Joto la Thermochromic na Uonyesho wa Unyevu - Toleo la PCB: Hatua 6 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Wakati mmoja uliopita mradi uliitwa Thermochromic Joto na Maonyesho ya Unyevu ambapo nilijenga onyesho la sehemu 7 kutoka kwa bamba za shaba ambazo zilikuwa zimepokanzwa / kupozwa na vipengee vya bandeji. Sahani za shaba zilifunikwa na foil ya thermochromic ambayo hubadilisha rangi na joto. Mradi huu ni toleo dogo la onyesho ambalo badala ya vidonge hutumia PCB yenye athari za kupokanzwa kama inavyopendekezwa na mtumiaji DmitriyU2 katika sehemu ya maoni. Kutumia hita ya PCB huruhusu muundo rahisi na thabiti zaidi. Inapokanzwa pia ni bora zaidi ambayo inasababisha mabadiliko ya haraka ya rangi.

Tazama video ili uone jinsi onyesho linavyofanya kazi.

Kwa kuwa nilikuwa na PCB pungufu chache pia ninauza onyesho hili kwenye duka langu la Tindie.

Vifaa

• Heater PCB (angalia GitHub yangu kwa faili za Gerber)
• Dhibiti PCB (angalia GitHub yangu kwa faili za Gerber na BoM)
• Sensorer ya DHT22 (k.m. ebay.de)
• Stendi iliyochapishwa ya 3D (tazama GitHub yangu kwa faili ya stl)
• Karatasi ya wambiso wa Thermochromic, 150x150 mm, 30-35 ° C (SFXC)
• M2x6 bolt + nati
• Kichwa cha pini 2x 1x9, 2.54 mm (k.m mouser.com)
• Kontakt 2x ya bodi ya SMD 1x9, 2.54 mm (k.m mouser.com)

Hatua ya 1: Kubuni Heater PCB

PCB ya hita iliundwa katika Tai. Vipimo vya PCB ni 100x150 mm kwa sababu 150x150 mm ni saizi ya kawaida ya shuka za thermochromic nilizotumia. Mwanzoni nilitengeneza mchoro wa sehemu katika Fusion360 ambayo iliokolewa kama dxf na kisha kuletwa ndani ya Tai. Sehemu hizo zina mapengo kati yao na zinaunganishwa tu na madaraja madogo. Hii inaboresha insulation ya mafuta ya sehemu za kibinafsi na kwa hivyo inaruhusu kupokanzwa haraka na kupunguza "mafuta ya mafuta". Sehemu hizo zilijazwa na athari za PCB kwenye safu ya juu (inayoonekana kwa nyekundu) kwa kutumia zana ya meander katika Tai. Nilitumia upana wa wimbo na nafasi ya mil 6 ambayo ndio ukubwa wa chini ambao unaweza kutengenezwa na PCBWay bila gharama za ziada. Kila athari hupigwa kati ya vias mbili ambazo zinaunganishwa na pini kupitia safu ya chini (inayoonekana kwa hudhurungi) kwa kutumia athari kubwa zaidi ya mil 32. Sehemu zote zinashirikiana kwa pamoja.

Sikufanya mahesabu yoyote ya nguvu ya kupokanzwa inayohitajika kwa kuongezeka kwa joto fulani na wala sikuhesabu upinzaji unaotarajiwa wa sehemu hiyo. Niligundua kuwa marekebisho yoyote ya nguvu ya kupokanzwa yanaweza kufanywa kwa kutumia ishara ya PWM na mzunguko wa ushuru tofauti. Baadaye niligundua kuwa sehemu zina joto haraka wakati zinatumiwa kupitia bandari ya 5V USB ikitumia mzunguko wa ushuru wa ~ 5%. Jumla ya sasa inapokanzwa sehemu zote 17 ni karibu 1.6 A.

Faili zote za bodi zinaweza kupatikana kwenye GitHub yangu.

Hatua ya 2: Kubuni PCB ya Mdhibiti

Kudhibiti hita ya PCB ninachagua SAMD21E18 MCU ambayo pia nilitumia katika mradi wangu wa GlassCube. Mdhibiti mdogo huyu ana pini za kutosha kudhibiti sehemu zote 17 za heater na soma sensorer ya DHT22. Pia ina USB asili na inaweza kuwaka na Adafruit's CircuitPython bootloader. Kontakt USB ndogo ilitumika kama usambazaji wa umeme na kupanga programu ya MCU. Sehemu za heater zinadhibitiwa na MOSFET 9 za kituo mbili (SP8K24FRATB). Hizi zinaweza kushughulikia hadi 6 A na zina voltage ya kizingiti cha lango <2.5 V ili iweze kubadilishwa na ishara ya mantiki ya 3.3 V kutoka MCU. Nimeona uzi huu unisaidie kunisaidia kubuni mzunguko wa kudhibiti heater.

Niliamuru PCB kutoka PCBWay na sehemu za elektroniki kando na Mouser na nikakusanya PCB hizo mwenyewe ili kuokoa gharama. Nilitumia kikaguzi cha kuweka solder kiliweka sehemu hizo kwa mkono na kuziuza na hita ya infrared IC. Walakini, kwa sababu ya idadi kubwa ya vitu vilivyohusika na urekebishaji uliohitajika hii ilikuwa ya kuchosha sana na ninafikiria kutumia huduma ya mkutano baadaye.

Tena faili za bodi zinaweza kupatikana kwenye GitHub yangu. Huko unaweza kupata toleo bora la PCB ambayo hutumia kontakt USB-C badala ya USB ndogo. Nilirekebisha pia nafasi ya mashimo ya tht kwa sensorer ya DHT22 na kuongeza kiunganishi cha pini 10 kwa kuangaza kwa urahisi bootloader kupitia J-Link.

Hatua ya 3: CircuitPython Bootloader

Mwanzoni, niliangaza SAMD21 na bootloader ya UF2 kulingana na Adafruit's Trinket M0. Bootloader ilibidi ibadilishwe kidogo kwa sababu Trinket ina LED iliyounganishwa na moja ya pini ambazo ninatumia kupokanzwa. Vinginevyo pini hii itaenda juu kwa muda mfupi baada ya boot na joto sehemu iliyounganishwa na nguvu kamili. Kuangaza bootloader hufanywa kwa kuunganisha J-Link kwa MCU kupitia bandari za SWD na SWC. Mchakato wote umeelezewa kwa undani kwenye wavuti ya Adafruit. Baada ya kusanikisha bootloader MCU inatambuliwa kama gari la kuendesha gari wakati imeunganishwa kupitia bandari ndogo ya USB na bootloaders zinazofuata zinaweza kusanikishwa tu kwa kuburuta faili ya UF2 kwenye gari.

Kama hatua inayofuata nilitaka kusakinisha bootloader ya CircuitPython. Walakini, kwa kuwa bodi yangu hutumia pini nyingi ambazo hazijaunganishwa kwenye Trinket M0, ilibidi kwanza nibadilishe usanidi wa bodi. Tena kuna mafunzo mazuri kwa hii kwenye wavuti ya Adafruit. Kimsingi, lazima mtu atoe maoni juu ya pini chache zilizopuuzwa kwenye mpconfigboard.h na kisha arudishe kila kitu. Faili za bootloader za kawaida pia zinapatikana kwenye GitHub yangu.

Hatua ya 4: MzungukoPython Code

Baada ya bootloader ya CircuitPython kusanikishwa unaweza tu kupanga bodi kwa kuhifadhi nambari yako kama faili ya code.py moja kwa moja kwa gari la USB flash. Nambari niliyoandika inasoma sensorer ya DHT22 na kisha kwa njia nyingine inaonyesha joto na unyevu kwa kupokanzwa sehemu zinazofanana. Kama ilivyoelezwa tayari inapokanzwa hufanywa kwa kubadili MOSFET na ishara ya PWM. Badala ya kusanidi pini kama matokeo ya PWM, nilizalisha ishara "bandia" ya PWM na masafa ya chini ya 100 Hz kwenye nambari kwa kutumia ucheleweshaji. Ili kupunguza matumizi ya sasa sibadilishi sehemu wakati huo huo lakini kwa mtiririko kama inavyoonyeshwa kwenye skimu hapo juu. Pia kuna hila kadhaa za kufanya kupokanzwa kwa sehemu zaidi hata. Kwanza kabisa mzunguko wa ushuru ni tofauti kidogo kwa kila sehemu. Kwa mfano dashi ya ishara ya "%" inahitaji mzunguko mkubwa zaidi wa ushuru kwa sababu ya upinzani wake wa juu. Pia niligundua kuwa sehemu ambazo zimezungukwa na sehemu zingine nyingi zinahitaji kupokanzwa kidogo. Kwa kuongezea, ikiwa sehemu ilikuwa moto katika "kukimbia" ya awali mzunguko wa ushuru unaweza kupunguzwa katika ijayo. Mwishowe, wakati wa kupokanzwa na baridi hurekebishwa kwa joto la kawaida ambalo hupimwa kwa urahisi na sensorer ya DHT22. Kupata vipindi vya wakati unaofaa mimi kwa kweli nilipima onyesho kwenye chumba cha hali ya hewa ambacho kwa bahati nzuri ninapata kazini.

Unaweza kupata nambari kamili kwenye GitHub yangu.

Hatua ya 5: Mkutano

Mkutano wa onyesho ni rahisi sana na unaweza kugawanywa katika hatua zifuatazo

1. Vichwa vya siri vya siri vya kike kwa PCB ya joto
2. Ambatanisha karatasi ya ubinafsi ya thermochromic kwa heater PCB
3. Solder DHT22 sensor kwa PCB mtawala na funga na M2 bolt na nut
4. Vichwa vya siri vya siri vya kiume kwa PCB ya kudhibiti
5. Unganisha PCB zote mbili na uweke kwenye stendi iliyochapishwa ya 3D

Hatua ya 6: Mradi uliomalizika

Ninafurahi sana na diplay iliyokamilishwa ambayo sasa inaendelea kukimbia kwenye sebule yetu. Lengo la kutengeneza toleo dogo, rahisi ya onyesho langu la asili la thermochromic hakika lilifanikiwa na ningependa kumshukuru mtumiaji DmitriyU2 kwa maoni tena. Mradi huo pia ulinisaidia kuboresha ustadi wangu wa kubuni wa PCB katika Tai na nilijifunza juu ya utumiaji wa MOSFET kama swichi.

Mtu anaweza labda kuboresha muundo kwa kutengeneza kiambatisho kizuri cha PCB. Ninafikiria pia juu ya kutengeneza saa ya dijiti kwa mtindo huo huo.

Ikiwa unapenda mradi huu unaweza kuibadilisha tu au kununua kwenye duka langu la Tindie. Pia fikiria kunipigia kura katika changamoto ya muundo wa PCB.

Tuzo ya Majaji katika Changamoto ya Kubuni ya PCB