IronForge NetBSD brødrister: 9 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Dette prosjektet startet ikke som en brødrister etter hvert ble det til ett.

Ideen kom da kjøkkenmaskinen min (en gammel Windows CE PDA) som ble brukt til å vise matlagingsoppskriftene mine, døde. Først tenkte jeg på å lage en E-blekkbasert lavenergidisplay som ville bli festet på kjøleskapet mitt med magneter og ville renne fra batterier i veldig lang tid, men så fikk jeg et gammelt 2.1-surroundsystem til kjøkkenet for å lytte til musikk som vel, så jeg tenkte at det kanskje burde være en datamaskin som kunne gjøre begge deler, og så tenkte jeg på et annet gammelt prosjekt:

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

Den originale NetBSD -brødristeren. Dette prosjektet i seg selv er en nerdespøk, for de som ikke vet:

"Det har lenge vært ansett at UNIX-lignende OS NetBSD er bærbart for alle typer maskiner, bortsett fra kanskje brødristeren din."

Så la oss lage en brødrister som kjører NetBSD og:

• Temperaturen og ristetiden er helt fin justerbar av brukeren
• Selv om den ikke skåler, viser den værdata fra 2 værstasjoner på et stilig dashbord
• Når den rister, viser den gjenværende tid og temperatur på både en graf og i sifre
• Når den ikke skåler, kan den også brukes som vekkerklokke og lytte til musikk, til og med spille av filmer på den
• Viser matlagingsoppskrifter eller kan brukes til vanlig surfing

Trinn 1: Brødristerdrift og valg av maskinvare

Her, i motsetning til mitt forrige kaffehack, tror jeg ikke at jeg gjorde et godt valg for brødrister, så jeg vil gi en kort introduksjon av brødristerens indre arbeid, velge kriterier og erfaring på egen hånd og la leseren velge sin egen brødrister for denne hacken.

Et av mine viktigste kriterier overfor brødristeren var å kunne lage 4 brødskiver samtidig og være automatisk, så etter et par timers skimming gjennom den tyske Ebay har jeg bestemt meg ved siden av

Severin AT 2509 (1400W) brødrister

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

Dette er et bredt spredt merke i Tyskland, det kostet rundt 40-50 EUR i skrivende stund som helt nytt.

Nøkkelfunksjoner hva produsenten annonserer:

● Varmeisolert hus i rustfritt stål

● integrert rullestekemaskin

● 2 langstekte stekeskiver for opptil 4 brødskiver

● Steketidselektronikk med temperatursensor

● justerbar tanning grad

● Avrimingsnivå med indikatorlys

● Oppvarmingstrinn uten ekstra soling med kontrollampe

● separat utløserknapp med indikatorlampe

● Sentrering av brødskiver for jevn bruning av begge brødsidene

● automatisk avstengning når en brødskive sitter fast

● Smulbrett

● Kabelspoling

Selv om produsenten ikke hevdet at temperaturen er justerbar, kommer de med 2 misvisende punkter:

● Oppvarmingstrinn uten ekstra soling med kontrollampe

● Steketidselektronikk med temperatursensor

For å sitere disse påstandene, la oss se hvordan maskinen fungerer:

1, I normal tilstand er 230V hovedstrømmen helt frakoblet, ingen del av brødristeren får strøm.

2, Når brukeren trekker ned spaken (som også trekker ned brødene), kobler den varmeelementet på begge sider.

Det de gjorde her er en billig, men også smart design. Det er ingen transformator inne i brødristeren, så du lurer kanskje på hvordan den får den lave (10V AC ~) spenningen da. Det er en separat spole kombinert med et av varmeelementet på venstre side av brødristeren som virker som en trappetransformator som lager 10V AC.

Deretter bruker den en enkelt diode likeretter til å lage 10V DC som driver brødristerens hovedkontrollkort.

3, Det jeg først trodde - at det er en solenoid + transformator sammen - viste seg å være en enkelt solenoid rett under spaken som nå drives av styrekretsen og bare er ansvarlig for én ting (for å holde spaken trukket ned).

Så snart denne solenoiden frigjør brødet det er over, kutter brødristeren i utgangspunktet sin egen elektrisitet og fullfører ristingen.

Så du kan da med rette spørre hva som er de flotte knappene og påstandene på databladet om at det kan tine, forvarme, varme opp og hva som helst … Jeg vil si at det er ren markedsføring BS. De kunne sette en tidsjusterer og en enkelt knapp på den fordi på slutten av dagen er denne kretsen ikke mer enn en tidtaker. Siden denne kretsen mates fra den samme strømkilden som varmeelementet og den ikke kan kontrollere det eneste som betyr noe i denne maskinen (varmeapparatet), så gadd jeg ikke engang å modifisere denne kretsen ytterligere, bare kastet den der den hører hjemme, til søppelbøtta.

Nå som kontrollkretsen av militær klasse er ute av veien, la oss ta FULL KONTROLL over brødristeren.

Trinn 2: Maskinvareliste

Dette er igjen ikke fullt bom, inkluderer ikke alt det grunnleggende som ledninger og skruer:

• 1x AT 2509 (1400W) brødrister eller hvilken som helst annen brødrister du velger
• 1x Arduino Pro Micro
• 1x 5-tommers Resistive Touch Screen LCD Display HDMI for Raspberry Pi XPT2046 BE
• 1x bringebær PI 2 eller bringebær PI 3
• 1x SanDisk 16GB 32GB 64GB Ultra Micro SD SDHC-kort 80MB/s UHS-I Class10 w Adapter (for PI)
• 2x SIP-1A05 Reed Switch Relay
• 1x 1PCS MAX6675 Modul + K Type termoelement temperatursensor for Arduino (anbefales å kjøpe reservedeler)
• 1x utgang 24V-380V 25A SSR-25 DA Solid State-relé PID-temperaturkontroller
• 1x Mini DC-DC Buck Converter Step Down Modul Strømforsyning for flymodellering (kjøp flere av disse for utskiftninger).
• 2x Rotary Encoder Module Brick Sensor Development Board For Arduino (Rotary + Middle Switch, anbefales å kjøpe flere av disse for utskiftninger)
• 2x WS2812B 5050 RGB LED -ring 24 -biters RGB LED
• 1x 1 mm A5 transparent Perspex akrylark Plast plexiglass kuttet 148x210mm Lott
• 1x12V 2A likestrømadapter (1A bør også være nok for Pi+Screen+Ardu, men det er bedre hvis du kobler til flere enheter via USB, de tapper ekstra strøm)
• 1x PCS HC-SR501 IR pyroelektrisk infrarød IR PIR bevegelsessensormodul
• 2x Jumper Wire 5 Pin Female to Female Dupont Cable 20cm for Arduino (for rotaryene er det verdt å kjøpe flere av disse)
• 2x volumknapp i aluminiumslegering 38x22mm for 6mm potensiometeraksel sølv
• 1x 230V relé
• En haug med single row hunn 2,54 mm + mannlige brytbare toppteksler for tilkoblingene
• Valgfritt for Xbee mod: 1X10P 10pin 2mm Female Single Row Straight Pin Header Strip XBee Socket
• Valgfritt for Xbee -mod: 1 Xbee
• Valgfritt for Xbee mod: 1x Jumper Wire 4 Pin Female to Female Dupont Cable 20cm for Arduino (mellom Xbee Raspi)

For strømforsyning må du bruke en 12V i stedet for 5V fordi magnetventilen ikke holder det lave spenningsnivået, ikke glem å legge til en tilbakeslagsdiode på solenoiden.

Hvis du bestemmer deg for å bruke andre komponenter, f.eks.: forskjellig bukkemodul for nedtrapping av spenning fra 12V-> 5V du må redesigne brettet, ble det laget for den ene spesifikke lille kvadratbukkomformeren.

Trinn 3: Modding saken: Baksiden er fronten

Etter å ha fjernet hovedkontrollkretsen var det fortsatt et stort stygt hull som så ut på bryternes sted, så jeg har bestemt meg for at jeg bare vil bruke den siden som bakside og fikse koblingsboksen som huser SSR (Solid State Relay -> for varmekontroll) + 230V vekselstrømrelé (for strømdeteksjon) + 12V -adapteren som driver hele kretsen.

Denne brødristermodellen var litt vanskelig å demontere og sette sammen igjen. Jeg fant ingen annen måte å fjerne saken på, men å skjære inn med en dremmel rett under hovedspaken for å kunne løfte opp huset etter at skruene er skrudd av og fjernet (heldigvis siden det er et ytre plastbelegg på plass på den delen dette vil være umerkelig).

Jeg har satt inn detektorenden av MAX6675 termoelementet i bunnen av brødristeren på motsatt kant av hovedspaken (der det ville være i konflikt med spakmekanismen).

Den indre kassen er fint aluminium, du trenger ikke engang å bore den. Et lite hull kan enkelt utvides med en skrutrekker og deretter sette inn sensoren, den vanskelige delen var å skru den av fra innsiden. Jeg må komme med en smart løsning for å gjøre det, vist på bildene.

Å ta fra hverandre det indre brødristerhuset med varmeelementet er bare for personer med sterke nerver og sterkt anbefalt. Det er uansett ingenting annet du trenger å gjøre der inne.

MAX6675s ledninger var akkurat lange nok til å lett kunne føres gjennom bunnen av maskinen til hullet der kablene ble ført ut.

Å bringe alle nødvendige kabler fra den ene til den andre var en av de mest utfordrende moddingoppgavene. Jeg trengte ikke å bore et nytt hull på (nå baksiden) siden kablene bare kunne bruke hullet fra bryterne. Deretter måtte kablene festes opp til veggen i kabinettet, føres ned til bunnen gjennom et veldig smalt rom hvor de blir sammenføyet med et par ekstra ledninger fra høyspenningskortet, nemlig:

• 1 ledning fra varmeelementet -> Går til SSR
• 1 ledning fra 230V (helst varmt brunt punkt) -> Går til SSR
• 2 ledninger fra 230V med bryter lukket tilstand -> Går til startrelé
• 2 ledninger fra 230V hovedinngang -> Går til 12V adapter på baksiden
• Skjermede ledninger fra termosensoren

Og det er alt du trenger for å kontrollere brødristeren.

På grunn av industriell lodding har jeg bestemt meg for å kutte ledningen mellom varmeelementet og den ene enden av hovedledningen (kommer etter bryteren), og med klemmelister koblet jeg den til SSR.

Et relé som fungerer fra 230V (nettspenningen) vil være nødvendig. Dette er startreléet som vil la Arduino vite at brukeren har trukket ned spaken aka startet ristingen. Ikke glem at styrekretsen ikke lenger er på plass lenger, solenoiden får ikke strøm som ville holde spaken nede, og varmeren er også koblet fra (styres gjennom SSR). Alt dette vil være Arduino -oppgaven fra dette tidspunktet.

12V DC -adapteren er koblet direkte til hovedledningen (jeg har lagt til en ekstra PÅ/AV -bryter på baksiden). Dette vil gi konstant strøm til kretsen. Brødristeren i standby -modus bruker bare: 5,5 W med skjermen PÅ og 5,4 W med den av.

Trinn 4: Front Arcyclic Board

Jeg er ikke ekspert på å jobbe med dette materialet, jeg fikk rådet til å kutte hullene på det med høyt turtall dremmel under rennende vann, men jeg ønsket ikke å perfeksjonere det så det jeg gjorde var bare å bore i det vanlige hull, fullstendig gi opp med å rydde ut delen mellom Raspi og skjermen, i stedet boret jeg bare hull på skjermens avstandsstykker og på kontakten til Raspi, så la jeg ut det gjenværende stoffet til en firkant for at kontakten skulle passe gjennom.

Du kan se at plexi -brettet har små sprekker rundt noen boringer, så du vet hva du bør unngå hvis du sikter mot perfekt design.

Likevel, på grunn av varmen, er det ingen måte at du kan putte noe i brødristerens koffert. Alt elektronisk må monteres i sikker avstand fra varmeapparatet.

Jeg har ikke laget noen riktige designtegninger for 148x210mmPlexiglass -arket, prøvde bare å justere alt for å være symmetrisk og på linje, så jeg beklager at jeg ikke kan gi noen ordning for denne delen, du må gjøre det på egen hånd. Men jeg har 1 råd:

Før du limer LED -ringene, slår du dem på med en Arduino og lyser opp og merker med pennen den FØRSTE og SISTE ledningen på baksiden, slik at du ikke ender med å montere dem litt rotert som jeg gjorde (men dette kan korrigeres fra programvare)

Det er 6 avstandsstykker designet for å holde hele frontpanelet på plass, men på slutten fordi den korte lengden på rotorene de to nederste ikke mates gjennom panelet.

Jeg har brukt vanlige PC-hovedkortavstandere mellom rotatorene og plexi-panelet, også lagt til 2-2 til bak rotoren for å gi litt ekstra stabilitet når knappene trykkes inn.

Trinn 5: Brødristerkontrollkrets

Dette var et av de prosjektene som faktisk maksimerte ALLE Arduino -pinner:) RX og TX var reservert for fremtidig kommunikasjonsmodulutvidelse.

Hovedkortet gir strøm til alt gjennom en buck -omformer (Arduino, Raspi, Screen, SSR, Relays). Her vil jeg merke til at denne spenningsregulatoren ikke akkurat er topp moderne, den kan ikke gå for mye over 12V DC innkommende spenning. Hvis du bestemmer deg for å bruke nøyaktig samme type, må du kontrollere at adapteren gir en stabil 12V åpen kretsspenning (ikke som en WRT54G -adapter, med det vil du se den magiske røyken slippe ut på sekunder).

Jeg lagde brettet modulært som mulig ved å bruke stikkontakter der jeg kunne. Utover de 2 sivreléene kan alt annet enkelt byttes ut.

Begge disse utmerkede sivreléene kommer med innebygde flyback -dioder og bruker ikke mer enn 7mA, slik at de kan kobles direkte til alle Arduino -pinner (jeg vil også anbefale disse i mine fremtidige prosjekter). Reléenes funksjon:

Den ene er for å slå på solenoiden i begynnelsen av ristingen (for å holde spaken trukket ned).

Den ene er for automatisk å slå på og av skjermen hvis det oppdages bevegelse.

Jeg skjønte at å kjøre den HDMI -skjermen 24/7 ikke ville gi en lang levetid (spesielt det jeg bruker er bare en billig forfalskning, ikke den originale WaveShare:

Og kan også PC -en din slå på skjermen når du kommer inn i rommet? Jeg tror ikke det, BSD -brødristeren kan!

Skjermen er i utgangspunktet på en 10 minutter hold -timer som automatisk blir støttet opp når det er bevegelse igjen. Så la oss si at den ble slått på, og det er bevegelse igjen 9 minutter senere, det betyr at den vil fortsette i ytterligere 10 minutter. Slå av og på er ikke sunt for noen kretser bortsett fra SSR.

Som bringer oss til det tredje og siste kontrollelementet for kontroll av varmeapparatet. Disse små enhetene ble spesielt laget for å slå av og på mye for å holde temperaturen under kontroll. Det jeg velger vil kjøre helt greit direkte fra en Arduino -utgangspinne.

I den opprinnelige designen ville det ha vært et annet relé på brettet for å slå på et 2.1 høyttalersett før Raspberry pi spiller alarmtonen om morgenen (også er det veldig enkelt å legge til en sang når ristingen er ferdig), men siden dette er IoT hvorfor bry? Det ber bare en annen raspi på nettverket mitt om å gjøre det for meg med en standard 433Mhz RCSwitch.

Som vanlig var det noen mindre feil med 0.4 -versjonen av brettet, det som kan sees på bildene. Nemlig 2 flere 5V -kontakter og en kontakt for inngangsrelé på Arduino pin 10 ble utelatt.

Jeg har korrigert disse i versjon 0.5, og jeg har også laget en ikke-Xbee-versjon.

Siden dette er et 2 -lags brett bare ved å laste ned disse oppsettene og DIY ville være vanskelig, må du skrive ut de to sidene nøyaktig, etse brettet og finne en måte å koble sidene på, så jeg vil koble til senere på Easyeda -delte prosjektet. Det anbefales å bestille det direkte fra dem.

Trinn 6: Xbee Mod

Xbee er bare her for å kontrollere kaffetrakteren direkte gjennom den fordi den er relativt nær den på avstand, og det er ingen hindringer mellom de to.

Det har absolutt ingenting å gjøre med brødristeren eller brødristerkoden.

Om Xbee -moden: dette er helt valgfritt, derfor inkluderer jeg skjemaene for dette brettet med og uten Xbee. Xbee er loddet direkte inn i Raspberry PIs RX/TX maskinvare UART -port (ttyAMA0), som er tatt ut til skjermens kontakter, men skjermen bruker den ikke (den bruker SPI -grensesnitt for å kommunisere berøringskoordinatene mellom PI og seg selv).

Jeg dedikerte en egen seriell port på PI for Xbee -kommunikasjon i stedet for å sende meldingene gjennom Raspberry -> Arduino -> 5v3v converter -> Xbee -> andre enheter. På denne måten er det heller ikke et problem at ristingsprosessen blokkerer hele MCU.

Trinn 7: Brødristerkontrollkode

Koden er ganske enkel, noe som skyldes det faktum at det i utgangspunktet er enveiskommunikasjon mellom Arduio -> Raspberry PI.

Denne enheten i motsetning til kaffetrakteren kan ikke styres fra en telefon eller datamaskin bare manuelt med noen flotte kontroller.

Den eneste funksjonen til PI her er datalogging og visning av fine grafer. Det er ikke hetteglass for brødristerens drift, det kan slås helt av eller til og med fjernes fra dette prosjektet, Arduino gjør alt arbeidet.

I begynnelsen tilbakestiller koden led -ringene, starter de forskjellige hold -timerne, og i hver sløyfe ser den fra inngang fra de to dreiebryterne. Denne inngangen kan bety en rotasjon til eller med klokken eller trykk på en av de to bryterne (som i hvilemodus bare sender en grunnleggende kommando IRONFORGE_OFF_ALARM til datamaskinen og deretter går tilbake til normal IRONFORGE_OFF-tilstand).

Inne i rotary_read_temp () og rotary_read_time () vil variablene global_temp og global_time endres. Dette er det eneste stedet i koden hvor disse verdiene kan endres, og de vil lagre sine verdier mellom toasthendelser.

Inne i begge disse funksjonene oppdages rotary_memory () når endring i posisjonene er oppdaget. Dette er med det formål å laste tilbake led -statusene på ringene fordi de etter ristingen vil bli tilbakestilt til svart, ikke for å kaste bort strøm og forlenge levetiden.

LED -lampene slås også av med jevne mellomrom hvert 10. minutt i tilfelle det ikke var noen siste roterende hendelse.

Kombinasjonen av disse 2 funksjonene vil resultere i følgende:

1, forutsatt inaktiv tilstand

2, noen av rotasjonene flyttet (hvis de ble justert før, vil disse verdien (e) bli gjenopprettet fra minnet og vist på lysdiodene)

3, Hvis ristingen ikke starter og det ikke er flere justeringshendelser, vil lysene slukke igjen

Jeg flyttet dem også på separat hold -timer fra skjermen fordi datamaskinen vil bli brukt mye til å vise værdata, men jeg vil ikke at de roterende lysdiodene skal gjenopprettes hele tiden fordi jeg ikke vil lage en million toasts til dag.

Den viktigste ristingsprosessen (Arduino Side):

Dette vil bli startet når systemet blir utløst fra inngangsstart (230V) relé (og både tid og temperatur er forskjellig fra null). Programflyten er følgende på Arduino -siden:

1, Slå på magnetventilen for å holde spaken nede

2, Slå på SSR for oppvarming

3, avhengig av tiden, start en ristingsløkke som teller ned. Send følgende data til datamaskinen i hver sløyfe:

-TEMPERATUR (opprinnelig flytende verdi, men sendes som 2 CSV -strenger)

-TID gjenstår (i sekunder blir dette konvertert tilbake til mm: ss -format i den andre enden)

4, i hver sløyfe, avhengig av innstilt temperatur, slå SSR på eller av for å kontrollere ristingen

5, På slutten av ristingsløyfen vil IRONFORGE_OFF -kommandoen bli sendt til datamaskinen

6, Slå av SSR og slipp magnetventilen

7, Spill LED -spill for showoff (her kan du også legge til musikk eller annen handling du måtte ønske)

8, Blackout -lysdioder

Som jeg sa det tidligere, er hovedristingsløyfen helt blokkerende MCU, ingen andre oppgaver kan utføres i løpet av denne tiden. Det vil også ignorere roterende innganger i denne tidsperioden.

Den viktigste ristingsprosessen (Raspberry PI Side):

Raspberry pi kjører kontrollprogrammet for hode C med en uprivilegigert bruker som er ansvarlig for alle interaksjonene på skrivebordet.

Jeg bestemte meg for å bruke Conky for alle grafvisningene fordi jeg brukte det siden et tiår, og det virket som det enkleste å bruke for jobben, men det har noen fanger:

-Grafisk granularitet kan ikke endres, grafen er for fin korn, selv etter den maksimale ristingstiden (5 minutter) kommer den bare til halvparten av linjen

-Conky liker å krasje, spesielt når du fortsetter å drepe og laste den på nytt

Av den andre grunnen bestemte jeg meg for å gyte alle conkies gjennom separate tilsynsprosesser for å overvåke den.

Den grunnleggende inaktiv lua bruker 2 separate konkier (1 for værdata og en annen for klokken).

Når ristingen starter:

1, signaliserer Arduino bringebær pi C -programmet gjennom serie med IRONFORGE_ON

2, kontroll C -programmet stopper de 2 conky trådene og lastene i den tredje conky luaen for ristingen

3, kontroll C -programmet skriver ut både temperatur- og tidsverdiene til separate tekstfiler som ligger på ramdisk (for ikke å gjøre unødvendige RW -operasjoner på SD -kortet), hva konkiene leser inn og viser automatisk. Programmet er også ansvarlig for å lage den gjenværende tiden til MM: SS -format.

4, På slutten av ristingen stopper C -programmet den gjeldende ristetråden og starter de to konkiene på nytt og går tilbake til været og tidsvisning igjen

5, For alarmdeteksjon kan C -programmet stoppe prosessen med å spille musikk fra cron direkte når noen av rotatorene skyves inn

Trinn 8: Alle toastene dine tilhører oss: NetBSD mot Raspbian

Selv om brødristeren ble laget for hovedsakelig å kjøre NetBSD og skjermen, lyd, jobber Arduino alle med den, det er ingen berøringsskjermstøtte. Jeg vil sette pris på hjelp fra alle som er interessert i å skrive en driver for dette.

Berøringsbrikken på LCD -skjermen er XPT2046. Skjermen bruker SPI for å sende markørinngangskoordinatene tilbake til bringebæret.

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

• 19 TP_SI SPI -datainngang på berøringspanelet
• 21 TP_SO SPI -datautgang fra berøringspanelet
• 22 TP_IRQ Berøringspanel avbryter, lavt nivå mens berøringspanelet oppdager berøring
• 23 TP_SCK SPI -klokke på berøringspanel
• 26 TP_CS valg av berøringspanel, lav aktiv

I skrivende stund kjenner jeg ikke til noen Raspberry PI -kompatibel (skjerm) berøringsskjerm som har en fungerende NetBSD -driver for styreputen.

Trinn 9: Avslutning og gjøremålsliste

Som alltid er enhver hjelp, bidrag, rettelser i koden velkommen.

Dette var en nylig fullført hack, så jeg vil oppdatere prosjektet med de manglende kodebitene senere (Raspberry pi C kontrollkode, Conky luas etc). Jeg planlegger også å lage 8 GB/16 GB sdcard-bilder som kan endres automatisk, og som inneholder alt. På grunn av det faktum at Raspberry PI er standard maskinvare, kan alle som bestemmer seg for å bygge prosjektet bare laste ned bildene, skrive dem til et SD -kort og brødristeren fungerer etter oppstart akkurat som mitt. Oppsett av nettverk er bare nødvendig for riktig tid (NTP) og temperaturvisning.

Et gjenværende trinn vil være å måle temperaturene inne med en FLIR og legge til justeringer i avlesningen til MAX -termosensoren fordi jeg tror den varmes opp for sakte i den lille maks 5 minutter ristingsperioden.

Planlegger også å legge til automatisk skalering av tidsperioden avhengig av innstilt temperatur for å kunne forlenge dette 5 minutter maksimale tidsvinduet hvis temperaturen senkes.