HotOrNot Coffee Stirrer: 5 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

En smart drikkevarestirrer for å varsle når det er trygt å drikke uten å bli brent.

Inspirasjonen til dette prosjektet var min egen. Jeg har en tendens til å drikke te for fort, blir synget eller brent i leppene eller tungen og må deretter vente en stund før teen avkjøles.

Nylig var det en forskning som pekte på en sammenheng mellom å drikke varm te og kreft i spiserøret. Her er lenken til det originale papiret https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked -til-høyere-kreft-risiko-studie-intl/index.html

Prosjektet er et forsøk på lav effekt for å lage en enkel omrører som kan dyppes i en varm drikke. Hjertet i hele prosjektet er en ATtiny85 -brikke som kjører på 8Mhz. Temperaturfølelsen leveres av en DS18b20 -sensor.

Rekvisita

ATtiny85 SOIC Chip eller en Digispark -modul

DS18b20 Sensor

WS2812B LED -er

A03416 Mosfet

Trinn 1: Krav og analyse

Jeg startet ideen med å forestille meg hvordan brukeren ønsker å samhandle med enheten og hva den vil oppleve. Jeg intervjuet et par av vennene mine ved hjelp av sosiale medier og chat -grupper. Dette hjalp meg med å finne ut underliggende felles krav.

Her er de vanlige kravene

1) Jeg forventer at enheten skal fungere to ganger om dagen i en måned, uten å måtte lade.

2) Jeg forventer å vite den nøyaktige temperaturen min drikke er på.

3) Jeg skal kunne rengjøre enheten enkelt og med rennende vann.

4) Den skal ikke være tung i det hele tatt, og den bør veie omtrent en blyant.

5) Den skal ha formfaktoren til en rører.

6) Den bør være i stand til å tilpasse seg alle kjente te-/kaffekrusene som er tilgjengelige rundt meg.

Noen av disse var enkle å møte (basert på erfaring), men noen var store spørsmålstegn. Likevel begynte jeg å bestille deler og satte sammen en grunnleggende arbeidskrets jeg kunne teste og avgrense målene mine.

Jeg tenkte først på å ikke sette et Li Ion -batteri på grunn av eksportrestriksjoner og sertifiseringer jeg ville kreve å gå gjennom. Jeg planla designet mitt rundt et CR2032 -batteri.

Batteriet gikk ganske mange dager før det tappet og ble avvist da produktstørrelsen begynte å bli tungvint. Noen av mine venner ned stemte hele ideen om et utskiftbart batteri.

Min første prototype var også med en rød, gul og grønn diskret LED knyttet til I/O -pinnene på Attiny85.

Jeg fikk bedre og bedre informasjon om oppførselen til systemet, noe som ga tillit til å gå videre og prøve Low Power -koden for Attiny85.

Trinn 2: Skift til WS2812B og Low Power MOSFET

Jeg skiftet LED -en min fra diskrete til RGB WS2812, fordi jeg skjønte at jeg kan trenge flere I/0 -pins for annen bruk.

Jeg fant også ut at de diskrete lysdiodene ikke kan gi et godt utvalg belysning jeg håpet på, uten å ty til PWM.

Jeg hadde erfaring med å bruke WS2812B LED -lampene, og jeg likte dem veldig godt, men jeg var bare bekymret for standby -tegningen når de ikke er tent. Hver LED kan trekke omtrent 1 mA fra batteriet når det ikke er på, og dermed kaste bort strøm når det ikke tjener noe formål.

Selv når Attiny85 sov, var den nåværende trekningen av DS18B20 og WS2812LED -stripen med 8 lysdioder omtrent 40mA, noe som var et stort problemområde.

Det var en idé. Jeg kunne slå på lysdiodene og DS18b20 -sensoren ved hjelp av en Logic Level Mosfet.

Jeg satte øynene på AO3416 MOSFET som har en lav Rds (on) på 22mohm da Vgs var 1.8v. Denne MOSFET var et perfekt valg å sette inn i kretsen min og prøve.

Jeg klarte å senke standby -strømbehovet fra 40mA til under 1uA ved å bruke MOSFET. Jeg fikk litt tid, for når strømmen til LED -lampen ble slått av, må den initialiseres på nytt, og det tok litt tid å skje.

Den taktile knappen på bildet brukes til å vekke Attiny85 fra dyp søvn og begynne å måle temperaturen.

Totalt sett var jeg fornøyd med hele kretsen og bestemte meg for at det var på tide å designe en PCB for hele kretsen.

Trinn 3: Designe en PCB

Det tok meg en stund å designe en PCB i EasyEDA.

For det første var det to trossprang jeg tok

1) Jeg testet ikke SK6812 LED fordi jeg ikke hadde noen. Jeg leste meg om LED -dokumentasjonen, og den var identisk med WS2812B LED.

2) LTC4054 Li Ion -laderbrikken, jeg hadde ingen erfaring med å designe med den.

Jeg leste meg opp på mange designnotater for begge enhetene og fant ut hva jeg trengte.

For SK6812 LED fant jeg ut at det ville være smertefullt å lodde det for hånd. Men jeg fant ikke et alternativ til det. Easy EDA fikk komponenten designet, og jeg brukte den. Jeg endte også opp med å bekrefte puteoppsettet til designet mot de mekaniske LED -tegningene og bekreftet at det var innenfor spesifikasjonene.

LTC4054 var en enkel nok chip å jobbe med. Jeg satte ladestrømmen til Li Ion -batteriet til 200mA, ettersom batteriet mitt var 300mA, noe som gjør ladestrømmen mindre enn 1C, og er generelt bra for batteriet og laderen.

Jeg kjøpte et batteri og dimensjonerte PCB -en til den. PCB -dimensjonene er 30 mm x 15 mm, og alle komponentene er på oversiden av kretskortet.

Jeg la inn en bestilling på JLCPCB i forrige uke i april, og kretskortet kom den første uken i mai.

En venn som har en stabil hånd og reparerer telefonen for å leve, hjalp meg med å lodde alle delene til kretskortet. Det vanskeligste var SK6812 LED. Alt ble loddet eksepsjonelt godt, og jeg har gjort grunnleggende tester på LED -ene og ATtiny også. På bildet nedenfor er SK6812 LED -ene de to hvite rektanglene på kanten av brettet, til høyre for USB Micro -kontakten. LTC4054 er den lille fembenede brikken i midten av brettet. Det hvite rektangelet på brettets nederste kant (til høyre for LTC4054) er tilbakestillingsknappen. ATtiny85 er den 8 -benede SOIC -brikken. de tre putene helt til høyre er å koble til DS18b20 temperatursensor.

Jeg har en SOIC -klippeadapter som jeg bruker til å programmere ATtiny85 som vist nedenfor.

Jeg fortsetter å oppdatere prosjektets fremgang på Instagram, med videoer også.

Trinn 4: Bruk av omrører

Alt du trenger å gjøre er å bruke omrører

1) Dypp metalsensoren i drikken din.

2) Trykk på knappen på omrører

3) Vent til lysdiodene på omrører begynner å blinke gult. Drikken din har riktig temperatur å drikke.

Trinn 5: Ta ideen videre

Jeg innså etter forskning at det ville være en god idé å snakke om prosjektet og skape interesse rundt ideen før jeg forplikter meg mer ressurser til det.

Enheten har vært i drift siden de to siste månedene da den ble brukt to ganger daglig.

Jeg har valget om å flytte til et termoelement eller bli med det nåværende sensorvalget. Termoelementet er mer motstandsdyktig mot temperaturer og er tilgjengelig i veldig liten størrelse. DS18b20 er derimot stor nok til at den ikke kan settes inn i det lille ovale sporet som er tilgjengelig i de fleste kaffekopper når du kjøper kaffe på en Starbucks eller Dunkin Donuts.

Det er også problemer med sikkerhet. Det er mulig at kjemikalier som brukes under lodde- og produksjonsprosessen, vil lekke ut i kaffen. Rengjøring av omrører er et annet problem, da det vil være et batteri inni den, så designen må kunne tillate det. Det er ikke vanskelig å designe noe slikt, men det er heller ikke trivielt.

Jeg har startet en foreløpig diskusjon med et par hjelpsomme industridesignere som ser ut til å være interessert i å bidra, la oss se hvor prosjektet leder til. Det vil være fantastisk hvis prosjektet blir en kommersiell suksess og bidrar til å redde liv. Fingrene krysset!