יכולות ה- Bluetooth של ESP32.

זה די ברור, אבל הדבר הראשון שאתה צריך לעשות הוא להתקין את Arduino IDE. נאמר מספיק.

התקנת חבילת ESP32

הדבר הבא שאתה צריך לעשות הוא להתקין את חבילת ESP32 עבור Arduino IDE על ידי ביצוע ההוראות של Windows או הוראות ה- Mac. אני אגיד כי עבור Windows כאשר ההוראות אומרות לך לפתוח את "Git GUI" עליך להוריד ולהגדיר את "Git" מהקישור המצורף ואם אתה מתקשה למצוא יישום בשם "Git GUI" אז כל מה שאתה צריך לעשות הוא לחפש "Git GUI" בתפריט ההתחלה ותראה סמל קטן למראה שורת הפקודה (ראה צילום מסך מצורף למעלה). הוא ממוקם גם כברירת מחדל ב- "C: / Program Files / Git / cmd / git-gui.exe". משם, עקוב אחר ההוראות וכדאי לך לצאת לדרך! הערה: אם כבר התקנת את חבילת ESP32 ב- Arduino IDE אך לא קיבלת אותה לאחר שנוספה תמיכה ב- BLE לחבילה, הייתי ממליץ ללכת אל "מסמכים/חומרה/אספרסיף" ולמחוק את התיקייה "esp32" ו בצע מחדש את הוראות ההתקנה למעלה. אני אומר את זה כי נתקלתי בבעיה שבה גם לאחר ביצוע הליך העדכון בתחתית ההוראות דוגמאות ה- BLE לא הופיעו ב"דוגמאות "תחת" דוגמאות למודול ESP32 Dev "ב- Arduino IDE.

מבחן ESP32

ב- Arduino IDE הדבר הראשון שעליך לעשות הוא ללכת לכלי / לוח ולבחור את הלוח המתאים. בדרך כלל זה לא ממש משנה באיזה מהם אתה בוחר, אבל כמה דברים עשויים להיות ספציפיים ללוח (בדרך כלל מספור GPIO ודברים כאלה) אז היזהר! בחרתי ב- "ESP32 Dev Module" ללוח שלי. קדימה, בחר את יציאת ה- COM הנכונה לאחר חיבור הלוח למחשב באמצעות כבל ה- USB.

על מנת לבדוק אם התקנת ESP32 התנהלה כשורה, עבור אל קובץ / דוגמאות / ESP32 BLE Arduino וכדאי שתראה מספר רישומים לדוגמה, כמו "BLE_scan", "BLE_notify" וכו '. המשמעות היא שהכל מוגדר כראוי ב- Arduino IDE!

כעת, לאחר ש- Arduino IDE מוגדר, בדוק אם הוא באמת פועל על ידי פתיחת דוגמת ה- Blink תחת קובץ -> דוגמאות -> 01. בסיסי -> מהבהב ושנה את כל המופעים של "LED_BUILTIN" ל- "2" (מספר ברירת המחדל של GPIO כי שולט על הנורית על לוח ה- devit ESP32 dev). לאחר העלאת הסקיצה אתה אמור לראות את הנורית הכחולה מהבהבת כל שניה!

שלב 4: סקיצת הדגמה Reflowduino32

הגדרת הספרייה

כעת לאחר התקנת חבילת ESP32 Arduino, עבור אל מאגר Reflowduino Github והורד את הסקיצה Reflowduino_ESP32_Demo.ino. (כאשר תנסה לפתוח אותו ארדואינו ישאל אותך אם ברצונך ליצור תיקיה המכילה אותו שם כמו הסקיצה, במקרה זה לחץ על "כן" כדי לפתוח אותה). סקיצה זו היא הדגמה מקיפה של תנור הזרמה מחדש הקוראת את הטמפרטורה מצמד התרמו, שולחת מעת לעת את הקריאות לאפליקציית אנדרואיד מותאמת אישית (המוזכרת בסעיף הבא), שולטת בממסר (ובסופו של דבר בטוסטר) בהתאם לבקרת PID ומקבלת פקודות מהאפליקציה. כל זה ב- ESP32! די מסודר הא?

כעת על מנת להרכיב סקיצה זו תזדקק לספריות הבאות:

• ספריית Adafruit MAX31855
• ספריית PID של Arduino

התקן את הספריות האלה וודא שהסקיצה של Reflowduino32 מקבצת ואז העלה אותה ללוח ה- dev של ESP32!

הגדרות מחדש

ליד החלק העליון של הקוד יש חבורה של שורות #define. אלה דברים שאתה יכול לשנות בהתאם לצרכים שלך. לדוגמה, ייתכן שתרצה שטמפרטורת ההזרמה תהיה נמוכה יותר אם יש לך הדבק הלחמה בטמפרטורה נמוכה, או גבוה יותר אם יש לך הדבק הלחמה עופרת. תבחין שכללתי כמה ערכים אופייניים לפרופיל ההזרמה והברירת מחדל צריכה לפעול היטב עם הדבקת הלחמה נטולת עופרת בטמפרטורה נמוכה. ייתכן שתרצה גם לכוון את קבועי ה- PID בהמשך הדרך בהתאם להתקנה הפיזית שלך (אם כי זה כנראה לא הכרחי). למידע נוסף על הדבק הלחמה ופרופילי הזרמה, עיין בדף ויקי זה של Github.

שלב 5: הגדרת אפליקציות

לאחר העלאת סקיצת ההדגמה ל- ESP32 שלך יהיה עליך להתקין את אפליקציית אנדרואיד Reflowduino32 כצעד האחרון בכדי לגרום להתקנה שלנו לפעול! כל שעליך לעשות הוא להוריד ולהתקין את קובץ.apk במכשיר אנדרואיד עם Bluetooth 4.0 ומעלה ולפתוח את האפליקציה!

אם Bluetooth עדיין לא מופעל האפליקציה תבקש ממך להפעיל אותה. ודא שלוח ה- dev ESP32 שלך מופעל ומריץ את סקיצת ההדגמה. הדבר הראשון שעליך לעשות הוא להתחבר ל- ESP32 באמצעות Bluetooth באפליקציה, ואז זמן קצר לאחר שהכפתור בפינה השמאלית העליונה אומר "מחובר!" אתה אמור לראות קריאות טמפרטורה על המסך אם חיברת את הצמד כראוי. אם לא, בדוק את צמד התרמי וודא שיש לך חיבור מאובטח במסוף הבורג.

עכשיו הגיע הזמן לבדוק את הדברים המהנים! הפוך את המתג למצב "מופעל" במודול Sidekick ולחץ על כפתור "START" באפליקציה. אור תנור הטוסטר אמור להידלק וכדאי לשמוע את החוטים משמיעים רעש רעש קלוש ובסופו של דבר רואים אותם זוהרים כשהם מתחממים! אתה צריך גם לראות את הנורית הכחולה בלוח ה- dev ESP32 דולקת כדי להצביע על תהליך ההחזרה.

ככל שנמשך תהליך ההחזרה, אתה אמור לראות פרופיל נחמד של אפליקציה. כאשר הטמפרטורה מגיעה לטמפרטורת ההזרמה, מנהג טוב הוא לפתוח את דלת התנור כדי לאפשר לחום לברוח כדי שהקרש יתקרר, אחרת הטמפרטורה תעלה עוד זמן. על הלוח הקלאסי של Reflowduino יש זמזם שיזהיר אותך מתי לעשות זאת, אך כאן תצטרך רק לשפוט לפי הטמפרטורה המוצגת באפליקציה וזה לא קשה.

לאחר שהלוח יתקרר עד לסף מסוים (40 *C כברירת מחדל אך תוכל לשנות זאת בקוד) תהליך ההחזרה ייחשב כשלם והנורית הכחולה תיכבה והאפליקציה תשמור את נתוני ההזרמה לקובץ מופעל. הטלפון שלך כדי שתוכל לייבא אותו לאקסל. למידע נוסף על ייבוא הנתונים שנשמרו ל- Excel אנא עיין בדף ויקי זה של Github.

זה פחות או יותר זה!