Цифровой термостат для столика пайки SMD.
Сейчас на маркетплейсах появилось много предложений недорогих столиков нагрева для пайки светодиодов, разных размеров и разной мощности.
Эти столики с успехом можно использовать для пайки или распайки плат с SMD элементами. Но у этого столика есть один недостаток — отсутствие регулировки температуры, за исключением биметаллического термореле с фиксированной температурой около 260 градусов. Но это очень приблизительно и имеет большой разрыв величины температуры между отключением нагрева и его повторным включением (гистерезис).
Для устранения этого досадного недостатка можно применить простой цифровой термостабилизатор (термостат) для регулировки температуры на контроллере ESP32.
Схема проста и легка в повторении.
Что понадобится для изготовления:
- столик нагрева (выбранного вами размера)
- ESP32 (можно любую, но на схеме выбрана ESP32 DEVKIT V1 (30 pin)
- MAX31855, преобразователь сигнала к-термопары с компенсацией температуры холодного спая
- Термопара К-типа
- Энкодер KY-040
- Экран LCD1602 с модулем I2C HD44780
- Симистор BTA24-600B
- MOC3063 оптопара с детектором перехода через ноль
- Блок питания 220-5V1A
Схема термостабилизатора
Характеристики и описание работы
Контроллер позволяет управлять температурой нагрева столика.
Для задания уставки и отображения текущей температуры используется дисплей LCD1602 с блоком для шины i2c и поворотный энкодер KY-040.
Также произвести все настройки можно с помощью телефона/планшета/ПК на WEB странице контроллера, подключившись к нему по Wi-Fi.
Контроллер поддерживает передачу данных по протоколу MQTT для интеграций в Умный Дом, СКАДу или другие приложения.
Схему можно ещё упростить — отказавшись от дисплея и энкодера и все настройки делать только через WEB страничку.
Ещё можно отказаться от симистора и оптопары, использовав вместо них релейный модуль, правда при этом будет клацать реле.
В алгоритме термостабилизатора используется ПИД-регулятор, коэффициенты которого доступны на WEB страничке настроек.
Для контроля температуры стола используется термопара К-типа, её следует разместить в термостоле в непосредственной близости от нагревателя.
Интерфейс настройки сделан максимально интуитивно понятным,
практически не требующем обращения к инструкции.
Для начальных настроек Вам нужно подключиться к WiFi сети контроллера: termo_4100 (в настройках телефона найти эту сеть и подключиться к ней).
1а. Далее набрать в адресной строке браузера адрес:192.168.4.100(или нажать сюда, если Вы уже подключились к сети termo_4100 ). После чего Вы попадаете на страницу настроек WiFi блока управления.
поставить галку: IP по DHCP
и нажать внизу кнопку «применить»
Нажать внизу кнопку «перезагрузить», подождать секунд 10-15 и повторить п.1.
В строке IP адрес должен появится адрес, который выдал ваш роутер датчику, запомните его (запишите).
Теперь подключитесь к вашей домашней WiFi сети и вбейте в браузере (в адресную строку) этот адрес (для удобства, сделайте закладку в браузере на эту страничку, для последующих повторных подключений).
«Вкл MQTT» для интеграции с системами Умный Дом или другими системами, поддерживающими протокол MQTT. Необходимо задать IP адрес MQTT брокера и если необходимо – логин и пароль.
«Префикс топов» – общий (верхний) заголовок тем MQTT сообщений. Список MQTT посылок/переменных в приложении №1.
Описание функций
Датчики температуры
Выбираем какие датчики подключены к контроллеру. По умолчанию это: термопара1. Через слеш выводятся необработанные данные с датчика. Если в конце строки загорается красный прямоугольник, это означает обрыв датчика или другие ошибки.
«Пуск нагрева1»
Запуск нагрева стола. Через слеш выводится количество импульсов поданных на симистор до выхода на уставку.
«руч вкл реле» — принудительное включение нагрева без автоматического регулирования
«уставка t» заданная температура нагрева стола. Через слеш выводится текущая уставка (актуально при плавном нагреве)
«Температура текущая» текущая температура стола
«выход на уставку за» функция плавного нагрева. Т.е. вы хотите, например, чтоб стол плавно нагрелся до 200° за 2-е минуты, то тогда в этом поле надо вести 120.
«нагрев активен в интервале» — тут можно задать интервал времени сколько будет активен нагрев.
«настройки ПИД» — настройка ПИД регулятора. Коэффициенты уже подобраны для 600Вт стола, но их можно и подстроить, главное, чтоб Вы понимали что делаете.
«фильтр» включение фильтра «бегущее среднее» на показания термопары. Через слеш выводится разница в показаниях — с фильтром и без.
систем настройки
настройка часов (RTC если установлены, и системные)
«скан i2c» сканирование адресов устройств на шине i2c
Прошивка терморегулятора
bin файл прошивки терморегулятора для микроконтроллера ESP32
LCD экран и меню управления.
Первый экран отображает текущую температуру стола и уставку (SET).
Появление «звёздочки» после слеша, говорит о помехах на линии термопары. Следующая цифра — это количество импульсов на симистор, посылаемое контроллером до выхода на уставку в текущем цикле. Если в конце появляется закрашенный квадрат — это значит, что симистор включен и на нагреватель поступает напряжение.
Если в верхней строчке вместо значения температуры появилось «Error» — это значит произошёл обрыв термопары или другие проблемы с датчиком температуры.
Для попадания в экраны настроек необходимо нажать на энкодер около 1сек — и попадаем в экраны настроек (второй экран).
При повороте энкодера будут меняться экраны. Для изменения параметров в выбранном экране требуется нажать на энкодер в течении 1сек, при этом слева в нижней строке появится знак решётки, теперь при вращении энкодера будут меняться значения параметра (экран 3).
Для возвращения в режим перебора экранов нажать ещё раз на энкодер 1сек.
Для возвращения в экран отображения состояние — нажать на энкодер около 1.5сек.
