ESP32 Bluetooth Reflow Fırın: 6 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Bu derste size kendi kablosuz yeniden akışlı fırınınızı nasıl kuracağınızı göstereceğim, böylece düğmeleri manuel olarak çevirmekten ve panolarınız çok ısınıyorsa endişelenmeden mutfağınızda kaliteli PCB'ler monte edebilirsiniz! Sadece bu değil, ESP32'nin yerleşik Bluetooth Düşük Enerji (BLE) işlevini (çünkü 2018'de başka ne kullanırdınız) ve açık - "Reflowduino" adı verilen kaynak yeniden akış kontrol ekosistemi. Ayrıca her şeyi Arduino IDE ortamında programlayacağız ve özel bir Android uygulamasıyla yeniden akış kurulumunu kontrol etmek için önceki bir eğitimde öğrendiklerimizi kullanacağız. Tüm tasarım dosyalarını, örneğin Arduino eskizlerini, demo uygulamasını ve proje wiki'sini (birçok bilgi!) Reflowduino Github sayfamda sağladım.

Henüz yapmadıysanız, lütfen ESP32'nin Arduino IDE ile Bluetooth Düşük Enerji özelliğini kullanma ve özel bir Android uygulamasıyla iki yönlü iletişim kurma hakkındaki bu eğiticiye bakın, çünkü burada ele alacağımız konularla ilgili birçok ilgili bilgiye sahiptir.. Ancak, Bluetooth'un ve uygulamanın iç işleyişini gerçekten umursamıyorsanız, okumaya devam edin ve size yeniden akışlı fırın kurulumunuzu sorunsuz bir şekilde nasıl çalıştıracağınızı göstereceğim! Bu eğitimdeki amacım, ana mesajları iletmeye devam ederken onu kısa ve tatlı hale getirmek!

Güvenlik Sorumluluk Reddi

Elektroniğe yeni başlıyorsanız veya şebeke voltajıyla çalışmak için uygun deneyiminiz yoksa, bu konuyu ya bulaşmamanızı, bir uzmana danışmanızı ya da yeterince uzmanlaşana kadar öğrenmeye devam etmenizi öneririm! Reflowduino'nun veya ilgili bileşenlerinin veya elektrik sisteminin (şebeke gücü dahil) yanlış kullanımından kaynaklanabilecek herhangi bir aksilikten sorumlu değilim. Eldivenler ve sertifikalı güvenlik gözlükleri gibi gerekli tüm güvenlik önlemlerini alın. Ayrıca, aynı cihazı PCB'leri yeniden akıtmak ve özellikle kurşunlu lehim ile gıda zehirlenmesine neden olabilecek tüketim için yemek pişirmek için kullanmanız önerilmez. Eylemlerinizden tamamen siz sorumlusunuz ve bunları riski size ait olmak üzere gerçekleştirin!

Bununla, başlayalım!

Adım 1: Parçaları Toplayın

Bu eğitim için aşağıdaki bileşenlere ihtiyacınız olacak:

• DOIT ESP32 geliştirme kartı
• Mikro USB kablosu (kod yüklemek ve ESP32 geliştirme kartına güç sağlamak için)
• ESP32 geliştirme kartı için Reflowduino32 "sırt çantası" modülü
• Tost makinesi fırını (daha fazla ayrıntı için aşağıdaki yorumları okuyun)
• K tipi termokupl (Reflowduino32 ile birlikte verilir)
• Sidekick röle modülü (ağır hizmet tipi C13 güç kablosuyla birlikte gelir)
• 2x erkek-erkek Dupont atlama teli (Reflowduino32'yi röle modülüne bağlamak için)
• Küçük düz tornavida (vidalı terminalleri sıkmak için)

Buradaki ana bileşenler ESP32 geliştirme kartı, Reflowduino32 ve Sidekick röle modülü ve tabii ki ekmek kızartma makinesi fırınının kendisidir. Aşağıda her bir öğeyi kısaca açıklayacağım:

ESP32 Geliştirme Kartı + Reflowduino32

Şu anda Reflowduino32, ESP32 geliştirme kartına takılmak üzere tasarlanmıştır, bu nedenle geliştirme kartının bunun çalışması için uygun başlık aralığına ve pin çıkışlarına sahip olması gerekir. Reflowduino32 sırt çantasını özellikle "DOIT" ESP32 geliştirme kartı için tasarladım, çünkü bunun çevrimiçi olarak kolayca erişilebilir olduğunu ve yaygın olarak kullanıldığını fark ettim. Ancak, aynı pin çıkışlarına ve pin aralığına sahip başka bir ESP32 geliştirme kartı bulursanız, lütfen bana bildirin çünkü bu da işe yarayacaktır!

Mini fırın

Bunun büyük şemada ne yaptığı oldukça açık olmalı, ancak hangi tip ve modelin seçileceği o kadar açık olmayabilir. Şahsen, 1100W olarak derecelendirilen ve oldukça genel olan bu ucuz Walmart ekmek kızartma makinesi fırınını test ettim. 1000W'ın üzerindeki herhangi bir şeyin hobi kullanımı için yeterli olması gerektiğini düşünüyorum ama bazı hususlar var. Bir ekmek kızartma makinesinde aranacak en önemli şeyler, watt (tercihen> 1000W), boyut (içine kaç tane tahta sığdırmak istersiniz?), tepsi konfigürasyonudur (koymak için kullanabileceğiniz güzel, düz bir tepsiye sahip mi? PCB açık mı?) ve konveksiyonlu ekmek kızartma makinesi fırını olup olmadığı (belki daha büyük tahta yığınları pişirecek ve fırın boyunca daha eşit bir sıcaklık dağılımı mı istiyorsunuz?). Tüm bu faktörler gerçekten kişisel uygulamanıza bağlıdır, ancak benim için ucuz, genel Walmart ekmek kızartma makinesi gayet iyi çalıştı.:)

Peki ya sıcak tabaklar? Bence, yüksek termal kütleye sahip olma eğiliminde oldukları için sıcak plakalardan uzak dururum. Bunun anlamı, siz kapattıktan sonra bile ısınacakları ve ısınmaya devam edecekleridir. Bu, hassas sıcaklık kontrolü için gerçekten öngörülemez hale getirir, çünkü sıcaklık büyük miktarlarda aşabilir ve panolarınızdaki hassas bileşenlere zarar verebilir. Temel olarak bir sıcak plaka kullanmak, ilk etapta bir yeniden akış kontrolörü kullanma amacını ortadan kaldırır.

Röle Modülü

Sıcaklığı kontrol etmek için, termokupldan okuduğumuz sıcaklığa göre ekmek kızartma makinesini açıp kapamamız gerekiyor. Bununla birlikte, ekmek kızartma makinesi fırını bir AC cihazıdır ve nispeten yüksek güçlüdür (120VAC ekmek kızartma makineleri tipik olarak yaklaşık 8-10A çeker), bu nedenle röleyi aşırı yüklemeden düzgün şekilde çalıştırabileceğimizden emin olmamız gerekir. Diğer bir husus, rölenin kontrol voltajıdır. Yüksek akımları değiştirebilen çoğu hobi rölesi (Arduino uyumlu) 5V girişler için derecelendirilmiştir, ancak bu eğitimde 3.3V üzerinde çalışan bir ESP32 ile uğraşıyoruz. Bu, ortalama Joe röle modülünün bizim için çalışmayabileceği anlamına gelir. Ancak, farklı bir röle modülü kullanmak istemeniz durumunda, röle kontrol voltajını varsayılan 3.3V'den ESP32 dev kartının varsayılan olarak ~ 5V olan "VIN" voltajına değiştirebileceğiniz bir özellik tasarladım. USB üzerinden güç verildiğinde. Bununla birlikte, teorik olarak 5V'tan daha yüksek bir şeyle, örneğin 9V ile harici olarak güç verebilirsiniz ve ardından röle kontrol voltajı 9V olacaktır. Olduğu söyleniyor, normalde 5V'nin üzerinde bir şeye ihtiyacınız olmayacak.

Kısmen bu nedenle, herhangi bir yasal 120VAC cihazı değiştirebilen ve geleneksel röleler gibi herhangi bir tıklama gürültüsü (katı hal) olmadan yüksek güçlü bir katı hal rölesi olan Sidekick röle modülünü yarattım! Ayrıca çok güvenli ve kullanışlı konektörlere sahiptir ve cihazı, mikrodenetleyiciyi ve şebeke gücünü (AC duvar prizi) kolayca bağlamak için burada kullanacağım şey budur. İşin güzel yanı, kontrol etmek için ekmek kızartma makinesini açmanıza bile gerek yok!

Adım 2: Donanım Kurulumu

Kontrol Kavramları

Aslında konsept oldukça basit: Sonuçta amacımız ekmek kızartma makinesinin içindeki sıcaklığı kontrol etmektir. Bunu yapmak için, PWM'ye benzer, ancak gerçekten yavaş bir versiyonu olan röle modülü ile ekmek kızartma makinesi fırınını periyodik olarak açıp kapatmamız gerekiyor (her zaman penceresi 2s, bu nedenle 1.5s için açık ve 0.5s için kapalı olabilir). Röleyi sürmek için röle kontrol pinlerine uygun bir voltaj vermemiz gerekir (mantık YÜKSEK = AÇIK, DÜŞÜK = KAPALI). Bizim durumumuzda, iki röle kontrol girişini Reflowduino32'nin röle vidalı terminaline basitçe bağlarız. ESP32 dijital pinlerini doğrudan röleye bağlamamamızın nedeni, rölenin iyi bir akım çekmesi (IO pinlerinin kaldırabileceğine kıyasla) ve ESP32'yi aşırı yüklemek istemememizdir. Reflowduino32, MOSFET düşük taraf anahtarlama içerir ve 200mA'dan fazla akımı işleyebilir, böylece ESP32'nin pinlerini herhangi bir potansiyel hasardan korur.

Temel olarak, yukarıdaki "Reflowduino32 + Sidekick Control" bağlantı şemasını takip edin ve gitmeniz iyi olur!

Tost Makinesi Fırın Düğmeleri

İster inanın ister inanmayın, bu eğitimde bu çok önemli bir bölüm! Buraya dikkat etmezseniz, her şeyi mükemmel bir şekilde takip etmenize rağmen tost makinenizin neden açılmadığını merak edeceksiniz. Niye ya? Peki, ekmek kızartma makinesini açmadan dışarıdan (güç kablosu üzerinden) kontrol edebilmemiz için, doğrudan duvara takarsak ekmek kızartma makinesini her zaman açıkmış gibi yapmalıyız. Tost makinesi röle tarafından değiştirildiğinden, tost makinesinin ne zaman kapalı olduğunu kontrol edebiliriz, ancak tost makinesi röle aktifken bazen açık veya bazen kapalıysa, kendimizi arızaya hazırlıyoruz. Bu yüzden yapmamız gereken ilk şey ekmek kızartma makinesinin düğmelerini ayarlamak. Çoğu ekmek kızartma makinesi fırınında üç düğme bulunur: biri sıcaklık, biri pişirme ayarı ve diğeri zamanlayıcı için. Yapmanız gerekenler aşağıdaki gibidir:

• Sıcaklığı maksimuma çıkarın (yeniden akış sürecimizin yarı yolda durmasını istemiyoruz!)
• Pişirme seçeneğini "Pişir" olarak ayarlayın ya da tüm ısıtma liflerini içeride ne çalıştırırsa onu yapın!
• Zamanlayıcıyı maksimuma çıkarın veya ekmek kızartma makinem durumunda, asla kapanmaması için zamanlayıcı düğmesini "Açık kal" konumuna getirin!

Bunu yaptıktan sonra ekmek kızartma makinesinin güç kablosunu bir prize takın ve açıldığını duymalı ve görmelisiniz. Bingo! Düğmeleri yanlışlıkla yanlış yerleştireceğinizden korkuyorsanız, onları asla hareket etmeyecek şekilde sıcak tutkalla yapıştırın!

Artık tost makinemiz güç verildiğinde her zaman açık olduğundan, röle aktif olduğunda gerçekten de açılacağı konusunda gönül rahatlığı ile röle ile açıp kapatabiliriz.

Kablolama Notları

İşte her şeyi bir araya getirirken size yardımcı olabilecek veya olmayabilecek bazı notlar:

• Yapmak istediğiniz ilk şey, Reflowduino32 sırt çantasını DOIT ESP32 geliştirme kartının ilk altı pimine takmaktır (böylece vidalı terminaller, geliştirme kartındaki mikro USB ile aynı taraftadır). Merak ediyorsanız, sırt çantası, yukarıdaki resimde gösterildiği gibi Dupont kablolarını Reflowduino32'nin bitişiğindeki ESP32 geliştirme kartına yerleştirebileceğiniz şekilde tasarlanmıştır.
• Dikkat edilmesi gereken bir diğer nokta da röle girişlerinin polaritesidir. Her ikisi de vidalı terminallerin yanında etiketlidir, ancak sizi yanlışlıkla onları değiştirmekten ve ekmek kızartma makinesi açılmadığında neler olduğunu merak etmekten kurtarmak istiyorum!
• Reflowduino32 sırt çantasındaki vidalı terminaldeki termokupl'u da bağlamanız gerekir. İlk başta hangi telin hangi renk (sarı veya kırmızı) olduğunu anlamak zor olabilir, bu nedenle tırnağınızı kullanmanız ve yalıtımı hafifçe geriye doğru soymanız gerekebilir. Ancak, yıpranmayı en aza indirmek için bunu zorla yapmayın!
• Bazı insanlardan, termokupl'u ucu PCB'nin yüzeyine temas edecek şekilde bir hurda PCB'ye geçirirseniz daha doğru sonuçlar alabileceğinizi okudum. Birleştirdiğiniz panolara benzer boyutta bir hurda tahta, termokuplun karşılaştırılabilir termal kütlesini verecek ve bu nedenle okumaları daha doğru hale getirecektir. Soğumayı düşünürseniz bu mantıklıdır; hurda PCB olmadan, termokupl ucu, monte ettiğiniz PCB'lerden çok daha hızlı soğur ve aynı şey çok daha hızlı ısınma için de geçerlidir.
• Sidekick röle modülünde bir güç anahtarı var. Bu açılmazsa, ekmek kızartma makinesi ısınmayacak! Ancak şimdilik, kodu ESP32 panosuna yüklemeden önce bırakın.

Adım 3: ESP32 Arduino IDE Kurulumu

Artık tüm donanımları kurduğunuza göre, her şeyi kurmak ve çalıştırmak için gereken yazılıma bir göz atalım.

Not: Aşağıdaki ESP32 Arduino kurulum talimatları, doğrudan önceki ESP32 Bluetooth eğitimimin 2. Adımından gelmektedir. Bu, ESP32'nin Bluetooth özellikleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için henüz yapmadıysanız bu eğiticiye göz atmanın iyi bir fikir olabileceği yerlerden biridir.

Bu oldukça açık, ancak yapmanız gereken ilk şey Arduino IDE'yi kurmak. Yeterince söylendi.

ESP32 Paket Kurulumu

Yapmanız gereken bir sonraki şey, Windows talimatlarını veya Mac talimatlarını izleyerek Arduino IDE için ESP32 paketini kurmaktır. Windows için, talimatlar size "Git GUI" yi açmanızı söylediğinde, verilen bağlantıdan "Git"i indirip kurmanız gerektiğini ve "Git GUI" adlı bir uygulama bulmakta zorlanıyorsanız, ihtiyacınız olan her şeyi söyleyeceğim. yapılacak şey, başlat menüsünde "Git GUI" yi aramaktır ve küçük bir komut istemi-ish görünümlü simge göreceksiniz (yukarıdaki ekli ekran görüntüsüne bakın). Ayrıca varsayılan olarak "C:\Program Files\Git\cmd\git-gui.exe" konumunda bulunur. Oradan talimatları izleyin ve gitmeniz iyi olur! Not: Arduino IDE'de zaten ESP32 paketi kuruluysa ancak pakete BLE desteği eklendikten sonra almadıysanız, "Documents/hardware/espressif"e gidip "esp32" klasörünü silmenizi ve yukarıdaki kurulum talimatlarını yeniden yapmak. Bunu söylüyorum çünkü talimatların altındaki güncelleme prosedürünü izledikten sonra bile Arduino IDE'deki "ESP32 Dev Module için Örnekler" altındaki "Örnekler" de BLE örneklerinin görünmediği bir sorunla karşılaştım.

ESP32 Testi

Arduino IDE'de yapmanız gereken ilk şey Araçlar / Pano'ya gidip uygun panoyu seçmek. Genellikle hangisini seçtiğiniz önemli değildir, ancak bazı şeyler panoya özel olabilir (genellikle GPIO numaralandırması ve bunun gibi şeyler), bu yüzden dikkatli olun! Anakartım için "ESP32 Dev Module" seçtim. Ayrıca kartı bilgisayarınıza USB kablosuyla bağladıktan sonra doğru COM bağlantı noktasını seçin.

ESP32 kurulumunun iyi gidip gitmediğini kontrol etmek için Dosya / Örnekler / ESP32 BLE Arduino'ya gidin ve "BLE_scan", "BLE_notify" vb. gibi birkaç örnek çizim görmelisiniz. Bu, Arduino IDE'de her şeyin doğru şekilde ayarlandığı anlamına gelir!

Arduino IDE tamamen kurulduğuna göre, Dosya -> Örnekler -> 01. Temel -> Yanıp Sönme altında Blink örneğini açarak gerçekten çalışıp çalışmadığını test edin ve "LED_BUILTIN" in tüm örneklerini "2" olarak değiştirin (varsayılan GPIO numarası DOIT ESP32 geliştirme kartındaki LED'i kontrol eder). Krokiyi yükledikten sonra mavi LED'in her saniye yanıp söndüğünü görmelisiniz!

Adım 4: Reflowduino32 Demo Kroki

Kütüphane Kurulumu

Artık ESP32 Arduino paketini yüklediğinize göre, Reflowduino Github deposuna gidin ve Reflowduino_ESP32_Demo.ino taslağını indirin. (Açmaya çalıştığınızda Arduino, çizimle aynı ada sahip bir klasör oluşturmak isteyip istemediğinizi soracaktır, bu durumda açmak için "Evet" e tıklayın). Bu taslak, termokupldan sıcaklığı okuyan, bu okumaları özel bir Android uygulamasına (bir sonraki bölümde bahsedilmiştir) periyodik olarak gönderen, röleyi (ve son olarak tost makinesini) PID kontrolüne göre uygun şekilde kontrol eden ve uygulamadan komutlar. Bütün bunlar ESP32'de! Oldukça temiz ha?

Şimdi bu taslağı derlemek için aşağıdaki kütüphanelere ihtiyacınız olacak:

• Adafruit MAX31855 kitaplığı
• Arduino PID kütüphanesi

Bu kitaplıkları kurun ve Reflowduino32 taslağının derlendiğini doğrulayın ve ardından onu ESP32 geliştirme kartınıza yükleyin!

Yeniden Akış Ayarları

Kodun üst kısmına yakın bir yerde bir grup #define satırı vardır. Bunlar ihtiyaçlarınıza göre değiştirebileceğiniz şeyler. Örneğin, düşük sıcaklıkta lehim pastanız varsa yeniden akış sıcaklığının daha düşük veya kurşunlu lehim pastanız varsa daha yüksek olmasını isteyebilirsiniz. Yeniden akış profili için bazı tipik değerler eklediğimi ve varsayılanın düşük sıcaklıkta kurşunsuz lehim pastası ile iyi çalışması gerektiğini fark edeceksiniz. Ayrıca, fiziksel kurulumunuza bağlı olarak PID sabitlerini daha sonra ayarlamak isteyebilirsiniz (bu muhtemelen gerekli olmasa da). Lehim pastası ve yeniden akış profilleri hakkında daha fazla bilgi için lütfen bu Github wiki sayfasına bakın.

Adım 5: Uygulama Kurulumu

Demo taslağını ESP32'nize yükledikten sonra, kurulumumuzun çalışması için son adım olarak Reflowduino32 Android uygulamasını yüklemeniz gerekecek!.apk dosyasını Bluetooth 4.0 veya üzeri bir Android cihaza indirip yükleyin ve uygulamayı açın!

Bluetooth zaten etkin değilse, uygulama sizden onu açmanızı ister. ESP32 geliştirme kartınızın açık olduğundan ve demo çizimini çalıştırdığından emin olun. Yapmanız gereken ilk şey, uygulamada Bluetooth aracılığıyla ESP32'ye bağlanmak, ardından sol üstteki düğmeden kısa bir süre sonra "Bağlandı!" Yazıyor. Termokupl'u doğru şekilde bağladıysanız, ekranda sıcaklık okumalarının göründüğünü görmelisiniz. Bunu yapmazsanız, lütfen termokupl'u kontrol edin ve vidalı terminalde güvenli bir bağlantınız olduğundan emin olun.

Şimdi eğlenceli şeyleri test etme zamanı! Sidekick modülündeki anahtarı "açık" konumuna çevirin ve uygulamadaki "BAŞLAT" düğmesine basın. Tost makinesinin ışığı yanmalı ve filamentlerin hafif bir tıkırtı sesi çıkardığını duymalı ve sonunda ısındıkça parladıklarını görmelisiniz! Yeniden akış işleminin devam ettiğini belirtmek için ESP32 geliştirme kartındaki mavi LED'in yandığını da görmelisiniz.

Yeniden akış süreci devam ederken, uygulamada grafiklendirilen güzel bir yeniden akış profili görmelisiniz. Sıcaklık yeniden akış sıcaklığına ulaştığında, tahtanın soğuması için ısının kaçmasına izin vermek için ekmek kızartma makinesinin fırın kapağını açmak iyi bir uygulamadır, aksi takdirde sıcaklık bir süre daha yükselecektir. Klasik Reflowduino panosunda, bunu ne zaman yapacağınız konusunda sizi uyaran bir sesli uyarı vardır, ancak burada yalnızca uygulamada görüntülenen sıcaklığa göre karar vermeniz gerekir, bu da zor değildir.

Kart belirli bir eşiğe kadar soğuduktan sonra (varsayılan olarak 40 *C ancak bunu kodda değiştirebilirsiniz) yeniden akıtma işlemi tamamlanmış sayılacak ve mavi LED sönecek ve uygulama yeniden akıtma verilerini bir dosyaya kaydedecektir. Telefonunuzu Excel'e aktarabilmeniz için Kaydedilen verileri Excel'e aktarma hakkında daha fazla bilgi için lütfen bu Github wiki sayfasına bakın.

Hepsi bukadar!