תוכן עניינים:
- אספקה
- שלב 1: עיצוב ה- PCB של החימום
- שלב 2: תכנון ה- PCB של הבקר
- שלב 3: מטען אתחול CircuitPython
- שלב 4: קוד CircuitPython
- שלב 5: הרכבה
- שלב 6: סיום הפרויקט
וִידֵאוֹ: תצוגת טמפרטורה ולחות תרמוכרומית - גרסת PCB: 6 שלבים (עם תמונות)
2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12
לפני זמן מה עשיתי פרויקט בשם Thermochromic Temperature & Humidity Display שבו בניתי תצוגה בת 7 פלחים מתוך לוחות נחושת שחוממו/מקוררו על ידי אלמנטים פלטריים. לוחות הנחושת היו מכוסים ברדיד תרמוכרומי שמשנה את צבעו עם הטמפרטורה. פרויקט זה הוא גרסה קטנה יותר של התצוגה שבמקום פלטרים משתמש במחשב PCB עם עקבות חימום כפי שהציע המשתמש DmitriyU2 בסעיף ההערות. שימוש בתנור דוד PCB מאפשר עיצוב הרבה יותר פשוט וקומפקטי. החימום גם יעיל יותר מה שמוביל לשינוי צבע מהיר יותר.
צפה בסרטון כדי לראות כיצד התצוגה פועלת.
מכיוון שנותרו לי כמה מחשבים אישיים, אני גם מוכר את התצוגה הזו בחנות Tindie שלי.
אספקה
- חימום PCB (עיין ב- GitHub שלי לקבצי גרבר)
- שליטה ב- PCB (ראה GitHub שלי עבור קבצי Gerber ו- BoM)
- חיישן DHT22 (למשל ebay.de)
- מעמד מודפס בתלת מימד (עיין בקובץ ה- STL שלי ב- GitHub)
- גיליון דבק תרמוכרומי, 150x150 מ"מ, 30-35 ° C (SFXC)
- בורג M2x6 + אגוז
- כותרת 2x פינים 1x9, 2.54 מ"מ (למשל mouser.com)
- 2x מחבר לוח SMD 1x9, 2.54 מ"מ (למשל mouser.com)
שלב 1: עיצוב ה- PCB של החימום
תנור הלוח PCB תוכנן בנשר. מידות ה- PCB הן 100x150 מ"מ מכיוון ש -150x150 מ"מ הוא הגודל הסטנדרטי של הסדינים התרמוכרומיים בהם השתמשתי. בהתחלה הכנתי סקיצה של הקטעים ב- Fusion360 שנשמרה כ- dxf ולאחר מכן מיובאת לנשר. הקטעים טווחו פערים ביניהם והם מחוברים רק באמצעות גשרים קטנים. זה משפר את הבידוד התרמי של הקטעים הבודדים ולכן מאפשר חימום מהיר יותר ומפחית את 'התקשרות התרמית'. הקטעים התמלאו עקבות PCB בשכבה העליונה (נראים באדום) באמצעות הכלי המתפתל ב- Eagle. השתמשתי ברוחב מסלול ומרווח של 6 מיל שהוא הגודל המינימלי שניתן לייצר על ידי PCBWay ללא עלויות נוספות. כל עקבה מתפתלת בין שתי ויאסות המחוברות לאחר מכן לפינים באמצעות השכבה התחתונה (נראית בכחול) באמצעות עקבות עבות בהרבה של 32 מיל. כל הקטעים חולקים בסיס משותף.
לא ביצעתי חישובים לגבי הספק החימום הנדרש לעליית טמפרטורה מסוימת וגם לא חישבתי את ההתנגדות הצפויה של קטע. הבנתי שכל התאמה של כוח החימום יכולה להתבצע באמצעות אות PWM עם מחזור עבודה משתנה. מאוחר יותר גיליתי שהקטעים מתחממים מהר למדי כשהם מופעלים דרך יציאת ה- USB של 5V באמצעות מחזור עבודה של ~ 5%. הזרם הכולל בחימום כל 17 הקטעים הוא כ -1.6 א.
ניתן למצוא את כל קבצי הלוח ב- GitHub שלי.
שלב 2: תכנון ה- PCB של הבקר
לשליטה על מחמם ה- PCB אני בוחר ב- SAMD21E18 MCU שבו השתמשתי גם בפרויקט GlassCube שלי. למיקרו -בקר זה יש מספיק סיכות לשליטה בכל 17 קטעי החימום ולקריאת חיישן DHT22. יש לו גם USB מקורי וניתן להבהב עם מטען האתחול של CircuitPython של Adafruit. מחבר מיקרו USB שימש כאספקת חשמל ולתכנות ה- MCU. קטעי החימום נשלטים על ידי 9 ערוצי MOSFET כפולים (SP8K24FRATB). אלה יכולים להתמודד עם עד 6 A ויש להם מתח סף שער <2.5 V כך שניתן יהיה לעבור אותם על ידי אות לוגי 3.3 V מה- MCU. מצאתי שרשור זה מאוד עוזר לי לעצב את מעגל הבקרה של תנור החימום.
הזמנתי את ה- PCB מ- PCBWay ואת החלקים האלקטרוניים בנפרד מ- Mouser והרכבתי בעצמי את ה- PCB כדי לחסוך בעלויות. השתמשתי במכשיר להדבקת הלחמות שהניח את החלקים ביד והלחמתי אותם עם תנור חימום IC אינפרא אדום. עם זאת, בשל כמות המרכיבים הגדולה יחסית והעיבוד הנדרש הדבר היה די מייגע ואני שוקל להשתמש בשירות הרכבה בעתיד.
שוב ניתן למצוא את קבצי הלוח ב- GitHub שלי. שם תוכל למצוא גרסה משופרת של הלוח המודרני המשתמש במחבר USB-C במקום מיקרו USB. תיקנתי גם את המרווח בין חורי החוצה לחיישן DHT22 והוספתי מחבר בן 10 פינים להבהבה קלה יותר של מטעין האתחול באמצעות J-Link.
שלב 3: מטען אתחול CircuitPython
בהתחלה הבזקתי את SAMD21 עם מטען אתחול UF2 המבוסס על ה- Trinket M0 של Adafruit. היה צריך לשנות מעט את מטען האתחול מכיוון של- Trinket יש נורית LED המחוברת לאחד הפינים שבהם אני משתמש לחימום. אחרת סיכה זו תעלה לזמן קצר לאחר האתחול ותחמם את הקטע המחובר בעוצמה מלאה. מהבהב מטעין האתחול מתבצע על ידי חיבור J-Link ל- MCU דרך יציאות SWD ו- SWC. כל התהליך מתואר בפירוט באתר Adafruit. לאחר התקנת מטען האתחול ה- MCU מזוהה ככונן הבזק כאשר הוא מחובר באמצעות יציאת מיקרו USB וניתן להתקין את מטעי האתחול הבאים פשוט על ידי גרירת קובץ UF2 לכונן.
כשלב הבא רציתי להתקין מטעין אתחול של CircuitPython. עם זאת, מכיוון שהלוח שלי משתמש בסיכות רבות שאינן מחוברות ל- Trinket M0, הייתי צריך קודם לשנות מעט את תצורת הלוח. שוב יש הדרכה מצוינת לכך באתר Adafruit. בעיקרון, צריך רק להעיר כמה סיכות שהתעלמו מ- mpconfigboard.h ולאחר מכן לאסוף מחדש הכל. קבצי מטעין האתחול המותאמים אישית זמינים גם ב- GitHub שלי.
שלב 4: קוד CircuitPython
לאחר התקנת מטען האתחול של CircuitPython תוכל פשוט לתכנת את הלוח על ידי שמירת הקוד כקובץ code.py ישירות לכונן הבזק מסוג USB. הקוד שכתבתי קורא את חיישן DHT22 ולאחר מכן מציג לסירוגין את הטמפרטורה והלחות על ידי חימום הקטעים המתאימים. כפי שכבר צוין החימום מתבצע על ידי החלפת ה- MOSFETs עם אות PWM. במקום להגדיר את הפינים כיציאות PWM, יצרתי אות PWM "מזויף" עם תדר מיתוג נמוך של 100 הרץ בקוד באמצעות עיכובים. כדי להוריד עוד יותר את הצריכה הנוכחית אני לא מפעיל את הקטעים בו זמנית אלא ברצף כפי שמוצג בסכימה למעלה. יש גם כמה טריקים להפוך את חימום הקטעים לאחיד יותר. קודם כל מחזור העבודה הוא קצת שונה עבור כל קטע. לדוגמה מקף הסימן "%" זקוק למחזור עבודה גדול בהרבה בגלל ההתנגדות הגבוהה שלו. כמו כן גיליתי שצריך לחמם פחות קטעים המוקפים בקטעים רבים אחרים. בנוסף, אם קטע היה מחומם ב"ריצה "הקודמת, ניתן לצמצם את מחזור העבודה בזמן הבא. לבסוף, זמן החימום והקירור מותאם לטמפרטורת הסביבה הנמדדת בנוחות על ידי חיישן DHT22. כדי למצוא קבועי זמן סביר למעשה כייילתי את התצוגה בחדר אקלים שלמזלי יש לי גישה אליו בעבודה.
אתה יכול למצוא את הקוד המלא ב- GitHub שלי.
שלב 5: הרכבה
הרכבה של הצג די קלה וניתנת לחלוקה בשלבים הבאים
- הלחמות סיכות נקבות לחימום PCB
- צרף גיליון תרמוכרומי דביק למעגל הלוח המחמם
- חיישן הלחמה DHT22 ללוח הבקר והידוק בעזרת בורג ואום M2
- כותרות סיכה זכר הלחמה לבקר PCB
- חבר את שני ה- PCB והנח במעמד מודפס בתלת -ממד
שלב 6: סיום הפרויקט
אני די שמח מהדיפליי המוגמר שרץ כעת כל הזמן בסלון שלנו. המטרה ליצור גרסה קטנה ופשוטה יותר של התצוגה התרמוכרומית המקורית שלי הושגה בהחלט ואני רוצה להודות למשתמש DmitriyU2 פעם נוספת על ההצעה. הפרויקט גם עזר לי לשפר את כישורי עיצוב ה- PCB שלי ב- Eagle ולמדתי על השימוש ב- MOSFET כמתגים.
אפשר אולי לשפר עוד יותר את העיצוב על ידי יצירת מארז נחמד למחשבי הלוח. אני גם חושב להכין שעון דיגיטלי באותו סגנון.
אם אתה אוהב את הפרויקט הזה אתה יכול פשוט ליצור אותו מחדש או לקנות אותו בחנות Tindie שלי. שקלו גם להצביע עבורי באתגר עיצוב ה- PCB.
פרס השופטים באתגר העיצוב PCB
מוּמלָץ:
לוח NodeMCU Lua זול 6 $ עם טמפרטורת ולחות רישום של טמפרטורה ולחות, סטטיסטיקות Wifi ומובייל: 4 שלבים
NodeMCU Lua לוח זול של 6 $ עם רישום טמפרטורות ולחות של MicroPython, סטטיסטיקות Wifi וסלולר: זוהי תחנת מזג אוויר עננית בעצם, תוכל לבדוק נתונים בטלפון שלך או להשתמש בטלפון כלשהו כצג חי עם מכשיר NodeMCU תוכל לרשום נתוני טמפרטורה ולחות בחוץ בחדר, בחממה, במעבדה, בחדר הקירור או בכל מקומות אחרים שהושלמו
תצוגת טמפרטורה ולחות DHT 11: 4 שלבים
תצוגת טמפרטורה ולחות DHT 11: דרושים חלקים (מלאי קניות בבריטניה) Arduino Nano-https://www.amazon.co.uk/Arduino-compatible-Nano-CH340-USB/dp/B00ZABSNUSDHT 11 חיישן-https: // www .adafruit.com/product/3861.3 " מסך ירוק OLED https://www.amazon.co.uk/DSD-TECH-Screen-Support
מד טמפרטורה ולחות באמצעות תצוגת OLED: 5 שלבים
מד טמפרטורה ולחות באמצעות תצוגת OLED: רכיבים הנדרשים- 1. Arduino NANO: https://amzn.to/2HfX5PH 2. חיישן DHT11: https://amzn.to/2HfX5PH 3. תצוגת OLED: https: // amzn. to/2HfX5PH 4. לוח לחם: https://amzn.to/2HfX5PH 5. חוטי מגשר: https://amzn.to/2HfX5PH קישורי רכישה
תצוגת טמפרטורה ולחות תרמוכרומית: 10 שלבים (עם תמונות)
תצוגת טמפרטורה ולחות תרמוכרומית: עבדתי על הפרויקט הזה די הרבה זמן. הרעיון המקורי עלה בי לאחר שבנינו מפגן בקר TEC בעבודה עבור יריד סחר. כדי להראות את יכולות החימום והקירור של ה- TEC השתמשנו בצבע תרמוכרומי אשר
תצוגת טמפרטורה ולחות ואיסוף נתונים עם Arduino ועיבוד: 13 שלבים (עם תמונות)
תצוגת טמפרטורה ולחות ואיסוף נתונים עם Arduino ועיבוד: מבוא: זהו פרויקט המשתמש בלוח Arduino, חיישן (DHT11), מחשב Windows ותוכנת עיבוד (להורדה בחינם) להצגת נתוני טמפרטורה, לחות בדיגיטל ו טופס תרשים עמודות, הצג זמן ותאריך והפעל זמן ספירה