HotOrNot бъркалка за кафе: 5 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Интелигентна бъркалка за напитки, за да уведомите кога е безопасно да се пие, без да се изгорите.

Вдъхновението за този проект беше мое собствено. Склонен съм да пия чай твърде бързо и да се изпея или изгоря в устните или езика и след това трябва да изчакам известно време, докато чайът се охлади.

Наскоро имаше проучване, което показа връзка между пиенето на горещ чай и рака на хранопровода. Ето връзката към оригиналния документ https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked -до-по-висок-рак-риск-проучване-intl/index.html

Проектът е опит с ниска мощност за създаване на обикновена бъркалка, която може да се потопи в гореща напитка. Сърцето на целия проект е чип ATtiny85, работещ на 8Mhz. Измерването на температурата се осигурява от сензор DS18b20.

Консумативи

SOtin чип ATtiny85 или модул Digispark

Сензор DS18b20

WS2812B светодиоди

A03416 Mosfet

Стъпка 1: Изисквания и анализ

Започнах идеята, като си представях как потребителят би искал да взаимодейства с устройството и какъв би бил техният опит. Интервюирах няколко мои приятели, използвайки социални медии и чат групи. Това ми помогна да разбера основните общи изисквания.

Ето общите изисквания

1) Очаквам устройството да работи два пъти дневно в продължение на месец, без да е необходимо да се зарежда.

2) Очаквам да знам точната температура на моята напитка.

3) Трябва да мога да почиствам устройството лесно и с течаща вода.

4) Изобщо не трябва да е тежък и трябва да тежи приблизително около молив.

5) Тя трябва да има форм -фактора на бъркалка.

6) Тя трябва да може да се адаптира към всеки известен вид чаша за чай/кафе, налична около мен.

Някои от тях бяха лесни за среща (въз основа на опит), но някои бяха големи въпросителни. Въпреки това започнах да поръчвам части и да съставя основна работна верига, която мога да тествам и да усъвършенствам целите си.

Първоначално мислех да не поставя литиево -йонна батерия поради ограниченията за износ и сертификатите, които ще изисквам да премина. Планирах дизайна си около батерия CR2032.

Батерията работи доста дни, преди да се изтощи и беше отхвърлена, тъй като размерът на продукта започваше да става тромав. Някои от моите приятели гласуваха цялата идея за сменяема батерия.

Първоначалният ми прототип също беше с червен, жълт и зелен дискретен светодиод, свързан към I/O пиновете на Attiny85.

Получих все по -добра информация за поведението на системата, което вдъхна увереност да продължа напред и да опитам кода с ниска мощност за Attiny85.

Стъпка 2: Преминете към WS2812B и MOSFET с ниска мощност

Преместих моя светодиод от дискретен към RGB WS2812, защото осъзнах, че може да се нуждая от повече I/0 пинове за други приложения.

Също така разбрах, че отделните светодиоди не могат да осигурят добър обхват на осветление, на който се надявах, без да прибягвам до ШИМ.

Имах опит с използването на светодиодите WS2812B и много ми харесаха, но единственото ми притеснение беше тяхното текущо теглене в режим на готовност, когато не светят. Всеки светодиод може да черпи около 1mA от батерията, когато не е включена, като по този начин губи енергия, когато не служи за нищо.

Дори когато Attiny85 спеше, текущото теглене на DS18B20 и WS2812LED лентата от 8 светодиода беше около 40mA, което беше голям проблем.

Имаше идея. Мога да включа светодиодите и сензора DS18b20 с помощта на Логично ниво Mosfet.

Погледнах към AO3416 MOSFET, който има ниски Rds (on) от 22mohm, когато Vgs беше 1.8v. Този MOSFET беше перфектен избор да вкарам в моята верига и да опитам.

Успях да намаля нуждата от мощност в режим на готовност от 40mA на под 1uA, като използвах MOSFET. Спечелих малко навреме, защото след прекъсване на захранването на светодиода, той трябва да се реинициализира и това отне известно време.

Тактилният бутон в изображението се използва, за да събуди Attiny85 от дълбок сън и да започне да измерва температурата.

Като цяло бях доволен от цялата схема и реших, че е време да проектирам печатна платка за цялата схема.

Стъпка 3: Проектиране на печатна платка

Отне ми известно време да проектирам печатна платка в EasyEDA.

Първо направих два скока на вяра

1) Не тествах светодиода SK6812, защото нямах такъв. Прочетох документацията за светодиодите и тя беше идентична с светодиода WS2812B.

2) Чип зарядното устройство LTC4054 Li Ion, нямах опит с проектирането с него.

Прочетох много дизайнерски бележки за двете устройства и разбрах какво ми трябва.

За светодиода SK6812 разбрах, че запояването му на ръка ще бъде болка. Но не можах да намеря алтернатива. Easy EDA е проектирала компонента и аз го използвах. Също така в крайна сметка проверих оформлението на подложката на дизайна спрямо LED механичните чертежи и потвърдих, че е в рамките на спецификациите.

LTC4054 беше достатъчно прост чип за работа. Зададох тока на зареждане на Li -Ion батерията на 200mA, тъй като батерията ми беше 300mA, което прави тока на зареждане по -малко от 1C и като цяло е добър за батерията и зарядното устройство.

Купих батерия и оразмерих печатната си платка. Размерите на печатната платка са 30 мм х 15 мм и всички компоненти са от горната страна на печатната платка.

Направих поръчка в JLCPCB през последната седмица на април и печатните платки дойдоха през първата седмица на май.

Един приятел, който има стабилна ръка и ремонтира телефона си, ми помогна да запоя всички части за печатната платка. Най -трудният беше светодиодът SK6812. Всичко беше запоено изключително добре и направих основни тестове върху светодиодите и ATtiny. На изображението по -долу, светодиодите SK6812 са двата бели правоъгълника на ръба на платката, отдясно на USB Micro конектора. LTC4054 е малкият чип с 5 крака в средата на дъската. Белият правоъгълник в долния край на дъската (вдясно от LTC4054) е бутонът за нулиране. ATtiny85 е 8 -кратък SOIC чип. трите подложки в най -крайния десен ъгъл са за свързване на температурния сензор DS18b20.

Имам адаптер за SOIC клип, който използвам за програмиране на ATtiny85, както е показано по -долу.

Продължавам да актуализирам напредъка на проекта си в Instagram, както и с видеоклипове.

Стъпка 4: Използване на бъркалката

За да използвате бъркалката, всичко, което трябва да направите, е

1) Потопете сензора за метал в напитката си.

2) Натиснете бутона на бъркалката

3) Изчакайте светодиодите на бъркалката да започнат да мигат жълто. Вашата напитка е с подходящата температура за пиене.

Стъпка 5: Пренасяне на идеята напред

След проучване разбрах, че би било добра идея да говоря за проекта и да генерирам интерес около идеята, преди да отделя повече ресурси за нея.

Устройството работи от последните два месеца, когато се използва два пъти дневно.

Имам избор да премина към термодвойка или да остана при текущия избор на сензор. Термодвойката е по -устойчива на температури и се предлага в наистина малък размер. DS18b20 от друга страна е достатъчно голям, за да не може да бъде поставен в малкия овален слот, който се предлага в повечето чаши за кафе, когато купувате кафе в Starbucks или Dunkin Donuts.

Има и проблеми с безопасността. Възможно е химикалът, използван по време на запояването и производствения процес, да се изтече в кафето. Почистването на бъркалката е друг проблем, тъй като вътре в нея ще има батерия, така че дизайнът трябва да позволява това. Не е трудно да се проектира нещо подобно, но не е и тривиално.

Започнах предварителна дискусия с няколко полезни индустриални дизайнери, които изглежда имат интерес да допринесат, нека видим докъде води проектът. Ще бъде страхотно, ако проектът стане търговски успех и помогне за спасяването на човешки животи. Стискам палци!