HotOrNot -kahvisekoitin: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Älykäs juomasekoitin ilmoittaa, milloin se on turvallista juoda polttamatta.

Inspiraatio tähän projektiin oli oma. Minulla on tapana juoda teetä liian nopeasti, saada poltettua huulille tai kielelle ja sitten odottaa jonkin aikaa, että tee jäähtyy.

Äskettäin tehtiin tutkimus, joka osoitti kuuman teen juomisen ja ruokatorven syövän välisen suhteen. Tässä linkki alkuperäiseen paperiin https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked -korkeamman syöpäriskin tutkimus-intl/index.html

Projekti on pienitehoinen yritys luoda yksinkertainen sekoitin, joka voidaan upottaa kuumaan juomaan. Koko projektin ydin on ATtiny85 -siru, joka toimii 8 MHz: n taajuudella. Lämpötila -anturin tarjoaa DS18b20 -anturi.

Tarvikkeet

ATtiny85 SOIC -siru tai Digispark -moduuli

DS18b20 -anturi

WS2812B LEDit

A03416 Mosfet

Vaihe 1: Vaatimukset ja analyysi

Aloitin idean kuvittelemalla, kuinka käyttäjä haluaisi olla vuorovaikutuksessa laitteen kanssa ja mikä olisi heidän kokemuksensa. Haastattelin paria ystävääni sosiaalisen median ja chat -ryhmien avulla. Tämä auttoi minua selvittämään yhteiset vaatimukset.

Tässä ovat yleiset vaatimukset

1) Odotan laitteen toimivan kahdesti päivässä kuukauden ajan ilman latausta.

2) Odotan tietää juomani tarkan lämpötilan.

3) Minun pitäisi pystyä puhdistamaan laite helposti ja juoksevalla vedellä.

4) Sen ei pitäisi olla ollenkaan raskasta ja sen pitäisi painaa suunnilleen lyijykynää.

5) Sen muodon tulisi olla sekoitin.

6) Sen pitäisi pystyä sopeutumaan kaikkiin tunnettuihin tee-/kahvimukkeihin, joita ympärilläni on saatavilla.

Jotkut näistä oli helppo tavata (kokemuksen perusteella), mutta jotkut olivat suuria kysymysmerkkejä. Siitä huolimatta aloin tilata osia ja koota perustyöpiiri, jonka avulla voisin testata ja tarkentaa tavoitteitani.

Ajattelin aluksi olla asettamatta litiumioniakkua vientirajoitusten ja sertifiointien takia, jotka tarvitsisin käydä läpi. Suunnittelin suunnitteluni CR2032 -akun ympärille.

Akku toimi muutaman päivän ennen kuin se tyhjentyi, ja se hylättiin, koska tuotteen koko alkoi muuttua hankalaksi. Jotkut ystäväni äänestivät alas ideasta vaihdettavasta akusta.

Alkuperäisessä prototyypissäni oli myös punainen, keltainen ja vihreä erillinen LED, joka oli sidottu Attiny85: n I/O -nastoihin.

Sain yhä parempaa tietoa järjestelmän käyttäytymisestä, mikä toi luottamuksen eteenpäin ja yrittää pienen tehon koodia Attiny85: lle.

Vaihe 2: Vaihda WS2812B- ja pienitehoiseen MOSFET -järjestelmään

Vaihdoin LED -valoni diskreetistä RGB WS2812 -lamppuun, koska tajusin, että tarvitsen enemmän I/0 -nastoja muihin tarkoituksiin.

Huomasin myös, että erilliset LEDit eivät pysty tarjoamaan toivottua hyvää valaistusta ilman PWM: ää.

Minulla oli kokemusta WS2812B -LEDien käytöstä ja pidin niistä paljon, mutta ainoa huolenaiheeni oli heidän valmiustilan virrankulutus, kun ne eivät pala. Jokainen LED voi ottaa noin 1mA akusta, kun se ei ole päällä, ja tuhlaa siten virtaa, kun sillä ei ole tarkoitusta.

Jopa silloin, kun Attiny85 nukkui, DS18B20: n ja WS2812LED 8 LED -valon nauha oli noin 40 mA, mikä oli suuri ongelma -alue.

Oli idea. Voisin kytkeä LEDit ja DS18b20 -anturin päälle käyttämällä Logic Level Mosfetia.

Käänsin katseeni AO3416 MOSFET -laitteeseen, jonka Rds (on) on alhainen 22 mohm, kun Vgs oli 1,8 V. Tämä MOSFET oli täydellinen valinta laittaa piiriini ja kokeilla.

Onnistuin alentamaan valmiustilan tehontarpeen 40 mA: sta alle 1 uA: han käyttämällä MOSFETia. Sain hieman aikaa, koska kun LEDin virta katkaistiin, se on käynnistettävä uudelleen, ja se kesti jonkin aikaa.

Kuvan kosketuspainiketta käytetään herättämään Attiny85 syvästä unesta ja aloittamaan lämpötilan mittaaminen.

Kaiken kaikkiaan olin tyytyväinen koko piiriin ja päätin, että on aika suunnitella piirilevy koko piirille.

Vaihe 3: Piirilevyn suunnittelu

Kesti jonkin aikaa suunnitella piirilevy EasyEDA: ssa.

Ensinnäkin otin kaksi uskon hyppyä

1) En testannut SK6812 -LEDiä, koska minulla ei ollut mitään. Luin LED -dokumentaatiosta ja se oli sama kuin WS2812B -LED.

2) LTC4054 Li Ion -laturisiru, minulla ei ollut kokemusta suunnittelusta sen kanssa.

Luin paljon suunnitteluohjeita molemmista laitteista ja tajusin, mitä tarvitsin.

SK6812 -LEDille tajusin, että sen juottaminen käsin on tuskaa. Mutta en löytänyt sille vaihtoehtoa. Easy EDA oli suunnitellut komponentin, ja minä käytin sitä. Päädyin myös tarkistamaan suunnittelun tyynyjen asettelun LED -mekaanisten piirustusten perusteella ja vahvistin, että se oli teknisten vaatimusten mukainen.

LTC4054 oli tarpeeksi yksinkertainen siru työskennellä. Asetin litiumioniakun latausvirran 200 mA: ksi, koska akuni oli 300 mA, mikä tekee latausvirrasta alle 1 ° C, ja se on kaiken kaikkiaan hyvä akulle ja laturille.

Ostin akun ja mitoitin piirilevyn siihen. Piirilevyn mitat ovat 30 mm x 15 mm, ja kaikki komponentit ovat piirilevyn yläpuolella.

Tein tilauksen JLCPCB: ssä huhtikuun viimeisellä viikolla, ja piirilevyt tulivat toukokuun ensimmäisellä viikolla.

Ystäväni, jolla on vakaa käsi ja korjaa puhelinta elämäänsä, auttoi minua juottamaan kaikki piirilevyn osat. Vaikein oli SK6812 LED. Kaikki oli juotettu poikkeuksellisen hyvin, ja olen tehnyt perustestit myös LED -valoille ja ATtiny -laitteille. Alla olevassa kuvassa SK6812 -LEDit ovat kaksi valkoista suorakulmiota levyn reunassa, USB -mikro -liittimen oikealla puolella. LTC4054 on pieni 5 -jalkainen siru levyn keskellä. Valkoinen suorakulmio levyn alareunassa (LTC4054: n oikealla puolella) on nollauspainike. ATtiny85 on 8 -jalkainen SOIC -siru. äärimmäisen oikealla olevat kolme tyynyä on tarkoitettu liittämään DS18b20 -lämpötila -anturi.

Minulla on SOIC -leikkasovitin, jota käytän ATtiny85: n ohjelmointiin alla kuvatulla tavalla.

Päivitän jatkuvasti projektini etenemistä Instagramissa, myös videoilla.

Vaihe 4: Sekoittimen käyttö

Jotta voit käyttää sekoitinta, sinun tarvitsee vain tehdä

1) Upota metallianturi juomaasi.

2) Paina sekoittimen painiketta

3) Odota, että sekoittimen ledit alkavat vilkkua keltaisena. Juomasi on oikeassa lämpötilassa juotavaksi.

Vaihe 5: Idean vieminen eteenpäin

Tajusin tutkimuksen jälkeen, että olisi hyvä idea puhua projektista ja herättää kiinnostusta ajatuksen ympärille ennen kuin käytän siihen lisää resursseja.

Laite on ollut toiminnassa kahden viime kuukauden aikana, kun sitä on käytetty kahdesti päivässä.

Minulla on mahdollisuus siirtyä termopariin tai pysyä nykyisen anturivalinnan kanssa. Termoelementti kestää paremmin lämpötiloja ja on saatavana todella pienenä. Toisaalta DS18b20 on tarpeeksi suuri, jotta sitä ei voi asettaa pieneen soikeaan aukkoon, joka on saatavilla useimmissa kahvikuppeissa, kun ostat kahvia Starbucksista tai Dunkin Donutsista.

Turvallisuudessa on myös ongelmia. On mahdollista, että juotos- ja valmistusprosessin aikana käytetty kemikaali huuhtoutuu kahviin. Sekoittajan puhdistaminen on toinen ongelma, koska sen sisällä on akku, joten suunnittelun on voitava sallia se. Ei ole vaikeaa suunnitella jotain tällaista, mutta se ei ole myöskään triviaalia.

Olen aloittanut alustavan keskustelun parin avuliaan teollisen suunnittelijan kanssa, jotka näyttävät olevan kiinnostuneita osallistumaan, katsotaan mihin projekti johtaa. On mahtavaa, jos hankkeesta tulee kaupallinen menestys ja se auttaa pelastamaan ihmishenkiä. Sormet ristissä!