Agitador de cafè HotOrNot: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Un agitador de begudes intel·ligent per notificar quan es pot beure sense cremar-se.

La inspiració d’aquest projecte va ser la meva. Acostumo a beure te massa ràpidament, a cantar-me o cremar-me als llavis o a la llengua i després he d’esperar una estona perquè el te es refredi.

Recentment, hi va haver una investigació que va assenyalar una relació entre beure te calent i càncer d’esòfag. Aquí teniu l’enllaç al document original https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked -to-higher-cancer-risk-study-intl / index.html

El projecte és un intent de baixa potència per crear un agitador senzill que es pot submergir dins d’una beguda calenta. El cor de tot el projecte és un xip ATtiny85 que funciona a 8Mhz. La detecció de temperatura la proporciona un sensor DS18b20.

Subministraments

Xip SOt ATtiny85 o un mòdul Digispark

Sensor DS18b20

LEDs WS2812B

A03416 Mosfet

Pas 1: requisits i anàlisi

Vaig començar la idea imaginant com li agradaria a l'usuari interactuar amb el dispositiu i quina seria la seva experiència. Vaig entrevistar un parell de amics amb xarxes socials i grups de xat. Això em va ajudar a esbrinar els requisits comuns subjacents.

Aquests són els requisits comuns

1) Espero que el dispositiu funcioni dues vegades al dia durant un mes, sense necessitat de carregar.

2) Espero saber la temperatura exacta a la qual es troba la meva beguda.

3) Hauria de poder netejar el dispositiu fàcilment i amb aigua corrent.

4) No ha de ser pesat ni ha de pesar aproximadament un llapis.

5) Ha de tenir el factor de forma d’un agitador.

6) Hauria de poder adaptar-se a tots els tipus coneguts de tasses de te i cafè disponibles al meu voltant.

Alguns d’ells eren fàcils de conèixer (segons l’experiència), però alguns eren grans interrogants. Tot i això, vaig començar a demanar peces i a muntar un circuit de treball bàsic per poder provar i perfeccionar els meus objectius.

Inicialment vaig pensar en no posar una bateria de ions de Li a causa de les restriccions i certificacions d’exportació que hauria de passar. Vaig planejar el meu disseny al voltant d’una bateria CR2032.

La bateria va funcionar durant bastants dies abans d’esgotar-se i es va rebutjar ja que la mida del producte començava a ser feixuga. Alguns dels meus amics van votar tota la idea d'una bateria reemplaçable.

El meu prototip inicial també era amb un LED discret vermell, groc i verd lligat als pins d'E / S de l'Attiny85.

Vaig obtenir cada vegada millor informació sobre el comportament del sistema, cosa que va donar confiança a seguir endavant i provar el codi de Baixa Potència de l’Attiny85.

Pas 2: canvieu a WS2812B i MOSFET de baixa potència

Vaig canviar el meu LED de discret a RGB WS2812, perquè em vaig adonar que podria necessitar més pins I / 0 per a altres usos.

També vaig descobrir que els LED discrets no poden proporcionar una bona il·luminació que esperava, sense recórrer a PWM.

Tenia experiència utilitzant els LED WS2812B i em van agradar molt, però la meva única preocupació era el seu consum de corrent en espera quan no estan il·luminats. Cada LED pot treure aproximadament 1 mA de la bateria quan no està engegada i, per tant, malgasta energia quan no serveix per a res.

Fins i tot quan l’Attiny85 dormia, el sorteig actual del DS18B20 i de la tira WS2812LED de 8 LED era d’uns 40 mA, la qual cosa suposava un gran problema.

Hi va haver una idea. Podria encendre els LED i el sensor DS18b20 mitjançant un Mosfet de nivell lògic.

Vaig fixar els ulls en el MOSFET AO3416 que tenia un Rds (activat) baix de 22mohm quan el Vgs era d’1,8 v. Aquest MOSFET va ser una opció perfecta per posar-la al circuit i provar-la.

Vaig aconseguir reduir la necessitat d’energia en espera de 40 mA a menys d’1 uA mitjançant el MOSFET. Vaig guanyar una mica a temps, perquè un cop tallada l’alimentació del LED, s’ha de reinicialitzar i això va trigar una mica a passar.

El botó tàctil de la imatge s’utilitza per despertar l’Attiny85 del son profund i començar a mesurar la temperatura.

En general, estava content amb tot el circuit i vaig decidir que era hora de dissenyar un PCB per a tot el circuit.

Pas 3: Dissenyar un PCB

Em va costar una estona dissenyar un PCB a EasyEDA.

En primer lloc, vaig donar dos salts de fe

1) No he provat el LED SK6812 perquè no en tenia cap. Vaig llegir la documentació del LED i era idèntica al LED del WS2812B.

2) El xip LTC4054 Li Ion, no tenia experiència en dissenyar-lo.

Vaig llegir moltes notes de disseny per als dos dispositius i vaig descobrir què necessitava.

Per al LED SK6812, vaig imaginar que soldar-lo a mà seria un problema. Però no hi vaig trobar cap alternativa. Easy EDA tenia el component dissenyat i el vaig utilitzar. També vaig acabar comprovant la disposició del coixinet del disseny contra els dibuixos mecànics de LED i vaig confirmar que estava dins de les especificacions.

El LTC4054 era un xip prou senzill per treballar. Vaig configurar el corrent de càrrega de la bateria Li Ion a 200 mA, ja que la meva bateria era de 300 mA, cosa que fa que el corrent de càrrega sigui inferior a 1 C i, en general, és bo per a la bateria i el carregador.

Vaig comprar una bateria i vaig dimensionar el meu PCB. Les dimensions del PCB són de 30 mm x 15 mm i tots els components es troben a la part superior del PCB.

Vaig fer una comanda a JLCPCB l'última setmana d'abril i els PCB van arribar la primera setmana de maig.

Un amic que té la mà ferma i repara el telèfon per guanyar-se la vida em va ajudar a soldar totes les peces del PCB. El més difícil va ser el SK6812 LED. Tot es va soldar excepcionalment bé, i també he fet proves bàsiques als LED i a l'ATtiny. A la imatge següent, els LED SK6812 són els dos rectangles blancs a la vora del tauler, a la dreta del connector micro USB. El LTC4054 és el petit xip de 5 potes que hi ha al mig del tauler. El rectangle blanc a la vora inferior del tauler (a la dreta del LTC4054) és el botó de restabliment. L’ATtiny85 és el xip SOIC de 8 potes. els tres coixinets a l'extrema dreta permeten connectar el sensor de temperatura DS18b20.

Tinc un adaptador de clip SOIC que estic utilitzant per programar l'ATtiny85 com es mostra a continuació.

Continuo actualitzant el progrés del meu projecte a Instagram, també amb vídeos.

Pas 4: utilitzar l'agitador

Per utilitzar l’agitador, tot el que heu de fer és

1) Immergiu el sensor de metall a la vostra beguda.

2) Premeu el botó de l'agitador

3) Espereu que els leds de l'agitador comencin a parpellejar de color groc. La vostra beguda està a la temperatura adequada per beure.

Pas 5: tirar endavant la idea

Després de la investigació, em vaig adonar que seria una bona idea parlar del projecte i generar interès per la idea abans de dedicar-hi més recursos.

El dispositiu ha estat operatiu des dels darrers dos mesos quan s’utilitza dues vegades al dia.

Tinc l’opció de passar a un termoparell o quedar-me amb l’opció de sensor actual. El termoparell és més resistent a les temperatures i està disponible en una mida molt petita. El DS18b20, en canvi, és prou gran per no poder inserir-lo a la petita ranura ovalada disponible a la majoria de tasses de cafè quan es compra cafè a Starbucks o Dunkin Donuts.

També hi ha problemes de seguretat. És possible que els productes químics que s’utilitzen durant el procés de soldadura i fabricació es filtrin al cafè. La neteja de l'agitador és un altre problema, ja que hi haurà una bateria al seu interior, de manera que el disseny ha de ser capaç de permetre-ho. No és difícil dissenyar una cosa així, però tampoc és trivial.

He començat un debat preliminar amb un parell de dissenyadors industrials útils que semblen estar interessats a contribuir, a veure cap a on condueix el projecte. Serà increïble si el projecte esdevé un èxit comercial i ajuda a salvar vides. Dits creuats!