Máy khuấy cà phê HotOrNot: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Máy khuấy thức uống thông minh để thông báo thời điểm an toàn để uống mà không bị cháy.

Nguồn cảm hứng cho dự án này là của riêng tôi. Tôi có xu hướng uống trà quá nhanh, và bị hát hoặc bỏng ở môi hoặc lưỡi và sau đó phải đợi một lúc cho trà nguội.

Gần đây, có một nghiên cứu đã chỉ ra mối liên quan giữa việc uống trà nóng và ung thư thực quản. Đây là liên kết đến bài báo gốc https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked -to-high-cancer-risk-study-intl / index.html

Dự án là một nỗ lực công suất thấp nhằm tạo ra một Máy khuấy đơn giản có thể được nhúng vào bên trong đồ uống nóng. Trái tim của toàn bộ dự án là chip ATtiny85 chạy ở tốc độ 8Mhz. Cảm biến nhiệt độ được cung cấp bởi Cảm biến DS18b20.

Quân nhu

ATtiny85 SOIC Chip hoặc một mô-đun Digispark

Cảm biến DS18b20

WS2812B LED của

A03416 Mosfet

Bước 1: Yêu cầu và phân tích

Tôi bắt đầu ý tưởng với việc tưởng tượng cách người dùng muốn tương tác với thiết bị và trải nghiệm của họ sẽ như thế nào. Tôi đã phỏng vấn một vài người bạn của mình bằng mạng xã hội và các nhóm trò chuyện. Điều này đã giúp tôi tìm ra các yêu cầu phổ biến cơ bản.

Đây là những yêu cầu chung

1) Tôi mong đợi thiết bị hoạt động hai lần một ngày trong một tháng mà không cần sạc.

2) Tôi muốn biết nhiệt độ chính xác mà đồ uống của tôi đang ở.

3) Tôi có thể làm sạch thiết bị dễ dàng bằng vòi nước.

4) Nó không nên nặng chút nào, và chỉ nặng khoảng một cây bút chì.

5) Nó phải có dạng của một máy khuấy.

6) Nó sẽ có thể thích ứng với mọi loại cốc trà / cà phê hiện có xung quanh tôi.

Một số trong số này rất dễ gặp (dựa trên kinh nghiệm), nhưng một số là dấu hỏi lớn. Tuy nhiên, tôi bắt đầu đặt hàng các bộ phận và ghép lại một mạch hoạt động cơ bản để tôi có thể kiểm tra và tinh chỉnh các mục tiêu của mình.

Ban đầu tôi đã nghĩ đến việc không đặt Pin Li Ion vì các hạn chế xuất khẩu và chứng nhận mà tôi sẽ yêu cầu phải thực hiện. Tôi đã lên kế hoạch thiết kế của mình xoay quanh pin CR2032.

Pin hoạt động trong vài ngày trước khi cạn kiệt và bị từ chối do kích thước sản phẩm bắt đầu trở nên cồng kềnh. Một số người bạn của tôi đã bình chọn toàn bộ ý tưởng về một loại pin có thể thay thế được.

Nguyên mẫu ban đầu của tôi cũng có đèn LED rời rạc Đỏ, Vàng và Xanh lục được gắn vào các chân I / O của Attiny85.

Tôi đã nhận được thông tin ngày càng tốt hơn về hoạt động của hệ thống, điều này mang lại sự tự tin để tiếp tục và thử mã Nguồn điện thấp cho Attiny85.

Bước 2: Chuyển sang WS2812B và MOSFET công suất thấp

Tôi đã chuyển đèn LED của mình từ đèn LED rời sang đèn LED RGB WS2812, vì tôi nhận ra rằng tôi có thể cần nhiều Chân I / 0 hơn cho các mục đích sử dụng khác.

Tôi cũng phát hiện ra rằng đèn LED rời không thể cung cấp phạm vi chiếu sáng tốt mà tôi mong đợi, nếu không sử dụng đến PWM.

Tôi đã có kinh nghiệm sử dụng đèn LED WS2812B và tôi rất thích chúng, nhưng nỗi lo duy nhất của tôi là dòng điện ở chế độ chờ của chúng khi chúng không sáng. Mỗi đèn LED có thể rút ra khoảng 1mA từ Pin khi nó không được bật, do đó gây lãng phí điện năng khi nó không phục vụ mục đích nào.

Ngay cả khi Attiny85 đang ở chế độ ngủ, mức vẽ hiện tại của DS18B20 và dải WS2812LED của 8 đèn LED là khoảng 40mA, đây là một vấn đề lớn.

Có một ý tưởng. Tôi có thể bật đèn LED và cảm biến DS18b20 bằng cách sử dụng Mosfet mức logic.

Tôi đặt mắt vào AO3416 MOSFET có Rds (bật) thấp là 22mohm khi Vgs là 1,8v. MOSFET này là một lựa chọn hoàn hảo để đưa vào mạch của tôi và thử.

Tôi đã quản lý để giảm nhu cầu điện ở chế độ chờ từ 40mA xuống dưới 1uA bằng cách sử dụng MOSFET. Tôi đã đạt được một chút đúng thời gian, bởi vì một khi nguồn điện cho đèn LED bị cắt, nó phải được khởi động lại và điều đó mất một thời gian để xảy ra.

Nút xúc giác trong hình ảnh được sử dụng để đánh thức Attiny85 khỏi chế độ ngủ sâu và bắt đầu đo nhiệt độ.

Nhìn chung, tôi hài lòng với toàn bộ mạch và quyết định đã đến lúc thiết kế một PCB cho toàn mạch.

Bước 3: Thiết kế PCB

Tôi đã mất một khoảng thời gian để thiết kế một PCB trong EasyEDA.

Đầu tiên, tôi đã có hai bước nhảy vọt về niềm tin

1) Tôi đã không kiểm tra đèn LED SK6812 vì tôi không có. Tôi đã đọc tài liệu về đèn LED và nó giống hệt với đèn LED WS2812B.

2) Chip sạc Li Ion LTC4054, tôi không có kinh nghiệm thiết kế với nó.

Tôi đã đọc rất nhiều ghi chú thiết kế cho cả hai thiết bị và tìm ra thứ mà tôi cần.

Đối với đèn LED SK6812, tôi nhận ra rằng việc hàn nó bằng tay sẽ rất khó khăn. Nhưng tôi không thể tìm thấy một giải pháp thay thế cho nó. Easy EDA có thành phần được thiết kế và tôi đã sử dụng nó. Tôi cũng đã xác minh bố cục pad của thiết kế so với các bản vẽ cơ khí LED và xác nhận rằng nó nằm trong thông số kỹ thuật.

LTC4054 là một con chip đủ đơn giản để làm việc. Tôi đặt dòng sạc của Pin Li Ion là 200mA, vì pin của tôi là 300mA, điều này làm cho dòng sạc nhỏ hơn 1C và nói chung là tốt cho pin và bộ sạc.

Tôi đã mua một cục pin và định kích thước PCB của mình cho nó. Kích thước PCB là 30mm x 15mm và tất cả các thành phần nằm ở mặt trên của PCB.

Tôi đã đặt hàng tại JLCPCB vào tuần trước của tháng Tư, và PCB đã đến vào tuần đầu tiên của tháng Năm.

Một người bạn vững tay nghề và sửa điện thoại kiếm sống đã giúp tôi hàn tất cả các bộ phận của PCB. Khó khăn nhất là SK6812 LED. Mọi thứ được hàn đặc biệt tốt và tôi cũng đã thực hiện các bài kiểm tra cơ bản trên đèn LED và ATtiny. Trong hình ảnh bên dưới, đèn LED SK6812 là hai hình chữ nhật màu trắng ở cạnh bảng, bên phải đầu nối USB Micro. LTC4054 là con chip 5 chân nhỏ ở giữa bảng. Hình chữ nhật màu trắng ở cạnh dưới của bảng (bên phải của LTC4054) là nút đặt lại. ATtiny85 là chip SOIC 8 chân. ba miếng đệm ở cực bên phải để kết nối cảm biến nhiệt độ DS18b20.

Tôi có bộ điều hợp clip SOIC mà tôi đang sử dụng để lập trình ATtiny85 như hình dưới đây.

Tôi tiếp tục cập nhật tiến độ dự án của mình trên Instagram, với cả video.

Bước 4: Sử dụng máy khuấy

Để sử dụng máy khuấy, tất cả những gì bạn phải làm là

1) Nhúng cảm biến kim loại vào đồ uống của bạn.

2) Nhấn nút trên Máy khuấy

3) Chờ đèn led trên máy khuấy bắt đầu nhấp nháy màu vàng. Đồ uống của bạn ở nhiệt độ thích hợp để uống.

Bước 5: Thực hiện Ý tưởng Chuyển tiếp

Sau khi nghiên cứu, tôi nhận ra rằng sẽ là một ý tưởng hay nếu nói về dự án và tạo ra sự quan tâm xung quanh ý tưởng đó trước khi tôi dành nhiều nguồn lực hơn cho nó.

Thiết bị đã hoạt động từ hai tháng trước khi được sử dụng hai lần mỗi ngày.

Tôi có lựa chọn chuyển sang cặp nhiệt điện hoặc ở lại với lựa chọn cảm biến hiện tại. Cặp nhiệt điện có khả năng chịu nhiệt độ cao hơn và có kích thước thực sự nhỏ. Mặt khác, DS18b20 đủ lớn để không thể nhét vào khe hình bầu dục nhỏ có trong hầu hết các cốc cà phê, khi bạn mua cà phê tại Starbucks hoặc Dunkin Donuts.

Có những vấn đề về an toàn. Có thể hóa chất được sử dụng trong quá trình hàn và sản xuất sẽ ngấm vào cà phê. Vệ sinh máy khuấy là một vấn đề khác, vì sẽ có pin bên trong nó, vì vậy thiết kế phải có khả năng cho phép nó. Không khó để thiết kế một cái gì đó như thế này, nhưng nó cũng không hề tầm thường.

Tôi đã bắt đầu thảo luận sơ bộ với một vài nhà thiết kế công nghiệp hữu ích, những người có vẻ muốn đóng góp, hãy xem dự án dẫn đến đâu. Sẽ thật tuyệt vời nếu dự án thành công về mặt thương mại và giúp cứu sống nhiều người. Ngón tay bị chéo!