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组装 Samovar

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组装 Samovar 需要 2–4 小时,不需要焊接贴片(SMD)元件。核心是一块 ESP32 开发板(38 针),需要连接:3–4 个 DS18B20 温度传感器(蒸馏釜、塔身、塔头)、一个 MPX5010D 压力传感器、一个带 ULN2003 驱动板的 28BYJ-48 步进电机(取酒单元)、一个 12V 蠕动泵、一个 SSR-25DA 继电器(加热)以及一块带 I2C 的 1602 LCD 显示屏。连接使用接线端子和杜邦接头。电源是 12V 5A 的电源适配器。外壳是标准的 DIN 导轨盒或 3D 打印件。接线图在 EasyEDA 上可以找到,外壳的 3D 模型在 Thingiverse 上。组装完成后,通过 Arduino IDE 上传程序(sketch),控制器即可工作。唯一的关键点:DS18B20 的正确接法(数据线通过 4.7 kΩ 上拉电阻接到 3.3V)。

零件都备齐了,剩下的就是决定怎样组装 Samovar:用电路板、点对点接线,还是面包板,然后动手组装 Samovar。

接线图(点击图片可在新窗口中打开)。

图中显示了所有零件以及它们与 ESP32 引脚的连接方式。如果你选择在电路板(现成的或面包板)上组装,我们建议把 ESP32 和步进电机驱动板装在插座上。万一不小心损坏了驱动板或 ESP32,或者其他项目需要用到它们,就可以从板子上取下来。

安装降压稳压器时,先调好它的输出电压,然后再装到板子上,以免给 ESP32 和传感器施加过高的电压。

为了让步进电机正常工作,必须对驱动板进行设置:

数字 1 的图标——取酒程序的一个步骤 RST 和 SLP 引脚必须接 3 V;板上为此设有跳线 H1,三个引脚都要短接。

数字 2 的图标——取酒程序的一个步骤 为了提高蠕动泵的稳定性和平滑度,可以把步进电机驱动板的 MS1、MS2 和 MS3 引脚(指驱动板上的引脚)短接到 5 伏(板上为此设有开关 SW1)。

关于步进电机驱动板,更多内容可以看这里

电容和电阻的数值(安放位置见这里):R4k7 – 4.7KOhm;如果安装了按钮,需要装一个电阻 R10k – 10KOhm。电容 C1 和 C2——直流耐压不低于 15 伏,容量 100 – 400 µF。电容 C3 和 C4 可以加,但不是必需的:直流耐压高于 5 伏,100-400 µF。

警告图标——安全规则 安装电容时请注意,稳压器输入端电容的总容量必须大于稳压器输出端之后电容的总容量。也就是说,C3+C4 的容量必须小于 C1+C2。另外,不要在没有 ESP32 的情况下给板子接电。

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把电解电容焊到印刷电路板上之后,我装上了 5V 稳压器。给它接了 12。用微调电位器调到 5,然后断开 12。我把 ESP 插到排针上,但用 USB 供电时它起不来。我把它拔出来,等了一会儿,再插上,就启动了。我开始找原因。结果发现稳压器被击穿,发生了短路。上网搜了一圈,我找到了这样的说法:如果输出端电容的容量超过输入端电容的容量,而且没有负载,那么在断电时,稳压器可能被残余的反向电压击穿。需要安装一个反向二极管。

稳压器电路中的保护二极管

虽然稳压器在各种模式下都有过载保护(还有过热保护),但如果输出电压高于输入电压,它仍可能损坏。输出端为平滑电压纹波而接的大电容,会在输出电流很小时增大这种情况的风险,尤其是电路的另一部分由稳压器输入电压供电时。如果用稳压器给电池充电,而充电结束时电池过充,也会出现类似的情况。

Samovar 组装照片——电路板和元件
集成稳压器电路中的保护二极管,图 1。

位于整流桥之后的电容,可能比稳压器输出端的电容先放完电。这时器件可能在十分之几秒内损坏。这就是为什么输出端的电容容量总是比输入端的小。为了安全运行,可以在输入与输出之间放一个保护二极管,多余的电流会通过它从电路输出端泄放掉(图 1)。更多细节见这里

关于如何连接冷却用的水泵,见这里

回流液位传感器的连接(根据板子版本,接到 VOLUME 或 LEVEL 接口,按线的颜色和接口中的引脚顺序):蓝色是地,黄色是信号,棕色是电源。液位传感器带有微调电阻。如果使用圆形传感器,它的电阻藏在顶盖下面。必须打开顶盖,在塔运行时通过旋转微调电阻来调节传感器的灵敏度(顺时针降低灵敏度,逆时针提高灵敏度)。矩形传感器的微调电阻在外壳侧面。

Samovar 组装照片——外围设备的连接

如果需要改变回流液位传感器的响应时间,在这里设置:

在文件 logic.h 中,大约第 698 行

//如果已经响应过一次,需要等待 40 秒,因为这个过程有惯性
alarm_h_min = millis() + 1000 * 40;

40 是回流液位传感器触发后,功率再次被切断所经过的秒数。只要装了回流液位传感器,它在任何模式下都起作用,因为它属于安全组,用来防止塔内液泛。

在 Samovar.h 中,大约第 193 行:

#define WHLS_ALARM_TIME 3 //回流液位报警触发前的秒数。

由于回流液的波动,传感器可能会闪烁;这个参数设定液位传感器连续触发多少秒之后才认为它真正触发了。

以下内容仅适用于预液泛模式下的运行:
在 Samovar.h 中,大约第 540 行:

#define TIME_C 5 // 预液泛模式程序的等待时间,单位为分钟

– 这是回流液位传感器未触发时,Samovar 提高电压之前经过的时间。

伺服电机连接到板上的 SERVO1 接口(按线的颜色和接口中的引脚顺序):棕色或黑色是地,红色是电源; 黄色或白色是信号;

水流传感器连接到板上的 WATERSENSOR 接口(按线的颜色和接口中的引脚顺序):黄色是信号,黑色是地,红色是电源。

  • Samovar 电路板和取酒单元——组装所需的元件
  • Samovar 控制器照片——电子元件的安装
  • Samovar 控制器照片——组装过程
  • Samovar 控制器照片——接口和连接
  • Samovar 控制器照片——成品电路板
  • Samovar 控制器照片——整体外观

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