内容介绍

FastBond2阶段1-基于ESP32的双感温探头恒温箱

一，项目思路介绍

当前由于工业4.0时代的来临，我们应该更多关注智能联网工业设备的的发展。工业设备的特点是耐用性和稳定性，很多设备要求服役周期十年以上，所以我们设计之初，最好考虑设备的未来升级空间，以免不必要的更新换代导致设备的意外淘汰。另外，快速方案验证和生产，也是我们此次设计的亮点。又由于工业环境都比较恶劣，设备损坏都是正常现象，所以我们也要兼顾设备的现场维修事宜，尽量简化产品结构方便现场进行维修，以免造成更大的损失。同时兼顾设备的普及型，也要兼顾家庭使用，这样也要考虑成本问题。所以经济，高效，简单，耐用，普世是本恒温箱的考虑之处。

对于主控板的选择，我选择以esp32-s3为核心的主控板为机体控制核心。由于乐鑫公司生产的esp32-S3系列了开发板，资源众多性能稳定，所以我选择其中的最适合我们机器的

ESP32-S3-USB-OTG开发板作为我工业恒温箱的控制中枢。此开发板除了其他开发板的基本功能外，有usb和小屏幕，这样能极大减少我们的设计难度、生产难度。

二、设计思路与原理图

ESP32-S3开发板选用乐鑫自主设计的ESP32-S3-USB-OTG型号，此拓展版天生带有wifi蓝牙功能，支持，能提供未来的无线升级改造的潜力。

本工业恒温箱有两个两个传感器，一个是红外传感器，用于检查恒温箱内部物体温度，另一个传统热电偶探头用于监测恒温箱内部温度。

开发板通过接触器直接控制加热器或者制冷器来控制恒温箱内部温度。由于使用开发板来作为控制单元，所以，其控制过程可以复杂化，比如加热曲线和降温曲线的完全可以自定义。

下面是原理图，由得捷电子提供的Scheme-it在线工具绘制，Scheme-it拥有海量的软件库，配合在线绘制软件可以简单高效得绘制出产品的结构图或者原理图，在配合得捷商城，可以方便快捷得完成物料统计和购买。

Scheme-it项目在线地址：https://www.digikey.cn/schemeit/project/whl-767aa53f9e3f47f0bb0e0059738decf8

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项目原理图

三、主要元器件介绍

ESP32-S3-USB-OTG开发板

ESP32-S3-USB-OTG 是一款侧重于 USB-OTG 功能验证和应用开发的开发板，基于 ESP32-S3 SoC，支持 Wi-Fi 和 BLE 5.0 无线功能，支持 USB 主机和 USB 从机功能。可用于开发无线存储设备，Wi-Fi 网卡，LTE MiFi，多媒体设备，虚拟键鼠等应用。该开发板具有以下特性：

板载 ESP32-S3-MINI-1-N8 模组，内置 8 MB flash
板载 USB Type-A 主机和从机接口，内置接口切换电路
板载 USB 转串口调试芯片（micro USB 接口）
板载 1.3 英寸 LCD 彩屏，支持 GUI
板载 SD 卡接口，兼容 SDIO 和 SPI 接口
板载充电 IC，可外接锂电池

子板：ESP32-S3-USB-OTG-SUB - 贴装 1.3 英寸 LCD 屏

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ESP32-S3-USB-OTG 主板是整个套件的核心，该主板集成了 ESP32-S3-MINI-1 模组，并提供一个与 1.3 英寸 LCD 屏连接的接口。

同时，ESP32 集成了丰富的外设，包括touchIO传感器、USB接口、以太网、高速 SPI、UART、I²S 和 I²C。拓展能力极强

ESP32-S3-USB-OTG的功能框图

ESP32-S3-USB-OTG 的主要组件和连接方式如下图所示。

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ESP32-S3-USB-OTG 功能框图 (click to enlarge)

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AMG885543广角红外阵列传感器

Panasonic 的 AMG8834Grid-EYE 广角红外阵列传感器具有高分辨率 8 x 8 像素，总共 64 像素用于温度分布。这些 90° 传感器提供数字输出 I²C 外部接口，用于检测热存在、方向和温度值。内置镜头具有 90° 更广视角，并采用了 MEMS 热电堆技术和紧凑型 SMD 设计。提供 3.3 V 和 5.0 V 工作电压选项。

Grid-EYE 广角型传感器应用包括人体检测、人数统计、热成像、电子标牌、安全、照明控制、自助服务终端/ATM、医学成像、自动门、机器人等。

特性

将视角从 60° 提高到 90°，以实现更大的覆盖范围
兼容之前的 AMG88xx 60° 型号
高分辨率 8 x 8 像素，共 64 像素用于温度分布
PCB 安装设备，SMD 型
施加电压：3 V ±0.3 V 或 5.0 V ±0.5 V
测量对象温度范围：0°C 至 +80°C
工作温度范围：0°C to +80°C

行业

智能家居
汽车
照明
电脑/IT
工业电子

应用

HVAC 和空调/建筑能源管理系统 (BEMS)
微波炉/厨房用具
监控/安全系统
自动门/自动扶梯

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E52-CA1GTY 1M热电偶，温度探头

Omron Automation and Safety

元件类型 K - 型

温度范围 0 ~ 300°C

四、项目总结

本项目快速研发验证兼顾大规模量产为目的，设计了一款智能型双探头恒温箱，其内部简单高效节能，预留wifi蓝牙等无线硬件接口，不仅能高效完成设计思路验证，更能快速高效生产，大规模普及。并且配合工业4.0时代的来临，随时升级成无线控制系统并保证高效的兼容性，因为结构简单可以随时大规模量产并且维护简单，便于人员培训，使用，和维护。在未来国家大力打造高科技产业的时期，可以满怀信心为祖国的未来添砖加瓦。