HotOrNot Kafferörare: 5 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

En smart dryckesomrörare för att meddela när det är säkert att dricka utan att bli bränd.

Inspirationen för detta projekt var min egen. Jag tenderar att dricka te för snabbt och blir singad eller bränd i läpparna eller tungan och måste sedan vänta ett tag innan teet svalnar.

Nyligen fanns det en forskning som pekade på ett samband mellan att dricka varmt te och matstrupscancer. Här är länken till originalet https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked -till-högre-cancer-risk-studie-intl/index.html

Projektet är ett försök med låg effekt att skapa en enkel omrörare som kan doppas i en varm dryck. Hjärtat i hela projektet är ett ATtiny85 -chip som körs på 8Mhz. Temperaturavkänningen tillhandahålls av en DS18b20 -sensor.

Tillbehör

ATtiny85 SOIC Chip eller en Digispark -modul

DS18b20 Sensor

WS2812B lysdioder

A03416 Mosfet

Steg 1: Krav och analys

Jag började idén med att föreställa mig hur användaren skulle vilja interagera med enheten och vad skulle deras upplevelse vara. Jag intervjuade ett par av mina vänner med sociala medier och chattgrupper. Detta hjälpte mig att ta reda på underliggande gemensamma krav.

Här är de vanliga kraven

1) Jag förväntar mig att enheten fungerar två gånger om dagen i en månad, utan att behöva ladda.

2) Jag förväntar mig att veta den exakta temperaturen min dryck har vid.

3) Jag ska kunna rengöra enheten enkelt och med rinnande vatten.

4) Det ska inte vara tungt alls och bör väga ungefär en penna.

5) Den bör ha formfaktorn för en omrörare.

6) Den ska kunna anpassa sig till alla kända te-/kaffekoppar som finns tillgängliga runt omkring mig.

Några av dessa var lätta att träffa (baserat på erfarenhet), men några var stora frågetecken. Ändå började jag beställa delar och satte ihop en grundläggande arbetskrets som jag kunde testa och förfina mina mål.

Jag tänkte initialt på att inte sätta ett li -jonbatteri på grund av exportrestriktioner och certifieringar som jag skulle behöva gå igenom. Jag planerade min design kring ett CR2032 -batteri.

Batteriet gick i några dagar innan det tömdes och avvisades eftersom produktstorleken började bli besvärlig. Några av mina vänner ned röstade hela idén om ett utbytbart batteri.

Min första prototyp var också med en röd, gul och grön diskret lysdiod knuten till I/O -stiften på Attiny85.

Jag fick bättre och bättre information om systemets beteende, vilket gav förtroende för att gå vidare och försöka låta strömkoden för Attiny85.

Steg 2: Växla till WS2812B och Low Power MOSFET

Jag flyttade min LED från diskreta till RGB WS2812, eftersom jag insåg att jag kan behöva fler I/0 -pins för andra användningsområden.

Jag kom också på att de diskreta lysdioderna inte kan ge en bra belysning som jag hoppades på utan att använda PWM.

Jag hade erfarenhet av att använda WS2812B -lysdioderna och jag gillade dem mycket, men min enda oro var deras vänteläge när de inte är tända. Varje lysdiod kan dra ca 1mA från batteriet när det inte är på och därmed slösa ström när det inte tjänar något syfte.

Även när Attiny85 sov, var den nuvarande dragningen av DS18B20 och WS2812LED -remsan med 8 lysdioder cirka 40mA, vilket var ett stort problemområde.

Det fanns en idé. Jag kunde slå på lysdioderna och DS18b20 -sensorn med en Logic Level Mosfet.

Jag riktade blicken mot AO3416 MOSFET som har en låg Rds (on) på 22mohm när Vgs var 1,8v. Denna MOSFET var ett perfekt val att sätta i min krets och prova.

Jag lyckades sänka standbybehovet från 40mA till under 1uA med hjälp av MOSFET. Jag fick lite i tid, för när strömmen till lysdioden stängdes av måste den initieras igen och det tog lite tid att hända.

Den taktila knappen i bilden används för att väcka Attiny85 från djup sömn och börja mäta temperaturen.

Sammantaget var jag nöjd med hela kretsen och bestämde att det var dags att designa ett kretskort för hela kretsen.

Steg 3: Designa ett kretskort

Det tog mig ett tag att designa ett kretskort i EasyEDA.

För det första var det två språng av tro jag tog

1) Jag testade inte SK6812 LED eftersom jag inte hade någon. Jag läste om LED -dokumentationen och den var identisk med WS2812B LED.

2) LTC4054 Li Ion -laddarchipet, jag hade ingen erfarenhet av att designa med det.

Jag läste upp många designanmärkningar för båda enheterna och kom på vad jag behövde.

För SK6812 LED, jag kom på att lödning för hand kommer att vara en smärta. Men jag kunde inte hitta ett alternativ till det. Easy EDA fick komponenten konstruerad, och jag använde den. Jag slutade också med att verifiera designen på konstruktionen mot de mekaniska LED -ritningarna och bekräftade att den låg inom specifikationerna.

LTC4054 var ett tillräckligt enkelt chip att arbeta med. Jag ställde in laddningsströmmen för Li Ion -batteriet till 200mA, eftersom mitt batteri var 300mA, vilket gör laddströmmen mindre än 1C, och är överlag bra för batteriet och laddaren.

Jag köpte ett batteri och anpassade mitt kretskort till det. Kretskortets dimensioner är 30 mm x 15 mm, och alla komponenter finns på ovansidan av kretskortet.

Jag gjorde en beställning på JLCPCB i förra veckan i april, och kretskortet kom den första veckan i maj.

En vän som har en stadig hand och reparerar telefonen för att försörja mig hjälpte mig att löda alla delar till kretskortet. Det svåraste var SK6812 LED. Allt löddes exceptionellt bra, och jag har gjort grundläggande tester på lysdioderna och ATtiny också. På bilden nedan är SK6812 -lysdioderna de två vita rektanglarna på brädans kant, till höger om USB Micro -kontakten. LTC4054 är det lilla 5 -beniga chipet i mitten av brädet. Den vita rektangeln på kortets nedre kant (till höger om LTC4054) är återställningsknappen. ATtiny85 är det 8 -beniga SOIC -chipet. de tre kuddarna längst till höger är att ansluta DS18b20 temperaturgivare.

Jag har en SOIC -klippadapter som jag använder för att programmera ATtiny85 enligt nedan.

Jag fortsätter att uppdatera mina projektframsteg på Instagram, med videor också.

Steg 4: Använd omröraren

Allt du behöver göra är att använda omröraren

1) Doppa metallsensorn i din dryck.

2) Tryck på knappen på omröraren

3) Vänta tills lysdioderna på omröraren börjar blinka gult. Din dryck har rätt temperatur att dricka.

Steg 5: Ta idén framåt

Jag insåg efter forskning att det skulle vara en bra idé att prata om projektet och skapa intresse kring idén innan jag satsar mer resurser på det.

Enheten har varit i drift sedan de senaste två månaderna vid användning två gånger dagligen.

Jag har valet att flytta till ett termoelement eller stanna kvar med det aktuella sensorvalet. Termoelementet är mer resistent mot temperaturer och finns i väldigt liten storlek. DS18b20 är å andra sidan tillräckligt stor för att inte kunna sättas in i den lilla ovala platsen som finns i de flesta kaffekoppar när du köper kaffe på en Starbucks eller Dunkin Donuts.

Det finns också problem med säkerheten. Det är möjligt att kemikalier som används under lödnings- och tillverkningsprocessen läcker ut i kaffet. Rengöring av omröraren är ett annat problem, eftersom det kommer att finnas ett batteri inuti den, så designen måste kunna tillåta det. Det är inte svårt att designa något liknande, men det är inte trivialt.

Jag har inlett en inledande diskussion med ett par hjälpsamma industridesigners som verkar vara intresserade av att bidra, låt oss se vart projektet leder. Det kommer att bli fantastiskt om projektet blir en kommersiell framgång och hjälper till att rädda liv. Håller tummarna!