Míchadlo kávy HotOrNot: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Chytré míchadlo nápojů, které vás upozorní, když je bezpečné pít, aniž byste se popálili.

Inspirace pro tento projekt byla moje vlastní. Mám tendenci pít čaj příliš rychle, nechat se opálit nebo spálit na rtech nebo na jazyku a pak musím chvíli počkat, než čaj vychladne.

Nedávno proběhl výzkum, který poukázal na vztah mezi pitím horkého čaje a rakovinou jícnu. Zde je odkaz na původní dokument https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked -na-vyšší-riziko-rakoviny-studie-intl/index.html

Projekt je pokusem o nízkou spotřebu na vytvoření jednoduchého míchadla, které lze ponořit do horkého nápoje. Srdcem celého projektu je čip ATtiny85 běžící na 8Mhz. Snímání teploty zajišťuje senzor DS18b20.

Zásoby

ATtiny85 SOIC čip nebo modul Digispark

Senzor DS18b20

LED WS2812B

A03416 Mosfet

Krok 1: Požadavky a analýza

Myšlenku jsem zahájil představou, jak by uživatel chtěl komunikovat se zařízením a jaké by byly jeho zkušenosti. Vyzpovídal jsem pár mých přátel pomocí sociálních médií a chatovacích skupin. To mi pomohlo zjistit základní společné požadavky.

Zde jsou běžné požadavky

1) Očekávám, že zařízení bude fungovat dvakrát denně po dobu jednoho měsíce, aniž by bylo nutné nabíjet.

2) Očekávám, že budu znát přesnou teplotu, na které je můj nápoj.

3) Měl bych být schopen zařízení snadno čistit pod tekoucí vodou.

4) Neměl by být vůbec těžký a měl by vážit zhruba tužku.

5) Mělo by mít tvarový faktor míchadla.

6) Měl by se umět přizpůsobit každému známému druhu hrnečku na čaj/kávu, který je v mém okolí k dispozici.

Některé z nich bylo snadné splnit (na základě zkušeností), ale některé byly velké otazníky. Přesto jsem začal objednávat díly a sestavit základní pracovní obvod, který jsem mohl vyzkoušet a upřesnit své cíle.

Původně jsem uvažoval o tom, že nebudu používat Li Ion baterii kvůli exportním omezením a certifikacím, které bych musel absolvovat. Naplánoval jsem svůj návrh kolem baterie CR2032.

Baterie běžela několik dní, než se vybila, a byla odmítnuta, protože velikost produktu začala být těžkopádná. Někteří z mých přátel hlasovali pro celou myšlenku vyměnitelné baterie.

Můj původní prototyp byl také s červenou, žlutou a zelenou diskrétní LED připojenou k I/O pinům Attiny85.

Získával jsem lepší a lepší informace o chování systému, což přineslo sebevědomí do toho a zkusit kód Low Power pro Attiny85.

Krok 2: Přepněte na WS2812B a MOSFET s nízkým výkonem

Posunul jsem své LED z diskrétních na RGB WS2812, protože jsem si uvědomil, že možná budu potřebovat více pinů I/0 pro jiné použití.

Také jsem zjistil, že diskrétní LED diody nemohou zajistit dobrý rozsah osvětlení, ve které jsem doufal, aniž bych se uchýlil k PWM.

Měl jsem zkušenosti s používáním LED diod WS2812B a moc se mi líbily, ale moje jediná starost byla jejich odběr proudu v pohotovostním režimu, když nesvítí. Každá LED může čerpat asi 1 mA z baterie, když není zapnutá, a tím plýtvá energií, když slouží bez účelu.

I když Attiny85 spal, aktuální odběr DS18B20 a pásu WS2812LED s 8 LED diodami byl asi 40 mA, což byla velká problémová oblast.

Byl tu nápad. Mohl jsem zapnout LED diody a snímač DS18b20 pomocí Mosfetu Logic Level.

Upřel jsem oči na AO3416 MOSFET, který má nízké Rds (on) 22 mohm, když Vgs bylo 1,8 V. Tento MOSFET byl perfektní volbou pro zapojení do mého obvodu a vyzkoušení.

Pomocí MOSFET se mi podařilo snížit potřebu pohotovostního napájení ze 40 mA na méně než 1uA. Získal jsem trochu včas, protože jakmile bylo napájení LED přerušeno, musí být znovu inicializováno a trvalo to nějakou dobu.

Hmatové tlačítko na obrázku slouží k probuzení Attiny85 z hlubokého spánku a zahájení měření teploty.

Celkově jsem byl s celým obvodem spokojen a rozhodl jsem se, že je čas navrhnout DPS pro celý obvod.

Krok 3: Návrh desky plošných spojů

Trvalo mi chvíli, než jsem navrhl desku plošných spojů v EasyEDA.

Nejprve jsem udělal dva skoky víry

1) LED diodu SK6812 jsem netestoval, protože jsem žádnou neměl. Přečetl jsem si dokumentaci LED a byla identická s LED WS2812B.

2) Nabíjecí čip LTC4054 Li Ion, s jeho navrhováním jsem neměl zkušenosti.

Přečetl jsem si spoustu návrhových poznámek pro obě zařízení a přišel na to, co jsem potřeboval.

U LED diody SK6812 jsem přišel na to, že ruční pájení bude bolest. Ale nemohl jsem najít alternativu k tomu. Easy EDA nechal součást navrhnout a já ji použil. Také jsem skončil ověřováním rozložení podložky podle mechanických výkresů LED a potvrdil jsem, že spadá do specifikací.

LTC4054 byl dostatečně jednoduchý čip, se kterým se dalo pracovat. Nabíjecí proud Li Ion baterie jsem nastavil na 200mA, protože moje baterie byla 300mA, což činí nabíjecí proud méně než 1C, a je celkově dobrý pro baterii i nabíječku.

Koupil jsem si baterii a přizpůsobil jí svou desku plošných spojů. Rozměry desky plošných spojů jsou 30 mm x 15 mm a všechny součásti jsou na horní straně desky plošných spojů.

Zadal jsem objednávku na JLCPCB minulý týden v dubnu a PCB přišly první týden v květnu.

Kamarád, který má pevnou ruku a živobytně opravuje telefon, mi pomohl pájet všechny díly na DPS. Nejtěžší byla LED SK6812. Všechno bylo pájeno výjimečně dobře a také jsem provedl základní testy LED a ATtiny. Na obrázku níže jsou LED diody SK6812 dva bílé obdélníky na okraji desky, napravo od konektoru USB Micro. LTC4054 je malý 5nohý čip uprostřed desky. Bílý obdélník na spodním okraji desky (vpravo od LTC4054) je tlačítko pro reset. ATtiny85 je 8nohý čip SOIC. tři podložky zcela vpravo mají připojit teplotní senzor DS18b20.

Mám adaptér klipu SOIC, který používám k programování ATtiny85, jak je uvedeno níže.

Průběžně aktualizuji postup svého projektu na Instagramu a také videa.

Krok 4: Použití míchadla

Chcete -li použít míchadlo, stačí pouze

1) Ponořte kovový senzor do nápoje.

2) Stiskněte tlačítko na míchadle

3) Počkejte, až kontrolky na míchadle začnou blikat žlutě. Váš nápoj má správnou teplotu k vypití.

Krok 5: Posunutí myšlenky vpřed

Po průzkumu jsem si uvědomil, že by bylo dobré si o projektu promluvit a vzbudit o něj zájem, než do něj vložím více zdrojů.

Při používání dvakrát denně bylo zařízení v provozu od posledních dvou měsíců.

Mám na výběr přejít na termočlánek nebo zůstat u aktuální volby senzoru. Termočlánek je odolnější vůči teplotám a je k dispozici ve skutečně malé velikosti. DS18b20 je na druhou stranu dostatečně velký na to, aby jej nebylo možné zasunout do malého oválného otvoru, který je k dispozici ve většině šálků kávy, při nákupu kávy ve Starbucks nebo Dunkin Donuts.

Existují také problémy s bezpečností. Je možné, že se do kávy vyluhuje chemikálie použitá během procesu pájení a výroby. Čištění míchadla je dalším problémem, protože uvnitř bude baterie, takže design to musí umožňovat. Navrhnout něco takového není obtížné, ale není to ani triviální.

Začal jsem předběžnou diskusi s několika užitečnými průmyslovými designéry, kteří se zdají mít zájem přispět, uvidíme, kam projekt povede. Bude úžasné, pokud se projekt stane komerčním úspěchem a pomůže zachránit životy. Zkřížené prsty!