ASI585MC Peltier Controller

Firmware PlatformIO per ESP32 che controlla una cella di Peltier per raffreddare una camera ZWO ASI585MC.

Target hardware attuale: Wemos/LOLIN S2 Pico, con supporto anche per Wemos/LOLIN D32 Pro.

Funzioni implementate

• Controllo PWM di un MOSFET per pilotare la Peltier
• Regolazione PID sul setpoint della temperatura fredda
• Base tuning PID rapido e profili soft/normal/aggressive
• Override anti-condensa: il target non scende sotto dew point + margine
• Lettura NTC 10K B3950 sulla parte fredda
• Sensore NTC 10K B3950 opzionale sul lato caldo con cutoff di sicurezza
• Lettura temperatura/umidita ambiente da SHT30/SHT31 o BME280
• Calcolo dew point
• Lettura corrente e tensione Peltier via INA219
• Calibrazioni persistenti salvate in Preferences
• Controllo via WiFi con pagina web e API JSON
• Controllo via BLE con servizio JSON e servizio strutturato a caratteristiche dedicate
• Log seriale periodico dei parametri principali
• Preset persistenti estate, inverno, deep_cooling
• Endpoint REST semplificati per integrazione con software astronomico o script custom
• Bridge Python ASCOM Alpaca Camera focalizzato sul cooler
• mDNS su ESP32 per raggiungere il controller come http://<hostname>.local
• AP fallback con captive portal per onboarding WiFi
• Menu Settings persistente per rete e parametri di connettivita
• Scan reti WiFi dal captive portal e dalla pagina Settings
• Display OLED SSD1306 128x32 integrato sulla versione LOLIN S2 Pico

Pinout di default

Pin attuali per LOLIN S2 Pico:

• GPIO11: PWM gate MOSFET Peltier
• GPIO10: LED stato active-low
• GPIO1: ADC NTC freddo 10K B3950
• GPIO2: ADC NTC caldo opzionale 10K B3950
• GPIO3: ADC sensore corrente ACS71x quando si usa ADC interno ESP32-S2
• GPIO8: SDA I2C
• GPIO9: SCL I2C
• GPIO18: reset OLED SSD1306

Pin proposti per LOLIN D32 Pro:

• GPIO25: PWM gate MOSFET Peltier
• GPIO5: LED stato active-low
• GPIO33: ADC NTC freddo 10K B3950
• GPIO36 / VP: ADC NTC caldo opzionale 10K B3950
• GPIO32: ADC sensore corrente ACS71x quando si usa ADC interno ESP32
• GPIO21: SDA I2C
• GPIO22: SCL I2C

Selezione hardware in PlatformIO

Il progetto ora prevede piu combinazioni selezionabili prima della compilazione e dell'upload, cambiando environment in platformio.ini.

Environment disponibili:

• lolin_d32_pro_espadc_ina219
• lolin_d32_pro_espadc_acs71x
• lolin_d32_pro_ads1115_ina219
• lolin_d32_pro_ads1115_acs71x
• lolin_d32_pro_espadc_ina219_classic
• lolin_d32_pro_espadc_acs71x_classic
• lolin_d32_pro_ads1115_ina219_classic
• lolin_d32_pro_ads1115_acs71x_classic
• lolin_s2_pico_espadc_ina219
• lolin_s2_pico_espadc_ina219_bme280

Configurazione consigliata di default per partire:

• lolin_s2_pico_espadc_ina219

Questa e anche la configurazione attualmente impostata come default_envs nel progetto.

Tema dashboard di default:

• tema retrò ambra stile monitor DOS/CRT

Per tornare al look classico usa gli environment con suffisso _classic.

Significato:

• espadc: NTC e ingressi analogici letti dall'ADC interno ESP32
• ads1115: NTC e ingressi analogici letti tramite ADC I2C esterno ADS1115
• ina219: corrente letta via INA219 su I2C
• acs71x: corrente letta con sensore Hall analogico tipo ACS71x
• USE_SHT30=1: sensore ambiente SHT30/SHT31 su I2C, default attuale
• USE_SHT30=0: sensore ambiente BME280 su I2C

Nota importante:

• se usi ADS1115 + ACS71x, tutte le letture analogiche del progetto passano da ADS1115
• quindi NTC freddo, NTC caldo e sensore corrente ACS71x vengono tutti letti dal convertitore I2C
• se usi ADS1115 + INA219, ADS1115 legge solo le sonde NTC, mentre la corrente resta letta da INA219
• l'environment lolin_s2_pico_espadc_ina219 usa SHT30/SHT31 come sensore ambiente di default
• l'environment lolin_s2_pico_espadc_ina219_bme280 mantiene la variante con BME280

Valori tipici ACS71x

Per i sensori Hall analogici della famiglia ACS71x il parametro chiave e la sensibilita in mV/A.

Valori tipici da usare come punto di partenza:

• circa 185.0 mV/A per modelli intorno a 5 A
• circa 100.0 mV/A per modelli intorno a 20 A
• circa 66.0 mV/A per modelli intorno a 30 A

Nel file platformio.ini puoi regolare:

• ACS_CURRENT_SENS_MV_PER_A
• ACS_ZERO_V

In molti moduli analogici alimentati a 3.3V, ACS_ZERO_V puo partire da circa 1.65V, ma conviene sempre rifinirlo con calibrazione reale a corrente zero.

Assunzioni hardware

• NTC in partitore con resistenza fissa da 10k verso 3.3V
• NTC verso GND
• ADC letto sul nodo centrale del partitore
• Il sensore caldo usa lo stesso schema del sensore freddo
• INA219 sul bus I2C della Peltier
• SHT30/SHT31 sullo stesso bus I2C a 0x44 o 0x45, oppure BME280 a 0x76 o 0x77 se compilato con USE_SHT30=0
• MOSFET logic level comandato direttamente da ESP32 con adeguato driver/pull-down se necessario

Taratura NTC e ADC ESP32-S2

La versione LOLIN S2 Pico usa l'ADC interno dell'ESP32-S2. Con attenuazione ADC_11db il range utile documentato per ESP32-S2 e circa 0-2.5V, quindi il firmware non scala il raw ADC sulla tensione di alimentazione 3.3V.

Parametri attuali in platformio.ini per lolin_s2_pico_espadc_ina219:

• NTC_SERIES_RESISTOR_OHM=9630.0f: resistenza reale del partitore misurata, 9.63 kOhm
• NTC_SUPPLY_VOLTAGE=3.28f: tensione reale tra 3V3 e GND
• NTC_ADC_FULL_SCALE_V=2.50f: scala ADC raw ESP32-S2 a ADC_11db
• NTC_COLD_TEMP_OFFSET_C=0.0f: offset temperatura sonda fredda
• NTC_HOT_TEMP_OFFSET_C=0.0f: offset temperatura sonda calda

Misure di riferimento usate per la taratura iniziale:

• tensione 3V3-GND: 3.28V
• tensione ADC NTC-GND: 1.635V
• resistenza fissa partitore: 9.63 kOhm

La formula del partitore e:

Rntc = Rserie * Vadc / (Vsupply - Vadc)

Gli offset temperatura possono essere modificati in due modi:

• a build time da platformio.ini con NTC_COLD_TEMP_OFFSET_C e NTC_HOT_TEMP_OFFSET_C
• a runtime dalla pagina web, sezione Calibrazioni, dove vengono salvati in flash tramite Preferences

Se un offset e gia stato salvato dalla UI, il valore salvato in flash prevale sul default compilato in platformio.ini.

Modello 3D

Per l'involucro della camera, della Peltier e del dissipatore con ventola e disponibile un modello stampabile in 3D su Thingiverse:

• https://www.thingiverse.com/thing:5873931

Documentazione hardware

La cartella docs/ contiene i file di supporto per realizzare il cablaggio e il contenitore:

• docs/wiring_esp32s2.svg: schema dei collegamenti per LOLIN S2 Pico, sensori NTC, bus I2C, INA219, sensore ambiente, OLED e pilotaggio MOSFET della Peltier.
• docs/asi-smart-cooler-diy.fzz: progetto Fritzing dello schema hardware, utile per consultare o modificare il cablaggio elettronico.
• docs/scatola_rugged_peltier_v6.scad: modello OpenSCAD del contenitore rugged stampabile in 3D, con corpo e coperchio separati.

Configurazione WiFi

1. Copia include/secrets.example.h in include/secrets.h
2. Puoi usare valori statici iniziali oppure lasciare che il primo onboarding avvenga da captive portal

Quando l'ESP32 si collega alla rete avvia anche mDNS, quindi il controller e raggiungibile tramite:

• http://<HOSTNAME>.local

Esempio con hostname di default:

• http://asi585mc-cooler.local

Onboarding

Se il controller non ha credenziali WiFi valide o non riesce a collegarsi alla rete, attiva automaticamente un access point di setup.

Parametri di default del portale:

• SSID AP: <hostname>-setup
• IP captive portal: 192.168.4.1

Il captive portal espone:

• pagina onboarding su /
• menu persistente rete su /settings
• API rete su /api/network

Dal portale puoi salvare:

• wifi_ssid
• wifi_password
• hostname
• dhcp_enabled
• static_ip
• gateway
• subnet
• dns1

Dopo il salvataggio il firmware tenta subito la riconnessione WiFi con i nuovi parametri.

Per facilitare l'onboarding, il portale e la pagina settings permettono anche la scansione delle reti WiFi visibili tramite endpoint GET /api/wifi/scan.

Menu impostazioni

Il firmware ora ha due interfacce web principali:

• /: dashboard cooler oppure onboarding se non connesso alla rete
• /settings: pagina dedicata alle impostazioni di rete persistenti

Default rete statica proposta:

• IP: 10.0.0.50
• gateway: 10.0.0.1
• subnet: 255.255.255.0

API HTTP

Stato

• GET /api/status

Restituisce lo stato completo in JSON.

Configurazione

• POST /api/config

Body esempio:

{
  "enabled": true,
  "hot_sensor_enabled": true,
  "target_c": 2.0,
  "dew_margin_c": 2.5,
  "max_duty": 0.85,
  "max_hot_side_c": 52.0,
  "pid_profile": "normal",
  "pid_base_tune": false,
  "pid": {
    "kp": 18.0,
    "ki": 0.3,
    "kd": 10.0
  },
  "calibration": {
    "cold_offset_c": -0.4,
    "hot_offset_c": 0.0,
    "ambient_offset_c": 0.2,
    "humidity_offset_pct": 3.0,
    "current_offset_a": 0.0,
    "current_scale": 1.0
  }
}

Preset

• GET /api/presets
• POST /api/preset/save
• POST /api/preset/apply

Body esempio:

{
  "name": "estate"
}

Preset disponibili:

• estate
• inverno
• deep_cooling

Ogni preset salva:

• target_c
• dew_margin_c
• max_duty
• max_hot_side_c
• hot_sensor_enabled

BLE

• Servizio JSON: 9b220100-35ac-4e4e-9f6f-8ed48fc5c001
• Status characteristic: 9b220101-35ac-4e4e-9f6f-8ed48fc5c001
• Command characteristic: 9b220102-35ac-4e4e-9f6f-8ed48fc5c001

La caratteristica status pubblica lo stesso JSON dell'endpoint HTTP. La caratteristica command accetta lo stesso payload JSON del POST /api/config.

BLE strutturato

• Servizio strutturato: 9b220200-35ac-4e4e-9f6f-8ed48fc5c001
• Telemetry JSON read/notify: 9b220201-35ac-4e4e-9f6f-8ed48fc5c001
• Cooler enabled read/write/notify uint8: 9b220202-35ac-4e4e-9f6f-8ed48fc5c001
• Target read/write/notify int16 in centesimi di grado C: 9b220203-35ac-4e4e-9f6f-8ed48fc5c001
• Preset command write string: 9b220204-35ac-4e4e-9f6f-8ed48fc5c001
• Tune command write string: 9b220205-35ac-4e4e-9f6f-8ed48fc5c001

Comandi previsti nel BLE strutturato:

• preset: apply:estate, apply:inverno, apply:deep_cooling, save:estate, save:inverno, save:deep_cooling
• tune: base, soft, normal, aggressive

Endpoint aggiuntivi

• POST /api/pid/base-tune

Applica un tuning PID iniziale basato sul delta termico tra ambiente e target. E utile come punto di partenza, poi conviene rifinire i parametri con prove reali.

Endpoint Astro REST

Questi endpoint non implementano l'intero stack ASCOM Alpaca o INDI, ma offrono un layer REST semplice e stabile per integrazioni custom, automazioni o bridge futuri.

• GET /api/astro/status
• GET|POST /api/astro/cooler
• GET|POST /api/astro/setpoint
• GET /api/astro/power
• GET /api/astro/temperature

Esempi:

POST /api/astro/cooler
{
  "enabled": true
}

POST /api/astro/setpoint
{
  "target_c": -2.0
}

Risposte tipiche includono:

• temperatura fredda
• setpoint richiesto
• setpoint effettivo dopo clamp dew point
• potenza cooler in percentuale
• temperatura lato caldo
• corrente e tensione della Peltier
• flag di protezione dew point e lato caldo

Bridge ASCOM Alpaca Camera

Nella cartella bridge/ trovi un bridge Python che espone il controller come device Camera Alpaca limitato alle funzioni di raffreddamento.

Installazione

cd bridge
pip install -r requirements.txt

Avvio

python ascom_alpaca_camera_bridge.py --esp32-url http://asi585mc-cooler.local --port 11111

Con fallback IP esplicito:

python ascom_alpaca_camera_bridge.py --esp32-url http://asi585mc-cooler.local --esp32-hostname asi585mc-cooler --esp32-fallback-url http://192.168.1.50 --port 11111

Endpoint Alpaca principali

• /management/apiversions
• /management/v1/description
• /management/v1/configureddevices
• /api/v1/camera/0/connected
• /api/v1/camera/0/cooleron
• /api/v1/camera/0/setccdtemperature
• /api/v1/camera/0/ccdtemperature
• /api/v1/camera/0/heatsinktemperature
• /api/v1/camera/0/coolerpower

Il bridge non implementa esposizioni o acquisizione immagini: serve solo per il sottosistema cooler.

Ordine di tentativo lato bridge:

1. --esp32-url
2. http://<esp32-hostname>.local
3. IP risolto dal nome .local, se disponibile
4. --esp32-fallback-url, se impostato

Note di taratura

• cold_offset_c: correzione della sonda NTC fredda
• hot_offset_c: correzione della sonda NTC calda opzionale
• ambient_offset_c: correzione temperatura del sensore ambiente SHT30/SHT31 o BME280
• humidity_offset_pct: correzione umidita del sensore ambiente SHT30/SHT31 o BME280
• current_offset_a: offset della corrente INA219
• current_scale: guadagno moltiplicativo della corrente INA219

Sensore caldo opzionale

• Se hot_sensor_enabled e la temperatura lato caldo supera max_hot_side_c, il PWM viene azzerato
• La protezione e pensata per salvaguardare Peltier, dissipatore e camera in caso di ventilazione insufficiente
• Se il sensore non e montato, lascia hot_sensor_enabled = false

Pagina web

La pagina su / ora include:

• stato live delle temperature, dew point, corrente e duty PWM
• gestione preset estate/inverno/deep cooling
• configurazione controllo
• tuning PID manuale
• selezione profilo PID
• pulsante di base tuning PID
• calibrazioni complete dei sensori
• vista JSON live per debug

Build

pio run

Flash

pio run -t upload

Nota pratica

Per evitare condensa sulla camera conviene partire con un margine dew point di almeno 2-3 C e limitare max_duty nelle prime prove, verificando corrente, dissipazione lato caldo e isolamento termico del cold finger.

Per il lato caldo conviene impostare inizialmente max_hot_side_c tra 45 C e 55 C, poi alzarlo solo dopo avere verificato dissipatore, ventola e stabilita del sistema.