Термохромды температура мен ылғалдылық дисплейі - ПХД нұсқасы: 6 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Біраз уақыт бұрын термохромды температура мен ылғалдылық дисплейі деп аталатын жоба жасалды, онда мен мыстан жасалған пластиналардан 7 сегментті дисплей жасадым. Мыс пластиналар термохромды фольгамен жабылған, ол температураға байланысты түсін өзгертеді. Бұл жоба дисплейдің кішірек нұсқасы болып табылады, ол пельтиерлердің орнына түсініктеме бөлімінде DmitriyU2 пайдаланушысы ұсынған қыздыру іздері бар ПХД қолданады. ПХД жылытқышты пайдалану әлдеқайда қарапайым және ықшам дизайн жасауға мүмкіндік береді. Жылытудың тиімділігі жоғары, бұл тез түс өзгеруіне әкеледі.

Дисплей қалай жұмыс істейтінін көру үшін бейнені қараңыз.

Менде бірнеше ПХД қалғандықтан, мен бұл дисплейді Tindie дүкенінде сатамын.

Жабдықтар

• Жылытқыш ПХД (Gerber файлдары үшін менің GitHub қараңыз)
• PCB басқару (Gerber файлдары мен BoM үшін менің GitHub бөлімін қараңыз)
• DHT22 сенсоры (мысалы, ebay.de)
• 3D басып шығарылған стенд (stl файлы үшін менің GitHub қараңыз)
• Термохромды жабысқақ парақ, 150x150 мм, 30-35 ° C (SFXC)
• M2x6 болт + гайка
• 2x түйреуіш 1х9, 2,54 мм (мысалы, mouser.com)
• 2x SMD тақтасының қосқышы 1x9, 2,54 мм (мысалы, mouser.com)

1 -қадам: ПХД жылытқышын жобалау

ПХД жылытқышы Eagle -де жасалған. ПХД өлшемдері 100х150 мм, себебі 150х150 мм - мен қолданған термохромды парақтардың стандартты өлшемі. Алдымен мен Fusion360 -те сегменттердің эскизін жасадым, ол dxf ретінде сақталды, содан кейін Eagle -ге импортталды. Сегменттердің арасында фрезерлік саңылаулар бар және олар тек кішкене көпірлермен қосылады. Бұл жекелеген сегменттердің жылу оқшаулауын жақсартады, сондықтан жылдамырақ қыздыруға мүмкіндік береді және «жылу өтуін» азайтады. Сегменттер Eagle -дағы мандер құралының көмегімен жоғарғы қабаттағы ПХД іздерімен толтырылды (қызыл түспен көрінеді). Мен жолдың ені мен аралығын 6 мильді қолдандым, бұл PCBWay арқылы қосымша шығынсыз шығарылатын ең төменгі өлшем. Әрбір із екі виас арасында айналады, олар төменгі қабат арқылы түйреуіштерге қосылады (көк түспен көрінеді) 32 миль қалыңырақ іздерді қолданады. Барлық сегменттер ортақ пікірге ие.

Мен белгілі бір температураның көтерілуіне қажетті жылу қуаты бойынша есептеулер жүргізбедім және сегменттің күтілетін қарсылығын есептемедім. Мен қыздыру қуатын кез келген реттеуді әр түрлі жұмыс циклі бар PWM сигналын қолдану арқылы жасауға болатынын түсіндім. Кейін мен 5В USB порты арқылы ~ 5% жұмыс циклын қолдана отырып, сегменттердің тез қызатынын байқадым. Барлық 17 сегментті жылытқандағы жалпы ток шамамен 1,6 А.

Барлық тақта файлдарын менің GitHub -тан табуға болады.

2 -қадам: контроллер ПХД жобалау

ПХД жылытқышты басқару үшін мен GlassCube жобасында қолданған SAMD21E18 MCU таңдаймын. Бұл микроконтроллерде барлық 17 жылытқыш сегментін басқаруға және DHT22 сенсорын оқуға жеткілікті түйреуіштер бар. Ол сондай -ақ жергілікті USB -ге ие және оны Adafruit -тің CircuitPython жүктеушісімен жаңартуға болады. Микро USB қосқышы қуат көзі ретінде және MCU бағдарламалау үшін пайдаланылды. Жылытқыш сегменттері 9 қос каналды MOSFETs (SP8K24FRATB) арқылы басқарылады. Олар 6 А дейін көтере алады және қақпаның шектік кернеуі <2,5 В, сондықтан оларды MCU -дан 3,3 В логикалық сигналмен ауыстыруға болады. Мен бұл жіпті жылытқышты басқару тізбегін құруға көмектесу үшін өте пайдалы деп таптым.

Мен PCBWay -ден ПХД -ге және электронды бөлшектерге Mouser -ден бөлек тапсырыс бердім және шығындарды үнемдеу үшін ПХД -ны өзім құрастырдым. Мен бөлшектерді қолмен орналастырып, инфрақызыл IC қыздырғышымен дәнекерледім. Дегенмен, құрамдас бөліктердің көптігі мен қажетті қайта өңдеудің арқасында бұл өте қиын болды, мен болашақта монтаждау қызметін қолданамын деп ойлаймын.

Тағы да тақта файлдарын GitHub -дан табуға болады. Онда сіз микро USB орнына USB-C коннекторын қолданатын ПХД жетілдірілген нұсқасын таба аласыз. Мен сонымен қатар DHT22 сенсорының тесіктерінің аралығын түзеттім және J-Link арқылы жүктеушінің жүктелуін жеңілдету үшін 10 істікшелі қосқышты қостым.

3 -қадам: CircuitPython жүктеуші

Алдымен мен SAMD21 -ді Adafruit's Trinket M0 негізіндегі UF2 жүктеушісімен жарқыраттым. Жүктегішті сәл өзгертуге тура келді, себебі Trinket -те мен жылытуға арналған түйреуіштердің біріне жалғанған жарық диоды бар. Әйтпесе, түйреуіш жүктелгеннен кейін қысқа уақыт бойы жоғары болады және қосылған сегментті толық қуатпен қыздырады. Жүктеушіні жыпылықтау J-Link MCU-ге SWD және SWC порттары арқылы қосылу арқылы жүзеге асады. Барлық процесс Adafruit веб -сайтында егжей -тегжейлі сипатталған. Жүктеушіні орнатқаннан кейін MCU микро USB порты арқылы қосылған кезде флэш -диск ретінде танылады және келесі жүктеушілерді UF2 файлын дискіге сүйреу арқылы орнатуға болады.

Келесі қадам ретінде мен CircuitPython жүктеушісін орнатқым келді. Дегенмен, менің тақтамен Trinket M0 -ге қосылмаған көптеген түйреуіштер қолданылатындықтан, алдымен тақта конфигурациясын сәл өзгертуге тура келді. Adafruit веб -сайтында тағы да бұл үшін керемет оқулық бар. Негізінде, mpconfigboard.h ішіндегі еленбеген бірнеше түйреуіштерге түсініктеме беру керек, содан кейін бәрін қайта құрастырыңыз. Арнайы жүктеуші файлдары менің GitHub -те де қол жетімді.

4 -қадам: CircuitPython коды

CircuitPython жүктеушісі орнатылғаннан кейін, кодты USB флэш -жадына code.py файл ретінде сақтау арқылы тақтаны бағдарламалауға болады. Мен жазған код DHT22 сенсорын оқиды, содан кейін сәйкес сегменттерді қыздыру арқылы температура мен ылғалдылықты кезекпен көрсетеді. Жоғарыда айтылғандай, жылыту POS сигналымен MOSFET -ті ауыстыру арқылы жүзеге асады. Түйреуіштерді PWM шығысы ретінде конфигурациялаудың орнына, мен кідірістерді қолдана отырып, кодта ауысу жиілігі 100 Гц төмен «жалған» PWM сигналын құрдым. Ағымдағы тұтынуды одан әрі төмендету үшін мен сегменттерді бір уақытта қоспаймын, бірақ жоғарыдағы схемада көрсетілгендей. Сондай -ақ, сегменттерді жылытуды біркелкі ету үшін бірнеше амалдар бар. Ең алдымен, әр сегмент үшін жұмыс циклы біршама ерекшеленеді. Мысалы, «%» белгісінің штрихі үлкен қарсылық циклін қажет етеді, себебі оның қарсылығы жоғары. Сонымен қатар, мен басқа сегменттермен қоршалған сегменттерді аз қыздыру керек екенін білдім. Сонымен қатар, егер сегмент алдыңғы «жүгіруде» қыздырылса, келесіде жұмыс циклын қысқартуға болады. Соңында, қыздыру мен салқындату уақыты қоршаған орта температурасына бейімделеді, ол DHT22 сенсорымен ыңғайлы өлшенеді. Ақылға қонымды уақыт тұрақтылығын табу үшін мен дисплейді климаттық камерада калибрледім, оған жұмыс орнында қол жеткізе аламын.

Толық кодты GitHub -дан таба аласыз.

5 -қадам: құрастыру

Дисплейді құрастыру өте қарапайым және оны келесі кезеңдерге бөлуге болады

1. ПХД жылытқышына аналық түйреуіштерді дәнекерлеңіз
2. ПХД жылытқышына өздігінен жабысатын термохромды парақты бекітіңіз
3. ПХД контроллеріне DHT22 датчигін дәнекерлеңіз және М2 болты мен гайкамен бекітіңіз
4. ПХД контроллеріне еркек түйреуіштерді дәнекерлеңіз
5. ПХД екеуін де қосып, 3D басып шығарылған тірекке қойыңыз

6 -қадам: Аяқталған жоба

Мен біздің қонақ бөлмемізде үнемі жұмыс істейтін аяқталған қос ойынға өте қуаныштымын. Менің бастапқы термохромды дисплейімнің кішірек, қарапайым нұсқасын жасау мақсаты сөзсіз орындалды және ұсыныс үшін DmitriyU2 пайдаланушысына тағы да алғыс айтқым келеді. Жоба маған Eagle -де ПХД құрастыру дағдыларын жетілдіруге көмектесті, мен MOSFET -ті коммутатор ретінде қолдану туралы білдім.

ПХД үшін жақсы қоршау жасау арқылы дизайнды одан әрі жақсартуға болады. Мен сондай стильде цифрлық сағат жасауды ойлаймын.

Егер сізге бұл жоба ұнайтын болса, оны қайта өңдеуге немесе менің Tindie дүкенінен сатып алуға болады. Сондай -ақ, ПХД дизайнында маған дауыс беруді қарастырыңыз.

PCB Design Challenge байқауында төрешілер сыйлығы