کوره شارژ مجدد بلوتوث ESP32: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

در این آموزش به شما نشان می دهم که چگونه می توانید اجاق گاز بی سیم خود را بسازید تا بتوانید PCB های با کیفیت را در آشپزخانه خود مونتاژ کنید بدون این که نگران چرخاندن دستی دسته ها باشید و نگران نباشید اگر تخته های شما بیش از حد داغ می شوند! نه تنها این ، بلکه از عملکرد داخلی Bluetooth Low Energy (BLE) ESP32 (زیرا از چه موارد دیگری در سال 2018 استفاده خواهید کرد) و همچنین یک ماژول اضافی که به عنوان بخشی از باز ساخته ام ، استفاده خواهیم کرد. -اکوسیستم کنترل reflow منبع به نام "Reflowduino". ما همچنین همه چیز را در محیط Arduino IDE برنامه ریزی خواهیم کرد و از آنچه در آموزش قبلی آموخته ایم برای کنترل تنظیم مجدد با یک برنامه سفارشی Android استفاده خواهیم کرد. من تمام فایل های طراحی ، نمونه طرح های آردوینو ، برنامه نمایشی و ویکی پروژه (اطلاعات زیاد!) را در صفحه Reflowduino Github خود ارائه کرده ام.

اگر قبلاً این کار را نکرده اید ، لطفاً این آموزش استفاده از ویژگی بلوتوث کم مصرف ESP32 با Arduino IDE و برقراری ارتباط دو طرفه با یک برنامه سفارشی Android را مشاهده کنید زیرا اطلاعات زیادی در رابطه با مواردی که در اینجا به آنها می پردازیم دارد. به با این حال ، اگر واقعاً به عملکرد داخلی بلوتوث و برنامه اهمیتی نمی دهید ، فقط به خواندن ادامه دهید و من به شما نشان خواهم داد که چگونه می توانید تنظیمات اجاق گاز reflow خود را بدون دردسر کار کنید! هدف من از این آموزش این است که آن را کوتاه و شیرین کنم در حالی که هنوز پیام های کلیدی را به گوش می رسانم!

سلب مسئولیت ایمنی

اگر در زمینه الکترونیک مبتدی هستید یا تجربه کافی برای کار با ولتاژ اصلی را ندارید ، پیشنهاد می کنم یا با آن مشکلی نداشته باشید ، با یک متخصص مشورت کنید یا تا زمانی که به اندازه کافی مهارت ندارید ، یادگیری را ادامه دهید! من هیچ مسئولیتی در قبال اشتباهات احتمالی که ممکن است به دلیل استفاده نادرست از Reflowduino یا اجزای مرتبط با آن یا سیستم الکتریکی (از جمله برق اصلی) رخ دهد ، ندارم. در صورت لزوم تمام اقدامات احتیاطی مانند دستکش و عینک ایمنی را انجام دهید. علاوه بر این ، توصیه نمی شود که از همان دستگاه برای بازکردن مدار چاپی و همچنین پخت غذا برای مصرف استفاده کنید ، که ممکن است منجر به مسمومیت غذایی شود ، به ویژه در لحیم کاری سربی. شما کاملاً مسئول اعمال خود هستید و آنها را با مسئولیت خود انجام می دهید!

با این کار ، بیایید شروع کنیم!

مرحله 1: جمع آوری قطعات

برای این آموزش به اجزای زیر نیاز دارید:

• برد توسعه DOIT ESP32
• کابل میکرو USB (برای بارگذاری کد و تغذیه برد ESP32 dev)
• ماژول "کوله پشتی" Reflowduino32 برای برد ESP32 dev
• توستر (برای توضیحات بیشتر نظرات زیر را بخوانید)
• ترموکوپل نوع K (شامل Reflowduino32)
• ماژول رله Sidekick (همراه با کابل برق سنگین C13)
• 2 برابر سیم جهنده مرد-مرد Dupont (برای اتصال Reflowduino32 به ماژول رله)
• پیچ گوشتی سر تخت کوچک (برای سفت کردن پایانه های پیچ)

مواد اصلی در اینجا برد ESP32 dev ، Reflowduino32 و ماژول رله Sidekick و البته خود اجاق توستر است. من به طور خلاصه هر مورد را در زیر توضیح می دهم:

ESP32 Dev Board + Reflowduino32

در حال حاضر Reflowduino32 طوری طراحی شده است که به برد ESP32 dev متصل شود ، بنابراین تابلوی توسعه برای کارکردن باید فاصله و سرصفحه هدر مناسب داشته باشد. من کوله پشتی Reflowduino32 را به طور خاص برای برد DOIT "ESP32 dev" طراحی کرده ام ، زیرا متوجه شدم این به راحتی به صورت آنلاین در دسترس است و به نظر می رسد از آن بسیار استفاده می شود. با این حال ، اگر تابلوی ESP32 dev دیگری پیدا کردید که دارای pinouts و فاصله بین پین های مشابه است ، لطفاً به من اطلاع دهید زیرا این نیز باید کار کند!

اجاق توستر

باید کاملاً واضح باشد که این کار در طرح بزرگ چیزها چه می کند ، اما ممکن است چندان مشخص نباشد که کدام نوع و مدل را انتخاب کنید. من شخصاً این فر توستر ارزان Walmart را آزمایش کردم که دارای قدرت 1100 وات است و کاملاً عمومی است. من فکر می کنم هر چیزی بالاتر از 1000 وات باید برای استفاده سرگرمی مناسب باشد ، اما ملاحظات خاصی وجود دارد. نکات کلیدی که باید در یک توستر به آن توجه کنید ، وات (ترجیحاً> 1000 وات) ، اندازه (چند تخته می خواهید در آن قرار گیرد؟) ، پیکربندی سینی (آیا سینی زیبا و مسطحی دارد که می توانید از آن برای قرار دادن استفاده کنید) PCB روشن است؟) و آیا این یک اجاق گاز توستر همرفتی است یا خیر (شاید شما دسته های بیشتری از تخته ها را می پزید و خواهان توزیع یکنواخت تر دما در فر هستید؟). همه این عوامل واقعاً به برنامه شخصی شما بستگی دارد ، اما برای من توستر ارزان و عمومی Walmart بسیار خوب کار می کرد.:)

شاید بپرسید صفحات داغ چطور؟ به نظر من ، من از صفحات داغ خودداری می کنم زیرا جرم حرارتی بالایی دارند. این بدان معناست که آنها داغ می شوند و حتی پس از خاموش کردن آن داغ می شوند. این امر باعث می شود کنترل دما دقیقاً غیرقابل پیش بینی باشد زیرا درجه حرارت می تواند به مقدار زیادی فراتر رود و به طور بالقوه به هر یک از اجزای آسیب پذیر روی تخته شما آسیب برساند. اساساً استفاده از صفحه داغ در وهله اول هدف استفاده از کنترل کننده بازتاب را شکست می دهد.

ماژول رله

برای کنترل دما ، لازم است که توستر را با توجه به دمایی که از ترموکوپل می خوانیم روشن و خاموش کنیم. با این حال ، توستر یک دستگاه AC است و نسبتاً پرقدرت است (معمولاً توسترهای 120VAC معمولاً 8-10A) نکته دیگر ولتاژ کنترل رله است. اکثر رله های سرگرم کننده (سازگار با آردوینو) قادر به تغییر جریان زیاد برای ورودی های 5 ولت هستند ، اما در این آموزش ما با ESP32 روبرو هستیم که روی 3.3 ولت کار می کند. این بدان معناست که ماژول رله جو معمولی برای ما کار نمی کند. با این حال ، در صورت تمایل به استفاده از یک ماژول رله متفاوت ، من یک ویژگی را طراحی کرده ام که می توانید ولتاژ کنترل رله را از 3.3 ولت پیش فرض به ولتاژ "VIN" برد ESP32 dev که به طور پیش فرض 5 ولت است تغییر دهید. هنگامی که از طریق USB تغذیه می شود. با این حال ، شما می توانید از نظر تئوری خارجی آن را با چیزی بالاتر از 5 ولت ، مثلاً 9 ولت تغذیه کنید ، و سپس ولتاژ کنترل رله 9 ولت خواهد بود. گفته می شود ، شما معمولاً به چیزی بالاتر از 5 ولت نیاز ندارید.

تا حدی به همین دلیل است که ماژول رله Sidekick را ایجاد کردم ، یک رله حالت جامد با قدرت بالا که می تواند هر دستگاه قانونی 120VAC را بدون هیچ سر و صدای کلیک (حالت جامد) مانند رله های سنتی تغییر دهد! همچنین دارای اتصالات بسیار ایمن و مناسب و برای اتصال آسان دستگاه ، میکروکنترلر و برق شهری (پریز برق AC) است ، بنابراین این چیزی است که من در اینجا از آن استفاده خواهم کرد. بخش جالب این است که شما حتی مجبور نیستید برای کنترل آن ، توستر را باز کنید!

مرحله 2: راه اندازی سخت افزار

مفاهیم کنترل

در واقع ، این مفهوم بسیار ساده است: در نهایت هدف ما این است که دمای داخل فر توستر را کنترل کنیم. برای انجام این کار ، ما باید دستگاه توستر را به صورت دوره ای با ماژول رله روشن و خاموش کنیم ، مشابه PWM اما نسخه ای واقعاً کند از آن (هر زمان پنجره 2 ثانیه است ، بنابراین می تواند برای 1.5 ثانیه روشن و 0.5 ثانیه خاموش شود) به به منظور رانندگی رله ، ما باید ولتاژ مناسب را در پین های کنترل رله به آن بدهیم (منطق HIGH = ON ، LOW = OFF). در مورد ما ما به سادگی دو ورودی کنترل رله را به ترمینال پیچ رله Reflowduino32 متصل می کنیم. دلیل اینکه ما پین های دیجیتالی ESP32 را مستقیماً به رله متصل نمی کنیم این است که رله مقدار کمی جریان (در مقایسه با پین های IO) می تواند بکشد و ما نمی خواهیم ESP32 را بیش از حد بار کنیم. Reflowduino32 شامل سوئیچینگ سمت پایین MOSFET است و می تواند بیش از 200 میلی آمپر جریان را تحمل کند ، بنابراین پین های ESP32 را از هرگونه آسیب احتمالی در امان می دارد.

اساساً فقط نمودار سیم کشی "Reflowduino32 + Sidekick Control" را در بالا دنبال کنید و باید خوب پیش بروید!

دستگیره های توستر

باور کنید یا نه ، این بخش مهمی در این آموزش است! اگر در اینجا توجه نکنید ، می پرسید چرا توستر شما روشن نمی شود ، حتی اگر همه چیز را کاملاً دنبال کرده اید. چرا؟ خوب ، برای اینکه بتوانیم توستر را از خارج (از طریق سیم برق) بدون باز کردن آن کنترل کنیم ، باید توستر را طوری بسازیم که گویی همیشه روشن است اگر بخواهیم آن را مستقیماً به دیوار وصل کنیم. از آنجا که توستر توسط رله تغییر می کند ، می توانیم زمانی که توستر خاموش است کنترل کنیم ، اما اگر توستر گاهی روشن یا گاهی خاموش می شود وقتی رله فعال است ، ما خود را برای خرابی آماده می کنیم. به همین دلیل اولین کاری که باید انجام دهیم این است که دستگیره های توستر را تنظیم کنیم. اکثر اجاق های توستر دارای سه دسته هستند: یکی برای دما ، یکی برای تنظیم پخت و دیگری برای تایمر. آنچه شما باید انجام دهید موارد زیر است:

• حداکثر درجه حرارت را تنظیم کنید (ما نمی خواهیم روند بازخوانی ما در میانه راه متوقف شود!)
• گزینه پخت را روی "پخت" یا هر چیزی که باعث می شود همه رشته های گرمایش داخل روشن شود ، قرار دهید!
• تایمر را حداکثر کنید یا در مورد توستر من ، دکمه تایمر را روی "Stay on" قرار دهید تا هرگز خاموش نشود!

پس از انجام این کار ، سیم برق توستر را به پریز وصل کرده و باید بشنوید و ببینید که چگونه روشن می شود. بینگو! اگر می ترسید دستگیره ها را به طور تصادفی اشتباه قرار دهید ، با خیال راحت آنها را در محل خود بچسبانید تا هرگز حرکت نکنند!

اکنون که توستر ما همیشه روشن است ، می توانیم آن را با رله روشن یا خاموش کنیم با خیال آسوده که وقتی رله فعال است ، واقعاً روشن می شود.

نکات سیم کشی

در اینجا فقط چند نکته وجود دارد که ممکن است هنگام جمع آوری همه چیز به شما کمک کند یا نکند:

• اولین کاری که می خواهید انجام دهید این است که کوله پشتی Reflowduino32 را به شش پین اول برد DOIT ESP32 dev وصل کنید (به طوری که پایانه های پیچ در همان طرف میکرو USB روی برد dev قرار دارند). در صورت تعجب ، کوله پشتی طوری طراحی شده است که همچنان می توانید سیم های Dupont را در برد ESP32 dev در مجاورت Reflowduino32 وارد کنید ، همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است.
• نکته دیگری که باید به آن توجه داشت ، قطبیت ورودی های رله است. آنها هر دو در کنار پایانه های پیچ دار برچسب گذاری شده اند ، اما من می خواهم شما را از تعویض تصادفی آنها و این که بدانم وقتی توستر روشن نمی شود چه می گذرد نجات دهم!
• شما همچنین باید ترموکوپل را در ترمینال پیچ روی کوله پشتی Reflowduino32 وصل کنید. در ابتدا ممکن است تشخیص اینکه سیم کدام رنگ است (زرد یا قرمز) دشوار باشد ، بنابراین ممکن است مجبور شوید از ناخن خود استفاده کرده و به آرامی عایق را کمی به عقب بردارید. با این حال ، این کار را با قدرت انجام ندهید تا فرسایش را به حداقل برسانید!
• من از برخی افراد خواندم که اگر ترموکوپل را در یک تخته مدار چاپی بچسبانید ، به گونه ای که نوک آن با سطح PCB تماس داشته باشد ، نتایج دقیق تری به دست خواهید آورد. یک تخته قراضه با اندازه مشابه تخته هایی که مونتاژ می کنید به ترموکوپل جرم حرارتی قابل مقایسه می دهد و بنابراین قرائت ها را دقیق تر می کند. اگر به سرد شدن فکر می کنید این منطقی است. بدون PCB ضایعاتی ، نوک ترموکوپل بسیار سریعتر از PCB ای که مونتاژ می کنید سرد می شود و همین امر در مورد گرم شدن سریعتر نیز صدق می کند.
• یک سوئیچ قدرت روی ماژول رله Sidekick وجود دارد. اگر این توستر روشن نیست ، گرم نمی شود! با این حال ، قبل از بارگذاری کد روی برد ESP32 ، فعلاً آن را خاموش کنید.

مرحله 3: ESP32 Arduino IDE Setup

اکنون که تمام سخت افزار را تنظیم کرده اید ، بیایید نگاهی به نرم افزار مورد نیاز برای راه اندازی همه چیز بیاندازیم.

توجه: این دستورالعمل های نصب Edu32 Arduino در زیر مستقیماً از مرحله 2 آموزش قبلی بلوتوث ESP32 من آمده است. این یکی از آن مکانهایی است که اگر قبلاً ندیده اید ، ممکن است ایده خوبی باشد که آن آموزش را مطالعه کنید تا در مورد قابلیت های بلوتوث ESP32 بیشتر بدانید.

این کاملاً واضح است ، اما اولین کاری که باید انجام دهید نصب Arduino IDE است. به اندازه کافی گفت.

نصب بسته ESP32

نکته بعدی که باید انجام دهید این است که بسته ESP32 را برای Arduino IDE با پیروی از دستورالعمل های ویندوز یا دستورالعمل های Mac نصب کنید. من می گویم که برای ویندوز وقتی دستورالعمل ها به شما می گویند "Git GUI" را باز کنید ، باید "Git" را از پیوند ارائه شده بارگیری و راه اندازی کنید و اگر به سختی برنامه ای به نام "Git GUI" پیدا می کنید ، پس همه آنچه شما نیاز دارید برای انجام این کار ، "Git GUI" را در منوی شروع جستجو کنید و یک آیکون کوچک به نام فرمان سریع مشاهده خواهید کرد (به تصویر ضمیمه شده در بالا مراجعه کنید). همچنین به طور پیش فرض در "C: / Program Files / Git / cmd / git-gui.exe" قرار دارد. از آنجا ، دستورالعمل ها را دنبال کنید و باید خوب بروید! توجه: اگر قبلاً بسته ESP32 را در Arduino IDE نصب کرده اید اما پس از افزودن پشتیبانی BLE به بسته ، آن را دریافت نکرده اید ، توصیه می کنم به "Documents/hardware/espressif" بروید و پوشه "esp32" را حذف کنید و دوباره دستورالعمل های راه اندازی بالا را انجام دهید من این را می گویم زیرا با مشکلی روبرو شدم که حتی پس از پیروی از روش به روزرسانی در انتهای دستورالعمل ، نمونه های BLE در "نمونه ها" در بخش "نمونه هایی برای ماژول ESP32 Dev" در Arduino IDE نشان داده نمی شوند.

تست ESP32

در Arduino IDE اولین کاری که باید انجام دهید این است که به Tools / Board بروید و برد مناسب را انتخاب کنید. معمولاً مهم نیست که کدام را انتخاب می کنید ، اما برخی از موارد ممکن است مخصوص صفحه (معمولاً شماره GPIO و مواردی از این قبیل) باشد ، بنابراین مراقب باشید! من "ESP32 Dev Module" را برای برد خود انتخاب کردم. همچنین پس از اتصال برد به کامپیوتر از طریق کابل USB ، پورت COM مناسب را انتخاب کنید.

به منظور بررسی اینکه آیا نصب ESP32 خوب پیش رفته است ، به File / Examples / ESP32 BLE Arduino بروید و چندین طرح نمونه مانند "BLE_scan" ، "BLE_notify" و غیره را مشاهده کنید. این بدان معناست که همه چیز در Arduino IDE به درستی تنظیم شده است!

اکنون که Arduino IDE تمام راه اندازی شده است ، با باز کردن مثال چشمک زدن در زیر File -> Examples -> 01. Basics -> Blink و آزمایش همه موارد "LED_BUILTIN" به "2" (شماره GPIO پیش فرض که LED را روی برد DOIT ESP32 dev کنترل می کند). پس از بارگذاری طرح ، باید LED آبی را در هر ثانیه چشمک بزنید!

مرحله 4: Reflowduino32 Demo Sketch

راه اندازی کتابخانه

اکنون که بسته ESP32 Arduino را نصب کرده اید ، به مخزن Reflowduino Github بروید و طرح Reflowduino_ESP32_Demo.ino را بارگیری کنید. (هنگامی که سعی می کنید آن را باز کنید ، آردوینو از شما می پرسد آیا می خواهید یک پوشه حاوی همان نام طرح ایجاد کنید ، در این صورت روی "بله" کلیک کنید تا باز شود). این طرح نمایشی جامع از اجاق گاز است که درجه حرارت را از ترموکوپل می خواند ، به صورت دوره ای این خوانش ها را به یک برنامه سفارشی Android (در بخش بعدی ذکر شده) ارسال می کند ، بر اساس کنترل PID ، رله (و در نهایت توستر) را بر اساس آن کنترل می کند و دریافت می کند. دستورات از برنامه همه اینها در ESP32! بسیار مرتب است؟

اکنون برای گردآوری این طرح به کتابخانه های زیر نیاز دارید:

• کتابخانه Adafruit MAX31855
• کتابخانه PID آردوینو

این کتابخانه ها را نصب کنید و بررسی کنید که طرح Reflowduino32 کامپایل شده و سپس آن را در برد ESP32 خود بارگذاری کنید!

بازگرداندن تنظیمات

در نزدیکی قسمت بالای کد ، تعدادی خط #تعریف شده وجود دارد. اینها مواردی هستند که می توانید بر اساس نیاز خود تغییر دهید. به عنوان مثال ، ممکن است بخواهید در صورت داشتن خمیر لحیم کاری با دمای پایین ، دمای برگشت مجدد پایین تر باشد یا اگر خمیر لحیم سربی دارید ، بالاتر باشد. متوجه خواهید شد که من مقادیر معمولی را برای نمایه reflow درج کرده ام و پیش فرض باید با خمیر لحیم کاری بدون سرب با دمای پایین به خوبی کار کند. همچنین ممکن است بخواهید ثابت های PID را بعداً بسته به تنظیمات فیزیکی خود تنظیم کنید (اگرچه این احتمالاً ضروری نیست). برای اطلاعات بیشتر در مورد چسباندن لحیم و پروفیل reflow لطفاً به این صفحه ویکی Github مراجعه کنید.

مرحله 5: راه اندازی برنامه

پس از بارگذاری طرح نمایشی در ESP32 خود ، باید برنامه Android Reflowduino32 را به عنوان آخرین مرحله در راه اندازی تنظیمات ما نصب کنید! کافی است فایل apk را در دستگاه Android با بلوتوث 4.0 یا بالاتر بارگیری و نصب کرده و برنامه را باز کنید!

اگر بلوتوث قبلاً فعال نشده است ، برنامه از شما می خواهد آن را روشن کنید. مطمئن شوید که تابلوی ESP32 خود را روشن کرده و طرح نمایشی را اجرا می کند. اولین کاری که باید انجام دهید این است که به ESP32 از طریق بلوتوث در برنامه متصل شوید ، سپس کمی بعد از دکمه در بالا سمت چپ می گوید "متصل است!" اگر تمپو را به درستی وصل کرده اید ، باید قرائت دما روی صفحه ظاهر شود. اگر این کار را نمی کنید ، لطفاً ترموکوپل را بررسی کنید و مطمئن شوید که اتصال مطمئن در ترمینال پیچ دارید.

اکنون زمان آزمایش چیزهای سرگرم کننده است! سوئیچ را به حالت "روشن" در ماژول Sidekick بچرخانید و دکمه "START" را در برنامه فشار دهید. چراغ اجاق گاز توستر باید روشن شود و باید بشنوید که تارها یک صدای تکان دهنده ضعیف ایجاد می کنند و در نهایت با گرم شدن آنها می درخشند! شما همچنین باید LED آبی روی برد ESP32 را روشن کنید تا نشان دهد روند جابجایی در حال انجام است.

با ادامه روند بازپرداخت ، باید یک نمای بازگردانی خوب را مشاهده کنید که در برنامه نشان داده شده است. هنگامی که درجه حرارت به دمای برگشت می رسد ، یک عمل خوب این است که درب توستر را باز کنید تا گرما خارج شود تا تخته سرد شود ، در غیر این صورت دما برای مدتی دیگر افزایش می یابد. در صفحه کلاسیک Reflowduino یک زنگ وجود دارد که به شما هشدار می دهد هنگام انجام این کار ، اما در اینجا فقط باید با توجه به دمای نمایش داده شده در برنامه قضاوت کنید که سخت نیست.

پس از سرد شدن برد تا یک آستانه مشخص (40 *C به طور پیش فرض ، اما می توانید این را در کد تغییر دهید) روند reflow کامل تلقی می شود و LED آبی خاموش می شود و برنامه داده های reflow را در یک فایل ذخیره می کند تلفن خود را وارد کنید تا بتوانید آن را به Excel وارد کنید. برای اطلاعات بیشتر در مورد وارد کردن داده های ذخیره شده به Excel ، لطفاً به این صفحه ویکی Github مراجعه کنید.

تقریباً همین است!