همزن قهوه ای HotOrNot: 5 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

همزن نوشیدنی هوشمند برای اطلاع از نوشیدن مشروب بدون سوختگی.

الهام بخش این پروژه خود من بود. من تمایل دارم که خیلی سریع چای بنوشم و در لب ها یا زبان آواز بخورم یا بسوزانم و سپس باید مدتی منتظر بمانم تا چای خنک شود.

اخیراً ، تحقیقی انجام شده است که رابطه بین نوشیدن چای داغ و سرطان مری را نشان می دهد. در اینجا پیوند مقاله اصلی https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked است -to-above-cancer-risk-risk-study-intl/index.html

این پروژه یک تلاش کم قدرت برای ایجاد یک همزن ساده است که می تواند در داخل یک نوشیدنی گرم غوطه ور شود. قلب کل پروژه یک تراشه ATtiny85 با سرعت 8 مگاهرتز است. حسگر دما توسط سنسور DS18b20 ارائه می شود.

تدارکات

تراشه SOIN ATtiny85 یا ماژول Digispark

سنسور DS18b20

LED های WS2812B

A03416 Mosfet

مرحله 1: الزامات و تجزیه و تحلیل

من این ایده را با تصور اینکه چگونه کاربر دوست دارد با دستگاه تعامل کند و تجربه او چگونه خواهد بود ، آغاز کردم. من با چند نفر از دوستانم با استفاده از رسانه های اجتماعی و گروه های چت مصاحبه کردم. این به من کمک کرد تا الزامات اساسی مشترک را دریابم.

در اینجا الزامات رایج آمده است

1) من انتظار دارم دستگاه دو بار در روز به مدت یک ماه بدون نیاز به شارژ کار کند.

2) من انتظار دارم که دمای دقیق نوشیدنی من را بدانم.

3) من باید بتوانم دستگاه را به راحتی و با آب جاری تمیز کنم.

4) به هیچ وجه نباید سنگین باشد و وزن آن تقریباً یک مداد است.

5) باید دارای فاکتور فرم همزن باشد.

6) باید بتواند خود را با هر نوع لیوان چای/قهوه ای که در اطراف من موجود است سازگار کند.

برخی از این موارد آسان بود (بر اساس تجربه) ، اما برخی علامت سوال بزرگی بودند. با این وجود ، من شروع به سفارش قطعات کردم و یک مدار اصلی کار کردم که می توانم اهدافم را آزمایش و تصحیح کنم.

من در ابتدا فکر کردم که به دلیل محدودیت های صادراتی و گواهینامه هایی که باید طی کنم ، باتری لیتیوم یون نمی گذارم. من طراحی خود را در مورد یک باتری CR2032 برنامه ریزی کردم.

باتری چند روز کار می کرد و بعد از اتمام آن باطل می شد و با کم حجم شدن محصول رد می شد. برخی از دوستان من به ایده یک باتری قابل تعویض رای دادند.

نمونه اولیه من نیز دارای LED مجزا قرمز ، زرد و سبز بود که به پین های ورودی/خروجی Attiny85 متصل شده بود.

من اطلاعات بهتر و بهتری در مورد رفتار سیستم بدست آوردم ، که باعث اعتماد به نفس و تلاش برای کد پایین قدرت برای Attiny85 شد.

مرحله 2: انتقال به WS2812B و کم مصرف MOSFET

چراغ LED خود را از LED های جداگانه به RGB WS2812 تغییر دادم ، زیرا متوجه شدم که ممکن است برای کاربردهای دیگر به پین های I/0 بیشتری نیاز داشته باشم.

من همچنین متوجه شدم که LED های گسسته نمی توانند طیف وسیعی از روشنایی را که من امیدوار بودم ، بدون توسل به PWM ارائه دهند.

من تجربه استفاده از LED های WS2812B را داشتم و آنها را بسیار دوست داشتم ، اما تنها نگرانی من قرعه کشی فعلی آماده به کار بودن آنها در زمان روشن نبودن آنها بود. هر LED می تواند حدود 1 میلی آمپر از باتری هنگامی که روشن نیست ، بکشد و درصورتی که بی فایده باشد ، انرژی را هدر می دهد.

حتی زمانی که Attiny85 در خواب بود ، قرعه کشی کنونی DS18B20 و نوار WS2812LED از 8 LED حدود 40 میلی آمپر بود که یک مشکل بزرگ بود.

ایده ای وجود داشت. من می توانم LED ها و سنسور DS18b20 را با استفاده از Mosfet سطح منطقی روشن کنم.

من چشم خود را بر AO3416 MOSFET گذاشتم که دارای Rds کم (روشن) 22mohm است وقتی Vgs 1.8v بود. این MOSFET یک انتخاب عالی برای قرار دادن در مدار من و امتحان کردن آن بود.

من با استفاده از MOSFET توان مصرفی در حالت آماده به کار را از 40mA به زیر 1uA کاهش دادم. من به موقع کمی به دست آوردم ، زیرا هنگامی که برق LED قطع شد ، باید دوباره راه اندازی شود و مدتی طول کشید تا این اتفاق بیفتد.

دکمه لمسی در تصویر برای بیدار کردن Attiny85 از خواب عمیق و شروع اندازه گیری دما استفاده می شود.

به طور کلی ، من از کل مدار راضی بودم و تصمیم گرفتم زمان طراحی PCB برای کل مدار باشد.

مرحله 3: طراحی PCB

مدتی طول کشید تا یک PCB در EasyEDA طراحی کنم.

اولاً من دو قدم از ایمان برداشتم

1) من LED SK6812 را آزمایش نکردم زیرا هیچ کدام را نداشتم. من مدارک LED را مطالعه کردم و مشابه LED WS2812B بود.

2) تراشه شارژر LTC4054 Li Ion ، من هیچ تجربه ای در زمینه طراحی آن نداشتم.

من بسیاری از یادداشت های طراحی را برای هر دو دستگاه خواندم و فهمیدم که به چه چیزی نیاز دارم.

برای LED SK6812 ، متوجه شدم که لحیم کاری آن با دست دردساز خواهد بود. اما جایگزینی برای آن پیدا نکردم. Easy EDA جزء طراحی شده بود ، و من از آن استفاده کردم. من همچنین طرح بندی پد طرح را در برابر نقشه های مکانیکی LED بررسی کردم و تأیید کردم که در مشخصات است.

LTC4054 یک تراشه به اندازه کافی ساده برای کار بود. من جریان شارژ باتری لیتیوم یون را روی 200 میلی آمپر تنظیم کردم ، زیرا باتری من 300 میلی آمپر بود که جریان شارژ را کمتر از 1 درجه سانتیگراد می کند و در کل برای باتری و شارژر خوب است.

من یک باتری خریدم و PCB خود را اندازه آن کردم. ابعاد PCB 30 میلی متر در 15 میلی متر است و همه اجزای آن در بالای صفحه PCB قرار دارند.

من هفته گذشته آوریل در JLCPCB سفارش دادم و PCB ها هفته اول ماه مه آمد.

دوستی که دست ثابت دارد و تلفن خود را برای امرار معاش تعمیر می کند به من کمک کرد تمام قطعات PCB را لحیم کنم. مشکل ترین LED SK6812 بود. همه چیز فوق العاده خوب لحیم شد ، و من آزمایشات اولیه را روی LED ها و ATtiny نیز انجام داده ام. در تصویر زیر ، LED های SK6812 دو مستطیل سفید در لبه تخته ، در سمت راست کانکتور USB Micro هستند. LTC4054 یک تراشه کوچک 5 پا در وسط برد است. مستطیل سفید در لبه پایینی تخته (سمت راست LTC4054) دکمه تنظیم مجدد است. ATtiny85 تراشه SOIC 8 پا است. سه پد در سمت راست بسیار برای اتصال سنسور دما DS18b20 است.

من یک آداپتور کلیپ SOIC دارم که از آن برای برنامه نویسی ATtiny85 مانند تصویر زیر استفاده می کنم.

من پیشرفت پروژه خود را در اینستاگرام و همچنین فیلم ها به روز می کنم.

مرحله 4: استفاده از همزن

برای استفاده از همزن ، تنها کاری که باید انجام دهید این است

1) حسگر فلزی را در نوشیدنی خود فرو کنید.

2) دکمه Stirrer را فشار دهید

3) منتظر بمانید تا لامپ های روی همزن شروع به زرد شدن کنند. دمای نوشیدنی شما برای نوشیدن مناسب است.

مرحله 5: پیشبرد ایده

پس از تحقیق متوجه شدم که ایده خوبی است که قبل از اختصاص منابع بیشتر به پروژه ، در مورد پروژه صحبت کرده و در مورد آن علاقه ایجاد کنم.

این دستگاه از دو ماه گذشته با دو بار استفاده روزانه کار می کند.

من این انتخاب را دارم که به ترموکوپل بروم یا در انتخاب سنسور فعلی بمانم. ترموکوپل در برابر درجه حرارت مقاوم تر است و در اندازه های بسیار کوچک موجود است. از طرف دیگر ، DS18b20 آنقدر بزرگ است که هنگام خرید قهوه در استارباکس یا دانک دونات ، نمی توان آن را در شکاف بیضی شکل کوچکی که در اکثر فنجان های قهوه وجود دارد ، قرار داد.

مسائل مربوط به ایمنی نیز وجود دارد. این احتمال وجود دارد که مواد شیمیایی مورد استفاده در حین لحیم کاری و تولید به قهوه نفوذ کند. تمیز کردن همزن مشکل دیگری است ، زیرا یک باتری در داخل آن وجود دارد ، بنابراین طراحی باید بتواند اجازه دهد. طراحی چنین چیزی دشوار نیست ، اما به همان اندازه نیز بی اهمیت نیست.

من بحث اولیه را با چند طراح صنعتی مفید شروع کردم که به نظر می رسد مشارکت دارند ، بگذارید ببینیم پروژه به کجا می انجامد. اگر پروژه به موفقیت تجاری برسد و به نجات جان افراد کمک کند ، عالی خواهد بود. انگشتانش قطع شده!