Joto la Thermochromic na Uonyesho wa Unyevu: Hatua 10 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:51

Nimekuwa nikifanya kazi kwenye mradi huu kwa muda mrefu. Wazo la asili lilinijia baada ya kujenga mtangazaji wa mtawala wa TEC kazini kwa maonyesho ya biashara. Kuonyesha uwezo wa kupokanzwa na kupoza wa TEC tulikuwa tunatumia rangi ya thermochromic ambayo hubadilika kutoka nyeusi hadi uwazi.

Katika mradi huu nimechukua wazo zaidi na kujenga onyesho lenye sehemu mbili za sehemu 7 kwa kutumia sahani za shaba ambazo zimefunikwa na shuka za thermochromic kulingana na fuwele za kioevu. Nyuma ya kila sahani ya shaba hukaa kipengee cha TEC kinachodhibiti hali ya joto na hivyo kubadilisha rangi ya karatasi ya kioo kioevu. Nambari zitaonyesha joto na unyevu kutoka kwa sensorer ya DHT22.

Unaweza kufahamu kejeli ya kuwa na kifaa kinachoonyesha joto la kawaida kwa kubadilisha ni joto lake mwenyewe;-)

Vifaa

• Pcs 3, karatasi ya kioo ya kioevu ya 150x150 mm (29-33 ° C) (tazama hapa).
• Pcs 17, sahani za shaba, 1mm nene (vipimo angalia hapa chini)
• 401 x 220 x 2 mm sahani ya aluminium (kijivu / nyeusi anodized)
• 401 x 220 x 2 mm sahani ya akriliki (nyeupe)
• Pcs 18, kipengele cha peltier cha TES1-12704
• Pcs 9, TB6612FNG dereva wa gari mbili
• Pcs 6, Arduino Nano
• Pcs 2, shabiki wa baridi 40x40x10 mm
• Pcs 18, 25x25x10 mm kuzama kwa joto
• 12 V, 6 Ugavi wa umeme
• DHT22 (AM2302) sensorer ya joto na unyevu
• Pcs 6, milimita 40 za urefu wa PCB

Kwa kuongeza, nilitumia epoxy ya joto ambayo ilikuwa ya bei rahisi na ina maisha ya sufuria ndefu. Zana ya kuchimba visima na dremel ilitumika kutengeneza mashimo muhimu kwenye sahani za alumini na akriliki. Mmiliki wa arduinos na PCB za dereva wa magari zilichapishwa 3D na kushikamana na gundi moto. Pia, nilitumia waya nyingi za dupont kutengeneza viunganisho vyote. Kwa kuongezea, PCB hii yenye vituo vya screw ilikuja kwa urahisi sana kusambaza umeme wa 12 V.

Tahadhari: Inavyoonekana, bodi nyingi za TB6612FNG zina vitendaji visivyo sahihi vilivyowekwa. Ingawa wauzaji wote hutaja bodi kwa voltages za gari hadi 15 V, capacitors mara nyingi hupimwa tu kwa 10 V. Baada ya mimi kupuliza capacitors kwenye bodi zangu mbili za kwanza, niliwachambua wote na kuzibadilisha na sahihi.

Hatua ya 1: Kutengeneza Sahani za Shaba

Kwa sahani za shaba nilitumia huduma ya kukata laser mtandaoni (tazama hapa) ambapo ningeweza kupakia faili zilizoambatishwa za dxf. Walakini, kwa kuwa maumbo sio ngumu sana, kukata laser sio lazima na labda kuna mbinu za utengenezaji wa bei rahisi (k.m. kupiga ngumi, sawing). Kwa jumla, sehemu 14, duru mbili na dashi moja zinahitajika kwa onyesho. Unene wa bamba za shaba ulikuwa 1 mm lakini pengine inaweza kupunguzwa hadi 0.7 au 0.5 mm ambayo ingehitaji nguvu ndogo ya kupokanzwa / baridi. Nilitumia shaba kwa sababu uwezo wa joto na upitishaji wa mafuta ni bora kuliko alumini lakini ya mwisho inapaswa pia kufanya kazi vizuri.

Hatua ya 2: Kuambatanisha Karatasi ya Kioevu ya Kioevu

Sehemu muhimu ya mradi huu ni karatasi ya fuwele ya kioevu ya thermochromic ambayo nilipata kutoka SFXC. Kijiko hicho kinapatikana katika viwango tofauti vya joto na hubadilisha rangi kutoka nyeusi kwa joto la chini juu ya nyekundu, machungwa na kijani kibichi hadi bluu kwa joto kali. Nilijaribu bandwidths mbili tofauti 25-30 ° C na 29-33 ° C na kuishia kuchagua mwisho. Kwa sababu inapokanzwa na kipande cha bati ni rahisi kuliko kupoza kiwango cha joto inapaswa kuwa juu kidogo ya joto la kawaida.

Kijiko cha kioo kioevu kina msaada wa wambiso wa kibinafsi ambao hushikilia vizuri sana kwa sahani za shaba. Jalada la ziada lilikatwa karibu na sahani kwa kutumia kisu halisi.

Hatua ya 3: Kuunganisha kipengele cha TEC

Vipande viliambatanishwa katikati ya kila bamba la shaba kwa kutumia epoxy yenye joto. Sahani ni kubwa kidogo kuliko vigae ili waweze kukaa nyuma kabisa. Kwa sahani ndefu ambayo ni alama ya alama ya asilimia nilitumia vigae viwili.

Hatua ya 4: Kuandaa Sahani ya Aluminium

Ili kuokoa pesa nilichimba mashimo yote kwenye sahani ya aluminium mwenyewe. Nilichapisha tu pdf iliyoambatishwa kwenye karatasi ya A3 na kuitumia kama kiolezo cha kuchimba visima. Kuna shimo kwa kila sehemu ambapo nyaya za TEC hupitia na mashimo 6 kwenye kingo za kuambatisha sahani ya akriliki baadaye.

Hatua ya 5: Kuunganisha Sehemu

Moja ya sehemu ngumu zaidi katika mradi huu ilikuwa kushikamana na sehemu kwa usahihi kwenye bamba la nyuma. Mimi 3D nilichapisha vigae kadhaa ambavyo vitanisaidia kusawazisha sehemu lakini hii ilifanya kazi kidogo kwa sababu sehemu zilikuwa zikiteleza kila wakati. Kwa kuongezea, nyaya zinasukuma kwenye kiwiko ili iweze kutoka kwenye sahani. Kwa namna fulani niliweza gundi sehemu zote mahali pazuri lakini moja ya vigae kwenye sehemu ya dash ina unganisho mbaya sana la mafuta. Inaweza kuwa bora kutumia pedi za kujambatanisha za kibinafsi badala ya epoxy ingawa ninahisi inaweza kulegeza kwa muda.

Hatua ya 6: Kuunganisha Heatsinks na Wamiliki

Wazo langu la asili lilikuwa kutumia tu sahani ya alumini kama heatsink kwa viti hata bila shabiki wowote. Nilidhani kuwa joto la jumla la bamba litapanda kidogo tu kwani sehemu zingine zimepozwa wakati zingine zinawaka. Walakini, ilibadilika kuwa bila heatsinks za ziada na hakuna shabiki wa baridi joto litaendelea kuongezeka hadi mahali ambapo sahani za shaba haziwezi kupozwa tena. Hii ni shida sana kwani situmii thermistors yoyote kudhibiti nguvu ya kupokanzwa / baridi lakini kila wakati tumia thamani iliyowekwa. Kwa hivyo, nilinunua heatsinks ndogo na pedi ya kujambatanisha ambayo ilikuwa imeshikamana nyuma ya bamba la alumini nyuma ya kila bati.

Baada ya hapo, wamiliki wa 3D waliochapishwa kwa madereva ya gari na arduino pia waliambatanishwa nyuma ya bamba kwa kutumia gundi ya moto.

Hatua ya 7: Kupakia Nambari

Kila arduino inaweza kudhibiti hadi dereva wa gari mbili kwani wanahitaji PWM mbili na pini 5 za IO za dijiti. Pia kuna madereva ya magari ambayo yanaweza kudhibitiwa kupitia I2C (tazama hapa) lakini hayaendani na mantiki ya 5 V ya arduino. Katika mzunguko wangu kuna "bwana" mmoja arduino ambaye anawasiliana na "watumwa" wa arduini 5 kupitia I2C ambayo inadhibiti madereva wa magari. Nambari ya arduino inaweza kupatikana hapa kwenye akaunti yangu ya GitHub. Katika nambari ya "mtumwa" arduinos anwani ya I2C inapaswa kubadilishwa kwa kila arduino kwenye kichwa. Kuna pia anuwai kadhaa zinazoruhusu kubadilisha nguvu ya kupokanzwa / baridi na vipindi vya wakati vinavyolingana.

Hatua ya 8: Wazimu wa nyaya

Wiring ya mradi huu ilikuwa ndoto ya jumla. Nimeambatanisha mchoro wa fritzing ambao unaonyesha unganisho kwa bwana arduino na mtumwa mmoja arduino kama mfano. Kwa kuongezea, kuna hati ya pdf ambayo TEC imeunganishwa na dereva wa gari na arduino. Kama unavyoona kwenye picha kwa sababu ya uunganisho mwingi wiring inakuwa fujo sana. Nilitumia viunganishi vya dupont popote ilipowezekana. Usambazaji wa umeme wa 12 V uligawanywa kwa kutumia PCB yenye vituo vya screw. Kwenye pembejeo ya umeme niliunganisha kebo ya DC na njia za kuruka. Kusambaza unganisho la 5 V, GND na I2C niliweka PCB za mfano na vichwa vya pini vya kiume.

Hatua ya 9: Kuandaa Sahani ya Acrylic

Ifuatayo, nilichimba mashimo kadhaa kwenye bamba la akriliki ili iweze kushikamana na bamba la alumini kupitia njia ya kusimama ya PCB. Kwa kuongezea, ilitengeneza vipunguzi kwa mashabiki na kupasuliwa kwa kebo ya sensorer ya DHT22 kwa kutumia zana yangu ya dremel. Baada ya hapo mashabiki walishikamana nyuma ya bamba la akriliki na nyaya zililishwa kupitia mashimo kadhaa niliyochimba. Wakati mwingine nitafanya sahani kwa kukata laser.

Hatua ya 10: Mradi uliomalizika

Mwishowe, bamba ya akriliki na sahani ya alumini iliambatanishwa kwa kutumia urefu wa 40mm wa PCB ndefu. Baada ya hapo mradi umekamilika.

Wakati wa kushikamana na usambazaji wa umeme sehemu zitaonyesha joto na unyevu, vinginevyo. Kwa hali ya joto, nukta ya juu tu ndiyo itabadilisha rangi wakati dashi na nukta ya chini imeangaziwa wakati wa kuonyesha unyevu.

Katika nambari kila sehemu inayofanya kazi inapokanzwa kwa sekunde 25 wakati huo huo inapoa sehemu ambazo hazifanyi kazi. Baada ya hapo vidonge vimezimwa kwa sekunde 35 ili joto liweze kutulia tena. Walakini, hali ya joto ya bamba za shaba itaongezeka kwa muda na inachukua muda hadi sehemu zitakapobadilisha rangi kamili. Mchoro wa sasa wa nambari moja (sehemu 7) ulipimwa kuwa karibu 2 A kwa hivyo jumla ya sasa ya sare za sehemu zote labda iko karibu na kiwango cha juu cha 6 A ambacho usambazaji wa umeme unaweza kutoa.

Mtu anaweza kupunguza matumizi ya nguvu kwa kuongeza thermistors kama maoni ya kurekebisha nguvu ya kupokanzwa / baridi. Kuenda hatua moja zaidi itakuwa kutumia kidhibiti cha TEC kilichojitolea na kitanzi cha PID. Hii labda inapaswa kuruhusu operesheni ya mara kwa mara bila matumizi mengi ya nguvu. Hivi sasa ninafikiria juu ya kujenga mfumo kama huo kutumia madereva ya TEC ya Thorlabs MTD415T.

Ubaya mwingine na usanidi wa sasa ni kwamba mtu anaweza kusikia matokeo ya 1 kHz PWM ya madereva ya gari. Ingekuwa nzuri pia ikiwa mtu angeondoa mashabiki kwa sababu pia ni kubwa sana.

Tuzo ya Kwanza katika Shindano la Chuma