HotOrNot kafijas maisītājs: 5 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Gudrs dzērienu maisītājs, lai paziņotu, kad ir droši dzert, nedegot.

Iedvesma šim projektam bija mana. Es mēdzu dzert tēju pārāk ātri, sadedzināt vai sadedzināt lūpas vai mēli, un pēc tam kādu laiku jāgaida, līdz tēja atdziest.

Nesen tika veikts pētījums, kas norādīja uz saistību starp karstas tējas dzeršanu un barības vada vēzi. Šeit ir saite uz oriģinālo rakstu https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked -augstākam vēža riska pētījumam-intl/index.html

Projekts ir mazjaudas mēģinājums izveidot vienkāršu maisītāju, ko var iemērkt karstā dzērienā. Visa projekta pamatā ir ATtiny85 mikroshēma, kas darbojas ar 8Mhz. Temperatūras sensoru nodrošina DS18b20 sensors.

Piegādes

ATtiny85 SOIC mikroshēma vai Digispark modulis

DS18b20 sensors

WS2812B gaismas diodes

A03416 Mosfet

1. darbība. Prasības un analīze

Es sāku ideju ar iztēli, kā lietotājs vēlētos sadarboties ar ierīci un kāda būtu viņu pieredze. Es intervēju pāris savus draugus, izmantojot sociālos medijus un tērzēšanas grupas. Tas man palīdzēja noskaidrot kopējās prasības.

Šeit ir kopējās prasības

1) Es sagaidu, ka ierīce mēnesi darbosies divas reizes dienā, bez nepieciešamības uzlādēt.

2) Es ceru uzzināt precīzu dzēriena temperatūru.

3) Man vajadzētu būt iespējai viegli un ar tekošu ūdeni tīrīt ierīci.

4) Tam nevajadzētu būt smagam, un tam vajadzētu svērt aptuveni zīmuli.

5) Tam vajadzētu būt maisītāja formas faktoram.

6) Tai vajadzētu spēt pielāgoties visiem zināmiem tējas/kafijas krūzes veidiem, kas pieejami man apkārt.

Dažus no tiem bija viegli satikt (pamatojoties uz pieredzi), bet daži bija lielas jautājuma zīmes. Neskatoties uz to, es sāku pasūtīt detaļas un saliku pamata darba shēmu, kurā es varētu pārbaudīt un uzlabot savus mērķus.

Sākotnēji es domāju nelikt litija jonu akumulatoru eksporta ierobežojumu un sertifikātu dēļ, kas man būtu jāiziet. Es plānoju savu dizainu ap CR2032 akumulatoru.

Akumulators darbojās vairākas dienas, pirms izlādējās, un tika noraidīts, jo produkta izmērs sāka kļūt apgrūtinošs. Daži mani draugi nobalsoja par visu ideju par nomaināmu akumulatoru.

Mans sākotnējais prototips bija arī ar sarkanu, dzeltenu un zaļu diskrētu LED, kas piesaistīts Attiny85 I/O tapām.

Es ieguvu aizvien labāku informāciju par sistēmas uzvedību, kas radīja pārliecību turpināt un izmēģināt Attiny85 mazjaudas kodu.

2. darbība: pārejiet uz WS2812B un mazjaudas MOSFET

Es novirzīju savu gaismas diodi no diskrēta uz RGB WS2812, jo es sapratu, ka citiem lietojumiem man var būt nepieciešams vairāk I/0 tapu.

Es arī sapratu, ka diskrētās gaismas diodes nevar nodrošināt labu apgaismojuma diapazonu, uz ko es cerēju, neizmantojot PWM.

Man bija pieredze WS2812B gaismas diodes lietošanā, un man tās ļoti patika, taču mana vienīgā problēma bija viņu gaidstāves strāvas padeve, kad tās nedeg. Katra gaismas diode var patērēt aptuveni 1 mA no akumulatora, kad tā nav ieslēgta, tādējādi izšķērdējot jaudu, ja tā nedarbojas.

Pat tad, kad Attiny85 gulēja, pašreizējais DS18B20 un WS2812LED 8 gaismas diodes zīmējums bija aptuveni 40 mA, kas bija liela problēmu joma.

Bija ideja. Es varētu ieslēgt gaismas diodes un DS18b20 sensoru, izmantojot loģikas līmeņa Mosfet.

Es pievērsu uzmanību AO3416 MOSFET, kuram ir zems Rds (ieslēgts) 22 mohm, kad Vgs bija 1,8 V. Šis MOSFET bija ideāla izvēle, ko ievietot manā ķēdē un izmēģināt.

Izmantojot MOSFET, man izdevās samazināt vajadzību pēc gaidstāves jaudas no 40 mA līdz 1uA. Es nedaudz ieguvu laikā, jo, tiklīdz tika pārtraukta gaismas diodes barošana, tā ir jāinicializē, un tas prasīja zināmu laiku.

Attēlā redzamo taustiņu izmanto, lai modinātu Attiny85 no dziļa miega un sāktu mērīt temperatūru.

Kopumā es biju apmierināts ar visu ķēdi un nolēmu, ka ir pienācis laiks izveidot PCB visai ķēdei.

3. solis: PCB projektēšana

Pagāja kāds laiks, lai izstrādātu PCB programmā EasyEDA.

Pirmkārt, es izdarīju divus ticības lēcienus

1) Es nepārbaudīju SK6812 LED, jo man tāda nebija. Es izlasīju LED dokumentāciju un tā bija identiska WS2812B LED.

2) LTC4054 Li jonu lādētāja mikroshēma, man nebija pieredzes ar to projektēšanā.

Es izlasīju daudz dizaina piezīmju abām ierīcēm un sapratu, kas man ir vajadzīgs.

Attiecībā uz LED SK6812 es sapratu, ka lodēšana ar rokām būs sāpes. Bet es nevarēju tam atrast alternatīvu. Easy EDA bija izstrādājis komponentu, un es to izmantoju. Es arī pārbaudīju dizaina spilventiņu izkārtojumu, salīdzinot ar LED mehāniskajiem rasējumiem, un apstiprināju, ka tas atbilst specifikācijām.

LTC4054 bija pietiekami vienkārša mikroshēma, ar kuru strādāt. Es iestatīju litija jonu akumulatora uzlādes strāvu uz 200 mA, jo mana akumulatora jauda bija 300 mA, kas lādēšanas strāvu padara mazāku par 1C, un kopumā akumulatoram un lādētājam ir laba.

Es nopirku akumulatoru un izmērīju tam savu PCB. PCB izmēri ir 30 mm x 15 mm, un visas sastāvdaļas atrodas PCB augšējā pusē.

Es pasūtīju JLCPCB aprīļa pēdējā nedēļā, un PCB bija līdz maija pirmajai nedēļai.

Draugs, kuram ir stabila roka un kurš remontē tālruni, palīdzēja man pielodēt visas PCB detaļas. Visgrūtākais bija SK6812 LED. Viss bija pielodēts ārkārtīgi labi, un es esmu veicis pamata testus arī gaismas diodēm un ATtiny. Zemāk redzamajā attēlā SK6812 gaismas diodes ir divi balti taisnstūri tāfeles malā, USB mikro savienotāja labajā pusē. LTC4054 ir neliela 5 kāju mikroshēma tāfeles vidū. Baltais taisnstūris tāfeles apakšējā malā (pa labi no LTC4054) ir atiestatīšanas poga. ATtiny85 ir 8 kāju SOIC mikroshēma. trīs spilventiņi galējā labajā pusē ir savienot temperatūras sensoru DS18b20.

Man ir SOIC klipu adapteris, kuru es izmantoju, lai ieprogrammētu ATtiny85, kā parādīts zemāk.

Es pastāvīgi atjauninu sava projekta gaitu Instagram, kā arī videoklipus.

4. darbība. Maisītāja izmantošana

Lai izmantotu maisītāju, viss, kas jums jādara

1) Iemērciet metāla sensoru dzērienā.

2) Nospiediet maisītāja pogu

3) Pagaidiet, līdz maisītāja gaismas diodes sāk mirgot dzeltenā krāsā. Jūsu dzēriens ir pareizajā dzeršanas temperatūrā.

5. solis: Idejas virzīšana uz priekšu

Pēc izpētes es sapratu, ka būtu laba ideja runāt par projektu un radīt interesi par šo ideju, pirms tam veltīšu vairāk resursu.

Ierīce ir darbojusies kopš pēdējiem diviem mēnešiem, ja to lieto divas reizes dienā.

Man ir izvēle pāriet uz termopāri vai palikt pie pašreizējās sensora izvēles. Termopārs ir izturīgāks pret temperatūru un ir pieejams ļoti mazā izmērā. Savukārt DS18b20 ir pietiekami liels, lai, iegādājoties kafiju Starbucks vai Dunkin Donuts, to nevarētu ievietot mazajā ovālajā slotā, kas ir pieejams lielākajā daļā kafijas tasīšu.

Ir arī problēmas ar drošību. Iespējams, ka lodēšanas un ražošanas procesā izmantotā ķimikālija izskalosies kafijā. Maisītāja tīrīšana ir vēl viena problēma, jo tās iekšpusē būs akumulators, tāpēc dizainam ir jāspēj to atļaut. Izstrādāt kaut ko līdzīgu nav grūti, taču tas nav arī triviāli.

Esmu sācis iepriekšējas diskusijas ar pāris izpalīdzīgiem rūpnieciskiem dizaineriem, kuri, šķiet, ir ieinteresēti sniegt savu ieguldījumu, redzēsim, kurp projekts novedīs. Tas būs lieliski, ja projekts gūs komerciālus panākumus un palīdzēs glābt dzīvības. Turu īkšķus!