W niniejszym artykule chciałbym opisać Ci, jak w domowym zaciszu wykonać sterownik do fermentacji, oparty na oprogramowaniu BrewPiless. Jeszcze kilka tygodni temu nie miałem zielonego pojęcia o elektronice, a powstały sterownik został wykonany z pomocą wielu osób, między innymi użytkownikom tego Forum, dlatego proszę Cię, potraktuj ten artykuł bardziej jako dziennik lub relację z ciekawego projektu niż zalecenia i instrukcje. Jeśli jednak informacje tu zawarte okażą się dla Ciebie przydatne i pomocne - bardzo się cieszę. Wybacz mi, jeżeli użyte słownictwo nie będzie dostatecznie fachowe i coś poprzekręcam.
O tym czym jest BrewPiless i jak go zainstalować nie będę pisał na łamach tego postu, a skupię się na budowie samego sterownika.
Dla zainteresowanych przydatne linki:
http://vito.tw/?p=460 - strona autora BrewPiless - Vito Tai'a oraz opis instalacji
https://github.com/vitotai/BrewPiLess - kod źródłowy programu
1. Wemos D1 Mini
Sercem sterownika jest Wemos D1 Mini z wbudowanym modemem WIFI, oparty na kontrolerze ESP8266. Posiada złącze USB przez które wgrałem oprogramowanie wg. poniższej instrukcji:
Nie napotkałem żadnych problemów, cała procedura przebiegła bardzo pomyślnie.
Na powyższym zdjęciu widoczne są goldpiny które wlutowałem w płytkę Wemosa. Niektórzy forumowicze namawiali mnie aby zrezygnować z przewodów na wtyczki i wszystko lutować. Jako niedoświadczony lutmistrz-elektronik zdecydowałem się na wtyczki z obawy przed lutowaniem oraz z pozostawienia sobie możliwości szybkiego podłączania i odłączania kolejnych przewodów w przypadku pomyłek czy awarii. Póki co wtyczki trzymają się ciasno i stabilnie i nie napotkałem na razie żadnych problemów. Być może z czasem to polutuję.
Aby płytka nie wisiała w powietrzu, wydrukowałem dla niej podstawkę, którą następnie przykleiłem klejem na gorąco do dna obudowy. Link do projektu: https://www.thingiverse.com/thing:1848391
2. Przekaźniki
Kolejnym elementem sterownika są przekaźniki. Do budowy Sterownika użyłem dwóch przekaźników 5V, pod które podłączyłem 2 gniazda zasilające, pod które zostaną podłączone: lodówka jako element chłodzący oraz mata grzewcza lub cokolwiek innego jako element podnoszący temperaturę. W wielu źródłach podkreśla się, że musi to być przekaźnik sterowany stanem niskim. Nie ma to zupełnie znaczenia, gdyż można to zdefiniować w konfiguracji programu. Jeśli chcesz, aby Twój sterownik obsługiwał tylko lodówkę, zastosuj pojedynczy przekaźnik.
W dalszej części artykułu przedstawiony będzie schemat podłączenia przekaźnika. Kolorem niebieskim (IN1) przestawiony jest sygnał przyporządkowany do lodówki, a kolorem różowym (In2) przełącznik podgrzewania temperatury w komorze. Sposób podłączenia wyjść przekaźników nie wymaga chyba szczegółowego opisu.
3. Zasilacz
Do zasilania układu użyłem zasilacza 5V, wymontowanego z ładowarki do smartfona. Dokumentacja BrewPilessa, zaleca użycie zasilacza co najmniej 1.5A. W moim sterowniku, Wemos zasilany jest bezpośrednio przez gniazdo mini USB. Podpowiadano mi, że można po prostu wpiąć ładowarkę w kostkę elektryczną bez wybebeszania jej wnętrza. Zdecydowałem jednak wyciągnąć zasilacz z obudowy i osadzić go w wydrukowanej podstawie. Podczas pierwszej próby, przylutowane przewody wyrwały delikatne ścieżki z płytki. Musiałem znaleźć inną ładowarkę, lecz ta była o 1mm szersza od poprzedniej i nie pasowała do wydrukowanej podstawy. Musiałem delikatnie zeszlifować pilnikiem krawędzie płytki, aby wykorzystać podstawkę. Tą również wkleiłem klejem na gorąco. Do wejścia zasilacza wlutowałem przewody z miedzianej plecionki zamiast sztywnego drutu.
Wydrukowana obudowa
Zasilacz z ładowarki smartfona w obudowie
4. Obudowa
Wszystkie elementy sterownika schowałem w obudowie uniwersalnej Z15 o wymiarach 257mmx148mmx89mm. Początkowo byłem trochę zażenowany, że zamówiłem tak wielką obudowę dla tak małych podzespołów. Ostatecznie uważam, że ta obudowa jest w sam raz, a użycie mniejszej przysporzyło by mi, jako osobie początkującej w elektronice, wiele kłopotów. Obudowa Z15 pozwoliła mi na wygodną i swobodną pracę przy montażu elementów sterownika.
Na tylnej ściance umieściłem kolejno:
1) gniazdo zasilania 250V z bezpiecznikiem i wyłącznikiem, na kabel zasilający do PC
2) 2 złącza skręcane 3 pinowe, do podłączenia sond temperatury
3) 2 gniazda elektryczne
Do wycięcia otworów gniazd elektrycznych i gniazda zasilania użyłem multitoola z nałożoną mini tarczą, która świetnia poradziła sobie z cięciem plastiku. Otwory pod złącza skręcane wykonałem wiertłami płaskimi 16mm. Znalazłem w markecie budowlanym najmniejsze gniazda elektryczne i postarałem się, aby otwory w obudowie sterownika nie były zbyt luźne. Udało mi się osadzić gniazda dość ciasno, dzięki czemu nie widać brzydkich krawędzi na styku z gniazdami. To z czego nie jestem dumny to sposób przymocowania gniazd do ścianki obudowy. Nie chciałem przykręcać ich na przelot z powodów estetycznych. Zauważywszy, że gniazda osadzone są ciasno i stabilnie, zabezpieczyłem ich posadowienie klejem na gorąco. Wierzę, że mogłem zrobić to bardziej profesjonalnie, lecz takie rozwiązanie wydaje się zadowalające i wystarczające. Zobaczymy.
Podczas montażu gniazd, pamiętaj, że wtyczka lodówki najprawdopodobniej jest wtyczką kontową. Ustaw je w obudowie tak, aby wpięta wtyczka lodówki w żaden sposób nie przeszkadzała podczas używania sterownika. Być może obrócę gniazdo przeznaczone pod lodówkę o 90st w bok, aby przewód wyprowadzony był w bok. Można również gniazda wbudować w górną część obudowy, co wydaję się bardzo rozsądne i umożliwiłoby to zastosowanie mniejszej obudowy, lecz dla mnie byłoby to chyba trudniejsze w montażu.
Na froncie obudowy umieściłem przyciski o średnicy 16mm i wyświetlacz LCD. Aby wyświetlacz nie wystawał z obudowy, wydrukowałem tulejki dystansowe, które zostały wklejone klejem na gorąco do obudowy, a do nich przykręcony wyświetlacz.
Front wyświetlacza z tulejkami dystansującymi
Tył wyświetlacza z widocznym konwerterem I2C
rz
Na zdjęciu ekran włożony na sucho, przed montażem na dystansach.
Dopiero po wycięciu, uświadomiłem sobie, że niepotrzebnie wyciąłem tak duży otwór. Mogłem przygotować otwór tak, aby obudowa ekranu "oparła się" na ściance obudowy Z15. Dodrukowałem prostą ramkę, która skutecznie przysłoniła nierówne krawędzie otworu obudowy, dodając całości walorów estetycznych.
Front sterownika z zamocowaną ramką maskującą oraz przyciskami.
5. Wyświetlacz i przyciski
Wyposażenie sterownika w ekran i przyciski sterujące jest opcjonalne, gdyż zarządzanie BrewPilessem może odbywać się całkowicie z poziomu przeglądarki internetowej. Wydało mi się to kolejnym ciekawym elementem projektu, dlatego zdecydowałem się na ich montaż. Zastosowany ekran LCD zasilany jest napięciem 5V i pozwala na wyświetlanie 4 linii po 20 znaków, a komunikuję się dzięki podłączonemu konwerterowi I2C. Linki do produktów poniżej:
https://abc-rc.pl/pl/products/wyswietlacz-lcd-4x20-niebieski-ze-sterownikiem-kompatybilnym-z-hd44780-qc2004a-6311.html - wyświetlacz LCD
https://abc-rc.pl/pl/products/konwerter-i2c-do-wyswietlacza-lcd-hd44780-6192.html - konwerter
BrewPiless obsługuje również wyświetlacze SSD1306 OLED o wymiarach 128x64 oraz przycisk obrotowy zamiast zastosowanych przeze mnie osobnych przycisków.
Wyświetlacz podłączyłem dzięki informacjom zawartym w tym artykule:
http://uczymy.edu.pl/wp/blog/2017/01/08/wemos-d1-podlaczenie-wyswietlacza-lcd/
Tak, jak opisane jest to w powyższej instrukcji, zakupiłem konwerter napięcia. Ten okazał się wadliwy lub został przeze mnie uszkodzony podczas lutowania. Podłączyłem ekran bezpośrednio pod wyjście zasilające 5V z Wemosa. Działa. Na schemacie poniżej, ekran podłączony jest pod napięcie 3.3V, lecz użyty wyświetlacz zasilany jest napięciem 5V lub zastosowany być powinien wspominany konwerter 3.3V/5V. Moja wiedza w tej kwestii jest niepewna, dlatego będę wdzięczny za komentarze i podpowiedzi. Początkowo przez nieuwagę podłączyłem wyświetlacz bezpośrednio pod 3.3V i też działał. Gdyby po podłączeniu ekran nie wyświetlał żadnych danych, z tyłu konwertera I2C znajduj się potencjometr do regulacji kontrastu.
Przyciski należy podłączyć wg następującego schematu:
1) Przycisk "UP" - pin D2
2) Przycisk "DOWN" - pin D3
Sygnały sterowania przyciskami załączane są stanem niskim, dlatego podłączamy je do masy GND. Jednoczesne wciśnięcie przycisków działa jak "enter".
Krótko o czujnikach temperatury. Do pomiaru temperatury należy użyć czujników o symbolu DS18B20. Na początku nie rozumiałem, dlaczego na schemacie są one zmostkowane kostką elektryczną.
Czujniki działają w interfejsie One Wire. Każda z nich posiada swój unikalny numer seryjny, dzięki któremu Wemos potrafi je zidentyfikować. Należy pamiętać o wpięciu resystora 4.7k między przewodem sygnałowym a zasilającym.
W celu umożliwienia sobie demontażu czujek bądź szybkiej ich wymiany, zastosowałem złącza zakręcane Gx-16 3 Pinowe. Następnym razem poszukałbym złącz o mniejszej średnicy, gdyż zacisk przewodu, zapobiegający wyrwaniu przewodu z wtyczki jest zbyt duży dla przewodu czujki temperatury i nie spełnia swojego zadania. W chwili obecnej zmuszony jestem zastosować pewnego rodzaju wypełnienie, aby opaska zacisnęła się porządnie na przewodzie.
Zdjęcie poniżej przedstawia wnętrze sterownika. Kolory przewodów podłączony do Wemosa w żaden sposób nie odnoszą się do schematów. Zastosowałem takie jakie miałem dostępne.
Wnętrze sterownika
Tulejki dystansowe, podstawa zasilacza, ramka maskująca zaprojektowane w programie Sketchup
Umieściliśmy na Twoim urządzeniu pliki cookie, aby pomóc Ci usprawnić przeglądanie strony. Możesz dostosować ustawienia plików cookie, w przeciwnym wypadku zakładamy, że wyrażasz na to zgodę.
