Термохромды температура мен ылғалдылық дисплейі: 10 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Мен бұл жобада біраз уақыт жұмыс істедім. Түпнұсқа идея маған сауда жәрмеңкесіне жұмыс орнында АСК контроллерінің демонстрациясын жасағаннан кейін келді. АЭК қыздыру және салқындату мүмкіндіктерін көрсету үшін біз қара түстен мөлдірге өзгеретін термохромды бояуды қолдандық.

Бұл жобада мен бұл идеяны одан әрі жалғастырдым және сұйық кристалдарға негізделген термохромды парақтармен қапталған мыс пластиналарды пайдаланып, 7-сегментті екі цифрлық дисплей құрдым. Әрбір мыс пластинаның артында температураны бақылайтын және осылайша сұйық кристалды парақтың түсін өзгертетін АЭК элементі орналасқан. Сандар DHT22 сенсорынан температура мен ылғалдылықты көрсетеді.

Сіз өзіңіздің температураңызды өзгерту арқылы қоршаған ортаның температурасын көрсететін құрылғының болуын ұнатасыз;-)

Жабдықтар

• 3 дана, 150х150 мм сұйық кристалды табақ (29-33 ° C) (мына жерден қараңыз).
• 17 дана, мыс пластиналар, қалыңдығы 1 мм (өлшемдері төменде қараңыз)
• 401 x 220 x 2 мм алюминий пластина (сұр/қара анодталған)
• 401 x 220 x 2 мм акрил пластина (ақ)
• 18 дана, TES1-12704 peltier элементі
• 9 дана, TB6612FNG қос моторлы драйвер
• 6 дана, Arduino Nano
• 2 дана, 40х40х10 мм салқындатқыш желдеткіш
• 18 дана, 25х25х10 мм жылу қабылдағыш
• 12 В, 6 А қуат көзі
• DHT22 (AM2302) температура мен ылғалдылық сенсоры
• 6 дана, ұзындығы 40 мм ПХД -нің тоқтауы

Сонымен қатар, мен жылу өткізгіш эпоксидті қолдандым, ол өте арзан және ұзақ қызмет ету мерзімі бар. Алюминий мен акрил пластиналарында қажетті тесіктерді жасау үшін бұрғылау мен дремель құралы қолданылды. Ардуино мен мотор драйверінің ПХД ұстағыштары 3D басып шығарылған және ыстық желіммен бекітілген. Сонымен қатар, мен барлық қосылымдарды жасау үшін көптеген дюпонды сымдарды қолдандым. Сонымен қатар, бұрандалы терминалы бар ПХД 12 В қуат көзін тарату үшін өте ыңғайлы болды.

Назар аударыңыз: TB6612FNG тақталарының көпшілігінде дұрыс емес конденсаторлар орнатылған. Барлық сатушылар 15 В дейінгі кернеуге арналған тақтаны көрсеткенімен, конденсаторлар тек 10 В -қа дейін бағаланады, мен конденсаторларды алғашқы екі тақтасында үрлегеннен кейін, мен олардың барлығын сөндіріп, орнына керісінше ауыстырдым.

1 -қадам: Мыс пластиналарын жасау

Мыс пластиналар үшін мен қосылатын dxf файлдарын жүктей алатын онлайн лазерлік кесу қызметін қолдандым (мұнда қараңыз). Алайда, пішіндер өте күрделі емес болғандықтан, лазерлік кесу міндетті емес және өндірістің арзан әдістері бар шығар (мысалы, тесу, аралау). Барлығы дисплейге 14 сегмент, екі шеңбер және бір сызықша қажет. Мыс пластиналарының қалыңдығы 1 мм болды, бірақ оны 0,7 немесе 0,5 мм -ге дейін төмендетуге болады, бұл аз қыздыру/салқындату қуатын қажет етеді. Мен мыс қолдандым, себебі жылу сыйымдылығы мен жылу өткізгіштігі алюминийден жоғары, бірақ соңғысы жақсы жұмыс істеуі керек.

2 -қадам: Сұйық кристалды табақты бекіту

Бұл жобаның негізгі компоненті - мен SFXC -тен алынған термохромды сұйық кристалды фольга. Фольга әр түрлі температура диапазонында болады және төмен температурада қызылдан, қызғылт сарыдан және жасылдан жоғары түске дейін қара түске өзгереді. Мен 25-30 ° C және 29-33 ° C екі түрлі өткізу жолағын сынап көрдім және соңғысын таңдадым. Пельтиерлік элементпен жылыту салқындатуға қарағанда оңай, температура диапазоны бөлме температурасынан сәл жоғары болуы керек.

Сұйық кристалды фольгада өздігінен жабысатын негіз бар, ол мыс пластиналарға өте жақсы жабысады. Артық фольга пластинаның айналасында дәл пышақпен кесілген.

3 -қадам: TEC элементін бекіту

Пельтерлер әрбір мыс пластинаның ортасына жылу өткізгіш эпоксидті қолдану арқылы бекітілген. Пластиналар пельтьерден сәл үлкенірек, сондықтан олар артында жасырынып қалады. Процент белгісінің штрихін құрайтын ұзын пластина үшін мен екі пельтер қолдандым.

4 -қадам: алюминий табақшаны дайындау

Ақшаны үнемдеу үшін мен алюминий табақтың барлық тесіктерін өзім бұрғыладым. Мен A3 форматындағы қағазға қоса берілген PDF файлын басып шығардым және оны бұрғылау үлгісі ретінде қолдандым. Әр сегмент үшін TEC кабельдері өтетін тесік бар, ал шетінде акрил пластинасын бекіту үшін 6 тесік бар.

5 -қадам: сегменттерді тіркеу

Бұл жобаның ең қиын бөліктерінің бірі сегменттерді артқы тақтаға дұрыс бекіту болды. Мен 3D -ді сегменттерді туралауға көмектесетін бірнеше джиглерді басып шығардым, бірақ бұл ішінара жұмыс істеді, себебі сегменттер үнемі сырғып кететін. Сонымен қатар, кабельдер пельтьерді итереді, ол пластинадан босатылады. Мен қандай да бір жолмен барлық сегменттерді дұрыс жерге жабыстыра алдым, бірақ сызықша сегментіндегі пельтилердің бірінде өте нашар жылу байланысы бар. Эпоксидті емес, өздігінен жабысатын жылу жастықшаларын қолданған дұрыс болар, бірақ уақыт өте келе ол босап кетуі мүмкін деп ойлаймын.

6 -қадам: Жылытқыштар мен ұстағыштарды бекіту

Алғашқы ойым - алюминий пластинаны желдеткішсіз салқындатқыш ретінде пайдалану. Мен пластинаның жалпы температурасы сәл көтеріледі деп ойладым, өйткені кейбір сегменттер салқындатылады, ал басқалары қызады. Алайда, қосымша салқындатқышсыз және салқындатқышсыз температура мыс пластиналарын бұдан былай салқындатуға болмайтын деңгейге дейін көтерілетіні белгілі болды. Бұл әсіресе қиын, себебі мен жылыту/салқындату қуатын басқару үшін ешқандай термисторды пайдаланбаймын, бірақ әрқашан бекітілген мәнді қолданамын. Сондықтан мен өзіме жабысатын жастықшасы бар шағын салқындатқыштарды сатып алдым, олар әр пельтьердің артындағы алюминий пластинаның артқы жағына бекітілген.

Осыдан кейін, мотор драйверлері мен ардуиноға арналған 3D басып шығарғыш ұстағыштар ыстық желім көмегімен пластинаның артқы жағына бекітілді.

7 -қадам: кодты жүктеу

Әрбір arduino тек екі мотор драйверін басқара алады, себебі оларға екі PWM және 5 цифрлық IO түйреуіші қажет. Сондай -ақ, I2C арқылы басқаруға болатын мотор драйверлері бар (мұнда қараңыз), бірақ олар 5 В ардуино логикасына сәйкес келмейді. Менің тізбегімде I2C арқылы 5 «қосалқы» ардуиномен байланысатын бір «мастер» ардуино бар, олар өз кезегінде мотор драйверлерін басқарады. Arduino кодын GitHub есептік жазбамнан табуға болады. «Құл» ардуино кодында I2C мекенжайын тақырыптағы әрбір arduino үшін өзгерту керек. Сондай -ақ, жылыту/салқындату қуатын және оған сәйкес уақыт тұрақтыларын өзгертуге мүмкіндік беретін кейбір айнымалылар бар.

8 -қадам: сымдық сым

Бұл жобаның сымдары жалпы қорқынышты болды. Мен мысал ретінде басты ардуино мен жалғыз қосалқы ардуиноның байланысын көрсететін фризинг диаграммасын тіркедім. Сонымен қатар, pdf құжаттамасы бар, ол қандай АТК мотор драйвері мен arduino -ға қосылған. Суреттерде көріп тұрғаныңыздай, көп мөлшерде қосылымдардың арқасында сымдар өте нашар болады. Мен дупонтты қосқыштарды мүмкіндігінше қолдандым. 12 В қуат көзі бұрандалы терминалы бар ПХД көмегімен таратылды. Қуат кірісіне ұштары бар тұрақты ток кабелін тіркедім. 5 V, GND және I2C қосылымдарын тарату үшін мен кейбір прототипті ПХД -ді ер түйреуіштермен жабдықтадым.

9 -қадам: акрил плитасын дайындау

Әрі қарай, мен акрил пластинасында алюминий пластинаға ПХД сөндіргіштері арқылы бекітілетін етіп бірнеше тесіктер бұрғыладым. Сонымен қатар, менің дремель құралымен желдеткіштер мен DHT22 сенсорлық кабелінің саңылауларын жасадым. Осыдан кейін желдеткіштер акрил пластинасының артқы жағына бекітіліп, мен бұрғыланған тесіктер арқылы кабельдер берілді. Келесі жолы мен пластинаны лазерлік кесу арқылы жасайтын шығармын.

10 -қадам: Аяқталған жоба

Соңында, акрил пластина мен алюминий пластина бір -біріне 40 мм ұзындықтағы ПХД бекітулерін қолдана отырып бекітілді. Осыдан кейін жоба аяқталады.

Қуат көзіне қосылған кезде сегменттер температура мен ылғалдылықты кезекпен көрсетеді. Температура үшін тек жоғарғы нүкте түсі өзгереді, ал ылғалдылықты көрсету кезінде сызықша мен төменгі нүкте белгіленеді.

Кодта әрбір белсенді сегмент 25 секунд қызады, сонымен қатар белсенді емес сегменттерді салқындатады. Содан кейін температура қайтадан тұрақталуы үшін пельтерлер 35 секундқа өшіріледі. Дегенмен, мыс пластиналарының температурасы уақыт өте келе көтеріледі және сегменттер түсінің толық өзгеруіне дейін біраз уақыт кетеді. Бір цифрға (7 сегментке) ағымдағы тартылыс шамамен 2 А шамасында өлшенді, сондықтан барлық сегменттер үшін жалпы ток күші қуат көзі бере алатын максимум 6 А -ға жақын болуы мүмкін.

Жылыту/салқындату қуатын реттеу үшін кері байланыс ретінде термисторларды қосу арқылы энергия тұтынуды азайту мүмкін. Бір қадам алға жылжу PID контуры бар арнайы АТК контроллерін қолдану болып табылады. Бұл, мүмкін, көп қуат тұтынусыз тұрақты жұмыс жасауға мүмкіндік беруі мүмкін. Мен қазір Thorlabs MTD415T TEC драйверлері арқылы осындай жүйені құру туралы ойлаймын.

Ағымдағы конфигурацияның тағы бір кемшілігі - мотор драйверлерінің 1 кГц PWM шығысын есту. Жанкүйерлерден де құтылу жақсы болар еді, өйткені олар өте қатты.

Металлдар байқауының бірінші жүлдесі