HotOrNot Kafferører: 5 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

En smart drikkevarestirrer til at underrette, hvornår det er sikkert at drikke uden at blive brændt.

Inspirationen til dette projekt var min egen. Jeg har en tendens til at drikke te for hurtigt og bliver synget eller brændt i læberne eller tungen og skal derefter vente et stykke tid, inden teen er afkølet.

For nylig var der en forskning, der pegede på en sammenhæng mellem at drikke varm te og kræft i spiserøret. Her er linket til det originale papir https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked -til-højere-kræft-risiko-undersøgelse-intl/index.html

Projektet er et lavt strømforsøg på at skabe en simpel omrører, som kan dyppes inde i en varm drik. Hjertet i hele projektet er en ATtiny85 -chip, der kører på 8Mhz. Temperaturfølelsen leveres af en DS18b20 -sensor.

Forbrugsvarer

ATtiny85 SOIC -chip eller et Digispark -modul

DS18b20 Sensor

WS2812B LED'er

A03416 Mosfet

Trin 1: Krav og analyse

Jeg startede ideen med at forestille mig, hvordan brugeren gerne vil interagere med enheden, og hvad ville deres oplevelse være. Jeg interviewede et par af mine venner ved hjælp af sociale medier og chatgrupper. Dette hjalp mig med at finde ud af underliggende fælles krav.

Her er de fælles krav

1) Jeg forventer, at enheden fungerer to gange om dagen i en måned uden at skulle oplade.

2) Jeg forventer at vide den nøjagtige temperatur, min drik er ved.

3) Jeg skal være i stand til let at rengøre enheden og med rindende vand.

4) Den skal slet ikke være tung og bør veje nogenlunde omkring en blyant.

5) Den skal have formfaktor som en omrører.

6) Det burde være i stand til at tilpasse sig enhver kendt slags te/kaffekrus, der er tilgængeligt omkring mig.

Nogle af disse var lette at møde (baseret på erfaring), men nogle var store spørgsmålstegn. Ikke desto mindre begyndte jeg at bestille dele og sammensatte et grundlæggende arbejdskredsløb, jeg kunne teste og forfine mine mål.

Jeg tænkte oprindeligt på ikke at sætte et Li Ion -batteri på grund af eksportrestriktioner og certificeringer, jeg ville kræve at gennemgå. Jeg planlagde mit design omkring et CR2032 batteri.

Batteriet kørte i et par dage, før det blev afladet og blev afvist, da produktstørrelsen begyndte at blive besværlig. Nogle af mine venner ned stemte hele ideen om et udskifteligt batteri.

Min første prototype var også med en rød, gul og grøn diskret LED bundet til I/O -benene på Attiny85.

Jeg fik bedre og bedre information om systemets adfærd, hvilket bragte tillid til at gå videre og prøve Low Power -koden til Attiny85.

Trin 2: Skift til WS2812B og Low Power MOSFET

Jeg skiftede min LED fra diskrete til RGB WS2812, fordi jeg indså, at jeg muligvis har brug for flere I/0 -pins til andre formål.

Jeg fandt også ud af, at de diskrete LED'er ikke kan levere en god belysning, som jeg håbede på uden at ty til PWM.

Jeg havde erfaring med at bruge WS2812B LED'erne, og jeg kunne godt lide dem meget, men min eneste bekymring var deres standby nuværende tegning, når de ikke er tændt. Hver LED kan trække cirka 1 mA fra batteriet, når det ikke er tændt, og dermed spilde strøm, når det ikke tjener noget formål.

Selv da Attiny85 sov, var den nuværende tegning af DS18B20 og WS2812LED -strimlen med 8 LED'er omkring 40mA, hvilket var et stort problemområde.

Der var en idé. Jeg kunne tænde lysdioderne og DS18b20 -sensoren ved hjælp af en Logic Level Mosfet.

Jeg satte mine øjne på AO3416 MOSFET, som har en lav Rds (on) på 22mohm, da Vgs var 1.8v. Denne MOSFET var et perfekt valg at sætte i mit kredsløb og prøve.

Det lykkedes mig at sænke standby -strømbehovet fra 40mA til under 1uA ved hjælp af MOSFET. Jeg fik lidt til tiden, for når strømmen til LED'en blev afbrudt, skal den geninitialiseres, og det tog noget tid at ske.

Den taktile knap på billedet bruges til at vække Attiny85 fra dyb søvn og begynde at måle temperaturen.

Samlet set var jeg tilfreds med hele kredsløbet og besluttede, at det var på tide at designe et printkort til hele kredsløbet.

Trin 3: Design af et printkort

Det tog mig et stykke tid at designe et printkort i EasyEDA.

For det første var der to trosspring, jeg tog

1) Jeg testede ikke SK6812 LED, fordi jeg ikke havde nogen. Jeg læste op på LED -dokumentationen, og den var identisk med WS2812B LED.

2) LTC4054 Li Ion -opladerchippen, jeg havde ingen erfaring med at designe med den.

Jeg læste op på en masse designnotater til begge enheder og fandt ud af, hvad jeg havde brug for.

For SK6812 LED fandt jeg ud af, at lodning i hånden vil være en smerte. Men jeg kunne ikke finde et alternativ til det. Easy EDA fik designet komponenten, og jeg brugte den. Jeg endte også med at verificere padens layout af designet mod de mekaniske LED -tegninger og bekræftede, at det var inden for spec.

LTC4054 var en simpel chip nok til at arbejde med. Jeg indstillede ladestrømmen på Li Ion -batteriet til 200mA, da mit batteri var 300mA, hvilket gør ladestrømmen mindre end 1C, og er generelt god til batteriet og opladeren.

Jeg købte et batteri og dimensionerede mit printkort til det. PCB -dimensionerne er 30 mm x 15 mm, og alle komponenterne er på oversiden af printkortet.

Jeg bestilte hos JLCPCB i sidste uge af april, og printkortet kom i den første uge af maj.

En ven, der har en stabil hånd og reparerer telefonen til livs, hjalp mig med at lodde alle dele til printkortet. Det sværeste var SK6812 LED. Alt blev loddet usædvanligt godt, og jeg har også lavet grundlæggende test på LED'erne og ATtiny. På billedet herunder er SK6812 LED'erne de to hvide rektangler på kanten af kortet, til højre for USB Micro -stikket. LTC4054 er den lille 5 -benede chip i midten af brættet. Det hvide rektangel på brættets nederste kant (til højre for LTC4054) er nulstillingsknappen. ATtiny85 er den 8 -benede SOIC -chip. de tre puder yderst til højre er at tilslutte DS18b20 temperatursensoren.

Jeg har en SOIC clip -adapter, som jeg bruger til at programmere ATtiny85 som vist herunder.

Jeg bliver ved med at opdatere mit projektforløb på Instagram, også med videoer.

Trin 4: Brug af omrører

Alt du skal gøre er at bruge omrører

1) Dyp metalsensoren ned i din drikkevare.

2) Tryk på knappen på omrører

3) Vent til lysdioderne på omrøreren begynder at blinke gult. Din drik har den rigtige temperatur at drikke.

Trin 5: At tage ideen videre

Jeg indså efter forskning, at det ville være en god idé at tale om projektet og skabe interesse omkring ideen, før jeg forpligter mig flere ressourcer til det.

Enheden har været i drift siden de sidste to måneder, når den blev brugt to gange dagligt.

Jeg har valget om at flytte til et termoelement eller blive ved med det aktuelle sensorvalg. Termoelementet er mere modstandsdygtigt over for temperaturer og fås i virkelig lille størrelse. DS18b20 er derimod stor nok til ikke at kunne indsættes i den lille ovale slot, der fås i de fleste kaffekopper, når du køber kaffe på en Starbucks eller Dunkin Donuts.

Der er også problemer med sikkerhed. Det er muligt, at kemikalie, der anvendes under lodning og fremstillingsproces, vil udvaskes i kaffen. Rengøring af omrører er et andet problem, da der vil være et batteri inde i det, så designet skal kunne tillade det. Det er ikke svært at designe sådan noget, men det er heller ikke trivielt.

Jeg har startet en indledende diskussion med et par hjælpsomme industridesignere, der synes at være interesserede i at bidrage, lad os se, hvor projektet fører til. Det vil være fantastisk, hvis projektet bliver en kommerciel succes og hjælper med at redde liv. Med krydsede fingre!