أداة تقليب القهوة HotOrNot: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

أداة تقليب ذكية للمشروبات لتنبيهك عندما يكون الشرب آمنًا دون التعرض للحرق.

كان مصدر إلهامي لهذا المشروع ملكي. أميل إلى شرب الشاي بسرعة كبيرة ، وأتعرض للغناء أو الحرق في الشفتين أو اللسان ثم أضطر إلى الانتظار لفترة حتى يبرد الشاي.

في الآونة الأخيرة ، كان هناك بحث أشار إلى وجود علاقة بين شرب الشاي الساخن وسرطان المريء. ها هو الرابط للورقة الأصلية https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked -إلى-دراسة-مخاطر-سرطان-intl / index.html

المشروع عبارة عن محاولة منخفضة الطاقة لإنشاء محرك بسيط يمكن غمسه داخل مشروب ساخن. قلب المشروع بأكمله هو شريحة ATtiny85 تعمل بسرعة 8 ميجا هرتز. يتم توفير استشعار درجة الحرارة بواسطة مستشعر DS18b20.

اللوازم

ATtiny85 SOIC Chip أو Digispark Module

مستشعر DS18b20

WS2812B LED

A03416 موسفيت

الخطوة الأولى: المتطلبات والتحليل

بدأت الفكرة بتخيل كيف يرغب المستخدم في التفاعل مع الجهاز وماذا ستكون تجربته. لقد أجريت مقابلة مع اثنين من أصدقائي باستخدام وسائل التواصل الاجتماعي ومجموعات الدردشة. ساعدني هذا في معرفة المتطلبات المشتركة الأساسية.

فيما يلي المتطلبات المشتركة

1) أتوقع أن يعمل الجهاز مرتين في اليوم لمدة شهر دون الحاجة إلى الشحن.

2) أتوقع معرفة درجة الحرارة الدقيقة لمشروبي.

3) يجب أن أكون قادرًا على تنظيف الجهاز بسهولة وبمياه جارية.

4) يجب ألا يكون ثقيلًا على الإطلاق ، ويجب أن يزن تقريبًا قلم رصاص.

5) يجب أن يكون لها شكل عامل النمام.

6) يجب أن تكون قادرة على التكيف مع كل نوع معروف من أكواب الشاي / القهوة المتوفرة حولي.

كان من السهل مقابلة بعض هؤلاء (بناءً على الخبرة) ، لكن بعضها كان علامات استفهام كبيرة. ومع ذلك ، بدأت في طلب قطع الغيار وتجميع دائرة عمل أساسية يمكنني اختبارها وتحسينها.

فكرت في البداية في عدم وضع بطارية Li Ion بسبب قيود التصدير والشهادات التي سأطلبها. خططت لتصميمي حول بطارية CR2032.

تم تشغيل البطارية لبضعة أيام قبل نفادها وتم رفضها نظرًا لأن حجم المنتج بدأ يصبح مرهقًا. صوّت بعض أصدقائي على الفكرة الكاملة لبطارية قابلة للاستبدال.

كان النموذج الأولي الخاص بي أيضًا مزودًا بمؤشر LED منفصل باللون الأحمر والأصفر والأخضر مرتبط بدبابيس الإدخال / الإخراج في Attiny85.

حصلت على معلومات أفضل وأفضل حول سلوك النظام ، مما جلب الثقة للمضي قدمًا ومحاولة رمز الطاقة المنخفضة لـ Attiny85.

الخطوة 2: التحول إلى WS2812B و Low Power MOSFET

لقد قمت بتحويل مؤشر LED الخاص بي من المصابيح المنفصلة إلى RGB WS2812 ، لأنني أدركت أنني قد أحتاج إلى المزيد من دبابيس I / 0 لاستخدامات أخرى.

لقد اكتشفت أيضًا أن مصابيح LED المنفصلة لا يمكنها توفير مجموعة جيدة من الإضاءة التي كنت أتمنى الحصول عليها ، دون اللجوء إلى PWM.

كانت لدي خبرة في استخدام WS2812B LED وأعجبني كثيرًا ، لكن قلقي الوحيد كان سحب الاستعداد الحالي عندما لا تكون مضاءة. يمكن لكل LED سحب حوالي 1 مللي أمبير من البطارية عندما لا تكون قيد التشغيل ، وبالتالي تهدر الطاقة عندما لا تخدم أي غرض.

حتى عندما كان Attiny85 نائمًا ، كان السحب الحالي لـ DS18B20 وشريط WS2812LED من 8 مصابيح LED حوالي 40 مللي أمبير ، وهي منطقة مشكلة كبيرة.

كانت هناك فكرة. يمكنني تشغيل مصابيح LED ومستشعر DS18b20 باستخدام Logic Level Mosfet.

أضع عيني على AO3416 MOSFET الذي يحتوي على طرق منخفضة (تشغيل) تبلغ 22 ميجا أوم عندما كان Vgs 1.8 فولت. كان هذا MOSFET خيارًا مثاليًا لوضعه في دائري والمحاولة.

تمكنت من خفض الحاجة إلى الطاقة الاحتياطية من 40 مللي أمبير إلى أقل من 1uA باستخدام MOSFET. لقد اكتسبت القليل في الوقت المحدد ، لأنه بمجرد قطع الطاقة عن LED ، يجب إعادة تهيئتها واستغرق ذلك بعض الوقت.

يتم استخدام الزر الملموس في الصورة لإيقاظ Attiny85 من النوم العميق والبدء في قياس درجة الحرارة.

بشكل عام ، كنت سعيدًا بالدائرة بأكملها وقررت أن الوقت قد حان لتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور للدائرة بأكملها.

الخطوة 3: تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور

استغرق الأمر مني بعض الوقت لتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور في EasyEDA.

أولاً ، كانت هناك قفزتان من الإيمان قمت بهما

1) لم أختبر SK6812 LED لأنه لم يكن لدي أي شيء. قرأت عن وثائق LED وكانت مطابقة لـ WS2812B LED.

2) رقاقة شاحن LTC4054 Li Ion ، لم يكن لدي أي خبرة في التصميم معها.

قرأت الكثير من ملاحظات التصميم لكل من الجهازين واكتشفت ما أحتاجه.

بالنسبة لـ SK6812 LED ، اكتشفت أن لحامها باليد سيكون بمثابة ألم. لكنني لم أجد بديلًا لها. صممت Easy EDA المكون ، واستخدمته. انتهى بي الأمر أيضًا بالتحقق من تخطيط لوحة التصميم مقابل الرسومات الميكانيكية LED وأكدت أنها ضمن المواصفات.

كان LTC4054 شريحة بسيطة بما يكفي للعمل معها. قمت بضبط تيار الشحن لبطارية Li Ion على 200 مللي أمبير ، حيث كانت بطاريتي 300 مللي أمبير ، مما يجعل تيار الشحن أقل من 1C ، وهو جيد بشكل عام للبطارية والشاحن.

لقد اشتريت بطارية وقمت بتغيير حجم ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاص بي إليها. تبلغ أبعاد PCB 30 مم × 15 مم ، وجميع المكونات موجودة على الجانب العلوي من ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

لقد قدمت طلبًا في JLCPCB في الأسبوع الأخير من شهر أبريل ، وجاءت PCB بحلول الأسبوع الأول من شهر مايو.

ساعدني صديق لديه يد ثابتة ويقوم بإصلاح الهاتف من أجل لقمة العيش في لحام جميع أجزاء PCB. الأصعب كان SK6812 LED. تم لحام كل شيء جيدًا بشكل استثنائي ، وقد أجريت اختبارات أساسية على مصابيح LED و ATtiny أيضًا. في الصورة أدناه ، فإن مصابيح SK6812 LED عبارة عن مستطيلين أبيضين على حافة اللوحة ، على يمين موصل USB Micro. LTC4054 هي شريحة صغيرة ذات 5 أرجل في منتصف اللوحة. المستطيل الأبيض الموجود على الحافة السفلية للوحة (يمين LTC4054) هو زر إعادة الضبط. ATtiny85 هي شريحة SOIC ذات 8 أرجل. الوسادات الثلاث في أقصى اليمين لتوصيل مستشعر درجة الحرارة DS18b20.

لدي محول مقطع SOIC الذي أستخدمه لبرمجة ATtiny85 كما هو موضح أدناه.

أستمر في تحديث تقدم مشروعي على Instagram ، مع مقاطع الفيديو أيضًا.

الخطوة 4: استخدام النمام

لاستخدام المحرض ، كل ما عليك فعله هو

1) اغمس المستشعر المعدني في مشروبك.

2) اضغط على الزر الموجود على المحرك

3) انتظر حتى تبدأ المصابيح الموجودة على المحرض في الوميض باللون الأصفر. مشروبك في درجة حرارة مناسبة للشرب.

الخطوة الخامسة: المضي قدمًا بالفكرة

أدركت بعد البحث أنه سيكون من الجيد التحدث عن المشروع وإثارة الاهتمام بالفكرة قبل تخصيص المزيد من الموارد لها.

الجهاز يعمل منذ الشهرين الماضيين عند استخدامه مرتين يوميا.

لدي خيار الانتقال إلى مزدوج حراري أو البقاء مع اختيار المستشعر الحالي. المزدوجة الحرارية أكثر مقاومة لدرجات الحرارة ومتوفرة بحجم صغير جدًا. من ناحية أخرى ، فإن DS18b20 كبير بما يكفي بحيث لا يمكن إدخاله في الفتحة البيضاوية الصغيرة المتوفرة في معظم فناجين القهوة ، عند شراء القهوة في ستاربكس أو دانكن دوناتس.

هناك مشاكل تتعلق بالسلامة أيضًا. من الممكن أن تتسرب المادة الكيميائية المستخدمة أثناء عملية اللحام والتصنيع إلى القهوة. يعد تنظيف المحرك مشكلة أخرى ، حيث ستكون هناك بطارية بداخله ، لذلك يجب أن يكون التصميم قادرًا على السماح بذلك. ليس من الصعب تصميم شيء كهذا ، لكنه ليس تافهًا أيضًا.

لقد بدأت مناقشة أولية مع اثنين من المصممين الصناعيين المعاونين الذين يبدو أنهم مهتمون بالمساهمة ، دعنا نرى إلى أين يؤدي المشروع. سيكون من الرائع أن يصبح المشروع نجاحًا تجاريًا ويساعد في إنقاذ الأرواح. تشابك الاصابع!