Agitator de cafea HotOrNot: 5 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Un agitator inteligent pentru băuturi pentru a anunța când este sigur să bei fără să fii ars.

Inspirația pentru acest proiect a fost a mea. Tind să beau ceai prea repede și mă simt sau ars în buze sau în limbă și apoi trebuie să aștept o vreme pentru ca ceaiul să se răcească.

Recent, a existat o cercetare care a arătat o relație între consumul de ceai fierbinte și cancerul esofagian. Iată linkul către lucrarea originală https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked -pentru-studiu-de-risc-mai-mare-cancer-intl / index.html

Proiectul este o încercare de putere redusă de a crea un agitator simplu care poate fi scufundat într-o băutură fierbinte. Inima întregului proiect este un cip ATtiny85 care rulează la 8Mhz. Detectarea temperaturii este asigurată de un senzor DS18b20.

Provizii

ATtiny85 SOIC Chip sau un modul Digispark

Senzor DS18b20

LED-uri WS2812B

A03416 Mosfet

Pasul 1: Cerințe și analiză

Am început ideea imaginându-mi cum ar dori utilizatorul să interacționeze cu dispozitivul și care ar fi experiența lor. Am intervievat câțiva prieteni utilizând social media și grupuri de chat. Acest lucru m-a ajutat să-mi dau seama de cerințele comune care stau la baza.

Iată cerințele comune

1) Mă aștept ca dispozitivul să funcționeze de două ori pe zi timp de o lună, fără a fi nevoie să încarc.

2) Ma astept sa stiu exact temperatura la care se afla bautura mea.

3) Ar trebui să pot curăța dispozitivul cu ușurință și cu apă curentă.

4) Nu ar trebui să fie deloc greu și ar trebui să cântărească aproximativ un creion.

5) Ar trebui să aibă factorul de formă al unui agitator.

6) Ar trebui să se poată adapta la orice tip cunoscut de ceai / cafea disponibil în jurul meu.

Unele dintre acestea erau ușor de întâlnit (pe baza experienței), dar altele erau semne de întrebare mari. Cu toate acestea, am început să comand piese și să pun la punct un circuit de lucru de bază pentru a-mi putea testa și perfecționa obiectivele.

M-am gândit inițial să nu pun o baterie Li Ion din cauza restricțiilor la export și a certificărilor prin care aș avea nevoie să trec. Mi-am planificat designul în jurul unei baterii CR2032.

Bateria a funcționat destul de multe zile înainte de a se descărca și a fost respinsă, deoarece dimensiunea produsului începea să devină greoaie. Unii dintre prietenii mei au votat întreaga idee a unei baterii înlocuibile.

Prototipul meu inițial era, de asemenea, cu un LED discret roșu, galben și verde legat de pinii I / O ai lui Attiny85.

Am obținut informații din ce în ce mai bune despre comportamentul sistemului, ceea ce a adus încredere pentru a continua și a încerca codul Low Power pentru Attiny85.

Pasul 2: Treceți la WS2812B și MOSFET de consum redus

Mi-am schimbat LED-ul de la discret la unul RGB WS2812, pentru că mi-am dat seama că s-ar putea să am nevoie de mai mulți pini I / 0 pentru alte utilizări.

De asemenea, mi-am dat seama că LED-urile discrete nu pot oferi o gamă bună de iluminare la care speram, fără să apelez la PWM.

Am avut experiență folosind LED-urile WS2812B și mi-au plăcut mult, dar singura mea grijă a fost extragerea curentului de așteptare atunci când nu sunt aprinse. Fiecare LED poate extrage aproximativ 1mA din baterie atunci când nu este aprins, risipind astfel energie atunci când nu are niciun scop.

Chiar și atunci când Attiny85 dormea, atragerea actuală a modelului DS18B20 și a benzii WS2812LED de 8 LED-uri era de aproximativ 40mA, ceea ce reprezenta o problemă mare.

A existat o idee. Aș putea porni LED-urile și senzorul DS18b20 folosind un Mosfet Logic Level.

Mi-am pus ochii pe MOSFET-ul AO3416 care are un Rds scăzut (pornit) de 22mohm când Vgs era 1,8v. Acest MOSFET a fost o alegere perfectă pentru a pune în circuitul meu și a încerca.

Am reușit să scad nevoia de putere de așteptare de la 40mA la sub 1uA folosind MOSFET. Am câștigat puțin la timp, pentru că, odată ce alimentarea LED-ului a fost întreruptă, trebuie reinitializată și acest lucru a durat ceva timp.

Butonul tactil din imagine este utilizat pentru a trezi Attiny85 din somn profund și a începe să măsoare temperatura.

În general, am fost mulțumit de întregul circuit și am decis că este timpul să proiectăm un PCB pentru întregul circuit.

Pasul 3: Proiectarea unui PCB

Mi-a luat ceva timp să proiectez un PCB în EasyEDA.

În primul rând, am făcut două salturi de credință

1) Nu am testat LED-ul SK6812 pentru că nu aveam niciunul. Am citit documentația cu LED-uri și a fost identică cu LED-ul WS2812B.

2) Cipul încărcătorului Li Ion LTC4054, nu am avut experiență în proiectarea cu el.

Am citit o mulțime de note de proiectare pentru ambele dispozitive și mi-am dat seama de ce aveam nevoie.

Pentru LED-ul SK6812, mi-am dat seama că lipirea manuală va fi o durere. Dar nu am putut găsi o alternativă la aceasta. Easy EDA a avut componenta proiectată și am folosit-o. De asemenea, am ajuns să verific aspectul pad-ului proiectului în raport cu desenele mecanice cu LED-uri și am confirmat că se încadrează în spec.

LTC4054 a fost un cip suficient de simplu pentru a lucra. Am setat curentul de încărcare al bateriei Li Ion la 200mA, deoarece bateria mea era de 300mA, ceea ce face ca curentul de încărcare să fie mai mic de 1C și, în general, este bun pentru baterie și încărcător.

Am cumpărat o baterie și mi-am dimensionat PCB-ul. Dimensiunile PCB sunt de 30mm x 15mm și toate componentele sunt în partea superioară a PCB-ului.

Am făcut o comandă la JLCPCB în ultima săptămână a lunii aprilie, iar PCB-urile au venit în prima săptămână a lunii mai.

Un prieten care are mâna constantă și repară telefonul pentru o viață m-a ajutat să lipesc toate piesele pentru PCB. Cel mai dificil a fost LED-ul SK6812. Totul a fost lipit excepțional de bine și am făcut teste de bază pe LED-uri și ATtiny. În imaginea de mai jos, LED-urile SK6812 sunt cele două dreptunghiuri albe de pe marginea plăcii, în dreapta conectorului USB Micro. LTC4054 este cipul mic cu 5 picioare din mijlocul plăcii. Dreptunghiul alb de pe marginea de jos a plăcii (dreapta LTC4054) este butonul de resetare. ATtiny85 este cipul SOIC cu 8 picioare. cele trei plăcuțe din extrema dreaptă trebuie să conecteze senzorul de temperatură DS18b20.

Am un adaptor clip SOIC pe care îl folosesc pentru a programa ATtiny85 așa cum se arată mai jos.

Îmi actualizez în continuare progresul proiectului pe Instagram, și cu videoclipuri.

Pasul 4: Utilizarea agitatorului

Pentru a utiliza agitatorul, tot ce trebuie să faceți este

1) Scufundați senzorul de metal în băutura dvs.

2) Apăsați butonul de pe Agitator

3) Așteptați ca ledurile de pe agitator să înceapă să clipească galben. Băutura dvs. este la temperatura potrivită pentru a bea.

Pasul 5: Luați ideea înainte

După cercetări, mi-am dat seama că ar fi o idee bună să vorbesc despre proiect și să generez interes în jurul ideii înainte de a-mi angaja mai multe resurse.

Dispozitivul a funcționat din ultimele două luni, când a fost utilizat de două ori pe zi.

Am de ales să mă mut la un termocuplu sau să rămân la alegerea curentă a senzorului. Termocuplul este mai rezistent la temperaturi și este disponibil într-o dimensiune foarte mică. DS18b20, pe de altă parte, este suficient de mare pentru a nu putea fi introdus în micul slot oval care este disponibil în majoritatea ceștilor de cafea, atunci când cumpărați cafea la Starbucks sau Dunkin Donuts.

Există și probleme cu siguranța. Este posibil ca substanța chimică utilizată în timpul procesului de lipire și de fabricație să se infiltreze în cafea. Curățarea agitatorului este o altă problemă, deoarece va exista o baterie în interiorul acestuia, astfel încât proiectarea trebuie să poată permite acest lucru. Nu este dificil să proiectezi așa ceva, dar nu este și banal.

Am început discuții preliminare cu câțiva designeri industriali de ajutor care par să fie interesați să contribuie, să vedem unde duce proiectul. Va fi minunat dacă proiectul va deveni un succes comercial și va ajuta la salvarea de vieți. Degete încrucișate!