Акваріумний контролер на ESP-32 для самостійного виготовлення

[roosewelt]

Вітаю шановне товариство!
До недавного часу моїм невеликим акваріумом керував пристрій "Электроника 21-10". Виникло бажання зробити щось подібне, з управлінням через локальну мережу.
Пропоную самостійно виготовити акваріумний контролер на ESP-32 з Wi-Fi, без кнопок та екрана, все управління через браузер з телефона, планшета чи комп'ютера.
Можливості:
-управління 4 каналами світлодіодного освітлення 12 В, ШИМ 13 біт з опторозв'язкою;
-можливість встановити два рівня освітленості - денний та нічний для кожного з 4 каналів. Встановлення денного, нічного рівня освітленості чи вимикання відбувається плавно - ефекти сходу та заходу Сонця;
-управління 5 каналами 220 В (лампа, нагрівач, фільтр, компресор, вентилятор). Нагрівач та вентилятор керуються показами датчика температури води. Канали лампи, фільтра та компресора керуються програмою, введеною через веб-інтерфейс (до 100 команд);
-управління 2 каналами реле з нормально розімкнутими контактами 5А 250 В. Канали реле також керуються програмою, введеною через веб-інтерфейс. Планувалися для управління електромагнітними кранами
для підміни води;
-отримання даних з 3 каналів датчиків температури DS18B20 (температура води, повітря та зовнішньої температури). Покази датчика температури води впливають на роботу каналів нагрівача та вентилятора. Інші два канали температури - інформаційні;
-при підключенні до WiFi годинник контролера синхронізується через службу SNTP;
-доступ до всього функціоналу контролера відбувається через веб-інтерфейс. Контролер може працювати в режимі точки доступу або станції WiFi (основний режим).
-програмування полягає в тому, щоб задати час і що має відбутися (наприклад о 7:00 в понеділок включити фільтр), таких команд до 100;
В архіві - схема і плата в фоматі P-CAD 2006, файли проекту в середовищі ESP IDF.
https://drive.google.com/open?id=1LK...UoGgm-6nqrmGdp
ESP-32 DevKit v1 такий:

Веб-інтерфейс:

Схема і плата:

Контролер в зборі:

Світлодіодні стрічки:

Прошивка відбувається через кабель USB-micro USB, жоден програматор не потрібен. Переважна більшість комплектуючих - SMD.
Собівартість комплектуючих близько 1500 грн (без блока живлення 12 В і світлодіодів).
Я брав 4 метри стрічки SMD 3528 (120 LED/m) IP54 Econom і блок живлення 12В 5 А - ще плюс 300 грн.
Плата виготовлена методом ЛУТ.
Можу безкоштовно залити прошивку у Ваш контролер - пишіть.

Схема, плата і програма поширюються на засадах Open Source. Комерційне використання без згоди автора заборонено.

УСТАНОВКА ESP IDF і прошивка:
Оффтоп

Для прошивки потрібно:
1. Скачати ESP-IDF (для Windows тільки 64-біт) тут: https://dl.espressif.com/dl/esp32_wi...n-20181001.zip
2. Встановити ESP-IDF. Інструкція тут https://codedevice.ru/archives/10443
3. Запустити Панель управління - Диспетчер пристроїв. Підключити кабелем USB-microUSB плату ESP-32 DevKit v1. Повинен з'явитися новий порт у розділі порти LPT i COM:

у моєму випадку це COM3.
4. В папці c:\msys32 запустити файл mingw64.exe (в мене mingw32.exe, не знаю чи працює це в новій версії). Результат має бути такий:

5. В консолі виконати команду cd шлях до папки з проектом (в моєму випадку d:/eclipse/pid). Результат:

6. Виконати команду make menuconfig. Результат:

7. Перейти в розділ Serial flasher config - default serial port і вибрати порт з пункту 3. в моєму випадку це COM3. Вибрати Save - OK. Результат:

Вибрати Exit.
8. Виконати команду make flash. Коли з'явиться напис Connecting.... натиснути на платі кнопку BOOT, не відпускаючи, натиснути і відпустити кнопку EN, відпустити кнопку BOOT. В мене часто не спрацьовує з першого разу, натискаю кнопки кілька разів. У разі невдачі повторюю команду make flash. Результат успішної прошивки:

Відключити кабель від плати ESP-32 DevKit v1, вставити її в плату контролера, подати живлення.
Інструкція з встановлення ESP IDF: https://docs.espressif.com/projects/...ows-setup.html
Посилання на установщик:
https://dl.espressif.com/dl/esp32_wi...n-20181001.zip
Посилання на ESP-IDF, який в мене (32 біт):
https://drive.google.com/drive/folde..._V?usp=sharing
там також є Eclipse - редактор, що інтегрується з ESP IDF і є ngrok, який дозволяє отримати доступ до контролера ззовні локальної мережі.

Перший запуск і налаштування:
Оффтоп

При першому запуску контролер сворює точку доступу з назвою ESP 32, пароль 4444444444. Слід підключитися через WiFi до цієї точки доступу, запустити браузер і в адресному рядку набрати 192.168.4.1. З'явиться список доступних точок доступу. Потрібно обрати свою і ввести пароль, натиснути кнопку "Підключити".
Після цього підключитися до своєї точки доступу і в налаштуваннях рутера (розділ резервування DHCP) знайти підключений пристрій espressif і зарезервувати йому IP, наприклад 192.168.1.100. Цей IP потрібно в подальшому вводити в адресний рядок браузера для доступу до інтерфейсу контролера.
Також є можливість працювати без підключення до Вашої точки доступу - натиснути "Працювати автономно". Доступ до інтерфейсу в цьому випадку через точку доступу ESP32, IP 192.168.4.1. Дату та час тоді потрібно встановити вручну.

UPD1. Оновлено прошивку. Виправив виявлену помилку з переходом на зимовий час і додав іконку сторінки контролера - Маріо .https://drive.google.com/file/d/1UI1...ew?ts=5db70f99
UPD2. Оновлено прошивку. Додано пропорційне управління нагрівачом через ШИМ. В результаті точність підтримання температури води зросла, у моєму випадку - до 0,1С
https://drive.google.com/file/d/1qn3...ew?usp=sharing

[pdv1965]

Добрый вечер. Что то тема не пошла.Решил переделать управление аквариумами под вебинтерфейс ( что бы без кнопок и дисплея). А Вы можете кинуть в меня картинками интерфейса и может есть новые доработки. И если можно поподробнее как прошить, плата уже лежит.Спасибо.

[pdv1965]

Контроллер работает. Спасибо автору. Платка от меня.

[pdv1965]

Крышка и контроллер

[Tiratore.d]

І скільки цікаво коштує зібрати такий контроллер під веб інтерфейс в плані комплектуючих -не уважно читав, сумма комплектуючих вказана.
І які шим драйвера можна використовувати - зараз вивчаю це питанная. Може щось і складу.

[pdv1965]

Шим реализован в ESP-32 программно.

[Tiratore.d]

Допис від pdv1965

Шим реализован в ESP-32 программно.

Ну то так, але цей ШИМ сигнал має управляти якимось драйвером, от і питав - яким. Думаю можна використовувати lm3414hvmr, 15 діодів на 52В і 700мА. Ціна драйверу виходить велика навіть якщо самому збирати, або готові по 100грн у одного з виробників світла на форумі.

[Сергій М]

Допис від Tiratore.d

або готові по 100грн

За хороший драйвер это ещё не дорого...
Mean Well драйвер стоит около 6$.
а китайские по 1.5$, но напряжение до 30В, значит блок 24В, соответственно диодов на линии в 2 раза меньше, значит их(драйверов) нужно в 2 раза больше. Ну и так далее.

[Tiratore.d]

Допис від Сергій М

За хороший драйвер это ещё не дорого....

Знаю. Просто зараз був зіткнувся з заміною згорівших мікросхем після утоплення. І почав гуглити цю тематику. І от якраз на базі тієї мікросхеми можна збирати драйвери до 60В. Може є якісь більш дешеві аналоги які вже пробували в парі з цим контролером.

[Сергій М]

Допис від Tiratore.d

Може є якісь більш дешеві аналоги які вже пробували в парі з цим контролером.

А какая привязка контроллера к драйверу ?? с любым контроллером можно использовать любой драйвер, ключевое слово ШИМ. У меня от одного контроллера работали драйверы по 6$ - производитель с форума, по 1.5$ - с али, и даже по 0.4$ - но это не драйвер, а обычный мосфет ))) но для светодиодной линейки самое то. Контроллер ардуино.

[Tiratore.d]

Допис від Сергій М

А какая привязка контроллера к драйверу ??

Допис від Сергій М

ключевое слово ШИМ.

Без питань, ключеве слово має варінти реалізації. Якщо розглядаємо варінти аналового ШИМ сигналу(який ми і використовуємо), то в ньому є сигнал з генератора і модулюючий сигнал. Яка напруга виходить з PWM виходу контроллера? В кожній справі є нюанси, і ціна на драйвер то не є технічною характеристикою. В продажу є багато радіодеталей, за домопогою яких можна зібрати на утюгу - будь-який пристрій. От і цікавлюсь, чи збирали, на чому збирали...
А почалась така моя думка з ремонту контроллера і драйверів від продавця з форума. Бо я це все діло втопив, воно успішно згоріло, продавцю не цікаво (воно й зрозуміло) мені допомагати з ремонтом - от і ремонтував своїми силами. І напруга на виході ШИМ виявилась важливою, і резистор на ШИМ вході мікросхеми драйвера теж не лишній. Ну коротше кажучи - є нюанси. Контроллер і драйвери відновив.

[Сергій М]

Допис від Tiratore.d

Яка напруга виходить з PWM виходу контроллера?

0-5В

[pdv1965]

Процессор запитан от 3,3 вольта. 0-5 только через доп ключи.

[Tiratore.d]

Допис від pdv1965

Процессор запитан от 3,3 вольта. 0-5 только через доп ключи.

Ага, тобто на виході PWM процесору ми маємо 0-3.3В? Але Сергій каже що у його від ардуіно працювали будь які драйвери. Коротше кажучи мені знову не зрозуміло у кого і які драйвери використовуються з яким процесором. Ті що я збираюсь сам збирати і використовувати - будуть на LM3414/HV там ШИМ підтримується від -0,3 до 6В. Тобто в принципі має значення частота логічного сигналу, а не напруга модулюючого?

[roosewelt]

Допис від Tiratore.d

Ну то так, але цей ШИМ сигнал має управляти якимось драйвером, от і питав - яким. Думаю можна використовувати lm3414hvmr, 15 діодів на 52В і 700мА. Ціна драйверу виходить велика навіть якщо самому збирати, або готові по 100грн у одного з виробників світла на форумі.

В контролері ШИМ керує MOSFET з управлінням логічним сигналом, в кожному з чотирьох каналів LED. Це вже є в схемі, драйвера не потрібні.