IronForge NetBSD brødrister: 9 trin (med billeder)

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

Dette projekt startede ikke som brødrister til sidst blev det til et.

Ideen kom, da min køkkencomputer (en gammel Windows CE PDA), der blev brugt til at vise mine madlavningsopskrifter, døde. Først tænkte jeg på at oprette et E-blæk baseret lavenergidisplay, der ville blive fastgjort på mit køleskab med magneter og ville løbe tør for batterier i meget lang tid, men så fik jeg et gammelt 2.1 surround-system til køkkenet til at lytte til musik som godt, så jeg tænkte, at det måske også skulle være en computer, der kunne klare begge dele, og så kom jeg til et andet gammelt projekt:

www.embeddedarm.com/blog/netbsd-toaster-powered-by-the-ts-7200-arm9-sbc/

Den originale NetBSD brødrister. Dette projekt i sig selv er en nørdet vittighed for dem, der ikke ved:

"Det er længe blevet anset for, at UNIX-lignende OS NetBSD er bærbart til enhver maskintype undtagen måske din køkkenbrødrister."

Så lad os oprette en brødrister, der kører NetBSD og:

• Temperaturen og ristetiden kan justeres helt fint af brugeren
• Selvom den ikke skåler, viser den vejrdata fra 2 vejrstationer på et stilfuldt instrumentbræt
• Når den rister, viser den den resterende tid og temperatur på både en graf og i cifre
• Når det ikke skåler, kan det også bruges som vækkeur og lytte til musik, endda afspille film på det
• Viser madlavningsopskrifter eller kan bruges til almindelig browsing

Trin 1: Brødristerbetjening og valg af hardware

Her, i modsætning til ved mit tidligere kaffehack, tror jeg ikke, at jeg har truffet et godt valg til brødrister, så jeg vil give en kort introduktion til brødristerens indre arbejde, vælge kriterier og erfaring på egen hånd og lade læseren vælge sin egen brødrister for dette hack.

Et af mine hovedkriterier over for brødristeren var at kunne lave 4 skiver brød samtidigt og være automatisk, så efter et par timers skimming gennem den tyske Ebay har jeg besluttet mig ved siden af

Severin AT 2509 (1400W) brødrister

www.severin.de/fruehstueck/toaster/automati…

Dette er et bredt spredt mærke i Tyskland, det kostede omkring 40-50 EUR i skrivende stund som helt nyt.

Nøglefunktioner, hvad producenten annoncerer:

● Varmeisoleret hus i rustfrit stål

● integreret rullebrød

● 2 stegeskåle med lang åbning til op til 4 brødskiver

● Steketidselektronik med temperatursensor

● justerbar garvningsgrad

● Afrimningsniveau med indikatorlys

● Opvarmningstrin uden ekstra garvning med kontrollys

● separat udløserknap med indikatorlys

● Brødskiver centreret til jævn bruning af begge brødsider

● automatisk nedlukning, når en brødskive sidder fast

● Smuldringsbakke

● Kabelspoling

Selvom producenten ikke påstod, at temperaturen er justerbar, kommer de med 2 vildledende punkter:

● Opvarmningstrin uden ekstra garvning med kontrollys

● Steketidselektronik med temperatursensor

Lad os se, hvordan maskinen fungerer:

1, I normal tilstand er 230V strømforsyningen fuldstændig afbrudt, ingen del af brødristeren får strøm.

2, Når brugeren trækker håndtaget ned (som også trækker brødene ned), forbinder det varmeelementet på begge sider.

Nu, hvad de gjorde her, er et billigt, men også smart design. Der er ingen transformer inde i brødristeren, så du undrer dig måske over, hvordan den får sin lave (10V AC ~) spænding. Der er en separat spole koblet til et af varmeelementet på venstre side af brødristeren, der virker som en trappetransformator, der skaber 10V AC.

Derefter bruger den en enkelt diode -ensretter til at oprette 10V DC, som driver brødristerens hovedkontrolkort.

3, hvad jeg først troede - at det er en solenoid + transformer sammen - viste sig at være en enkelt solenoid lige under håndtaget, som nu drives af styrekredsløbet og kun er ansvarlig for én ting (for at holde håndtaget trukket ned).

Så snart denne magnetventil frigiver det brød, det er overstået, afbryder brødristeren grundlæggende sin egen elektricitet og afslutter ristningen.

Så du kan så med rette spørge, hvad er de smarte knapper og påstande på databladet, at det kan optøe, forvarmes, opvarmes og hvad som helst … Jeg vil sige, at det er ren markedsføring BS. De kunne sætte en tidsjustering og 1 enkelt knap på den, for i slutningen af dagen er dette kredsløb ikke mere end en timer. Da dette kredsløb fodrer fra den samme strømkilde som varmeelementet, og det ikke kan styre det eneste, der betyder noget i denne maskine (varmelegemet), derfor gad jeg ikke engang at modificere dette kredsløb mere, bare smed det, hvor det hører til, for at skraldespanden.

Nu hvor kontrolkredsløbet af militær kvalitet er ude af vejen, lad os tage FULD KONTROL over brødristeren.

Trin 2: Hardwareliste

Dette er igen ikke fuld bom, inkluderer ikke alt det grundlæggende som ledninger og skruer:

• 1x AT 2509 (1400W) brødrister eller hvilken som helst anden brødrister du vælger
• 1x Arduino Pro Micro
• 1x 5-tommer Resistive Touch Screen LCD Display HDMI til Raspberry Pi XPT2046 BE
• 1x Raspberry PI 2 eller Raspberry PI 3
• 1x SanDisk 16GB 32GB 64GB Ultra Micro SD SDHC-kort 80MB/s UHS-I Class10 w Adapter (til PI)
• 2x SIP-1A05 Reed Switch Relay
• 1x 1PCS MAX6675 modul + K Type termoelement temperatursensor til Arduino (anbefales at købe reservedele)
• 1x Output 24V-380V 25A SSR-25 DA Solid State-relæ PID-temperaturregulator
• 1x Mini DC-DC Buck Converter Step Down Modul Strømforsyning til aeromodellering (køb flere af disse til udskiftninger).
• 2x Rotary Encoder Module Brick Sensor Development Board For Arduino (Rotary + Middle Switch, anbefales at købe flere af disse til udskiftninger)
• 2x WS2812B 5050 RGB LED Ring 24Bit RGB LED
• 1x 1 mm A5 gennemsigtig Perspex akrylplade Plast plexiglas Cut 148x210mm Lot
• 1x12V 2A DC -adapter (1A burde også være nok til Pi+Screen+Ardu, men det er bedre, hvis du tilslutter yderligere enheder via USB, vil de tømme ekstra strøm)
• 1x PCS HC-SR501 IR Pyroelektrisk Infrarød IR PIR Bevægelsessensormodul
• 2x Jumper Wire 5 Pin Female to Female Dupont Cable 20cm for Arduino (til rotaryerne er det værd at købe flere af disse)
• 2x Aluminiumslegering Volumeknap 38x22mm til 6mm Potentiometeraksel Sølv
• 1x 230V relæ
• Bunke med enkelt række kvindelige 2,54 mm + hanbrydelige hovedstik til forbindelser
• Valgfrit til Xbee mod: 1X10P 10pin 2mm Female Single Row Straight Pin Header Strip XBee Socket
• Valgfri til Xbee -mod: 1 Xbee
• Valgfrit til Xbee -mod: 1x Jumper Wire 4 Pin Female to Female Dupont Cable 20cm til Arduino (mellem Xbee Raspi)

Til strømforsyning skal du bruge en 12V i stedet for 5V, fordi solenoiden ikke holder det lavspændingsniveau, glem ikke at tilføje en flyback -diode på solenoiden.

Hvis du beslutter dig for at bruge andre komponenter, f.eks.: forskelligt bukkemodul til spændingsforøgelse fra 12V-> 5V, skal du redesigne tavlen, det blev lavet til den ene specifikke lille firkantede bukkomformer.

Trin 3: Ændring af sagen: Bagsiden er fronten

Efter fjernelse af hovedkontrolkredsløbet var der stadig et stort grimt hul, der kiggede ud på switches sted, så jeg har besluttet, at jeg bare vil bruge den side som bagside og fikseret forbindelsesboksen, der huser SSR (Solid State Relay -> for varmestyring) + 230V vekselstrømsrelæ (til effektdetektering) + 12V -adapteren, der driver hele kredsløbet.

Denne brødristermodel var lidt svær at skille ad og samle. Jeg fandt ingen anden måde at fjerne sagen på, men at skære ind med en dremmel lige under hovedtrækhåndtaget for at kunne løfte kabinettet efter afskruing og fjernelse af håndtagene (heldigvis da der er en ydre plastbelægning på plads på den del dette vil være umærkeligt).

Jeg har indsat detektorenden af MAX6675 termoelementet i bunden af brødristeren på den modsatte kant af hovedarmen (hvor det ville være i konflikt med håndtagsmekanismen).

Den indvendige kasse er fint aluminium, du behøver ikke engang at bore den, et lille hul kan let udvides med en skruetrækker og derefter sætte sensoren i, den vanskelige del var at skrue den af fra indersiden. Jeg er nødt til at komme med en smart løsning for at gøre det, vist på billederne.

At adskille det indre interne brødristerhus med varmeelementet er kun for mennesker med stærke nerver og kan stærkt ikke anbefales. Der er alligevel ikke andet du skal gøre derinde.

MAX6675's ledninger var lige lange nok til let at kunne føres gennem maskinens bund til hullet, hvor kablerne blev ført ud.

At bringe alle de nødvendige kabler fra det ene og til det andet var en af de mest udfordrende moddingopgaver. Jeg behøvede ikke at bore endnu et hul på (nu bagsiden) siden, fordi kablerne bare kunne bruge hullet fra kontakterne. Derefter skulle kablerne fastgøres op til væggen i kabinettet, tages ned til bunden gennem et meget smalt rum, hvor de samles med et par ekstra ledninger fra højspændingsstyretavlen, nemlig:

• 1 ledning fra varmeelementet -> Går til SSR
• 1 ledning fra 230V (helst varmt brunt punkt) -> Går til SSR
• 2 ledninger fra 230V med afbryder lukket tilstand -> Går til startrelæ
• 2 ledninger fra 230V hovedindgangen -> Går til 12V adapter på bagsiden
• Afskærmede ledninger fra termosensoren

Og det er alt hvad du behøver for at styre brødristeren.

På grund af den industrielle lodning har jeg besluttet at simpelthen skære tråden mellem varmeelementet og den ene ende af hovedledningen (kommer efter kontakten) og med klemmer tilsluttede jeg den til SSR.

Et relæ, der fungerer fra 230V (netspændingen), er påkrævet. Dette er startrelæet, der vil lade Arduino vide, at brugeren har trukket armen ned aka startede ristningsprocessen. Glem ikke, at styrekredsløbet ikke længere er på plads længere, solenoiden får ikke strøm, hvad der ville holde håndtaget nede, og varmeapparatet er også afbrudt (styret via SSR). Alt dette vil være Arduinoens opgave fra dette tidspunkt.

12V DC -adapteren er forbundet direkte til elnettet (jeg har tilføjet en ekstra ON/OFF -kontakt bagpå). Dette vil give konstant strøm til kredsløbet. Brødristeren i standbytilstand forbruger kun: 5,5 W med skærmen TIL og 5,4 W med den slukket.

Trin 4: Front Arcyclic Board

Jeg er ikke ekspert i at arbejde med dette materiale, jeg fik rådet til at skære hullerne på det med højt omdrejningstal under rindende vand, men jeg ville ikke overperfekte det, så det jeg gjorde var bare at bore i det almindelige huller, giv helt op med at udrulle delen mellem Raspi og skærmen, i stedet borede jeg kun huller på skærmens afstandsstykker og ved stikket på Raspi, så lagde jeg det resterende stof ud på en firkant, så stikket kunne passe igennem.

Du kan se, at plexi -brættet har små revner omkring nogle boringer, så du ved, hvad du skal undgå, hvis du sigter efter perfekt design.

Ikke desto mindre på grund af varmen, er der ingen måde, du kan lægge noget inde i brødristerens kabinet, alt elektronik skal monteres i en sikker afstand fra varmeapparatet.

Jeg lavede ikke nogen ordentlige designtegninger til 148x210mmPlexiglas -arket, prøvede bare at justere alt til at være symmetrisk og på linje, så jeg beklager, at jeg ikke kan levere noget skema for denne del, du skal gøre det på egen hånd. Jeg har dog 1 råd:

Inden du limer LED -ringene op, skal du tænde dem med en Arduino og tænde og markere med pen den FØRSTE og SIDSTE led på bagsiden, så du ikke ender med at montere dem let roteret som jeg gjorde (dette kan dog korrigeres fra software)

Der er 6 afstandsstykker designet til at holde hele frontpanelet på plads, dog i enden, fordi rotorernes korte længde ikke føres gennem de 2 nederste.

Jeg har brugt almindelige pc-bundkort-afstandsstykker mellem rotaryerne og plexi-panelet, også tilføjet 2-2 mere bag rotoren for at give lidt ekstra stabilitet, når knapperne trykkes ind.

Trin 5: Brødristerkontrolkredsløb

Dette var et af de projekter, der faktisk maksimerede ALLE Arduino -pins:) RX og TX var forbeholdt fremtidig kommunikationsmoduludvidelse.

Hovedkortet giver strøm til alt via en bukkonverter (Arduino, Raspi, skærm, SSR, relæer). Her vil jeg bemærke, at denne spændingsregulator ikke ligefrem er topmoderne, den kan ikke gå for meget over 12V DC indgående spænding. Hvis du beslutter dig for at bruge nøjagtig samme type, skal du sørge for, at din adapter leverer en stabil 12V åben kredsløbsspænding (ikke som en WRT54G -adapter, med det vil du se den magiske røg slippe ud på få sekunder).

Jeg lavede tavlen modulær som muligt ved hjælp af stikdåser, hvor jeg kunne. Ud over de 2 rørrelæer kan alt andet let udskiftes.

Begge disse fremragende sivrelæer leveres med indbyggede flyback -dioder og bruger ikke mere end 7mA, så de kan forbindes direkte til alle Arduino -ben (jeg vil også fortsat anbefale disse i mine fremtidige projekter). Relæernes funktion:

Den ene er til at tænde solenoiden i begyndelsen af ristningsprocessen (for at holde håndtaget trukket ned).

Den ene er til automatisk at tænde og slukke skærmen, hvis der registreres bevægelse.

Jeg regnede med, at kørsel af denne HDMI -skærm 24/7 ikke ville give en lang levetid (især hvad jeg bruger, er bare en billig forfalskning, ikke den originale WaveShare:

Og kan din pc også tænde skærmen, når du kommer ind i rummet? Det tror jeg ikke, BSD -brødristeren kan!

Skærmen er dybest set på en 10 minutters hold -timer, der automatisk stødes op, når der er bevægelse igen. Så lad os sige, at den er tændt, og der er bevægelse igen 9 minutter senere, det betyder, at den forbliver tændt i yderligere 10 minutter. Tænd og sluk er ikke sundt for alle kredsløb undtagen SSR.

Hvilket bringer os til det tredje og sidste kontrolelement til styring af varmeren. Disse små enheder blev specielt lavet til at tænde og slukke meget for at holde temperaturen under kontrol. Det, jeg vælger, kører helt fint direkte fra en Arduino -udgangsstift.

I det originale design ville der have været et andet relæ på tavlen til at tænde et 2.1 højttalersæt, før Raspberry pi spiller alarmtonen om morgenen (også er det meget let at tilføje en sang, når ristningen er færdig), men da dette er IoT hvorfor genere? Det beder bare en anden raspi på mit netværk om at gøre det for mig med en standard 433Mhz RCSwitch.

Som normalt var der nogle mindre fejl med 0.4 -versionen af tavlen, hvad der kan ses på billederne. Nemlig 2 yderligere 5V -stik og et stik til inputrelæ på Arduino pin 10 blev udeladt.

Jeg har rettet disse i version 0.5, og jeg lavede også en ikke-Xbee-version.

Da dette er et 2 -lags bord ved blot at downloade disse layouter og DIY ville være svært, skal du udskrive de 2 sider præcist, etse tavlen og finde en måde at forbinde siderne på, så jeg vil linke ind senere på Easyeda -delte projekt. Det anbefales at bestille det direkte hos dem.

Trin 6: Xbee Mod

Xbee er kun her for at styre kaffemaskinen direkte igennem den, fordi den er relativt tæt på den på afstand, og der ikke er nogen forhindringer mellem de to.

Det har absolut intet at gøre med brødristeren eller brødristerkoden.

Om Xbee -mod: dette er fuldstændigt valgfrit, derfor inkluderer jeg skemaerne til dette bord med og uden Xbee. Xbee er loddet direkte ind i Raspberry PI's RX/TX hardware UART -port (ttyAMA0), som selvom det tages ud til skærmens stik, bruger skærmen det ikke (det bruger SPI -interface til at kommunikere berøringskoordinaterne mellem PI'en og sig selv).

Jeg dedikerede en separat seriel port på PI'en til Xbee -kommunikationen i stedet for at sende meddelelserne gennem Raspberry -> Arduino -> 5v3v converter -> Xbee -> andre enheder. På denne måde er det heller ikke et problem, at ristningsprocessen blokerer hele MCU'en.

Trin 7: Brødristerkontrolkode

Koden er ret simpel, hvilket skyldes, at der dybest set er envejskommunikation mellem Arduio -> Raspberry PI.

Denne enhed kan i modsætning til kaffemaskinen ikke styres fra en telefon eller computer bare manuelt med nogle flotte betjeningselementer.

Den eneste funktion af PI her er datalogning og visning af flotte grafer. Det er ikke hætteglas til brødristerens drift, det kan slukkes helt eller endda fjernes fra dette projekt, Arduino udfører alt arbejdet.

I begyndelsen nulstiller koden ledringene, starter de forskellige hold -timere og i hver loop ser den ud fra input fra de 2 drejekontakter. Denne indgang kan betyde en rotation til eller mod uret eller tryk på en af de 2 kontakter (som i inaktiv tilstand bare sender en grundlæggende kommando IRONFORGE_OFF_ALARM til computeren og derefter går tilbage til normal IRONFORGE_OFF-tilstand).

Inde i rotary_read_temp () og rotary_read_time () ændres variablerne global_temp og global_time. Dette er det eneste sted i koden, hvor disse værdier kan ændres, og de vil gemme deres værdier mellem skålhændelser.

Inde i begge disse funktioner er rotary_memory () kaldet, når ændring i positionerne er registreret. Dette er med det formål at indlæse led -statusene på ringene igen, fordi de efter ristningsprocessen vil blive nulstillet tilbage til sort, ikke for at spilde strøm og forlænge deres levetid.

LED -lamperne slukkes også med jævne mellemrum hvert 10. minut, hvis der ikke for nylig var en roterende begivenhed.

Sammenslutningen af disse 2 funktioner resulterer i følgende:

1, forudsat inaktiv tilstand

2, enhver af de roterende bevægelser (hvis de blev justeret før, vil disse værdier blive genoprettet fra hukommelsen og vist på lysdioderne)

3, Hvis ristningen ikke starter, og der ikke er flere justeringshændelser, slukker lysene igen

Jeg flyttede dem også på separat hold -timer fra skærmen, fordi computeren vil blive brugt meget til at vise vejrdata, men jeg ønsker ikke, at de roterende lysdioder skal gendannes hele tiden, fordi jeg ikke vil lave en million toasts til en dag.

Den vigtigste ristningsproces (Arduino Side):

Dette vil blive startet, når systemet bliver udløst fra input start (230V) relæet (og både tid og temp er forskellige fra nul). Programforløbet er følgende på Arduino -siden:

1, Tænd magnetventilen for at holde håndtaget nede

2, Tænd SSR til opvarmning

3, Afhængigt af tidspunktet start en ristningsløjfe, der tæller ned. I hver sløjfe sendes følgende data til computeren:

-TEMPERATUR (oprindeligt flydende værdi, men sendes som 2 CSV -strenge)

-TID forbliver (om sekunder konverteres dette tilbage til mm: ss -format i den anden ende)

4, i hver sløjfe afhængigt af den indstillede temperatur skal SSR tændes eller slukkes for at styre ristningsprocessen

5, I slutningen af ristløkken sendes kommandoen IRONFORGE_OFF til computeren

6, Sluk for SSR, og slip magnetventilen

7, Spil LED -spil til showoff (her kan du også tilføje afspilning af musik eller hvilken som helst anden handling, du gerne vil have)

8, Blackout -lysdioder

Som jeg sagde det tidligere, blokerer hovedristerløkken fuldstændigt MCU'en, der kan ikke udføres andre opgaver i løbet af denne tid. Det vil også ignorere roterende input i denne tidsperiode.

Den vigtigste ristningsproces (Raspberry PI Side):

Raspberry pi kører hoved C -kontrolprogrammet med en uprivilegieret bruger, der er ansvarlig for alle interaktioner på skrivebordet.

Jeg besluttede at bruge Conky til alle grafvisningerne, fordi jeg har brugt det siden et årti, og det virkede som det nemmeste at bruge til jobbet, men det har nogle fangster:

-Grafisk granularitet kan ikke ændres, grafen er for fint korn, selv efter den maksimale ristetid (5 minutter) når den kun halvdelen af baren

-Conky kan lide at gå ned, især når du bliver ved med at dræbe og genindlæse det

Af den anden grund besluttede jeg at gyde alle conkies gennem separate tilsynsprocesser for at overvåge det.

Den grundlæggende inaktiv lua bruger 2 separate konkier (1 til vejrdata og en anden til uret).

Når ristningen starter:

1, signalerer Arduino hindbær pi C -programmet gennem serie med IRONFORGE_ON

2, kontrol C -programmet stopper de 2 konke tråde og belastninger i den 3. conky lua til ristningen

3, kontrol C -programmet skriver både temperatur- og tidsværdierne ud til separate tekstfiler, der er placeret på ramdisk (for ikke at udføre unødvendige RW -operationer på SD -kortet), hvad konkerne læser ind og viser automatisk. Programmet er også ansvarlig for at oprette den resterende tid til MM: SS -format.

4, I slutningen af ristningen stopper C -programmet den aktuelle ristningstråd og genstarter de 2 konkier, der går tilbage til vejret og tidsvisning igen

5, Til alarmdetektering kan C -programmet direkte stoppe processen med at afspille musik fra cron, når en af rotatorerne skubbes ind i inaktiv tilstand

Trin 8: Alle dine toasts tilhører os: NetBSD mod Raspbian

Selvom brødristeren hovedsageligt blev skabt til at køre NetBSD og skærmen, lyd, arbejder Arduino alle med den, men der er ingen berøringsskærmsunderstøttelse. Jeg ville sætte pris på hjælp fra alle, der er interesserede i at skrive en driver til dette.

LCD -berøringschippen er XPT2046. Skærmen bruger SPI til at sende markørinputkoordinaterne tilbage til hindbæret.

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

• 19 TP_SI SPI -datainput på berøringspanel
• 21 TP_SO SPI data output fra Touch Panel
• 22 TP_IRQ Touch Panel afbryder, lavt niveau, mens TouchPanel registrerer berøring
• 23 TP_SCK SPI -ur på berøringspanel
• 26 TP_CS Touch Panel chip valg, lav aktiv

I skrivende stund kender jeg ikke til nogen Raspberry PI -kompatibel (skjold) berøringsskærm, der har en fungerende NetBSD -driver til berøringspladen.

Trin 9: Lukning og opgaveliste

Som altid er enhver hjælp, bidrag, rettelser i koden velkommen.

Dette var et nyligt gennemført hack, så jeg vil opdatere projektet med de manglende kodestykker senere (Raspberry pi C kontrolkode, Conky luas osv.). Jeg planlægger også at oprette automatisk resizable 8GB/16GB sdcard-billeder, der indeholder alt. På grund af det faktum, at Raspberry PI er standard hardware, kan enhver, der beslutter sig for at bygge projektet, bare downloade billederne, skrive dem ud til et sdcard, og brødristeren ville fungere efter opstart ligesom min. Opsætning af netværk er kun nødvendig for det korrekte tidspunkt (NTP) og temperaturvisning.

Et tilbageværende trin vil være at måle temperaturerne inde med et FLIR og tilføje justeringerne til aflæsningen af MAX -termosensoren, fordi jeg mener, at den varmer for langsomt op i den lille max 5 minutter ristningsperiode.

Planlægger også at tilføje automatisk skalering af tidsperioden afhængigt af den indstillede temperatur for at kunne forlænge dette 5 minutters maksimale tidsvindue, hvis temperaturen sænkes.