Montage du Samovar

Le montage du Samovar prend 2 à 4 heures et ne demande aucune soudure de composants CMS. Le cœur du système est une carte ESP32 (38 broches), à laquelle on branche : 3 à 4 sondes de température DS18B20 (bouilleur, colonne, tête), un capteur de pression MPX5010D, un moteur pas à pas 28BYJ-48 avec un pilote ULN2003 (l’unité de soutirage), une pompe péristaltique 12 V, un relais SSR-25DA (chauffage) et un écran LCD 1602 avec I2C. Les connexions se font avec des borniers et des connecteurs Dupont. L’alimentation est un bloc 12 V 5 A. Le boîtier est un coffret standard pour rail DIN ou une impression 3D. Le schéma de câblage est disponible sur EasyEDA, et les modèles 3D du boîtier sont sur Thingiverse. Après le montage, le sketch est téléversé via l’Arduino IDE, et le contrôleur est prêt à fonctionner. Le seul point critique : le branchement correct des DS18B20 (la ligne de données avec une résistance de rappel de 4,7 kOhm vers 3,3 V).

Vous avez les pièces nécessaires, et il ne reste qu’à décider comment vous allez monter le Samovar : sur une carte, en câblage point à point ou sur une plaque d’essai, puis le construire.

Schéma de câblage (cliquez sur le schéma pour l’ouvrir dans une nouvelle fenêtre).

Le schéma montre toutes les pièces et leur raccordement aux broches de l’ESP32. Si vous avez choisi de monter sur une carte (toute faite ou sur plaque d’essai), nous recommandons de monter l’ESP32 et le pilote du moteur pas à pas sur des supports. Si vous abîmez accidentellement le pilote ou l’ESP32, ou si vous en avez besoin pour d’autres projets, vous pourrez les retirer de la carte.

Lors de l’installation du régulateur de tension abaisseur, réglez d’abord la tension dessus, et ne l’installez sur la carte qu’ensuite, afin de ne pas appliquer une tension excessive à l’ESP32 et aux capteurs.

Pour que le moteur pas à pas fonctionne correctement, le pilote doit être configuré :

Les broches RST et SLP doivent recevoir 3 V ; la carte possède pour cela un cavalier H1, et les trois broches doivent être court-circuitées.

Pour améliorer la stabilité et la douceur de la pompe péristaltique, vous pouvez relier les broches MS1, MS2 et MS3 du pilote du moteur pas à pas (il s’agit du pilote) au 5 volts (la carte possède pour cela les interrupteurs SW1).

Vous pouvez en savoir plus sur le pilote du moteur pas à pas ici

Valeurs des condensateurs et des résistances (voir ici pour leur emplacement) : R4k7 – 4,7 KOhm ; si un bouton est installé, il faut installer une résistance R10k – 10 KOhm. Condensateurs C1 et C2 – tension continue admissible d’au moins 15 volts, capacité 100 – 400 µF. Les condensateurs C3 et C4 peuvent être ajoutés mais ne sont pas obligatoires : tension continue supérieure à 5 volts, 100-400 µF.

Lors de l’installation des condensateurs, gardez à l’esprit que la capacité totale des condensateurs à l’entrée du régulateur doit être supérieure à celle des condensateurs après la sortie du régulateur. Autrement dit, la capacité de C3+C4 doit être inférieure à C1+C2. De plus, ne branchez pas l’alimentation de la carte sans l’ESP32.

En savoir plus

Après avoir soudé les condensateurs électrolytiques sur le circuit imprimé, j’ai installé un régulateur 5 V. Je lui ai appliqué 12. J’ai réglé 5 avec le potentiomètre ajustable et je l’ai débranché du 12. J’ai posé l’ESP sur le connecteur, mais avec l’alimentation USB il ne démarre pas. Je l’ai retiré, j’ai attendu un peu, je l’ai rebranché, et il a démarré. Je me suis mis à chercher la cause. Il s’est avéré que le régulateur était claqué et en court-circuit. Après quelques recherches sur Internet, j’ai trouvé ceci : si la capacité des condensateurs à la sortie dépasse celle des condensateurs à l’entrée et qu’il n’y a pas de charge, alors à la coupure le régulateur peut être claqué par la tension inverse résiduelle. Il faut installer une diode inverse.

Une diode de protection dans le circuit du régulateur

Bien qu’un régulateur de tension soit protégé contre les surcharges dans divers modes (ainsi que contre la surchauffe), il peut tomber en panne si la tension de sortie dépasse la tension d’entrée. Un gros condensateur branché à la sortie pour lisser l’ondulation de la tension augmente le risque de cette situation à faible courant de sortie, surtout lorsqu’une autre partie du circuit est alimentée par la tension d’entrée du régulateur. Un mode similaire se produit si le régulateur sert à charger une batterie et que celle-ci est surchargée à la fin du processus.

Les condensateurs situés après le pont de diodes peuvent se décharger avant celui de la sortie du régulateur. Dans ce cas l’appareil peut tomber en panne en quelques dixièmes de seconde. C’est pourquoi le condensateur de sortie a toujours une capacité plus faible que celui d’entrée. Pour un fonctionnement sûr, vous pouvez placer une diode de protection entre l’entrée et la sortie, par laquelle l’excès de courant sera évacué de la sortie du circuit (fig. 1). Pour plus de détails, voir ici

Pour savoir comment brancher la pompe à eau de refroidissement, voir ici

Branchement du capteur de niveau de reflux (il se branche sur le connecteur VOLUME ou LEVEL, selon la version de la carte, d’après les couleurs des fils et l’ordre des broches du connecteur) : bleu pour la masse, jaune pour le signal, marron pour l’alimentation. Le capteur de niveau possède une résistance ajustable. Si vous utilisez un capteur rond, sa résistance est cachée sous le capot supérieur. Il faut ouvrir le capot et, en tournant la résistance ajustable sur une colonne en marche, régler la sensibilité du capteur (dans le sens horaire elle diminue, dans le sens antihoraire elle augmente). Sur un capteur rectangulaire, la résistance ajustable se trouve sur le côté du boîtier.

Si vous devez modifier le temps de réaction du capteur de niveau de reflux, il se règle ici :

Dans le fichier logic.h, vers la ligne 698

//Si nous avons déjà réagi, il faut attendre 40 secondes, car le processus est inertiel
alarm_h_min = millis() + 1000 * 40;

40 est le nombre de secondes au bout desquelles la puissance sera de nouveau coupée lorsque le capteur de niveau de reflux se déclenche. Avec un capteur de niveau de reflux installé, cela fonctionne dans tous les modes, car il fait partie du groupe de sécurité, destiné à empêcher l’engorgement de la colonne.

dans Samovar.h, vers la ligne 193 :

#define WHLS_ALARM_TIME 3 //Secondes avant le déclenchement de l'alarme de niveau de reflux.

En raison des fluctuations du reflux, le capteur peut osciller ; ce paramètre définit combien de secondes de déclenchement continu du capteur de niveau doivent s’écouler avant qu’il soit considéré comme déclenché.

Ce qui suit ne concerne que le fonctionnement en mode de pré-engorgement :
dans Samovar.h, vers la ligne 540 :

#define TIME_C 5 // Temps d'attente en minutes pour le programme du mode de pré-engorgement

– c’est le temps au bout duquel le Samovar augmentera la tension si le capteur de niveau de reflux ne s’est pas déclenché.

Branchement du servomoteur sur le connecteur SERVO1 de la carte (d’après les couleurs des fils et l’ordre des broches du connecteur) : marron ou noir pour la masse, rouge pour l’alimentation ; jaune ou blanc pour le signal ;

Branchement du capteur de débit d’eau sur le connecteur WATERSENSOR de la carte (d’après les couleurs des fils et l’ordre des broches du connecteur) : jaune pour le signal, noir pour la masse, rouge pour l’alimentation.