IronForge NetBSD Brödrost: 9 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Detta projekt började inte som en brödrost så småningom blev det ett.

Idén kom när min köksdator (en gammal Windows CE PDA) som användes för att visa mina matlagningsrecept dog. Först tänkte jag skapa en E-bläckbaserad lågenergidisplay som skulle fixeras på mitt kylskåp med magneter och skulle rinna ur batterier under mycket lång tid men sedan fick jag ett gammalt 2.1-surroundsystem till köket för att lyssna på musik som Tja, så jag tänkte att det kanske borde vara en dator som skulle kunna göra både bra och då tänkte jag på ett annat gammalt projekt:

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

Den ursprungliga NetBSD -brödrosten. Detta projekt i sig är ett nördskämt för dem som inte vet:

"Det har länge ansetts att UNIX-liknande OS NetBSD är bärbart för alla typer av maskiner utom kanske din köksbrödrost."

Så låt oss skapa en brödrost som kör NetBSD och:

• Temperaturen och rosttiden är helt finjusterbar av användaren
• Även om det inte skålar visar det väderdata från 2 väderstationer på en snygg instrumentpanel
• När den rostar visar den återstående tid och temperatur på både en graf och i siffror
• När den inte skålar kan den också användas som väckarklocka och lyssna på musik, till och med spela filmer på den
• Visar matlagningsrecept eller kan användas för vanlig surfning

Steg 1: Brödrostdrift och val av maskinvara

Här, till skillnad från mitt tidigare kaffehack, tror jag inte att jag gjorde ett bra val för brödrost, så jag kommer att ge en kort introduktion av brödrostens inre arbete, välja kriterier och erfarenhet på egen hand och låta läsaren välja sin egen brödrost för detta hack.

Ett av mina huvudkriterier mot brödrosten var att kunna göra 4 skivor bröd samtidigt och vara automatisk så efter ett par timmars skumning genom den tyska Ebay har jag bestämt mig bredvid

Severin AT 2509 (1400W) brödrost

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

Detta är ett brett varumärke i Tyskland, det kostade cirka 40-50 EUR i skrivande stund som helt nytt.

Viktiga funktioner vad tillverkaren annonserar:

● Värmeisolerat hus i rostfritt stål

● integrerat rullstekerfäste

● 2 långa rostskaftar för upp till 4 brödskivor

● Stektidselektronik med temperaturgivare

● justerbar garvningsgrad

● Avfrostning med indikatorlampa

● Uppvärmningssteg utan extra garvning med kontrollampa

● separat utlösningsknapp med indikatorlampa

● Centrerad brödskärare för jämn brunning av båda brödsidorna

● automatisk avstängning när en brödskiva har fastnat

● Smulbricka

● Kabelspolning

Även om tillverkaren inte hävdade att temperaturen är justerbar, gör de två vilseledande punkter:

● Uppvärmningssteg utan extra garvning med kontrollampa

● Stektidselektronik med temperaturgivare

För att citera dessa påståenden, låt oss se hur maskinen fungerar:

1, I normalt tillstånd är 230V huvudströmmen helt frånkopplad, ingen del av brödrosten drivs.

2, När användaren drar ner spaken (som också drar ner bröden), ansluter den värmeelementet på båda sidor.

Nu vad de gjorde här är en billig men också smart design. Det finns ingen transformator inuti brödrosten så du kanske undrar hur den får sin låga (10V AC ~) spänning då. Det finns en separat spole kopplad med ett av värmeelementet på vänster sida av brödrosten som fungerar som en trapptransformator som skapar 10V AC.

Sedan använder den en enda diodlikriktare för att skapa 10V DC som driver brödrostens huvudkontrollkort.

3, Vad jag först trodde - att det är en solenoid + transformator tillsammans - visade sig vara en enda solenoid precis under spaken som nu drivs av styrkretsen och bara är ansvarig för en sak (för att hålla spaken neddragen).

Så snart den här solenoiden släpper brödet som det är över, bryter brödrosten i princip sin egen elektricitet och avslutar därigenom rostningen.

Så du kan då med rätta fråga vad det är för snygga knappar och påståenden på databladet att det kan tina, förvärma, värma upp och vad som helst … Jag skulle säga att det är ren marknadsföring BS. De skulle kunna sätta en tidsjusterare och en enda knapp på den för i slutet av dagen är denna krets inget mer än en timer. Eftersom denna krets matas från samma strömkälla som värmeelementet och den inte kan styra det enda som är viktigt i denna maskin (värmaren), därför störde jag inte ens att modifiera den här kretsen, bara slängde den där den hör hemma, till soptunnan.

Nu när den militära kontrollkretsen är ur vägen, låt oss ta FULL KONTROLL över brödrosten.

Steg 2: Hårdvarulista

Detta är igen inte fullt bom, inkluderar inte alla grunder som ledningar och skruvar:

• 1x AT 2509 (1400W) brödrost eller vilken annan brödrost du än väljer
• 1x Arduino Pro Micro
• 1x 5-tums Resistive Touch Screen LCD Display HDMI för Raspberry Pi XPT2046 BE
• 1x Raspberry PI 2 eller Raspberry PI 3
• 1x SanDisk 16GB 32GB 64GB Ultra Micro SD SDHC-kort 80MB/s UHS-I Class10 w Adapter (för PI)
• 2x SIP-1A05 Reed Switch Relay
• 1x 1PCS MAX6675 -modul + K -termoelementtemperatursensor för Arduino (rekommenderas att köpa reservdelar)
• 1x utgång 24V-380V 25A SSR-25 DA Solid State-relä PID-temperaturregulator
• 1x Mini DC-DC Buck Converter Step Down-modul Strömförsörjning för flygmodellering (köp fler av dessa för utbyten).
• 2x Rotary Encoder Module Brick Sensor Development Board För Arduino (Rotary + Middle Switch, rekommenderas att köpa fler av dessa för utbyten)
• 2x WS2812B 5050 RGB LED -ring 24 -bitars RGB LED
• 1x 1 mm A5 transparent Perspex akrylark Plast plexiglasskärning 148x210mm Lott
• 1x12V 2A DC -adapter (1A borde också vara tillräckligt för Pi+Screen+Ardu men det är bättre att gå om du ansluter ytterligare enheter via USB, de kommer att tömma extra ström)
• 1x PCS HC-SR501 IR-pyroelektrisk infraröd IR PIR-rörelsessensormodul
• 2x Jumper Wire 5 -pins hona till hona Dupont -kabel 20cm för Arduino (för rotorerna är det värt att köpa fler av dessa)
• 2x Aluminiumlegering Volymratt 38x22mm för 6mm Potentiometeraxel Silver
• 1x 230V relä
• Gäng Single Row Female 2.54mm + Male Breakable Header Connectors för anslutningarna
• Valfritt för Xbee -mod: 1X10P 10pin 2 mm hona Single Row Straight Pin Header Strip XBee Socket
• Valfritt för Xbee -mod: 1 Xbee
• Valfritt för Xbee -mod: 1x Jumper Wire 4 Pin Female to Female Dupont Cable 20cm for Arduino (between Xbee Raspi)

För strömförsörjning måste du använda en 12V istället för 5V eftersom solenoiden inte kommer att hålla den låga spänningsnivån, glöm inte att lägga till en flyback -diod på solenoiden.

Om du bestämmer dig för att använda andra komponenter, t.ex.

Steg 3: Modifiera fodralet: Baksidan är framsidan

Efter att ha tagit bort huvudkontrollkretsen var det fortfarande ett stort fult hål som tittade ut på switcharnas plats så jag har bestämt att jag bara kommer att använda den sidan som baksida och fixa kopplingsdosan som rymmer SSR (Solid State Relay -> för uppvärmningskontroll) + 230V AC -relä (för effektdetektering) + 12V -adaptern som driver hela kretsen.

Denna brödrostmodell var ganska svår att demontera och montera igen. Jag hittade inget annat sätt att ta bort höljet än att skära in med en dremmel precis under huvudspaken för att kunna lyfta höljet efter att skruvarna lossats och tagits bort (lyckligtvis eftersom det finns en yttre plastbeläggning på plats på den delen detta kommer inte att märkas).

Jag har satt in detektoränden på MAX6675 -termoelementet längst ner på brödrosten på motsatt kant av huvudspaken (där det skulle vara i konflikt med spakmekanismen).

Det inre fodralet är fint aluminium, du behöver inte ens borra det, ett litet hål kan enkelt vidgas med en skruvmejsel och sedan sätta i sensorn, den knepiga delen var att skruva av den från insidan. Jag måste komma på en smart lösning för att göra det, som visas på bilderna.

Att ta isär det huvudsakliga interna brödrosthöljet med värmeelementet är endast för personer med starka nerver och rekommenderas inte. Det finns inget annat du behöver göra där inne ändå.

MAX6675: s ledningar var precis tillräckligt långa för att enkelt kunna matas genom maskinens botten till hålet där kablarna leddes ut.

Att föra alla nödvändiga kablar från den ena till den andra var en av de mest utmanande modningsuppgifterna. Jag behövde inte borra ytterligare ett hål på (nu baksidan) eftersom kablarna bara kunde använda hålet från omkopplarna. Sedan behövde kablarna fixeras upp till väggens vägg, tas ner till botten genom ett mycket smalt utrymme där de förenas med ett par extra ledningar från högspänningskortet, nämligen:

• 1 ledning från värmeelementet -> Går till SSR
• 1 ledning från 230V (helst varmbrun punkt) -> Går till SSR
• 2 ledningar från 230V med strömbrytare stängd -> Går till startrelä
• 2 ledningar från 230V huvud in -> Går till 12V adapter på baksidan
• Skärmade ledningar från termosensorn

Och det är allt du behöver för att styra brödrosten.

På grund av den industriella lödningen har jag bestämt mig för att helt enkelt klippa av tråden mellan värmeelementet och ena änden av huvudet (kommer efter strömbrytaren) och med anslutningsremsor kopplade jag den till SSR.

Ett relä som arbetar från 230V (nätspänningen) kommer att krävas. Detta är startreläet som kommer att låta Arduino veta att användaren har dragit ner spaken aka startade rostningsprocessen. Glöm inte att styrkretsen inte längre är på plats längre, solenoiden får inte ström som skulle hålla spaken nere och värmaren är också bortkopplad (styrs via SSR). Allt detta kommer att vara Arduinos uppgift från och med nu.

12V DC -adaptern är ansluten direkt till elnätet (jag har lagt till en extra ON/OFF -omkopplare på baksidan). Detta ger konstant effekt för kretsen. Brödrosten i vänteläge förbrukar bara: 5,5 W med skärmen PÅ och 5,4 W när den är avstängd.

Steg 4: Front Arcyclic Board

Jag är ingen expert på att arbeta med det här materialet, jag fick rådet att klippa hålen på det med högt varvtal under rinnande vatten men jag ville inte överfylla det så det jag gjorde var bara att borra i det vanliga ge upp helt och hållet med att drämma ut delen mellan Raspi och skärmen, istället borrade jag bara hål vid skärmens distanser och vid Raspi -kontakten och sedan lade jag ut det återstående ämnet till en ruta för att kontakten skulle passa genom.

Du kan se att plexi -brädan har små sprickor runt några borrningar, så du vet vad du ska undvika om du siktar på perfekt design.

Men på grund av värmen finns det inget sätt att du kan placera någonting inuti brödrostens hölje, all elektronik måste monteras på ett säkert avstånd från värmaren.

Jag gjorde inga ordentliga designritningar för 148x210mmPlexiglas -arket, försökte bara justera allt för att vara symmetriskt och i linje så jag ber om ursäkt för att jag inte kan tillhandahålla något schema för den här delen du måste göra det på egen hand. Jag har dock 1 råd:

Innan du limmar upp LED -ringarna, slå på dem med en Arduino och tänd och markera med penna den FÖRSTA och SENASTE ledningen på baksidan så att du inte slutar montera dem något roterade som jag gjorde (dock kan detta korrigeras från programvara)

Det finns 6 distanser som är utformade för att hålla hela frontpanelen på plats, men i slutet eftersom rotatorns korta längd inte de 2 nedre matas genom panelen.

Jag har använt vanliga distanser för PC-moderkort mellan rotorerna och plexi-panelen, lagt till 2-2 till bakom roteraren för att ge ytterligare stabilitet när knapparna trycks in.

Steg 5: Brödroststyrkrets

Detta var ett av de projekt som faktiskt maxade ALLA Arduino -stift:) RX och TX var reserverade för framtida kommunikationsmodulförlängning.

Huvudkretskortet ger ström till allt via en buck -omvandlare (Arduino, Raspi, Screen, SSR, Relays). Här skulle jag notera att denna spänningsregulator inte exakt är toppmodern, den kan inte gå över 12V DC inkommande spänning för mycket. Om du bestämmer dig för att använda exakt samma typ, se till att din adapter ger en stabil 12V öppen kretsspänning (inte som en WRT54G -adapter, med det ser du den magiska röken släppa ut på några sekunder).

Jag gjorde brädet modulärt som möjligt med hjälp av uttag där jag kunde. Utöver de 2 vassreläerna kan allt annat enkelt bytas ut.

Båda dessa utmärkta vassreläer levereras med inbyggda flyback -dioder och förbrukar högst 7mA så att de kan anslutas direkt till alla Arduino -stift (jag kommer även fortsättningsvis att rekommendera dessa i mina framtida projekt). Reläernas funktion:

En är för att slå på solenoiden i början av rostningsprocessen (för att hålla spaken neddragen).

Den ena är för att automatiskt slå på och stänga av skärmen om rörelse detekteras.

Jag tänkte att att köra den här HDMI -skärmen 24/7 inte skulle ge en lång livslängd (särskilt det jag använder är bara en billig förfalskning, inte den ursprungliga WaveShare:

Och kan din dator också slå på skärmen när du kommer in i rummet? Jag tror inte det, BSD -brödrosten kan!

Skärmen är i princip på en 10 minuters hålltidstimer som automatiskt stöts upp när det finns rörelse igen. Så låt oss säga att den slogs på och det finns rörelse igen 9 minuter senare, det betyder att den kommer att vara kvar i ytterligare 10 minuter. Att slå på och av är inte hälsosamt för någon krets utom SSR.

Vilket tar oss till det tredje och sista kontrollelementet för att styra värmaren. Dessa små enheter var speciellt gjorda för att slå på och av mycket för att hålla temperaturen under kontroll. Det jag väljer kommer att fungera bra direkt från en Arduino -utgångsstift.

I den ursprungliga designen skulle det ha funnits ett annat relä på tavlan för att slå på en 2.1 -högtalare innan Raspberry pi spelar alarmtonen på morgonen (det är också väldigt enkelt att lägga till en låt när rostningen är klar) men eftersom det här är IoT varför besvära sig? Det ber bara en annan raspi i mitt nätverk att göra det åt mig med en standard 433Mhz RCSwitch.

Som vanligt var det några mindre fel med 0.4 -versionen av tavlan, vad kan man se på bilderna. Nämligen 2 fler 5V -kontakter och en kontakt för ingångsrelä på Arduino -stift 10 utelämnades.

Jag har korrigerat dessa i version 0.5 och jag har också gjort en version som inte är Xbee.

Eftersom det här är ett tvålagerskort bara genom att ladda ner dessa layouter och DIY skulle vara svårt, skulle du behöva skriva ut de två sidorna exakt, etsa upp brädet och hitta ett sätt att ansluta sidorna så jag länkar in senare på Easyeda delade projekt. Det rekommenderas att beställa det direkt från dem.

Steg 6: Xbee Mod

Xbee är bara här för att styra kaffebryggaren direkt genom den eftersom den är relativt nära den på avstånd och det inte finns några hinder mellan de två.

Det har absolut ingenting att göra med brödrosten eller brödrostkoden.

Om Xbee -mod: detta är helt valfritt, det är därför jag inkluderar schemat för detta kort med och utan Xbee. Xbee löds direkt in i Raspberry PI: s RX/TX -maskinvaru UART -port (ttyAMA0), även om den tas ut till skärmens kontakter, skärmen använder den inte (den använder SPI -gränssnitt för att kommunicera beröringskoordinaterna mellan PI: n och sig själv).

Jag tilldelade en separat seriell port på PI för Xbee -kommunikation istället för att skicka meddelandena via Raspberry -> Arduino -> 5v3v converter -> Xbee -> andra enheter. På så sätt är det inte heller ett problem att rostningsprocessen blockerar hela MCU: n.

Steg 7: Brödrostkontrollkod

Koden är ganska enkel vilket beror på att det i princip finns en enkelriktad kommunikation mellan Arduio -> Raspberry PI.

Denna enhet till skillnad från kaffebryggaren kan inte styras från en telefon eller dator bara manuellt med några snygga kontroller.

Den enda funktionen hos PI här är dataloggning och visning av fina grafer. Det är inte injektionsflaska för brödrostens funktion, det kan stängas av helt eller till och med tas bort från detta projekt, Arduino gör allt arbete.

I början återställer koden LED -ringarna, startar de olika hålltimrarna och i varje slinga ser den ut från ingång från de två roterande omkopplarna. Denna ingång kan innebära en rotation till eller meds eller tryckning på någon av de två omkopplarna (som i viloläge bara skickar ett grundläggande kommando IRONFORGE_OFF_ALARM till datorn och sedan återgår till normalt IRONFORGE_OFF-tillstånd).

Inuti rotary_read_temp () och rotary_read_time () kommer variablerna global_temp och global_time att ändras. Detta är ENDAST platsen i koden där dessa värden kan ändras och de kommer att lagra sina värden mellan rostningshändelser.

Inuti båda dessa funktioner det rotary_memory () som kallas när ändring av positionerna detekteras. Detta är i syfte att ladda tillbaka led -statuserna på ringarna eftersom de efter rostningsprocessen kommer att återställas tillbaka till svart, inte för att slösa bort ström och förlänga deras livslängd.

LED -lamporna släcks också regelbundet var 10: e minut om det inte skedde någon ny rotationshändelse.

Sammanfogningen av dessa två funktioner resulterar i följande:

1, Antagande av viloläge

2, någon av rotatorerna flyttade (om de justerades tidigare kommer dessa värden att återställas från minnet och visas på lysdioderna)

3, Om rostningsprocessen inte startar och det inte finns några fler justeringshändelser tänds lamporna igen

Jag flyttade dem också på separat hålltid från skärmen eftersom datorn kommer att användas mycket för att visa väderdata men jag vill inte att de roterande lysdioderna ska återställas hela tiden eftersom jag inte vill göra en miljon skålar till en dag.

Den huvudsakliga rostningsprocessen (Arduino Side):

Detta kommer att initieras när systemet triggas från ingångsstartreläet (230V) (och både tid och temperatur skiljer sig från noll). Programflödet är följande på Arduino -sidan:

1, Slå på magnetventilen för att hålla spaken intryckt

2, Slå på SSR för uppvärmning

3, Beroende på tiden starta en rostningsslinga som räknar ner. Skicka följande data till varje dator i varje loop:

-TEMPERATUR (ursprungligen flytande värde men skickas som 2 CSV -strängar)

-TID återstår (i sekunder kommer detta att konverteras tillbaka till mm: ss -format i andra änden)

4, i varje slinga, beroende på den inställda temperaturen, slå på eller av SSR för att styra rostningsprocessen

5, I slutet av rostningsslingan kommer kommandot IRONFORGE_OFF att skickas till datorn

6, Stäng av SSR och släpp solenoiden

7, Spela LED -spel för showoff (här kan du också lägga till spela musik eller vilken annan action du vill)

8, Blackout -lysdioder

Som jag sa det tidigare blockerar huvudrostningsslingan helt MCU: n, inga andra uppgifter kan utföras under denna tid. Det kommer också att ignorera roterande ingångar under denna tidsperiod.

Den huvudsakliga rostningsprocessen (Raspberry PI Side):

Raspberry pi kör huvudprogrammet C -styrning med en oprivilegerad användare som är ansvarig för alla interaktioner på skrivbordet.

Jag bestämde mig för att använda Conky för alla grafskärmar eftersom jag använde det sedan ett decennium och det verkade som det enklaste att använda för jobbet, men det har några fångster:

-Graphornularitet kan inte ändras, grafen är för finkornig, även efter den maximala rosttiden (5 minuter) når den bara hälften av stapeln

-Conky gillar att krascha, särskilt när du fortsätter att döda och ladda om det

Av den andra anledningen bestämde jag mig för att leka alla konkar genom separata övervakningsprocesser för att bevaka det.

Den grundläggande inaktiv lua använder 2 separata konkar (1 för väderdata och en annan för klockan).

När rostningen börjar:

1, signalerar Arduino hallon pi C -programmet genom serie med IRONFORGE_ON

2, kontroll C -programmet stoppar de 2 conky trådarna och belastningarna i den tredje conky lua för rostningen

3, kontroll C -programmet skriver ut både temperatur- och tidsvärdena till separata textfiler som finns på ramdisk (för att inte göra onödiga RW -operationer på SD -kortet), vad conkies läser in och visar automatiskt. Programmet ansvarar också för att skapa återstående tid till MM: SS -format.

4, I slutet av rostningen stoppar C -programmet den aktuella rostningstråden och startar om de två konkierna och återgår till väder- och tidsdisplayen igen

5, För larmdetektering kan C -programmet direkt stoppa processen att spela musik från cron när någon av rotationserna är inaktiva trycks in

Steg 8: Alla dina skålar tillhör oss: NetBSD mot Raspbian

Även om brödrosten gjordes för att huvudsakligen köra NetBSD och skärmen, ljud, Arduino arbetar alla med det finns inget pekskärmsstöd. Jag skulle uppskatta hjälp från alla som är intresserade av att skriva en drivrutin för detta.

LCD -skärmens pekchip är XPT2046. Skärmen använder SPI för att skicka markörens inmatningskoordinater tillbaka till hallon.

www.raspberrypi.org/documentation/hardware…

• 19 TP_SI SPI -datainmatning på pekskärmen
• 21 TP_SO SPI -datautmatning från pekpanelen
• 22 TP_IRQ Pekpanelen avbryter, låg nivå medan pekpanelen upptäcker beröring
• 23 TP_SCK SPI -klocka på pekskärmen
• 26 TP_CS Markering av pekpanel, låg aktiv

I skrivande stund känner jag inte till någon Raspberry PI -kompatibel (skärm) pekskärm som har fungerande NetBSD -drivrutin för pekplattan.

Steg 9: Avslutning och att göra -lista

Som alltid är all hjälp, bidrag, korrigeringar i koden välkomna.

Detta var ett nyligen genomfört hack så jag kommer att uppdatera projektet med de saknade kodbitarna senare (Raspberry pi C -kontrollkod, Conky luas etc). Jag planerar också att skapa autostorliga 8GB/16GB sdcard-bilder som innehåller allt. På grund av att Raspberry PI är standardhårdvara kan alla som bestämmer sig för att bygga projektet bara ladda ner bilderna, skriva ut dem till ett SD -kort och brödrosten skulle fungera efter uppstart precis som min. Konfigurering av nätverk behövs bara för rätt tid (NTP) och temperaturvisning.

Ett återstående steg är att mäta temperaturerna inuti med ett FLIR och lägga till justeringar i avläsningen av MAX -termosensorn eftersom jag tror att den värms upp för långsamt under den lilla max 5 minuter rostningsperioden.

Planerar också att lägga till automatisk skalning av tidsperioden beroende på den inställda temperaturen för att kunna förlänga detta 5 minuters maximala tidsfönster om temperaturen sänks.