HotOrNot Kaffeerührer - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Ein intelligenter Getränkerührer, der benachrichtigt, wenn es sicher ist zu trinken, ohne sich zu verbrennen.

Die Inspiration für dieses Projekt war meine eigene. Ich neige dazu, Tee zu schnell zu trinken, versengt oder brennt in den Lippen oder der Zunge und muss dann eine Weile warten, bis der Tee abgekühlt ist.

Vor kurzem gab es eine Studie, die einen Zusammenhang zwischen dem Trinken von heißem Tee und Speiseröhrenkrebs aufzeigte. Hier ist der Link zum Originalpapier 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-studie-intl/index.html

Das Projekt ist ein Versuch mit geringer Leistung, einen einfachen Rührer zu schaffen, der in ein heißes Getränk getaucht werden kann. Das Herzstück des gesamten Projekts ist ein ATtiny85-Chip mit 8Mhz. Die Temperaturerfassung erfolgt über einen DS18b20 Sensor.

Lieferungen

ATtiny85 SOIC-Chip oder ein Digispark-Modul

DS18b20-Sensor

WS2812B LEDs

A03416 Mosfet

Schritt 1: Anforderungen und Analyse

Ich begann mit der Idee, mir vorzustellen, wie der Benutzer mit dem Gerät interagieren möchte und wie seine Erfahrung sein würde. Ich habe ein paar meiner Freunde über soziale Medien und Chat-Gruppen interviewt. Dies half mir, die zugrunde liegenden allgemeinen Anforderungen herauszufinden.

Hier sind die allgemeinen Anforderungen

1) Ich erwarte, dass das Gerät einen Monat lang zweimal täglich funktioniert, ohne dass es aufgeladen werden muss.

2) Ich erwarte, die genaue Temperatur meines Getränks zu kennen.

3) Ich sollte das Gerät leicht und mit fließendem Wasser reinigen können.

4) Es sollte überhaupt nicht schwer sein und etwa einen Bleistift wiegen.

5) Es sollte den Formfaktor eines Rührers haben.

6) Es sollte sich an jede bekannte Art von Tee-/Kaffeebecher anpassen können, die um mich herum erhältlich ist.

Einige davon waren leicht zu treffen (basierend auf Erfahrung), aber einige waren große Fragezeichen. Trotzdem begann ich, Teile zu bestellen und eine grundlegende Arbeitsschaltung zusammenzustellen, mit der ich meine Ziele testen und verfeinern konnte.

Ich dachte zunächst daran, aufgrund von Exportbeschränkungen und Zertifizierungen, die ich durchlaufen müsste, keinen Li-Ionen-Akku einzusetzen. Ich habe mein Design um eine CR2032-Batterie herum geplant.

Der Akku lief einige Tage, bevor er sich entleerte und wurde aussortiert, da die Produktgröße unhandlich wurde. Einige meiner Freunde haben die ganze Idee einer austauschbaren Batterie abgelehnt.

Mein erster Prototyp war auch mit einer roten, gelben und grünen diskreten LED, die an die I / O-Pins des Attiny85 gebunden war.

Ich erhielt immer bessere Informationen über das Verhalten des Systems, was das Vertrauen stärkte, den Low-Power-Code für den Attiny85 auszuprobieren.

Schritt 2: Wechseln Sie zu WS2812B und Low Power MOSFET

Ich habe meine LED von diskret auf RGB WS2812 umgestellt, weil mir klar wurde, dass ich möglicherweise mehr I / 0-Pins für andere Zwecke benötige.

Ich habe auch herausgefunden, dass die diskreten LEDs keinen guten Beleuchtungsbereich bieten können, auf den ich gehofft hatte, ohne auf PWM zurückzugreifen.

Ich hatte Erfahrung mit den WS2812B-LEDs und mochte sie sehr, aber meine einzige Sorge war ihr Standby-Stromverbrauch, wenn sie nicht leuchten. Jede LED kann etwa 1 mA aus der Batterie ziehen, wenn sie nicht eingeschaltet ist, wodurch Energie verschwendet wird, wenn sie keinen Zweck erfüllt.

Selbst wenn der Attiny85 schlief, betrug die Stromaufnahme des DS18B20 und des WS2812LED-Streifens mit 8 LEDs etwa 40 mA, was ein großer Problembereich war.

Es gab eine Idee. Ich konnte die LEDs und den DS18b20-Sensor mit einem Logic Level Mosfet einschalten.

Ich habe meinen Blick auf den AO3416 MOSFET gerichtet, der einen niedrigen Rds (on) von 22 mohm hat, wenn der Vgs 1,8 V betrug. Dieser MOSFET war eine perfekte Wahl, um in meine Schaltung einzubauen und zu versuchen.

Ich habe es geschafft, den Standby-Strombedarf von 40 mA auf unter 1uA zu senken, indem ich den MOSFET verwendet habe. Ich habe etwas an Zeit gewonnen, denn sobald die Stromversorgung der LED unterbrochen wurde, muss sie neu initialisiert werden und das hat einige Zeit gedauert.

Die taktile Taste im Bild wird verwendet, um den Attiny85 aus dem Tiefschlaf zu wecken und die Temperaturmessung zu starten.

Insgesamt war ich mit der gesamten Schaltung zufrieden und entschied, dass es an der Zeit war, eine Leiterplatte für die gesamte Schaltung zu entwerfen.

Schritt 3: Entwerfen einer Leiterplatte

Ich habe eine Weile gebraucht, um eine Leiterplatte in EasyEDA zu entwerfen.

Zuerst gab es zwei Vertrauensvorschüsse, die ich gemacht habe

1) Ich habe die SK6812 LED nicht getestet, da ich keine hatte. Ich habe die LED-Dokumentation gelesen und sie war identisch mit der WS2812B LED.

2) Der LTC4054 Li-Ion-Ladechip, mit dem ich keine Erfahrung hatte.

Ich habe mir viele Designnotizen für beide Geräte durchgelesen und herausgefunden, was ich brauche.

Für die SK6812 LED habe ich herausgefunden, dass das Löten von Hand mühsam ist. Aber ich konnte keine Alternative dazu finden. Easy EDA hat die Komponente entworfen und ich habe sie verwendet. Ich habe auch das Pad-Layout des Designs anhand der mechanischen LED-Zeichnungen überprüft und bestätigt, dass es den Spezifikationen entspricht.

Der LTC4054 war ein einfacher Chip, mit dem man arbeiten konnte. Ich habe den Ladestrom des Li-Ion-Akkus auf 200mA eingestellt, da mein Akku 300mA betrug, was den Ladestrom unter 1C macht und insgesamt gut für den Akku und das Ladegerät ist.

Ich habe eine Batterie gekauft und meine Platine darauf ausgelegt. Die Leiterplattenabmessungen betragen 30 mm x 15 mm und alle Komponenten befinden sich auf der Oberseite der Leiterplatte.

Ich habe in der letzten Aprilwoche eine Bestellung bei JLCPCB aufgegeben und die PCBs kamen in der ersten Maiwoche.

Ein Freund, der eine ruhige Hand hat und sein Handy repariert, half mir, alle Teile für die Platine zu löten. Am schwierigsten war die SK6812 LED. Alles war außergewöhnlich gut gelötet, und ich habe auch grundlegende Tests an den LEDs und dem ATtiny durchgeführt. Im Bild unten sind die SK6812-LEDs die beiden weißen Rechtecke am Rand der Platine rechts neben dem USB-Micro-Anschluss. Der LTC4054 ist der kleine 5-beinige Chip in der Mitte des Boards. Das weiße Rechteck am unteren Rand der Platine (rechts vom LTC4054) ist die Reset-Taste. Der ATtiny85 ist der 8-beinige SOIC-Chip. die drei Pads ganz rechts sind für den Anschluss des Temperatursensors DS18b20.

Ich habe einen SOIC-Clip-Adapter, mit dem ich den ATtiny85 wie unten gezeigt programmiere.

Ich aktualisiere meinen Projektfortschritt ständig auf Instagram, auch mit Videos.

Schritt 4: Verwenden des Rührers

Um den Rührer zu verwenden, müssen Sie nur

1) Tauchen Sie den Metallsensor in Ihr Getränk.

2) Drücken Sie die Taste am Rührer

3) Warten Sie, bis die LEDs am Rührer gelb blinken. Ihr Getränk hat die richtige Temperatur zum Trinken.

Schritt 5: Die Idee voranbringen

Nach Recherchen wurde mir klar, dass es eine gute Idee wäre, über das Projekt zu sprechen und Interesse für die Idee zu wecken, bevor ich mehr Ressourcen dafür bereitstelle.

Das Gerät ist bei zweimal täglicher Anwendung seit den letzten zwei Monaten betriebsbereit.

Ich habe die Wahl, zu einem Thermoelement zu wechseln oder bei der aktuellen Sensorauswahl zu bleiben. Das Thermoelement ist temperaturbeständiger und in wirklich winziger Größe erhältlich. Der DS18b20 hingegen ist groß genug, um nicht in den kleinen ovalen Schlitz eingesetzt zu werden, der in den meisten Kaffeetassen vorhanden ist, wenn Sie Kaffee bei einem Starbucks oder Dunkin Donuts kaufen.

Es gibt auch Probleme mit der Sicherheit. Es ist möglich, dass Chemikalien, die während des Löt- und Herstellungsprozesses verwendet werden, in den Kaffee gelangen. Die Reinigung des Rührers ist ein weiteres Problem, da sich darin eine Batterie befindet und die Konstruktion dies zulassen muss. Es ist nicht schwer, so etwas zu entwerfen, aber es ist auch nicht trivial.

Ich habe eine Vordiskussion mit ein paar hilfreichen Industriedesignern begonnen, die daran interessiert zu sein scheinen, einen Beitrag zu leisten. Mal sehen, wohin das Projekt führt. Es wäre toll, wenn das Projekt ein kommerzieller Erfolg wird und dazu beiträgt, Leben zu retten. Daumen drücken!