ESP32 Bluetooth Reflow фурна: 6 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

В този урок ще ви покажа как да изградите своя собствена безжична фурна за претопяване, така че да можете да сглобите качествени печатни платки във вашата кухня, без да се притеснявате за ръчно завъртане на копчетата и да се притеснявате, ако дъските ви се нагорещят твърде много! Не само това, но ще използваме вградената Bluetooth Low Energy (BLE) функционалност на ESP32 (защото какво друго бихте използвали през 2018 г.), както и допълнителен модул, който изградих като част от отворен -екосистема за контрол на претока на източника, наречена "Reflowduino". Също така ще програмираме всичко в средата на Arduino IDE и ще използваме наученото в предишен урок, за да контролираме настройката за пренасочване с персонализирано приложение за Android. Предоставих всички дизайнерски файлове, например скици на Arduino, демонстрационно приложение и wiki на проекта (много информация!) На моята страница Reflowduino Github.

Ако все още не сте го направили, моля, вижте този урок за използването на функцията за ниска енергия на Bluetooth на ESP32 с Arduino IDE и установяване на двупосочна комуникация с персонализирано приложение за Android, тъй като то има много подходяща информация, свързана с това, което ще покрием тук. Ако обаче не ви е грижа за вътрешната работа на Bluetooth и приложението, просто продължете да четете и аз ще ви покажа как да накарате вашата настройка на фурната да работи безболезнено! Целта ми за този урок е да го направя кратък и сладък, като същевременно получавам ключовите съобщения!

Отказ от отговорност за безопасност

Ако сте начинаещ в електрониката или нямате подходящ опит за работа с мрежово напрежение, бих ви предложил или да не се забърквате с него, да се консултирате с професионалист или да продължите да учите, докато не сте достатъчно опитни! Не нося отговорност за злополуки, които могат да възникнат поради неправилно използване на Reflowduino или свързаните с него компоненти или електрическа система (включително захранване от мрежата). Вземете всички предпазни мерки, ако е необходимо, като ръкавици и сертифицирани предпазни очила. Освен това, не се препоръчва да използвате един и същ уред за презареждане на печатни платки, а също и за готвене на храна за консумация, което може да доведе до хранително отравяне, особено с оловна спойка. Вие носите пълна отговорност за действията си и ги извършвате на свой собствен риск!

С това нека започнем!

Стъпка 1: Съберете части

За този урок ще ви трябват следните компоненти:

• Табло за разработка DOIT ESP32
• Micro USB кабел (за качване на код и захранване на ESP32 dev борда)
• Reflowduino32 модул "раница" за ESP32 dev платка
• Тостерна фурна (прочетете коментарите по -долу за повече подробности)
• Термодвойка от тип K (включена в Reflowduino32)
• Модул за реле на Sidekick (идва със здрав захранващ кабел C13)
• 2 x кабела Dupont от мъжки пол за свързване на Reflowduino32 към релейния модул
• Малка отвертка с плоска глава (за затягане на винтовите клеми)

Основните съставки тук са платката за разработка на ESP32, Reflowduino32 и релейният модул Sidekick и, разбира се, самата тостерна фурна. Ще обясня накратко всеки елемент по -долу:

ESP32 Dev Board + Reflowduino32

Понастоящем Reflowduino32 е проектиран да се свързва към платката за разработчици на ESP32, така че платката за разработчици трябва да има подходящи разстояния между заглавките и разпечатки, за да работи това. Проектирах раницата Reflowduino32 специално за „DOIT“ESP32 dev board, тъй като забелязах, че това е лесно достъпно онлайн и изглежда широко използвано. Ако все пак намерите друга ESP32 dev платка, която има същите изводи и разстояния между пиновете, моля, уведомете ме, защото и това трябва да работи!

Тостер

Трябва да е доста очевидно какво прави това в голямата схема на нещата, но може да не е толкова очевидно кой тип и модел да изберете. Лично аз тествах тази евтина тостерна фурна Walmart, която е с мощност 1100W и е доста обща. Мисля, че всичко над 1000W трябва да е подходящо за любители, но има някои съображения. Основните неща, които трябва да търсите в тостер, са мощността (за предпочитане> 1000 W), размерът (колко дъски искате да се поберат в него?), Конфигурацията на тавата (има ли хубава, плоска тава, която можете да използвате, за да поставите печатната платка е включена?) и дали това е конвекционна тостерна фурна (може би ще готвите по -големи партиди дъски и искате по -равномерно разпределение на температурата във фурната?). Всички тези фактори наистина зависят от вашето лично приложение, но за мен евтиният, общ тостер Walmart работи добре.:)

Може да попитате, какво ще кажете за котлоните? Според мен бих се отървал от котлоните, тъй като те са склонни да имат висока термична маса. Това означава, че те ще се нагреят и ще продължат да се нагряват дори след като го изключите. Това го прави наистина непредсказуем за прецизен контрол на температурата, тъй като температурата може да превиши големи количества и потенциално да нарани всички уязвими компоненти на вашите дъски. По принцип използването на гореща плоча би погубило целта да се използва контролер за пренасочване на първо място.

Релейни модули

За да контролираме температурата, трябва да контролираме включването и изключването на тостера според температурата, която отчитаме от термодвойката. Тостерната фурна обаче е променливотоков уред и е с относително висока мощност (с тостери 120VAC, които обикновено черпят около 8-10A), така че трябва да сме сигурни, че можем да я задействаме правилно, без да претоварваме релето. Друго съображение е управляващото напрежение на релето. Повечето релета за любители (съвместими с Arduino), способни да превключват високи токове, са предназначени за 5V входове, но в този урок имаме работа с ESP32, който работи на 3.3V. Това означава, че средният релейен модул на Джо може да не работи за нас. Въпреки това, в случай че искате да използвате различен релеен модул, аз проектирах функция, при която можете да промените управляващото напрежение на релето от 3.3V по подразбиране на "VIN" напрежението на платката за разработка на ESP32, което по подразбиране е ~ 5V когато се захранва чрез USB. Теоретично обаче можете да го захранвате външно с нещо по-високо от 5V, да речем 9V, а след това управляващото напрежение на релето ще бъде 9V. Като се има предвид това, обикновено няма да имате нужда от нещо над 5V.

Отчасти това е причината, поради която създадох релейния модул Sidekick, реле с висока мощност в твърдо състояние, способно да превключва всеки легален 120VAC уред и без никакъв щракване (твърдотел) като традиционните релета! Той също така има много безопасни и удобни конектори и за лесно свързване на уреда, микроконтролера и захранването (променливотоковия контакт на стената), така че това е, което ще използвам тук. Готината част е, че дори не е нужно да отваряте тостерната фурна, за да я управлявате!

Стъпка 2: Настройка на хардуера

Концепции за контрол

Наистина, концепцията е доста ясна: В крайна сметка целта ни е да контролираме температурата във фурната за тостер. За да направим това, трябва периодично да включваме и изключваме тостерната фурна с релейния модул, аналогичен на PWM, но наистина бавна версия на него (всеки времеви прозорец е 2s, така че може да бъде включен за 1,5s и изключен за 0,5s). За да задействаме релето, трябва да му подадем подходящо напрежение на контролните щифтове на релето (логика HIGH = ON, LOW = OFF). В нашия случай просто свързваме двата релейни контролни входа към релейния терминал на Reflowduino32. Причината, поради която не свързваме директно цифровите щифтове ESP32 към релето, е, че релето привлича добра част от тока (в сравнение с това, което IO пиновете могат да обработват) и не искаме да претоварваме ESP32. Reflowduino32 включва MOSFET превключване от ниска страна и може да обработва над 200mA ток, като по този начин спестява щифтовете на ESP32 от всякакви потенциални повреди.

По принцип просто следвайте схемата на свързване "Reflowduino32 + Sidekick Control" по -горе и трябва да сте готови!

Копчета за тостер

Вярвате или не, това е решаващ раздел в този урок! Ако не обърнете внимание тук, ще се чудите защо вашият тостер не се включва, дори ако сте следвали всичко останало перфектно. Защо? Е, за да можем да управляваме тостера отвън (чрез захранващия му кабел), без да го отваряме, трябва да направим тостера така, сякаш винаги е бил включен, ако го включим директно в стената. Тъй като тостерът се включва от релето, което можем да контролираме, когато тостерът е изключен, но ако тостерът понякога е включен или понякога изключен, когато релето е активно, ние се настройваме за повреда. Ето защо първото нещо, което трябва да направим, е да настроим копчетата на тостера. Повечето тостерни фурни ще имат три копчета: едно за температурата, едно за настройка за печене и друго за таймер. Това, което трябва да направите, е следното:

• Максимално изнесете температурата (не искаме процесът на пренасочване да спре по средата!)
• Задайте опцията за готвене на „Печене“или каквото и да накара всички нагревателни влакна да се включат вътре!
• Максимално изключете таймера или, в случай на моя тостер, завъртете копчето на таймера на „Останете включен“, така че никога да не се изключва!

След като направите това, включете захранващия кабел на тостера в контакт и трябва да чуете и видите как се включва. Бинго! Ако в случай, че се страхувате, че случайно ще объркате копчетата, не се колебайте да ги залепите горещо, така че никога да не се движат!

Сега, когато нашият тостер е винаги включен, когато е включен, можем да го включим или изключим с релето със спокойствието, че наистина ще се включи, когато релето е активно.

Бележки за окабеляване

Ето само някои бележки, които могат или не могат да ви помогнат, когато сглобите всичко:

• Първото нещо, което искате да направите, е да включите раницата Reflowduino32 в първите шест пина на платката за разработка DOIT ESP32 (така че винтовите клеми да са от същата страна като микро USB на платката за разработчици). В случай, че се чудите, раницата е проектирана така, че все още можете да вмъквате кабели Dupont в ESP32 dev платката в непосредствена близост до Reflowduino32, както е показано на снимката по -горе.
• Друго нещо, което трябва да се отбележи, е полярността на релейните входове. И двамата са обозначени до винтовите клеми, но искам да ви пощадя от случайната им смяна и да се чудите какво става, когато тостерът не се включва!
• Също така трябва да свържете термодвойката в винтовия извод на раницата Reflowduino32. Отначало може да е трудно да се види кой проводник с какъв цвят (жълт или червен), така че може да се наложи да използвате нокътя си и леко да отлепите изолацията леко. Не правете това принудително, за да сведете до минимум износването!
• Четох от някои хора, че може да получите по -точни резултати, ако навиете термодвойката в печатна платка за скрап, така че върхът да е в контакт с повърхността на печатната платка. Скрап с подобен размер на плочите, които сглобявате, ще даде на термодвойката сравнима топлинна маса и следователно ще направи показанията по -точни. Това има смисъл, ако мислите за охлаждане; без скрап печатната платка накрайника на термодвойката ще се охлади много по -бързо от печатните платки, които сглобявате, и същото важи и за загряването много по -бързо.
• На релейния модул Sidekick има ключ за захранване. Ако това не е включено, тостерът няма да се нагрее! Засега обаче просто го оставете, преди да качим кода на платката ESP32.

Стъпка 3: Настройка на ESP32 Arduino IDE

Сега, когато сте настроили целия хардуер, нека да разгледаме софтуера, необходим за стартиране на всичко.

Забележка: Тези инструкции за инсталиране на ESP32 Arduino по -долу идват направо от Стъпка 2 от предишния ми урок за ESP32 Bluetooth. Това е едно от онези места, където, ако още не сте го направили, може да е добра идея да проверите този урок, за да научите повече за Bluetooth възможностите на ESP32.

Това е доста очевидно, но първото нещо, което трябва да направите, е да инсталирате Arduino IDE. Достатъчно казано.

Инсталиране на пакет ESP32

Следващото нещо, което трябва да направите, е да инсталирате пакета ESP32 за Arduino IDE, като следвате инструкциите на Windows или инструкциите на Mac. Ще кажа, че за Windows, когато инструкциите ви казват да отворите „Git GUI“, трябва да изтеглите и настроите „Git“от предоставената връзка и ако ви е трудно да намерите приложение, наречено „Git GUI“, тогава всичко, от което се нуждаете това, което трябва да направите, е да потърсите „Git GUI“в менюто „Старт“и ще видите малка икона, изглеждаща в командния ред (вижте приложената екранна снимка по-горе). Той също се намира в "C: / Program Files / Git / cmd / git-gui.exe" по подразбиране. Оттам следвайте инструкциите и трябва да сте готови! Забележка: Ако вече имате инсталиран пакет ESP32 в Arduino IDE, но не сте го получили, след като поддръжката на BLE беше добавена към пакета, препоръчвам да отидете в „Документи/хардуер/espressif“и да изтриете папката „esp32“и повторете инструкциите за настройка по-горе. Казвам това, защото се сблъсках с проблем, при който дори след спазване на процедурата за актуализиране в долната част на инструкциите примерите за BLE не се появяват в "Примери" под "Примери за ESP32 Dev модул" в Arduino IDE.

Тест ESP32

В Arduino IDE първото нещо, което трябва да направите, е да отидете в Tools / Board и да изберете подходящата дъска. Обикновено няма никакво значение кое ще изберете, но някои неща може да са специфични за дъската (обикновено номерацията на GPIO и подобни неща), така че внимавайте! Избрах „ESP32 Dev Module“за моята дъска. Продължете и изберете правилния COM порт, след като свържете платката към компютъра си чрез USB кабел.

За да проверите дали инсталацията на ESP32 е вървяла добре, отидете на Файл / Примери / ESP32 BLE Arduino и трябва да видите няколко примерни скици, като „BLE_scan“, „BLE_notify“и т.н. Това означава, че всичко е настроено правилно в Arduino IDE!

Сега, когато Arduino IDE е настроен, тествайте дали наистина работи, като отворите примера Blink под Файл -> Примери -> 01. Основни положения -> Примигване и променете всички екземпляри на "LED_BUILTIN" на "2" (номерът на GPIO по подразбиране, който контролира светодиода на платката за разработка DOIT ESP32). След като качите скицата, трябва да видите синия светодиод да мига всяка секунда!

Стъпка 4: Демо скица на Reflowduino32

Настройка на библиотеката

След като инсталирате пакета ESP32 Arduino, отидете в хранилището на Reflowduino Github и изтеглете скицата Reflowduino_ESP32_Demo.ino. (Когато се опитате да го отворите, Arduino ще ви попита дали искате да създадете съдържаща папка със същото име като скицата, като в този случай щракнете върху „Да“, за да я отворите). Тази скица е изчерпателна демонстрация на фурната за презареждане, която отчита температурата от термодвойката, периодично изпраща тези показания до персонализирано приложение за Android (споменато в следващия раздел), контролира съответно релето (и в крайна сметка тостера) въз основа на PID контрол и получава команди от приложението. Всичко това на ESP32! Доста спретнато а?

Сега, за да компилирате тази скица, ще ви трябват следните библиотеки:

• Библиотека Adafruit MAX31855
• PID библиотека на Arduino

Инсталирайте тези библиотеки и се уверете, че скицата на Reflowduino32 се компилира, след което я качете на вашата ESP32 dev платка!

Настройки за повторно подаване

Близо до горната част на кода има куп #дефинирани редове. Това са неща, които можете да промените според вашите нужди. Например, може да искате температурата на претопяване да бъде по-ниска, ако имате нискотемпературна паста за запояване, или по-висока, ако имате оловна паста за спойка. Ще забележите, че съм включил някои типични стойности за профила на пренасочване и по подразбиране трябва да работи добре с нискотемпературна паста за оловни спойки. Може също да искате да настроите PID константи по -късно по пътя, в зависимост от вашата физическа настройка (въпреки че това вероятно не е необходимо). За повече информация относно профилите за запояване и профили за пренареждане, моля, вижте тази уики страница на Github.

Стъпка 5: Настройка на приложението

След като качите демонстрационната скица на вашия ESP32, ще трябва да инсталирате приложението Reflowduino32 за Android като последна стъпка в работата на нашата настройка! Просто изтеглете и инсталирайте.apk файла на устройство с Android с Bluetooth 4.0 или по -нова версия и отворете приложението!

Ако Bluetooth вече не е активиран, приложението ще ви помоли да го включите. Уверете се, че вашата платка за разработка на ESP32 е включена и изпълнява демонстрационната скица. Първото нещо, което трябва да направите, е да се свържете с ESP32 чрез Bluetooth в приложението, след което малко след като бутонът в горния ляв ъгъл казва „Свързан!“би трябвало да видите показания на температурата на екрана, ако сте свързали правилно двойката. Ако не го направите, моля, проверете термодвойката и се уверете, че имате сигурна връзка в винтовата клема.

Сега е време да тествате забавните неща! Преместете превключвателя в положение „включено“на модула Sidekick и натиснете бутона „СТАРТ“в приложението. Светлината на тостерната фурна трябва да светне и трябва да чуете нишките да издават лек тракащ шум и в крайна сметка да ги видите да светят, докато се нагряват! Също така трябва да видите синия светодиод на платката за разработка на ESP32, за да покаже, че процесът на пренасочване е в ход.

Тъй като процесът на пренасочване продължава, трябва да видите хубав профил за пренасочване, който се графира в приложението. Когато температурата достигне температурата на претопяване, добра практика е да отворите вратата на фурната на тостера, за да оставите топлината да излезе, за да може дъската да се охлади, в противен случай температурата ще се повиши за известно време. На класическата дъска Reflowduino има зумер, който да ви предупреди кога да направите това, но тук просто ще трябва да прецените според температурата, показана в приложението, която не е трудна.

След като платката се охлади до определен праг (40 *C по подразбиране, но можете да промените това в кода), процесът на пренареждане ще се счита за завършен и синият светодиод ще се изключи и приложението ще запише данните за пренасочване във файл на телефона си, за да можете да го импортирате в Excel. За повече информация относно импортирането на запазените данни в Excel, моля, вижте тази уики страница на Github.

Това е почти всичко!