מערבב קפה HotOrNot: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

בוחן משקה חכם להודיע מתי בטוח לשתות מבלי להישרף.

ההשראה לפרויקט הזה הייתה שלי. אני נוטה לשתות תה מהר מדי, ונשיר או שרוף בשפתיים או בלשון ואז צריך לחכות זמן מה עד שהתה יתקרר.

לאחרונה היה מחקר שהצביע על קשר בין שתיית תה חם לבין סרטן הוושט. להלן הקישור לעיתון המקורי https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked -to-high-cancer-risk-study-intl/index.html

הפרויקט הוא ניסיון צריכת חשמל נמוכה ליצירת בוחש פשוט שניתן לטבול בתוך משקה חם. לב הפרויקט כולו הוא שבב ATtiny85 הפועל במהירות 8Mhz. חישת הטמפרטורה מסופקת על ידי חיישן DS18b20.

אספקה

שבב ATtiny85 SOIC או מודול Digispark

חיישן DS18b20

נורות WS2812B

A03416 מוספת

שלב 1: דרישות וניתוח

התחלתי את הרעיון בדמיון כיצד המשתמש ירצה לקיים אינטראקציה עם המכשיר ומה תהיה חווייתו. ראיינתי כמה מחברי באמצעות מדיה חברתית וקבוצות צ'אט. זה עזר לי להבין את הדרישות המשותפות הבסיסיות.

להלן הדרישות הנפוצות

1) אני מצפה שהמכשיר יעבוד פעמיים ביום במשך חודש, ללא צורך בחיוב.

2) אני מצפה לדעת מה הטמפרטורה המדויקת שבה המשקה שלי נמצא.

3) אני אמור להיות מסוגל לנקות את המכשיר בקלות ובמים זורמים.

4) הוא לא צריך להיות כבד כלל, והוא צריך לשקול בערך כעפרון.

5) זה צריך להיות גורם הצורה של בוחש.

6) הוא אמור להיות מסוגל להסתגל לכל סוגי תה/קפה ידועים הקיימים סביבי.

חלקם היו קלים לפגוש (בהתבסס על ניסיון), אך חלקם היו סימני שאלה גדולים. עם זאת, התחלתי להזמין חלקים וחיברתי מעגל עבודה בסיסי שאוכל לבדוק ולחדד את מטרותיי.

בתחילה חשבתי לא לשים סוללת ליון בגלל מגבלות ייצוא ואישורים שהייתי צריך לעבור. תכננתי את העיצוב שלי סביב סוללת CR2032.

הסוללה פעלה לא מעט ימים לפני שהתרוקנה ונדחתה מכיוון שגודל המוצר החל להיות מסורבל. כמה מחבריי למטה הצביעו על כל הרעיון של סוללה הניתנת להחלפה.

אב הטיפוס הראשוני שלי היה גם עם LED אדום, צהוב וירוק קשור לסיכות הקלט/פלט של ה- Attiny85.

קיבלתי מידע טוב יותר ויותר על התנהגות המערכת, מה שהביא ביטחון להמשיך ולנסות את קוד צריכת החשמל הנמוכה עבור Attiny85.

שלב 2: העבר ל- WS2812B ו- MOSFET עם צריכת חשמל נמוכה

העברתי את ה- LED שלי מ בדידים ל- RGB WS2812, מכיוון שהבנתי שאולי אצטרך יותר I/0 סיכות לשימושים אחרים.

הבנתי גם שנוריות הלדים הבודדות אינן יכולות לספק טווח תאורה טוב שקיוויתי לו, מבלי להיעזר ב- PWM.

היה לי ניסיון בשימוש במנורות ה- WS2812B ומאוד אהבתי אותם, אך הדאגה היחידה שלי הייתה הציור הנוכחי בהמתנה כשהם אינם מוארים. כל נורית יכולה למשוך כ- 1mA מהסוללה כשהיא לא דולקת, ובכך לבזבז חשמל כשהיא לא משרתת שום מטרה.

גם כאשר Attiny85 ישן, הגרל הנוכחי של DS18B20 ורצועת WS2812LED של 8 נוריות LED היה בערך 40mA, שהיה אזור בעיה גדול.

היה רעיון. אני יכול להדליק את הנורות ואת חיישן DS18b20 באמצעות Mosfet Level Logic.

שמתי את עיני על ה- MOSFET AO3416 בעל רד (נמוך) של 22mohm כאשר ה- Vgs היה 1.8v. MOSFET זו הייתה בחירה מושלמת להכניס למעגל שלי ולנסות.

הצלחתי להוריד את צריכת החשמל מההמתנה מ- 40mA ל- under 1uA באמצעות ה- MOSFET. הרווחתי קצת בזמן, כי ברגע שהחשמל למנורת LED נותק, יש לבצע אתחול מחדש וזה לקח קצת זמן לקרות.

כפתור המישוש בתמונה משמש להעיר את Attiny85 משינה עמוקה ולהתחיל למדוד את הטמפרטורה.

בסך הכל, הייתי מרוצה מכל המעגל והחלטתי שהגיע הזמן לעצב PCB לכל המעגל.

שלב 3: עיצוב PCB

לקח לי זמן לעצב PCB ב- EasyEDA.

ראשית היו שתי קפיצות אמונה שלקחתי

1) לא בדקתי את ה- SK6812 LED כי לא היה לי. קראתי על תיעוד ה- LED וזה היה זהה לנורית WS2812B.

2) שבב המטען LTC4054 Li Ion, לא היה לי ניסיון בעיצוב איתו.

קראתי על הרבה הערות עיצוב לשני המכשירים והבנתי מה אני צריך.

עבור LED SK6812, הבנתי שללחם אותו ביד יהיה כאב. אבל לא מצאתי אלטרנטיבה לזה. Easy EDA תכנן את הרכיב, והשתמשתי בו. בסופו של דבר גם אימתתי את פריסת המשטח של העיצוב מול הציורים המכניים של LED ואישרתי שזה בתוך המפרט.

ה- LTC4054 היה שבב פשוט מספיק לעבודה. הגדרתי את זרם הטעינה של סוללת לי יון ל 200mA, מכיוון שהסוללה שלי הייתה 300mA, מה שהופך את זרם הטעינה לפחות מ -1C, והוא בסך הכל טוב לסוללה ולמטען.

רכשתי סוללה והגדלתי את ה- PCB שלי לזה. מידות ה- PCB הן 30mm x 15mm, וכל הרכיבים נמצאים בצד העליון של הלוח.

הזמנתי ב- JLCPCB בשבוע האחרון של אפריל, וה- PCB הגיע בשבוע הראשון של מאי.

חבר שיש לו יד יציבה ומתקן טלפון למחייתו עזר לי להלחם את כל החלקים למחשב הלוח. הקשה ביותר היה ה- LED SK6812. הכל מולחם בצורה יוצאת דופן, ועשיתי בדיקות בסיסיות גם על נוריות ה- LED וה- ATtiny. בתמונה למטה, נוריות SK6812 הן שני המלבנים הלבנים בקצה הלוח, מימין למחבר ה- Micro USB. ה- LTC4054 הוא השבב הקטן בעל 5 הרגליים במרכז הלוח. המלבן הלבן בקצה התחתון של הלוח (מימין ל- LTC4054) הוא לחצן האיפוס. ATtiny85 הוא שבב ה- SOIC בעל 8 הרגליים. שלוש הרפידות בצד ימין מאוד קיצוני הן חיבור חיישן הטמפרטורה DS18b20.

יש לי מתאם קליפ SOIC שבו אני משתמש לתכנת ה- ATtiny85 כפי שמוצג להלן.

אני ממשיך לעדכן את התקדמות הפרויקט שלי באינסטגרם, גם עם סרטונים.

שלב 4: שימוש במערבב

כל שעליך לעשות הוא להשתמש במערבב

1) טבול את חיישן המתכת למשקה שלך.

2) לחץ על הלחצן במערבל

3) המתן עד שהנורות במערבב יתחילו להבהב בצהוב. המשקה שלך בטמפרטורה הנכונה לשתייה.

שלב 5: העברת הרעיון קדימה

הבנתי לאחר מחקר שזה יהיה רעיון טוב לדבר על הפרויקט ולייצר עניין סביב הרעיון לפני שאקבל עליו יותר משאבים.

המכשיר פועל מאז החודשיים האחרונים כאשר נעשה בו שימוש פעמיים ביום.

יש לי את האפשרות לעבור לצמד תרמי או להישאר עם בחירת החיישנים הנוכחית. צמד התרמו עמיד יותר לטמפרטורות וזמין בגודל זעיר באמת. ה- DS18b20 לעומת זאת גדול מספיק כדי שלא ניתן יהיה להכניס אותו לחריץ הסגלגל הקטן הזמין ברוב כוסות הקפה, כאשר אתה רוכש קפה ב- Starbucks או Dunkin Donuts.

יש בעיות גם בטיחות. יתכן כי כימיקל המשמש במהלך תהליך ההלחמה והייצור ישלוף לתוך הקפה. ניקוי המערבל הוא בעיה נוספת, שכן תהיה בתוכו סוללה, כך שהעיצוב חייב להיות מסוגל לאפשר זאת. זה לא קשה לעצב דבר כזה, אבל זה גם לא טריוויאלי.

התחלתי דיון מקדים עם כמה מעצבים תעשייתיים מועילים שנראה שהם מעוניינים לתרום, בואו נראה לאן הפרויקט מוביל. יהיה מדהים אם הפרויקט יהפוך להצלחה מסחרית ויעזור להציל חיים. להחזיק אצבעות!