Miešadlo kávy HotOrNot: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Inteligentné miešadlo nápojov, ktoré vás upozorní, keď je bezpečné piť, bez popálenia.

Inšpirácia pre tento projekt bola moja vlastná. Mám tendenciu piť čaj príliš rýchlo, spáliť sa alebo sa popáliť v perách alebo jazyku a potom musím chvíľu počkať, kým čaj vychladne.

Nedávno tu bol výskum, ktorý poukázal na vzťah medzi pitím horúceho čaju a rakovinou pažeráka. Tu je odkaz na pôvodný dokument https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked -do-higher-rakoviny-riziko-štúdie-intl/index.html

Projekt je pokusom o nízky výkon pri vytváraní jednoduchého miešadla, ktoré je možné ponoriť do horúceho nápoja. Srdcom celého projektu je čip ATtiny85 bežiaci na 8Mhz. Snímanie teploty zaisťuje snímač DS18b20.

Zásoby

Čip ATtiny85 SOIC alebo modul Digispark

Senzor DS18b20

LED diódy WS2812B

A03416 Mosfet

Krok 1: Požiadavky a analýza

Na začiatku tejto myšlienky som predstavil, ako by používateľ chcel interagovať so zariadením a aké by mali mať skúsenosti. Rozhovor som poskytol pár svojim priateľom prostredníctvom sociálnych médií a chatových skupín. To mi pomohlo zistiť základné spoločné požiadavky.

Tu sú bežné požiadavky

1) Očakávam, že zariadenie bude fungovať dvakrát denne po dobu jedného mesiaca bez toho, aby bolo potrebné nabíjať.

2) Očakávam, že budem vedieť presnú teplotu, pri ktorej je môj nápoj.

3) Zariadenie by som mal byť schopný čistiť ľahko a tečúcou vodou.

4) Nemal by byť vôbec ťažký a mal by vážiť zhruba ceruzku.

5) Mal by mať tvar miešadla.

6) Mal by byť schopný prispôsobiť sa všetkým známym druhom hrnčeka na čaj/kávu, ktoré sú v mojom okolí k dispozícii.

Niektoré z nich bolo ľahké splniť (na základe skúseností), niektoré však boli veľkým otáznikom. Napriek tomu som začal objednávať diely a zostaviť základný pracovný obvod, ktorý som mohol otestovať a spresniť svoje ciele.

Pôvodne som uvažoval, že nedám Li -ion batériu z dôvodu vývozných obmedzení a certifikácií, ktoré by som musel absolvovať. Plánoval som svoj návrh okolo batérie CR2032.

Batéria bežala niekoľko dní, než sa vybila, a bola odmietnutá, pretože veľkosť produktu začína byť ťažkopádna. Niektorí moji priatelia odmietli celú myšlienku vymeniteľnej batérie.

Môj pôvodný prototyp bol tiež s červenou, žltou a zelenou diskrétnou diódou LED viazanou na I/O piny Attiny85.

Získaval som lepšie a lepšie informácie o správaní systému, čo prinieslo sebavedomie ísť ďalej a skúsiť kód Low Power pre Attiny85.

Krok 2: Prejdite na WS2812B a nízkoenergetický MOSFET

Presunul som svoje LED z diskrétnych na RGB WS2812, pretože som si uvedomil, že možno budem potrebovať ďalšie piny I/0 na iné použitie.

Tiež som prišiel na to, že diskrétne LED diódy nedokážu zaistiť dobrý rozsah osvetlenia, v ktoré som dúfal, bez toho, aby som sa uchýlil k PWM.

Mám skúsenosti s používaním LED diód WS2812B a veľmi sa mi páčili, ale jedinou starosťou mi bol ich pohotovostný odber prúdu, keď nesvietia. Každá dióda LED môže čerpať približne 1 mA z batérie, keď nie je zapnutá, a tým stráca energiu, keď slúži svojmu účelu.

Aj keď Attiny85 spal, súčasný odber DS18B20 a pásu WS2812LED s 8 LED diódami bol asi 40 mA, čo bola veľká problémová oblasť.

Bol tu nápad. Mohol som zapnúť LED diódy a senzor DS18b20 pomocou Mosfetu Logic Level.

Pozrel som sa na AO3416 MOSFET, ktorý má nízke Rds (zapnuté) 22 mohm, keď boli Vgs 1,8v. Tento MOSFET bol perfektnou voľbou pre zapojenie a vyskúšanie.

Pomocou MOSFET sa mi podarilo znížiť potrebu pohotovostného napájania zo 40mA na menej ako 1uA. Trochu som získal načas, pretože akonáhle bolo napájanie LED prerušené, musí sa znova inicializovať a trvalo nejaký čas, kým sa to stalo.

Hmatové tlačidlo na obrázku slúži na prebudenie Attiny85 z hlbokého spánku a spustenie merania teploty.

Celkovo som bol s celým obvodom spokojný a rozhodol som sa, že je načase navrhnúť DPS pre celý obvod.

Krok 3: Navrhovanie DPS

Trvalo mi chvíľu, kým som v EasyEDA navrhol DPS.

Najprv som urobil dva skoky viery

1) LED diódu SK6812 som netestoval, pretože som žiadnu nemal. Prečítal som si dokumentáciu LED a bola identická s LED WS2812B.

2) Nabíjací čip LTC4054 Li Ion, s jeho navrhovaním som nemal žiadne skúsenosti.

Prečítal som si veľa poznámok k návrhu oboch zariadení a zistil som, čo potrebujem.

V prípade LED diódy SK6812 som zistil, že ručné spájkovanie bude bolesť. Ale nemohol som nájsť alternatívu k tomu. Easy EDA nechal navrhnúť komponent a ja som ho použil. Skončil som tiež overením rozloženia podložky návrhu podľa mechanických výkresov LED a potvrdil som, že je v medziach špecifikácie.

LTC4054 bol dostatočne jednoduchý čip, s ktorým sa dalo pracovať. Nabíjací prúd Li Ion batérie som nastavil na 200mA, pretože moja batéria bola 300mA, čo spôsobuje, že nabíjací prúd je nižší ako 1C, a je celkovo dobrý pre batériu aj nabíjačku.

Kúpil som si batériu a prispôsobil som jej PCB. Rozmery dosky plošných spojov sú 30 mm x 15 mm a všetky komponenty sú na hornej strane dosky plošných spojov.

V posledný týždeň apríla som objednal na JLCPCB a PCB prišli prvý týždeň v máji.

Priateľ, ktorý má pevnú ruku a živobytie opravuje telefón, mi pomohol spájkovať všetky diely do DPS. Najťažší bol LED SK6812. Všetko bolo spájkované mimoriadne dobre a tiež som vykonal základné testy na diódach LED a ATtiny. Na obrázku nižšie sú LED diódy SK6812 dva biele obdĺžniky na okraji dosky, napravo od konektora USB Micro. LTC4054 je malý 5 -nožný čip v strede dosky. Biely obdĺžnik na spodnom okraji dosky (vpravo od LTC4054) je tlačidlo reset. ATtiny85 je osemnohý čip SOIC. tri podložky úplne vpravo majú pripojiť snímač teploty DS18b20.

Mám adaptér klipu SOIC, ktorý používam na programovanie ATtiny85, ako je uvedené nižšie.

Priebeh svojho projektu priebežne aktualizujem na Instagrame, vrátane videí.

Krok 4: Použitie miešadla

Ak chcete použiť miešadlo, stačí len urobiť

1) Namočte kovový snímač do nápoja.

2) Stlačte tlačidlo na miešadle

3) Počkajte, kým diódy LED na miešadle začnú žlto blikať. Váš nápoj má správnu teplotu na pitie.

Krok 5: Posunutie myšlienky vpred

Po výskume som si uvedomil, že by bolo dobré porozprávať sa o projekte a vzbudiť o neho záujem, kým naň vyhradím ďalšie zdroje.

Pri použití dvakrát denne bolo zariadenie v prevádzke od posledných dvoch mesiacov.

Mám na výber prejsť na termočlánok alebo zostať pri súčasnej voľbe senzora. Termočlánok je odolnejší voči teplotám a je k dispozícii v skutočne malých rozmeroch. DS18b20 je naopak dostatočne veľký na to, aby ho nebolo možné vložiť do malého oválneho otvoru, ktorý je k dispozícii vo väčšine šálok kávy, pri kúpe kávy v kaviarni Starbucks alebo Dunkin Donuts.

Problémy sú aj s bezpečnosťou. Je možné, že sa do kávy lúhujú chemikálie použité počas procesu spájkovania a výroby. Čistenie miešadla je ďalším problémom, pretože v jeho vnútri bude batéria, takže konštrukcia to musí umožniť. Navrhnúť niečo také nie je ťažké, ale nie je to ani triviálne.

Začal som predbežnú diskusiu s niekoľkými užitočnými priemyselnými dizajnérmi, ktorí majú záujem prispieť. Uvidíme, kam projekt povedie. Bude úžasné, ak sa projekt stane komerčným úspechom a pomôže zachrániť životy. Držím palce!