Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Keramik Vape-Wasserbong mit ESP32-C3, Temperaturanzeige über APP


von Eddy J. (eddybong)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo Zusammen,

ich wende mich an euch mit einem spannenden, jedoch herausfordernden 
Projekt: der Entwicklung eines medizinischen Vaporizers, der mittels 
eines ESP32-C3-Mikrocontrollers gesteuert wird. Dieses Gerät, das aus 
handgefertigter Keramik besteht, dient zum Verdampfen ätherischer 
Kräuter und medizinischen Cannabis und vereint somit Kunst mit 
Funktionalität.

Projektdetails:
Der Vaporizer nutzt eine 12V Heizpatrone, die eine Temperatur von über 
200 Grad Celsius erreicht, um die Substanzen zu verdampfen. Derzeitige 
Herausforderungen bestehen darin, dass der vorhandene Transformator 
lediglich die Spannung liefert und keine präzise Temperaturanzeige 
ermöglicht. Meine Absicht ist es, dieses System zu verbessern, indem die 
Temperatur direkt am Heizelement über einen Temperatursensor erfasst und 
die Daten per Bluetooth auf eine Smartphone-App übertragen werden.

Geplante Verbesserungen:
Integration eines Temperatursensors: Der Sensor soll die tatsächliche 
Temperatur des Heizelements messen, um eine präzise Steuerung und 
Überwachung zu ermöglichen.
Entwicklung einer benutzerfreundlichen App: Statt der generischen 
"Serial Bluetooth Terminal"-App soll eine spezifische, intuitive 
Anwendung entwickelt werden.
Automatische Abschaltung: Wie bei modernen Haushaltsgeräten geplant, 
soll der Vaporizer nach einer einstellbaren Zeitspanne von 20 bis 60 
Minuten automatisch abschalten, um Sicherheit zu gewährleisten und 
Energie zu sparen.
Neugestaltung des Trafos: Dieser soll mit einem extern zugänglichen 
Potentiometer, einer Schraubsicherung und LED-Kontrollleuchten in einem 
3D-gedruckten Gehäuse untergebracht werden.

Technische Herausforderungen:
Spannungs- und Stromregelung: Das Hauptproblem besteht darin, das 
leistungsfressende Heizelement sicher und effizient über den ESP32 zu 
schalten, der nur mit 3,3V und 5V betrieben wird.
Schaltungssicherheit: Aufgrund der hohen Leistungsanforderungen des 
Heizelements und der geringeren Toleranz des ESP32 besteht die Gefahr 
der Überlastung und Beschädigung.

Benötigte Unterstützung:
Empfehlungen für elektronische Komponenten: Welche spezifischen Relais, 
Transistoren oder anderen Schaltkomponenten sind erforderlich, um die 
Heizpatrone sicher zu steuern?
Ratschläge zur Schaltungskonzeption: Wie kann die Schaltung entworfen 
werden, um eine zuverlässige Funktion und Sicherheit zu gewährleisten?
Programmierungshilfe: Unterstützung bei der Entwicklung des Codes zur 
Steuerung der Temperatur, der LEDs und der automatischen 
Abschaltfunktion.

Ich bin zuversichtlich, dass eure Expertise und euer Rat mir helfen 
können, dieses Projekt erfolgreich umzusetzen. Ich freue mich auf jede 
Form der Zusammenarbeit und bin offen für Vorschläge und Feedback. 
Interessenten, die sich an diesem Projekt beteiligen möchten, biete ich 
gerne ein individuell gestaltetes Gerät mit starker Vergünstigung als 
Zeichen meiner Wertschätzung an.

Vielen Dank im Voraus für eure Unterstützung und Fachwissen!

Liebe Grüße,
Eddy

: Bearbeitet durch User
von Peter (pittyj)


Lesenswert?

Ich brauche kein Gerät, dass meine Wohnung mit Cannabis-Dämpfen 
vollqualmt.
Muss denn jetzt alles mit Drogen bestückt werden?

von Georg M. (g_m)


Lesenswert?


von Gunnar F. (gufi36)


Lesenswert?

Eddy J. schrieb:
> Welche spezifischen Relais

dies wird gerne genommen:
https://www.reichelt.de/leistungsrelais-24-v-dc-10-a-3-wechsler-drr-370024-l-p314286.html?&trstct=pol_2&nbc=1

Eddy J. schrieb:
> Transistoren
der hier ist gut: Beitrag "BDX53 Transistor"

Eddy J. schrieb:
> Ratschläge zur Schaltungskonzeption: Wie kann die Schaltung entworfen
> werden, um eine zuverlässige Funktion und Sicherheit zu gewährleisten?

Das geht nur mit Altium Designer.

Eddy J. schrieb:
> Programmierungshilfe: Unterstützung bei der Entwicklung des Codes zur
> Steuerung der Temperatur, der LEDs und der automatischen
> Abschaltfunktion.

Klar, das machen wir gerne für dich!

Eddy J. schrieb:
> biete ich
> gerne ein individuell gestaltetes Gerät mit starker Vergünstigung als
> Zeichen meiner Wertschätzung an.

Das ist zu viel, das kann ich gar nicht annehmen!

Eddy J. schrieb:
> Vielen Dank im Voraus für eure Unterstützung und Fachwissen!

Immer wieder gerne!

von Clemens S. (zoggl)


Lesenswert?

Hallo Eddy,

am besten ziehst du noch schnell einen kräftigen Dübel durch, bevor hier 
das zu erwartende negative Feedback einschlägt.

Es wird hier nicht gerne gesehen, wenn  um Arbeit für Lau gebeten 
gebeten wird.

Fang vielleicht einen Kickstarter an und besorg dir so Budget für eine 
ordentliche Entwicklung.

Sg

von Steve van de Grens (roehrmond)


Lesenswert?

Ich denke, du unterschätzt den Aufwand für Entwicklung massiv. Faktisch 
willst du hier Leute im Wert von einigen tausend Euro für dich arbeiten 
lassen, aber ohne sie zu bezahlen.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


Lesenswert?

Unabhängig von der Anwendung bist du nicht der erste und nicht der 
einzige, der eine Temperaturregelung für ein Heizelement entwickeln 
will.

Zwei Dutzend Projekte sollten sich vermutlich problemlos durch Googlen 
finden lassen, an denen man sich orientieren kann. Darunter z.B. etliche 
OpenSource-Lötstationen.

Als langjähriger Produktentwickler kann ich dir aber eines verraten: Die 
App wird dir nach drei mal verwenden tierisch auf den Keks gehen.

Ein kleines Display, ein Encoder und/oder ein paar Taster, um schnell 
eine gespeicherte Temperatur abzurufen oder die Temperatur zu ändern 
sind viel nutzerfreundlicher.

Ich denke, sich da an Lötstationen zu orientieren, was das 
Benutzerinterface angeht, ist ein guter Start.

: Bearbeitet durch User
von Jasson J. (jasson)


Lesenswert?

Gunnar F. schrieb:

> Eddy J. schrieb:
>> Ratschläge zur Schaltungskonzeption: Wie kann die Schaltung entworfen
>> werden, um eine zuverlässige Funktion und Sicherheit zu gewährleisten?
>
> Das geht nur mit Altium Designer.

Vollkommen richtig erkannt
-
Projekte aus dem pseudo-medizischem Bereich in Kombination mit 
Heizpatronen können auf Grund der holonomischen Mannigfaltigkeit im 
abgestrahlten Differenzquantenspektrum nur und ausschließlich mit Altium 
Designer erstellt werden. Dabei ist auch zu beachten, je nach mittlerer 
Arbeitstemperatur die richtige Version und Buildnummer von AD zu nehmen 
- der Teufel liegt im Detail!

von Flöte (nsolo)


Lesenswert?

Peter schrieb:
> Ich brauche kein Gerät, dass meine Wohnung mit Cannabis-Dämpfen
> vollqualmt.
> Muss denn jetzt alles mit Drogen bestückt werden?

Dich zwingt keiner dazu hier zu schreiben, dir etwas zu basteln, oder in 
deine Wohnung zu stellen.

Pass auf, dass du dein Bier nicht über der Tastatur verschüttest.

von Harald K. (kirnbichler)


Lesenswert?

Für eine Temperaturregelung eines Verdampfers ist ein ESP32 ein paar 
Nummern zu unterdimensioniert. Diese Regelungsaufgabe ist so 
hochkomplex, daß sie nur mit einem Multicore-System mit mehr als 1 GHz 
Takt in brauchbarer Weise gelöst werden kann.

Was ginge, wäre ein Edge-Server, und das Auslagern der nötigen 
Rechnenleistung in die Cloud, ausreichende Bandbreite (Upstream von 
mindestens 20 MBit/sec) vorausgesetzt.

Aber sonst ist gerade die Temperaturregelung ein so extrem hochkomplexer 
Vorgang, daran sind schon Generationen von Technologen gnadenlos 
gescheitert.

von Roland E. (roland0815)


Lesenswert?

...is doch noch gar nicht Freitag....?

von F. (radarange)


Lesenswert?

Hallo Eddy, lass dich nicht entmutigen. Ich finde es toll, dass du die 
Welt mit innovativen Medizingeräten beglücken willst. Wir machen das 
beide ja zum ersten Mal, dafür habe ich Sympathien und volles 
Verständnis. Als Zeichen meiner Wertschätzung kann ich dir meine Hilfe 
anbieten. Natürlich versorgst du mich mit dem notwendigen Equipment. 
Damit das dann bei dir nicht nutzlos rumsteht, behalte ich es nach 
Abschluss des Projekts.
Deine Entwicklung ist relativ einfach, es gibt jedoch zwei Dinge, die zu 
beachten sind: Erstens, da es sich ja um ein Medizingerät handelt, die 
Medizingeräterichtlinie EN 60601. Die liegt mir nicht vor, aber die 
wirst du mir sicher kaufen können. Für Medizingeräte gelten spezielle 
Anforderungen hinsichtlich der elektrischen Sicherheit, das muss 
verbindlich bei akkreditierten Testlabors getestet werden. Die Tests 
sind nicht ganz billig, wenn man aber das notwendige Equipment hat, kann 
man das schon ganz gut in die richtige Richtung entwickeln und bezahlt 
dann nicht mehr so viel. Bei den Tests gibt es zwei Aspekte: Einerseits 
haben wir einen Funksender, der muss also entsprechende Richtlinien für 
Funkgeräte erfüllen. Glücklicherweise sendet der nur auf 2.4 GHz, ein 
mittelklassiger Spektrum-Analyser sollte also ausreichen. Gerne kannst 
du mir einen von Siglent besorgen, es muss kein R+S sein, wenngleich das 
die Entwicklung sicher beschleunigen würde. Da es per Netzteil an das 
Stromnetz angeschlossen ist, sind leitungsgebundene Störungen ebenfalls 
relevant, neben der geeigneten TEM-Zelle (hoffentlich ist dein Gerät 
klein genug, damit wir es da reinstopfen können) bräuchte ich dann noch 
ein entsprechendes LISN. Wie du siehst, alles gut machbar. Die Auswahl 
der Komponenten richtet sich hautpsächlich nach Anforderungen der DIN EN 
60601 und den Abschirm-Charakteristika deines Gehäuses. Da wird man sich 
bei der Entwicklung einfach ein dutzend verschiedene Varianten bestellen 
und das alles durchmessen müssen.

von F. M. (foxmulder)


Lesenswert?

Eddy J. schrieb:
> Ich bin zuversichtlich, dass eure Expertise und euer Rat mir helfen
> können, dieses Projekt erfolgreich umzusetzen.

ChatGPT Müll

von Alex (haidanai)


Lesenswert?

Kleiner Hinweis am Rande:
Temperatur Heizpatrone != Lufttemperatur!!!
PS:
Wieviel Watt hat deine Heizpatrone? Modell?

: Bearbeitet durch User
von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Steve van de Grens schrieb:
> Ich denke, du unterschätzt den Aufwand für Entwicklung massiv. Faktisch
> willst du hier Leute im Wert von einigen tausend Euro für dich arbeiten
> lassen, aber ohne sie zu bezahlen.

Wieso ohne zu bezahlen? Er bietet doch eine "Keramik Vape-Wasserbong mit 
starker Vergünstigung". Das sollte doch mehr als genug sein. Wenn man 
genug gekifft hat, jedenfalls.

von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


Lesenswert?

Eddy J. schrieb:
> ich wende mich an euch mit einem spannenden, jedoch herausfordernden
> Projekt: der Entwicklung eines medizinischen Vaporizers

Steve van de Grens schrieb:
> Faktisch
> willst du hier Leute im Wert von einigen tausend Euro für dich arbeiten
> lassen, aber ohne sie zu bezahlen.

Ich biete gerne einen Beratervertrag an.

Seit der Legalisierung bin ich ausserdem viel kreativer.

von Ralf X. (ralf0815)


Lesenswert?

●DesIntegrator ●. schrieb:
> Ich biete gerne einen Beratervertrag an.

Das hört sich gut an.
Insb. da Du ja gleichzeitig die günstigsten Materialbeschaffungskosten 
bieten kannst und die erfahrendste Person zum Thema "Beratervertrag 
anbieten" in diesem Forum bist. 🤣

von Obelix X. (obelix)


Lesenswert?

Eddy J. schrieb:
> Technische Herausforderungen:

Ein- und Ausgang nicht vertauschen.

von Paul B. (paule201)


Lesenswert?

Wie zu erwarten, wenig fachliche Antworten. Nur Besserwisser, 
Bergab-Bremser und die armen Leute die an der Aufgabe kein Geld 
verdienen können und sich um ihre bisher nicht erbrachte Leistung 
geprellt fühlen.

Eine KI die themenfremdes Gejammer filtert, dass wäre mal ne echte 
Bereicherung fürs Forum.

Eddy J. schrieb:
> Meine Absicht ist es, dieses System zu verbessern, indem die
> Temperatur direkt am Heizelement über einen Temperatursensor erfasst

Welches Heizelement, welche Leistung, für welche Spannung ist es 
ausgelegt. Im Idealfall hast du einen Datenblatt zum verlinken, da 
sollten alle relevanten Infos drin stehen. Deine 12V/5A Netzteil liefert 
60W, reicht das überhaupt für das Heizelement? Ich kenne Hand Vapes mit 
200W.

Das Heizelement wird mit Gleichspannung betrieben, dass kann man relativ 
einfach via PWM über einen N-MOSFET regeln. Der FET richtet sich nach 
der Leistung deines Heizelements.

Eddy J. schrieb:
> Meine Absicht ist es, dieses System zu verbessern, indem die
> Temperatur direkt am Heizelement über einen Temperatursensor erfasst

Über welchen Bereich reden wir hier? bis 400°C? bis 1000°C? Es gibt 
Thermoelemente + passender AD-Wandler die dir die Temperatur per I²C 
oder SPI ausspucken, allerdings muss du dir Gedanken machen wie du den 
Sensor thermisch optimal an Heizelement koppelst. Beispiel wäre hier ein 
Thermoelement von Typ-K + Umsetzer IC MAX31855.
Wie genau muss die Temperatur gehalten werden? Eventuell ist der Ansatz 
über die Leistung doch nicht so verkehrt, so machen es ja auch viele 
Vapes, an denen man bis zu 200W einstellen kann. Da müsstest du für 
einen Prototypen nicht das Rad neu erfinden sondern könntest eine AKKU 
Vape schlachten und die Komponenten nutzen und müsstest nur die Akkus 
nachladen.

Sofern du ein fertiges Steckernetzteil verwendest und auf der 
Kleinspannungsseite unter 75V bleibst fällst du nicht unter die 
Niederspannungsrichtlinie, wirst aber einige Anforderungen im Bereich 
Medizintechnik zu erfüllen haben.
Das Interface via Smartphone würde ich weglassen. Zum einen ist es 
nervig für alles das Telefon zu nutzen zu müssen, zum anderen wird es 
beim EMV Test deutlich einfacher wenn nichts mit Funk dran ist.

von Rainer W. (rawi)


Lesenswert?

Jasson J. schrieb:
> Dabei ist auch zu beachten, je nach mittlerer Arbeitstemperatur die
> richtige Version und Buildnummer von AD zu nehmen - der Teufel liegt im
> Detail!

Das kann man bei Altium Designer (ex. Protel PCB Designer) nicht häufig 
genug betonen - Features über Features, die sich gut ans Management 
verkaufen lassen, aber voller Bugs.

: Bearbeitet durch User
von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Paul B. schrieb:
> Wie zu erwarten, wenig fachliche Antworten. Nur Besserwisser,
> Bergab-Bremser und die armen Leute

Nur zu, verdiene dir dein "individuell gestaltetes Keramik 
Vape-Wasserbong mit ESP32-C3"

:-)

von Jasson J. (jasson)


Lesenswert?

In diesem Kontext empfehle ich auf YouTube den Dokumentarfilm
"Lord of the weed"

>Elroy McBong im Elbental - der Typ hat Zeug, da fliegen dir die Löffel weg

von Michi S. (mista_s)


Lesenswert?

Harald K. schrieb:
> Diese Regelungsaufgabe ist so hochkomplex,
> daß sie nur mit einem Multicore-System mit mehr als 1 GHz
> Takt in brauchbarer Weise gelöst werden kann.

Hmmm... dann sollte sich doch die Heizpatrone dafür einsparen lassen, 
wenn man die Abwärme des Regel-Clusters nutzt?

von Tim S. (Firma: tsx89) (freak_ts) Benutzerseite


Lesenswert?

Ich habe eine Espresso-Maschine, bzw. dessen Wasser-Tank für ein 
ähnliches Ziel aufgehoben. Nur Vaporizer ohne Wasserbong / nur Dampf. Es 
ist zwar leider 230V mit 600W - Aber passt gut. Ventile, 
Schlauch-Anschlüsse, Schraub-Deckel, - Aus Druck-Guss - alles "schon 
dran" und auch DICHT! Mit einer kleinen Luft-Pumpe soll es den Dampf 
dann aus dem Tank drücken. (Und wahrscheinlich über Schläuche 
transportieren zum konsumieren...) Ist aber noch nicht viel weiter als 
nur die Idee.

https://www.kaffee-netz.de/media/offene-espressomaschine.12359/full?d=1657655716

Nicht mein Foto!!! - Aber ungefähr so wird es auch mal aussehen... :-)

von Thorsten S. (whitejack)


Lesenswert?

Eddy J. schrieb:
> Meine Absicht ist es, dieses System zu verbessern

Da "dieses System" verbessert werden soll, muss es ja bereits etwas 
geben...was?

Hersteller, Schaltplan, Funktionsweise vom bisherigen Stand (Netzteil, 
Heizpatrone etc...)

von Harald K. (kirnbichler)


Lesenswert?

Tim S. schrieb:
> Mit einer kleinen Luft-Pumpe soll es den Dampf
> dann aus dem Tank drücken.

Dafür braucht man keine Pumpe, der Dampf kommt ganz von alleine da raus.

Man könnte meinen, Du hast noch nie 'ne Espressomaschine in Betrieb 
erlebt. Was macht wohl die Dampflanze daran?

Dampfpumpe. Was für eine Idee.

Haben Dampfmaschinen auch eine (gut versteckte) Pumpe, die den Dampf 
dann durch die Kolben presst?

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.