ESP32 Bluetooth Reflow Oond: 6 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

In hierdie tutoriaal sal ek jou wys hoe om jou eie draadlose herlaai -oond te bou, sodat jy kwaliteit PCB's in jou kombuis kan aanmekaar sit sonder om bekommerd te wees dat jy die draaiknoppies handmatig draai en bekommerd is as jou borde te warm word! Nie net dit nie, maar ons gebruik ook die ingeboude Bluetooth Low Energy (BLE) funksie van die ESP32 (want wat anders sou u in 2018 gebruik), sowel as 'n byvoegingsmodule wat ek as deel van 'n oop -bron herlewing beheer ekosisteem genoem "Reflowduino". Ons sal ook alles in die Arduino IDE -omgewing programmeer en dit wat ons in 'n vorige tutoriaal geleer het, gebruik om die herinstelling met 'n pasgemaakte Android -program te beheer. Ek het alle ontwerplêers, byvoorbeeld Arduino -sketse, demo -app en projekwiki (baie inligting!) Op my Reflowduino Github -bladsy verskaf.

As u dit nog nie gedoen het nie, kan u hierdie handleiding lees oor die gebruik van die ESP32 se Bluetooth Low Energy-funksie met Arduino IDE en om tweerigtingkommunikasie met 'n pasgemaakte Android-app te vestig, want dit bevat baie relevante inligting oor wat ons hier sal behandel.. As u egter nie regtig omgee vir die innerlike werking van die Bluetooth en die app nie, moet u net aanhou lees, en ek sal u wys hoe u die opblaasoond sonder pyn kan laat werk! My doel met hierdie tutoriaal is om dit kort en bondig te maak terwyl ek steeds die belangrikste boodskappe oorbring!

Disclaimer vir veiligheid

As u 'n beginner in elektronika is of nie die nodige ervaring het om met netspanning te werk nie, stel ek voor dat u nie daarmee mors nie, 'n professionele persoon raadpleeg of aanhou leer totdat u vaardig genoeg is! Ek is nie aanspreeklik vir enige ongelukke wat mag ontstaan as gevolg van die verkeerde gebruik van die Reflowduino of die verwante komponente of elektriese stelsel (insluitend die krag). Neem alle veiligheidsmaatreëls soos nodig, soos handskoene en 'n gesertifiseerde veiligheidsbril. Daarbenewens word dit nie aanbeveel dat u dieselfde toestel gebruik om PCB's te herlaai nie en ook om voedsel te kook, wat voedselvergiftiging kan veroorsaak, veral met lood soldeersel. U is ten volle verantwoordelik vir u optrede en voer dit op eie risiko uit!

Laat ons daarmee begin!

Stap 1: Versamel onderdele

Vir hierdie tutoriaal benodig u die volgende komponente:

• DOIT ESP32 ontwikkelingsbord
• Mikro -USB -kabel (om kode op te laai en die ESP32 -dev -kaart aan te skakel)
• Reflowduino32 "rugsak" module vir die ESP32 dev board
• Broodrooster (lees die kommentaar hieronder vir meer besonderhede)
• K-tipe termokoppel (ingesluit by Reflowduino32)
• Sidekick -aflosmodule (kom met 'n swaar C13 -kragkabel)
• 2x man-manlike Dupont-draaddrade (om die Reflowduino32 aan die aflosmodule te koppel)
• Klein platkopskroewedraaier (om die skroefklemme vas te trek)

Die belangrikste bestanddele hier is die ESP32 dev board, Reflowduino32 en Sidekick relay module, en natuurlik die broodrooster oond self. Ek sal elke item hieronder kort verduidelik:

ESP32 Dev Board + Reflowduino32

Tans is die Reflowduino32 ontwerp om aan te sluit op die ESP32 dev -bord, sodat die dev -bord die regte kopafstand en pinouts moet hê om te kan werk. Ek het die Reflowduino32 rugsak spesifiek ontwerp vir die "DOIT" ESP32 dev board, aangesien ek opgemerk het dat dit maklik aanlyn beskikbaar is en blykbaar wyd gebruik word. As u egter 'n ander ESP32 dev -bord vind met dieselfde pinouts en spasiëring, laat weet my, want dit behoort ook te werk!

Rooster oond

Dit behoort eerder duidelik te wees wat dit in die groot skema van dinge doen, maar dit is miskien nie so voor die hand liggend watter tipe en model om te kies nie. Persoonlik het ek hierdie goedkoop Walmart -broodroosteroond getoets wat op 1100W geskat is en redelik algemeen is. Ek dink dat alles bo 1000W voldoende moet wees vir stokperdjies, maar daar is sekere oorwegings. Die belangrikste dinge waarna u in 'n broodrooster moet kyk, is die wattage (verkieslik> 1000W), grootte (hoeveel borde wil u daarin plaas?), Die skinkbordkonfigurasie (het dit 'n mooi, plat skinkbord wat u kan plaas? is die PCB aan?) en of dit nou 'n konveksie -broodrooster is (miskien kook jy groter hoeveelhede borde en wil jy 'n meer egalige temperatuurverdeling deur die oond hê?). Al hierdie faktore hang regtig af van u persoonlike toepassing, maar vir my het die goedkoop, generiese Walmart -broodrooster baie goed gewerk.:)

U kan vra, wat van kookplate? Na my mening sou ek van kookplate af weggaan omdat hulle 'n hoë termiese massa het. Wat dit beteken, is dat hulle sal verhit en aanhou verhit, selfs nadat u dit uitgeskakel het. Dit maak dit baie onvoorspelbaar vir presiese temperatuurbeheer, omdat die temperatuur in groot hoeveelhede kan oorskry en moontlik kwesbare komponente op u planke kan benadeel. Basies sou die gebruik van 'n kookplaat die doel van die gebruik van 'n reflow -kontroleerder in die eerste plek verslaan.

Relay Module

Om die temperatuur te beheer, moet ons die broodrooster aan en af beheer volgens die temperatuur wat ons van die termokoppel gelees het. Die broodroosteroond is egter 'n wisselstroomtoestel en is relatief sterk (met 120VAC broodroosters wat gewoonlik ongeveer 8-10A trek), dus moet ons seker maak dat ons dit behoorlik kan bestuur sonder om die relais te oorlaai. 'N Ander oorweging is die beheerspanning van die relais. Die meeste stokperdjie-relais (Arduino-versoenbaar) wat hoë strome kan wissel, word beoordeel vir 5V-insette, maar in hierdie tutoriaal het ons te doen met 'n ESP32 wat op 3.3V werk. Dit beteken dat die gemiddelde Joe -aflosmodule moontlik nie vir ons werk nie. As u egter 'n ander relaismodule wil gebruik, het ek 'n funksie ontwerp waarin u die relais -beheerspanning kan verander van die standaard 3.3V na die 'VIN' spanning van die ESP32 dev -kaart, wat standaard ~ 5V is as dit via USB aangedryf word. U kan dit egter teoreties ekstern aanvoer met iets hoër as 5V, sê 9V, en dan sal die relais-beheerspanning 9V wees. As dit gesê word, benodig u normaalweg niks bo 5V nie.

Dit is deels die rede waarom ek die Sidekick-aflosmodule geskep het, 'n hoë-krag vaste-toestand-relais wat enige wettige 120VAC-toestel kan skakel en sonder klikgeluide (vaste toestand) soos tradisionele relais! Dit het ook baie veilige en maklike aansluitings en om die toestel, die mikrokontroleerder en die netkabel (die netaansluiting) maklik aan te sluit, so dit is wat ek hier sal gebruik. Die lekkerste ding is dat u nie eers die broodrooster hoef oop te maak om dit te beheer nie!

Stap 2: hardeware -opstelling

Beheer konsepte

Die konsep is regtig eenvoudig: ons doel is uiteindelik om die temperatuur in die broodrooster te beheer. Om dit te kan doen, moet ons die broodrooster van tyd tot tyd aan- en afskakel met die aflosmodule, analoog aan PWM, maar 'n baie stadige weergawe (elke venster is 2s, sodat dit vir 1.5s kan aanskakel en vir 0,5s kan wees). Om die relais aan te dryf, moet ons die regte spanning op die relais -stuurpenne gee (logika HIGH = ON, LOW = OFF). In ons geval koppel ons eenvoudig die twee relaisbeheer -insette aan die Reflowduino32 se aflosskroefaansluiting. Die rede waarom ons die ESP32 digitale penne nie direk met die relais verbind nie, is omdat die relais 'n goeie hoeveelheid stroom trek (in vergelyking met wat die IO -penne kan hanteer) en ons nie die ESP32 wil oorlaai nie. Die Reflowduino32 bevat MOSFET-lae-kant-skakelaar en kan meer as 200mA stroom hanteer, waardeur die penne van die ESP32 nie moontlike skade kan bespaar nie.

Volg basies net die bedradingsdiagram "Reflowduino32 + Sidekick Control" hierbo, en u moet gereed wees!

Toaster Oondknoppe

Glo dit of nie, dit is 'n belangrike gedeelte in hierdie tutoriaal! As u nie hier aandag gee nie, sal u wonder waarom u broodrooster nie aanskakel nie, selfs al het u alles perfek gevolg. Hoekom? Om die broodrooster ekstern (via sy netsnoer) te kan beheer sonder om dit oop te maak, moet ons die broodrooster maak asof dit altyd aan is as ons dit direk in die muur aansluit. Omdat die broodrooster deur die relais aangeskakel word, kan ons beheer wanneer die broodrooster uit is, maar as die broodrooster soms aan of soms af is as die aflos aktief is, stel ons ons in staat om te misluk. Daarom moet ons die knoppies van die broodrooster eerste stel. Die meeste broodroosters het drie knoppe: een vir die temperatuur, een vir die bakinstelling en 'n ander vir die timer. Wat u moet doen is die volgende:

• Maksimum temperatuur (ons wil nie hê dat ons terugvloeiproses halfpad moet stop nie!)
• Stel die kookopsie op "Bak" of wat ook al die verwarmingsdraad binne laat draai!
• Maximeer die timer of, in die geval van my broodrooster, draai die timerknop na "Bly aan" sodat dit nooit uitskakel nie!

Nadat u dit gedoen het, steek u die broodrooster se netsnoer in 'n stopcontact, en u moet dit hoor en sien aanskakel. Bingo! As u bang is dat u die knoppies per ongeluk sal misplaas, kan u dit warm plak sodat dit nooit beweeg nie!

Noudat ons broodrooster altyd aan is wanneer dit aangeskakel is, kan ons dit met die relais aan- of uitskakel met die gemoedsrus dat dit inderdaad sal aanskakel wanneer die relais aktief is.

Bedradingnotas

Hier is 'n paar aantekeninge wat u al dan nie kan help as u alles bymekaar sit:

• Die eerste ding wat u wil doen, is om die Reflowduino32 -rugsak aan te sluit in die eerste ses penne van die DOIT ESP32 dev -bord (sodat die skroefaansluitings aan dieselfde kant as die mikro -USB op die dev -bord is). As u wonder, is die rugsak so ontwerp dat u nog steeds Dupont -drade kan plaas in die ESP32 dev -bord langs die Reflowduino32, soos in die prent hierbo getoon.
• Nog 'n ding om van kennis te neem, is die polariteit van die relaisinsette. Hulle is albei langs die skroefaansluitings gemerk, maar ek wil u daarvan weerhou om dit per ongeluk te ruil en te wonder wat aangaan as die broodrooster nie aanskakel nie!
• U moet ook die termokoppel in die skroefaansluiting op die Reflowduino32 -rugsak aansluit. Aanvanklik kan dit moeilik wees om te sien watter draad in watter kleur (geel of rooi) is, sodat u moontlik u vingernael moet gebruik en die isolasie effens moet afskil. Moet dit egter nie kragtig doen om rafeling te verminder nie!
• Ek het by sommige mense gelees dat u meer akkurate resultate kan kry as u die termokoppel in 'n afvalplaat druk sodat die punt met die oppervlak van die PCB in aanraking kom. 'N Afvalbord van dieselfde grootte as die planke wat u aanmekaarbring, sal die termokoppel 'n vergelykbare termiese massa gee en die lesings dus meer akkuraat maak. Dit is sinvol as u daaraan dink om af te koel; sonder die afval -PCB, sal die termokoppelpunt baie vinniger afkoel as die PCB wat u bymekaarmaak, en dit geld ook vir baie vinniger opwarming.
• Daar is 'n kragskakelaar op die Sidekick -aflosmodule. As dit nie aangeskakel word nie, word die broodrooster nie warm nie! Los dit egter nou eers af voordat ons die kode na die ESP32 -bord laai.

Stap 3: ESP32 Arduino IDE -opstelling

Noudat u al die hardeware opgestel het, kyk ons na die sagteware wat nodig is om alles aan die gang te kry.

Nota: Hierdie ESP32 Arduino -installasie -instruksies hieronder kom direk uit stap 2 van my vorige ESP32 Bluetooth -tutoriaal. Dit is een van die plekke waar dit, as u dit nog nie gedoen het nie, 'n goeie idee kan wees om na die tutoriaal te gaan om meer te wete te kom oor die ESP32 se Bluetooth -vermoëns.

Dit is redelik duidelik, maar die eerste ding wat u moet doen is om Arduino IDE te installeer. Genoeg gesê.

ESP32 -pakketinstallasie

Die volgende ding wat u moet doen, is om die ESP32 -pakket vir Arduino IDE te installeer deur die Windows -instruksies of die Mac -instruksies te volg. Ek sal sê dat vir Windows, wanneer die instruksies vir u sê dat u 'Git GUI' moet oopmaak, u dit moet aflaai en 'Git' moet instel vanaf die skakel, en as u dit moeilik vind om 'n toepassing met die naam 'Git GUI' te vind, dan is alles wat u nodig het om te soek, soek na "Git GUI" in die beginkieslys en u sal 'n klein ikoon met 'n opdragprompt sien (sien aangehegte skermkiekie hierbo). Dit is ook standaard in "C: / Program Files / Git / cmd / git-gui.exe". Volg die instruksies van daar af, en u moet klaar wees! Nota: as u reeds die ESP32 -pakket in Arduino IDE geïnstalleer het, maar u het dit nie gekry nadat BLE -ondersteuning by die pakket gevoeg is nie, raai ek u aan om na 'Dokumente/hardeware/espressif' te gaan en die 'esp32' gids te verwyder en doen die opstelinstruksies hierbo weer. Ek sê dit omdat ek 'n probleem teëgekom het, selfs nadat ek die opdateringsprosedure onderaan die instruksies gevolg het, verskyn die BLE -voorbeelde nie in die 'Voorbeelde' onder 'Voorbeelde vir ESP32 Dev -module' in Arduino IDE nie.

ESP32 toets

In Arduino IDE, is die eerste ding wat u moet doen, na Tools / Board en kies die toepaslike bord. Dit maak gewoonlik nie regtig saak watter een u kies nie, maar sommige dinge kan bordspesifiek wees (tipies die GPIO-nommer en sulke dinge), dus let op! Ek het 'ESP32 Dev Module' vir my bord gekies. Kies ook die regte COM -poort nadat u die kaart via die USB -kabel met u rekenaar verbind het.

Om te kyk of die ESP32 -installasie goed verloop het, gaan na File / Voorbeelde / ESP32 BLE Arduino, en u moet verskeie voorbeeldsketse sien, soos "BLE_scan", "BLE_notify", ens. Dit beteken dat alles behoorlik opgestel is in Arduino IDE!

Noudat Arduino IDE gereed is, toets of dit regtig werk deur die Blink -voorbeeld onder File -> Voorbeelde -> 01. Basics -> Blink oop te maak en verander alle gevalle van "LED_BUILTIN" na "2" (die standaard GPIO -nommer wat beheer die LED op die DOIT ESP32 dev board). Nadat u die skets opgelaai het, moet u die blou LED elke sekonde sien knip!

Stap 4: Reflowduino32 Demoskets

Opstel van biblioteek

Noudat u die ESP32 Arduino -pakket geïnstalleer het, gaan u na die Reflowduino Github -bewaarplek en laai die Reflowduino_ESP32_Demo.ino -skets af. (As u dit probeer oopmaak, sal Arduino u vra of u 'n gids met dieselfde naam as die skets wil skep, en klik dan op "Ja" om dit oop te maak). Hierdie skets is 'n uitgebreide reflow -oond -demo wat die temperatuur van die termokoppel lees, die lesings periodiek na 'n pasgemaakte Android -app stuur (in die volgende afdeling genoem), die relais (en uiteindelik die broodrooster) dienooreenkomstig beheer op grond van PID -beheer en ontvang opdragte van die app af. Dit alles op die ESP32! Nogal netjies nè?

Om hierdie skets saam te stel, benodig u die volgende biblioteke:

• Adafruit MAX31855 biblioteek
• Arduino PID biblioteek

Installeer hierdie biblioteke en verifieer dat die Reflowduino32 -skets saamgestel word, en laai dit dan op na u ESP32 dev -bord!

Herlaai instellings

Naby die boonste gedeelte van die kode is daar 'n klomp #definieer reëls. Dit is dinge wat u volgens u behoeftes kan verander. Byvoorbeeld, jy wil dalk hê dat die terugvloeitemperatuur laer moet wees as jy soldeerpasta met 'n lae temperatuur het, of hoër as jy loodpasta het. U sal sien dat ek 'n paar tipiese waardes vir die hervloeiprofiel bevat, en dat die standaard goed moet werk met loodvrye soldeerpasta met 'n lae temperatuur. U kan ook die PID -konstantes later op die pad afstel, afhangende van u fisiese opset (hoewel dit waarskynlik nie nodig is nie). Raadpleeg hierdie Github -wiki -bladsy vir meer inligting oor soldeerpasta en herlaaiprofiele.

Stap 5: App -opstelling

Nadat u die demoskets na u ESP32 opgelaai het, moet u die Reflowduino32 Android -app installeer as die laaste stap om ons opset te laat werk! Laai en installeer eenvoudig die.apk -lêer op 'n Android -toestel met Bluetooth 4.0 of hoër en maak die app oop!

As Bluetooth nog nie aangeskakel is nie, sal die program u vra om dit aan te skakel. Maak seker dat u ESP32 -dev -bord die demo -skets aangeskakel het. Die eerste ding wat u moet doen, is om met die ESP32 via Bluetooth op die app aan te sluit, en kort daarna op die knoppie links bo sê 'Verbonde!' U moet temperatuurmetings op die skerm sien as u die koppelvlak behoorlik verbind het. As u dit nie doen nie, kyk dan na die termokoppel en maak seker dat u 'n veilige verbinding in die skroefaansluiting het.

Nou is dit tyd om die lekker dinge te toets! Draai die skakelaar na die "aan" -posisie op die Sidekick -module en druk die "START" -knoppie op die app. Die broodrooster se oond moet brand en jy moet die filamente 'n flou rammelgeluid hoor en uiteindelik sien hoe hulle brand terwyl hulle warm word! U moet ook sien dat die blou LED op die ESP32 dev -bord brand om aan te dui dat die terugvloeiproses aan die gang is.

Terwyl die proses van hervloei voortduur, moet u 'n mooi reflow -profiel op die app sien. As die temperatuur die terugvloeitemperatuur bereik, is dit raadsaam om die deur van die broodrooster oop te maak sodat die hitte kan ontsnap sodat die bord kan afkoel, anders styg die temperatuur nog 'n rukkie. Op die klassieke Reflowduino -bord is 'n gonser om u te waarsku wanneer u dit moet doen, maar hier moet u net oordeel volgens die temperatuur wat op die app verskyn, wat nie moeilik is nie.

Nadat die bord tot 'n sekere drumpel afgekoel het (standaard 40 *C, maar u kan dit in die kode verander), word die herlaai proses as voltooi beskou en die blou LED sal afskakel en die app sal die hervloei data in 'n lêer stoor u telefoon, sodat u dit in Excel kan invoer. Raadpleeg hierdie Github wiki -bladsy vir meer inligting oor die invoer van die gestoorde data na Excel.

Dit is omtrent dit!