HotOrNot Kahve Karıştırıcı: 5 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Yanmadan içmenin güvenli olduğunu bildiren akıllı bir İçecek Karıştırıcı.

Bu projenin ilham kaynağı benimdi. Çayı çok hızlı içmeye meyilliyim ve dudaklarımda ya da dilimde şarkı ya da yanma oluyor ve sonra çayın soğuması için bir süre beklemem gerekiyor.

Son zamanlarda, sıcak çay içmek ile yemek borusu kanseri arasında bir ilişki olduğuna işaret eden bir araştırma vardı. İşte orijinal makalenin bağlantısı https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked -to-yüksek-kanser-risk-çalışma-intl/index.html

Proje, sıcak bir içeceğin içine daldırılabilen basit bir Karıştırıcı yaratmaya yönelik Düşük güçte bir girişimdir. Tüm projenin kalbi, 8Mhz'de çalışan bir ATtiny85 yongasıdır. Sıcaklık algılama, bir DS18b20 Sensör tarafından sağlanır.

Gereçler

ATtiny85 SOIC Chip veya Digispark Modülü

DS18b20 Sensör

WS2812B LED'ler

A03416 Mosfet

Adım 1: Gereksinimler ve Analiz

Bu fikre, kullanıcının cihazla nasıl etkileşimde bulunmak istediğini ve deneyimlerinin ne olacağını hayal ederek başladım. Sosyal medya ve sohbet gruplarını kullanarak birkaç arkadaşımla röportaj yaptım. Bu, temeldeki ortak gereksinimleri bulmama yardımcı oldu.

İşte ortak gereksinimler

1) Cihazın bir ay boyunca günde iki kez şarj etmeye gerek duymadan çalışmasını bekliyorum.

2) İçeceğimin tam olarak hangi sıcaklıkta olduğunu bilmeyi bekliyorum.

3) Cihazı kolayca ve akan su ile temizleyebilmeliyim.

4) Hiç ağır olmamalı ve yaklaşık bir kalem ağırlığında olmalıdır.

5) Karıştırıcı form faktörüne sahip olmalıdır.

6) Çevremde bulunan bilinen her türlü çay/kahve bardağına uyum sağlayabilmelidir.

Bunlardan bazıları (deneyime dayalı olarak) kolay bir şekilde karşılandı, ancak bazıları büyük soru işaretleriydi. Bununla birlikte, parçaları sipariş etmeye ve hedeflerimi test edip geliştirebileceğim temel bir çalışma devresini bir araya getirmeye başladım.

Başta, geçmem gereken ihracat kısıtlamaları ve sertifikalar nedeniyle Li İyon Pil takmamayı düşündüm. Tasarımımı bir CR2032 pil etrafında planladım.

Pil, bitmeden önce birkaç gün çalıştı ve ürün boyutu hantallaşmaya başladığı için reddedildi. Arkadaşlarımdan bazıları, değiştirilebilir bir pil fikrinin tamamına oy verdi.

İlk prototipim ayrıca Attiny85'in G/Ç pinlerine bağlı Kırmızı, Sarı ve Yeşil ayrı bir LED'di.

Attiny85 için Düşük Güç kodunu denemeye devam etmek için güven getiren sistemin davranışı hakkında daha iyi bilgiler aldım.

Adım 2: WS2812B ve Düşük Güçlü MOSFET'e Geçin

Diğer kullanımlar için daha fazla I/0 Pinine ihtiyaç duyabileceğimi fark ettiğim için LED'imi ayrık olanlardan RGB WS2812 olanlara kaydırdım.

Ayrıca, ayrık LED'lerin, PWM'ye başvurmadan, umduğum iyi bir aydınlatma aralığını sağlayamayacağını anladım.

WS2812B LED'leri kullanma deneyimim oldu ve onları çok sevdim, ancak tek endişem, yanmadıklarında bekleme akımı çekmeleriydi. Her bir LED, açık olmadığında Pilden yaklaşık 1mA çekebilir, bu nedenle hiçbir amaca hizmet etmediğinde gücü boşa harcar.

Attiny85 uyurken bile, DS18B20 ve 8 LED'den oluşan WS2812LED şeridinin mevcut çekişi yaklaşık 40mA idi, bu da büyük bir sorun alanıydı.

Bir fikir vardı. Logic Level Mosfet kullanarak LED'leri ve DS18b20 sensörünü açabilirim.

Gözlerimi Vgs 1.8v iken 22mohm'luk düşük Rds(on) değerine sahip AO3416 MOSFET'e diktim. Bu MOSFET, devremi takıp denemek için mükemmel bir seçimdi.

MOSFET kullanarak bekleme gücü ihtiyacını 40mA'dan 1uA'nın altına düşürmeyi başardım. Zamanında biraz kazandım, çünkü LED'in gücü kesildiğinde, yeniden başlatılması gerekiyor ve bunun gerçekleşmesi biraz zaman aldı.

Resimdeki dokunsal düğme, Attiny85'i derin uykudan uyandırmak ve sıcaklığı ölçmeye başlamak için kullanılır.

Genel olarak, tüm devreden memnun kaldım ve tüm devre için bir PCB tasarlamanın zamanının geldiğine karar verdim.

Adım 3: Bir PCB Tasarlamak

EasyEDA'da bir PCB tasarlamam biraz zaman aldı.

İlk önce aldığım iki inanç sıçraması vardı

1) SK6812 LED'ini test etmedim çünkü bende yoktu. LED belgelerini okudum ve WS2812B LED ile aynıydı.

2) LTC4054 Li Ion şarj çipi, onunla tasarım deneyimim yoktu.

Her iki cihaz için de birçok tasarım notu okudum ve neye ihtiyacım olduğunu anladım.

SK6812 LED'i elle lehimlemenin zahmetli olacağını anladım. Ama buna alternatif bulamadım. Easy EDA, bileşeni tasarladı ve ben kullandım. Ayrıca tasarımın ped yerleşimini LED mekanik çizimlere göre doğruladım ve spesifikasyon dahilinde olduğunu doğruladım.

LTC4054, çalışmak için yeterince basit bir çipti. Pilim 300mA olduğundan, şarj akımını 1C'den daha düşük hale getirdiğinden ve pil ve şarj cihazı için genel olarak iyi olduğundan, Li Ion Pilin şarj akımını 200mA'ya ayarladım.

Bir pil satın aldım ve PCB'mi ona göre boyutlandırdım. PCB boyutları 30mm x 15mm'dir ve tüm bileşenler PCB'nin üst tarafındadır.

Nisan ayının son haftasında JLCPCB'de bir sipariş verdim ve PCB'ler Mayıs ayının ilk haftasında geldi.

Sabit bir eli olan ve geçimini sağlamak için telefonu tamir eden bir arkadaşım, PCB'nin tüm parçalarını lehimlememe yardımcı oldu. En zoru SK6812 LED idi. Her şey son derece iyi lehimlendi ve LED'ler ve ATtiny üzerinde de temel testler yaptım. Aşağıdaki resimde, SK6812 LED'leri, USB Mikro konektörün sağ tarafında, kartın kenarındaki iki beyaz dikdörtgendir. LTC4054, kartın ortasındaki 5 bacaklı küçük çiptir. Kartın alt kenarındaki beyaz dikdörtgen (LTC4054'ün sağında) sıfırlama düğmesidir. ATtiny85, 8 bacaklı SOIC yongasıdır. en sağdaki üç ped, DS18b20 sıcaklık sensörünü bağlamak içindir.

ATtiny85'i aşağıda gösterildiği gibi programlamak için kullandığım bir SOIC klip adaptörüm var.

Proje ilerlememi Instagram'da videolarla da güncellemeye devam ediyorum.

Adım 4: Karıştırıcıyı Kullanma

Karıştırıcıyı kullanmak için tek yapmanız gereken

1) Metal sensörü içeceğinize batırın.

2) Karıştırıcıdaki düğmeye basın

3) Karıştırıcı üzerindeki ledlerin sarı renkte yanıp sönmesini bekleyin. İçeceğiniz içmek için doğru sıcaklıkta.

Adım 5: Fikri İlerlemek

Araştırmadan sonra, projeye daha fazla kaynak ayırmadan önce proje hakkında konuşmanın ve fikir etrafında ilgi uyandırmanın iyi bir fikir olacağını fark ettim.

Cihaz, günde iki kez kullanıldığında son iki aydan beri çalışır durumdadır.

Bir termokupl'a geçme veya mevcut sensör seçimiyle kalma seçeneğim var. Termokupl, sıcaklıklara daha dayanıklıdır ve gerçekten çok küçük boyutta mevcuttur. Öte yandan DS18b20, Starbucks veya Dunkin Donuts'tan kahve satın aldığınızda çoğu kahve fincanında bulunan küçük oval yuvaya yerleştirilemeyecek kadar büyüktür.

Güvenlikle ilgili sorunlar da var. Lehimleme ve üretim sürecinde kullanılan kimyasalın kahveye sızması mümkündür. Karıştırıcının temizlenmesi de başka bir sorundur çünkü içinde pil olacaktır, bu nedenle tasarımın buna izin vermesi gerekir. Böyle bir şey tasarlamak zor değil, ama önemsiz de değil.

Katkıda bulunmakla ilgilenen birkaç yardımcı endüstriyel tasarımcı ile ön görüşmeye başladım, bakalım projenin nereye varacağını görelim. Projenin ticari bir başarıya ulaşması ve hayat kurtarmaya yardımcı olması harika olacak. Parmaklar Çapraz!