ESP32 Bluetooth Reflow Ovn: 6 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

I denne vejledning viser jeg dig, hvordan du bygger din egen trådløse reflowovn, så du kan samle kvalitets -print i dit køkken uden at skulle bekymre dig om manuelt at dreje på knapperne og bekymre dig, hvis dine brædder bliver for varme! Ikke kun det, men vi vil bruge den indbyggede Bluetooth Low Energy (BLE) -funktionalitet i ESP32 (for hvad ville du ellers bruge i 2018) samt et tilføjelsesmodul, jeg har bygget som en del af en åben -kilder til reflow -kontroløkosystem kaldet "Reflowduino". Vi vil også programmere alt i Arduino IDE -miljøet og bruge det, vi har lært i en tidligere vejledning, til at styre reflow -opsætningen med en brugerdefineret Android -app. Jeg har leveret alle designfiler, eksempelvis Arduino -skitser, demo -app og projektwiki (masser af info!) På min Reflowduino Github -side.

Hvis du ikke allerede har gjort det, kan du se denne vejledning om brug af ESP32s Bluetooth Low Energy-funktion med Arduino IDE og etablering af tovejskommunikation med en brugerdefineret Android-app, fordi den har en masse relevant information relateret til, hvad vi vil dække her. Men hvis du ikke er ligeglad med Bluetooth og appens indre funktion, skal du bare fortsætte med at læse, så viser jeg dig, hvordan du får din refloveovn til at fungere smertefrit! Mit mål med denne vejledning er at gøre den kort og sød, mens du stadig får de vigtigste beskeder frem!

Ansvarsfraskrivelse

Hvis du er nybegynder inden for elektronik eller ikke har den rette erfaring med at arbejde med netspænding, vil jeg foreslå, at du enten ikke roder med det, konsulterer en professionel eller fortsætter med at lære, indtil du er dygtig nok! Jeg er ikke ansvarlig for eventuelle uheld, der kan opstå på grund af misbrug af Reflowduino eller dens tilhørende komponenter eller elektriske system (inklusive netstrøm). Tag alle nødvendige sikkerhedsforanstaltninger, f.eks. Handsker og certificerede sikkerhedsbriller. Desuden anbefales det ikke, at du bruger det samme apparat til at genoplive PCB'er og også til at tilberede mad til konsum, hvilket kan resultere i madforgiftning, især med blyet loddemetal. Du er fuldt ansvarlig for dine handlinger, og udfør dem på egen risiko!

Med det, lad os komme i gang!

Trin 1: Saml dele

Til denne vejledning har du brug for følgende komponenter:

• DOIT ESP32 udviklingstavle
• Micro USB -kabel (for at uploade kode og drive ESP32 dev -kortet)
• Reflowduino32 "rygsæk" modul til ESP32 dev board
• Brødrister (læs kommentarerne nedenfor for flere detaljer)
• K-type termoelement (inkluderet i Reflowduino32)
• Sidekick -relæmodul (leveres med et kraftigt C13 -strømkabel)
• 2x han-han-Dupont-jumpertråde (til tilslutning af Reflowduino32 til relæmodulet)
• Lille flad skruetrækker (til stramning af skrueterminalerne)

Hovedingredienserne her er ESP32 dev board, Reflowduino32 og Sidekick relæmodul, og selvfølgelig brødristerovnen selv. Jeg vil kort forklare hvert element nedenfor:

ESP32 Dev Board + Reflowduino32

I øjeblikket er Reflowduino32 designet til at tilsluttes ESP32 dev -kortet, så dev -kortet skal have den korrekte headerafstand og pinouts for at dette kan fungere. Jeg har designet Reflowduino32 rygsæk specielt til "DOIT" ESP32 dev -kortet, da jeg bemærkede, at dette var let tilgængeligt online og synes at være meget udbredt. Men hvis du finder et andet ESP32 dev -kort, der har samme pinouts og pin -afstand, så lad mig det vide, for det burde også fungere!

Brødristerovn

Det burde være ret indlysende, hvad dette gør i den store ordning, men det er måske ikke så indlysende, hvilken type og model der skal vælges. Personligt testede jeg denne billige Walmart brødristerovn, der er klassificeret til 1100W og er ret generisk. Jeg synes, at alt over 1000W burde være tilstrækkeligt til hobbybrug, men der er visse overvejelser. De vigtigste ting at kigge efter i en brødrister er wattforbruget (> 1000W helst), størrelsen (hvor mange brædder vil du have det i?), Bakkens konfiguration (har den en flot, flad bakke, du kan bruge til at lægge er printkortet tændt?) og om det er en konvektionsbrødrister eller ikke (måske vil du tilberede større partier brædder og ønsker en mere jævn temperaturfordeling i hele ovnen?). Alle disse faktorer afhænger virkelig af din personlige applikation, men for mig fungerede den billige, generiske Walmart -brødrister fint.:)

Du spørger måske, hvad med kogeplader? Efter min mening ville jeg styre uden om varme plader, fordi de har en tendens til at have høj termisk masse. Det betyder, at de vil varme op og blive ved med at varme op, selv efter at du har slukket det. Dette gør det virkelig uforudsigeligt for præcis temperaturkontrol, fordi temperaturen kan overskride store mængder og potentielt skade alle sårbare komponenter på dine brædder. Grundlæggende ville brug af en varmeplade besejre formålet med at bruge en reflow -controller i første omgang.

Relæmodul

For at kontrollere temperaturen skal vi styre brødristeren til og fra i henhold til den temperatur, vi læser fra termoelementet. Brødristeren er imidlertid et AC-apparat og har en relativt høj effekt (med 120VAC brødristere, der typisk tegner omkring 8-10A), så vi skal sikre os, at vi kan køre det korrekt uden at overbelaste relæet. En anden overvejelse er relæets styrespænding. De fleste hobbyrelæer (Arduino-kompatible), der er i stand til at skifte høje strømme, er vurderet til 5V-indgange, men i denne vejledning har vi at gøre med en ESP32, der fungerer på 3,3V. Det betyder, at det gennemsnitlige Joe -relæmodul muligvis ikke fungerer for os. Men hvis du vil bruge et andet relæmodul, har jeg designet en funktion, hvor du kan ændre relæstyringsspændingen fra standard 3.3V til "VIN" -spændingen på ESP32 dev -kortet, som som standard er ~ 5V når den drives via USB. Du kan dog teoretisk eksternt forsyne den med noget højere end 5V, siger 9V, og derefter vil relæstyringsspændingen være 9V. Når det er sagt, behøver du normalt ikke noget over 5V.

Det er delvis derfor, jeg skabte Sidekick-relæmodulet, et højeffekt-solid-state-relæ, der er i stand til at skifte ethvert lovligt 120VAC-apparat og uden klikstøj (solid-state) som traditionelle relæer! Det har også meget sikre og praktiske stik og til let tilslutning af apparatet, mikrokontrolleren og lysnettet (stikkontakten), så det er det, jeg vil bruge her. Den fede del er, at du ikke engang skal åbne brødristerovnen for at styre den!

Trin 2: Hardwareopsætning

Kontrolbegreber

Virkelig er konceptet ret ligetil: I sidste ende er vores mål at kontrollere temperaturen inde i brødristerovnen. For at gøre dette skal vi regelmæssigt tænde og slukke brødristeren med relæmodulet, analogt med PWM, men en virkelig langsom version af det (hvert tidsvindue er 2s, så det kan være tændt i 1,5s og slukket i 0,5s). For at drive relæet skal vi give det en korrekt spænding på relæets styrebolte (logik HIGH = ON, LOW = OFF). I vores tilfælde forbinder vi ganske enkelt de to relæstyringsindgange til Reflowduino32s relæskrueterminal. Grunden til, at vi ikke direkte forbinder ESP32 digitale stifter til relæet, er fordi relæet trækker en god smule strøm (sammenlignet med hvad IO -benene kan klare), og vi ønsker ikke at overbelaste ESP32. Reflowduino32 inkluderer MOSFET lavsideskift og kan håndtere over 200mA strøm, hvilket sparer ESP32's ben for enhver mulig skade.

I princippet skal du bare følge ledningsdiagrammet "Reflowduino32 + Sidekick Control" ovenfor, og du skal være god til at gå!

Brødrister Ovnknopper

Tro det eller ej, dette er et afgørende afsnit i denne vejledning! Hvis du ikke er opmærksom her, vil du undre dig over, hvorfor din brødrister ikke tænder, selvom du fulgte alt andet perfekt. Hvorfor? For at vi kan styre brødristeren eksternt (via netledningen) uden at åbne den, skal vi lave brødristeren, som om den altid var tændt, hvis vi skulle tilslutte den direkte til væggen. Fordi brødristeren skiftes af relæet, kan vi styre, når brødristeren er slukket, men hvis brødristeren nogle gange er tændt eller nogle gange slukket, når relæet er aktivt, sætter vi os selv til fejl. Derfor er det første, vi skal gøre, at indstille brødristerne. De fleste brødrister ovne har tre knapper: en til temperaturen, en til indstillingen bagning og en anden til timeren. Det du skal gøre er følgende:

• Maksimér temperaturen (vi vil ikke have, at vores tilbageløbsproces skal stoppe midtvejs!)
• Indstil tilberedningsmuligheden til "Bage" eller hvad der får alle varmefilamenterne til at tænde indeni!
• Maksimer timeren, eller drej timerknappen i tilfælde af min brødrister til "Bliv tændt", så den aldrig slukker!

Når du har gjort dette, skal du tilslutte brødristerens netledning til en stikkontakt, og du skal høre og se den tænde. Bingo! Hvis du frygter, at du ved et uheld vil placere knapperne, er du velkommen til at varme dem på plads, så de aldrig bevæger sig!

Nu hvor vores brødrister altid er tændt, når den er tændt, kan vi tænde eller slukke den med relæet med ro i sindet, at den faktisk vil tænde, når relæet er aktivt.

Ledningsnotater

Her er blot nogle noter, der måske eller måske ikke hjælper dig, når du sætter alt sammen:

• Det første, du vil gøre, er at tilslutte Reflowduino32 -rygsækken til de første seks ben på DOIT ESP32 dev -kortet (så skrueterminalerne er på samme side som mikro -USB på dev -kortet). Hvis du undrer dig, er rygsækken designet, så du stadig kan indsætte Dupont -ledninger i ESP32 dev -kortet ved siden af Reflowduino32 som vist på billedet ovenfor.
• En anden ting at være opmærksom på er polariteten af relæindgangene. De er begge mærket ved siden af skrueterminalerne, men jeg vil spare dig for at skifte dem ved et uheld og undre dig over, hvad der sker, når brødristeren ikke tænder!
• Du skal også tilslutte termoelementet i skrueterminalen på Reflowduino32 -rygsækken. I første omgang kan det være svært at se, hvilken ledning der er i hvilken farve (gul eller rød), så du skal muligvis bruge din negl og forsigtigt fjerne isoleringen lidt. Men gør ikke dette kraftfuldt for at minimere floss!
• Jeg har læst fra nogle mennesker, at du måske får mere præcise resultater, hvis du træder termoelementet ind i et skrot -print, så spidsen kommer i kontakt med overfladen af printkortet. Et skrotbræt af samme størrelse som de brædder, du samler, vil give termoelementet en sammenlignelig termisk masse og derfor gøre målingerne mere nøjagtige. Dette giver mening, hvis du tænker på at køle ned; uden skrot -printet vil termoelementets spids køle meget hurtigere ned end det printkort, du samler, og det samme gælder med opvarmning meget hurtigere.
• Der er en afbryder på Sidekick -relæmodulet. Hvis dette ikke er tændt, vil brødristeren ikke varme op! Men lad det nu være, inden vi uploader koden til ESP32 -kortet.

Trin 3: ESP32 Arduino IDE -opsætning

Nu hvor du har al hardware installeret, lad os tage et kig på den software, der er nødvendig for at få alting til at køre.

Bemærk: Disse ESP32 Arduino installationsinstruktioner herunder kommer direkte fra trin 2 i min tidligere ESP32 Bluetooth -tutorial. Dette er et af de steder, hvor det, hvis du ikke allerede har gjort det, kan være en god idé at tjekke denne vejledning for at lære mere om ESP32s Bluetooth -funktioner.

Dette er ret indlysende, men den første ting du skal gøre er at installere Arduino IDE. Nok sagt.

ESP32 -pakkeinstallation

Den næste ting, du skal gøre, er at installere ESP32 -pakken til Arduino IDE ved at følge Windows -instruktionerne eller Mac -instruktionerne. Jeg vil sige, at for Windows, når instruktionerne fortæller dig at åbne "Git GUI", skal du downloade og konfigurere "Git" fra det medfølgende link, og hvis du har svært ved at finde et program kaldet "Git GUI", er alt hvad du behøver at gøre er at søge efter "Git GUI" i startmenuen, og du vil se et lille kommandoprompt-let ikon (se vedhæftede skærmbillede ovenfor). Det er også som standard placeret i "C: / Program Files / Git / cmd / git-gui.exe". Derfra skal du følge instruktionerne, og du skal være god til at gå! Bemærk: Hvis du allerede har ESP32 -pakken installeret i Arduino IDE, men du ikke fik den, efter at BLE -understøttelse blev tilføjet til pakken, vil jeg anbefale at gå til "Dokumenter/hardware/espressif" og slette "esp32" -mappen og gentag installationsinstruktionerne ovenfor. Jeg siger dette, fordi jeg stødte på et problem, hvor BLE -eksemplerne selv efter at have fulgt opdateringsproceduren nederst i instruktionerne ikke optrådte i "Eksempler" under "Eksempler til ESP32 Dev -modul" i Arduino IDE.

ESP32 -test

I Arduino IDE er det første, du skal gøre, at gå til Tools / Board og vælge det relevante board. Det er normalt ikke ligegyldigt hvilken du vælger, men nogle ting kan være brætspecifikke (typisk GPIO-nummerering og sådan noget), så pas på! Jeg valgte "ESP32 Dev Module" til mit bord. Gå også videre og vælg den korrekte COM -port, efter at kortet er tilsluttet din computer via USB -kablet.

For at kontrollere, om ESP32 -installationen gik godt, skal du gå til Filer / Eksempler / ESP32 BLE Arduino, og du bør se flere eksempelskitser, f.eks. "BLE_scan", "BLE_notify" osv. Dette betyder, at alt er konfigureret korrekt i Arduino IDE!

Nu hvor Arduino IDE er klar, skal du teste, om det virkelig virker ved at åbne Blink -eksemplet under Fil -> Eksempler -> 01. Basics -> Blink og ændre alle forekomster af "LED_BUILTIN" til "2" (standard GPIO -nummer, der styrer LED'en på DOIT ESP32 dev -kortet). Efter upload af skitsen skal du se den blå LED blinke hvert sekund!

Trin 4: Reflowduino32 Demoskitse

Opsætning af bibliotek

Nu hvor du har installeret ESP32 Arduino -pakken, skal du gå til Reflowduino Github -depotet og downloade Reflowduino_ESP32_Demo.ino -skitsen. (Når du prøver at åbne den, vil Arduino spørge dig, om du vil oprette en mappe med samme navn som skitsen, i hvilket tilfælde skal du klikke på "Ja" for at åbne den). Denne skitse er en omfattende reflow -ovndemo, der læser temperaturen fra termoelementet, periodisk sender disse aflæsninger til en brugerdefineret Android -app (nævnt i det næste afsnit), styrer relæet (og i sidste ende brødristeren) i overensstemmelse hermed baseret på PID -kontrol og modtager kommandoer fra appen. Alt dette på ESP32! Ret pænt hva?

For at kompilere denne skitse har du brug for følgende biblioteker:

• Adafruit MAX31855 bibliotek
• Arduino PID bibliotek

Installer disse biblioteker, og kontroller, at Reflowduino32 -skitsen kompilerer, og upload den derefter til dit ESP32 dev -kort!

Reflow -indstillinger

Nær den øverste del af koden er der en flok #define linjer. Det er ting, du kan ændre alt efter dine behov. For eksempel vil du måske have, at tilbagestrømningstemperaturen skal være lavere, hvis du har loddemasse med lav temperatur eller højere, hvis du har blypasta med bly. Du vil bemærke, at jeg har inkluderet nogle typiske værdier for reflow-profilen, og standarden skal fungere godt med lavtemperatur blyfri loddemasse. Du vil måske også indstille PID -konstanterne senere hen ad vejen afhængigt af din fysiske opsætning (selvom dette sandsynligvis ikke er nødvendigt). For mere information om loddepasta og reflow -profiler, se denne Github -wiki -side.

Trin 5: Appopsætning

Efter at have uploadet demoskitsen til din ESP32 skal du installere Reflowduino32 Android -appen som det sidste trin for at få vores setup til at fungere! Du skal blot downloade og installere.apk -filen på en Android -enhed med Bluetooth 4.0 eller nyere og åbne appen!

Hvis Bluetooth ikke allerede er aktiveret, beder appen dig om at tænde den. Sørg for, at dit ESP32 dev -kort er tændt og kører demosketsen. Det første, du skal gøre, er at oprette forbindelse til ESP32 via Bluetooth i appen, derefter kort efter at knappen øverst til venstre siger "Tilsluttet!" du bør se temperaturmålinger vises på skærmen, hvis du tilsluttede parret korrekt. Hvis du ikke gør det, skal du kontrollere termoelementet og kontrollere, at du har en sikker forbindelse i skrueterminalen.

Nu er det tid til at teste de sjove ting! Vip kontakten til "tændt" -positionen på Sidekick -modulet, og tryk på "START" -knappen i appen. Brødristerovnens lys skal lyse, og du skal høre filamenterne lave en svag raslende lyd og til sidst se dem lyse, når de varmes op! Du bør også se den blå LED på ESP32 dev -kortet lyser for at indikere, at tilbagestrømningsprocessen er i gang.

Når reflow -processen fortsætter, skal du se en flot reflow -profil, der er tegnet på appen. Når temperaturen når tilstrømningstemperaturen, er det en god praksis at åbne brødristerovnens dør for at lade varmen slippe ud, så brættet kan køle ned, ellers stiger temperaturen i ekstra tid. På det klassiske Reflowduino -bord er der en summer til at advare dig om, hvornår du skal gøre dette, men her skal du bare bedømme efter temperaturen vist på appen, hvilket ikke er svært.

Efter at tavlen er afkølet til en bestemt tærskel (40 *C som standard, men du kan ændre dette i koden), anses tilbageløbsprocessen for at være afsluttet, og den blå lysdiode slukker, og appen gemmer tilbagestrømningsdataene til en fil på din telefon, så du kan importere den til Excel. For mere information om import af de gemte data til Excel, se denne Github wiki -side.

Det er stort set det!