Thermochromic Temperature & чийгшлийн дэлгэц - ПХБ -ийн хувилбар: 6 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

Хэсэг хугацааны өмнө Thermochromic Temperature & Numidity Display нэртэй төсөл хийж, би зэс ялтсуудаар 7 сегментийн дэлгэц бүтээсэн бөгөөд энэ нь пелтиер элементээр халсан/хөргөсөн байв. Зэс ялтсууд нь термохромик тугалган цаасаар хучигдсан бөгөөд температур нь өнгө өөрчлөгддөг. Энэхүү төсөл нь дэлгэцийн жижиг хувилбар бөгөөд коммент хэсэгт хэрэглэгч DmitriyU2 -ийн санал болгосон халаалтын ул мөр бүхий ПХБ ашигладаг. ПХБ халаагуур ашиглах нь илүү энгийн бөгөөд авсаархан загвар гаргах боломжийг олгодог. Мөн халаалт нь илүү үр дүнтэй байдаг бөгөөд энэ нь өнгийг хурдан өөрчлөхөд хүргэдэг.

Дэлгэц хэрхэн ажиллаж байгааг харахын тулд видеог үзээрэй.

Надад хэдэн ПХБ үлдсэн тул би энэ дэлгэцийг Tindie дэлгүүрт зарж байна.

Хангамж

• Халаагч ПХБ (Gerber файлуудын талаар миний GitHub -ийг үзнэ үү)
• ПХБ -ийг хянах (Gerber файлууд болон BoM -ийн талаархи миний GitHub -ийг үзнэ үү)
• DHT22 мэдрэгч (жишээ нь ebay.de)
• 3D хэвлэсэн индэр (миний GitHub -ийг stl файлаас үзнэ үү)
• Thermochromic наалдамхай хуудас, 150x150 мм, 30-35 ° C (SFXC)
• M2x6 боолт + самар
• 2х зүү толгой 1x9, 2.54 мм (жишээ нь mouser.com)
• 2х SMD хавтангийн холбогч 1x9, 2.54 мм (жишээ нь mouser.com)

Алхам 1: Халаагчийн ПХБ -ийг зохион бүтээх

ПХБ халаагч нь Eagle -д зориулагдсан болно. ПХБ -ийн хэмжээ нь 100х150 мм, учир нь 150х150 мм нь миний ашигладаг термохромын хуудасны стандарт хэмжээ юм. Эхэндээ би Fusion360 дээр сегментүүдийн тоймыг хийсэн бөгөөд үүнийг dxf хэлбэрээр хадгалж, дараа нь Ийгл рүү импортлосон. Сегментүүд нь хоорондоо цоорхойтой бөгөөд зөвхөн жижиг гүүрээр холбогддог. Энэ нь бие даасан сегментүүдийн дулаан тусгаарлалтыг сайжруулж, улмаар илүү хурдан халаах боломжийг олгодог бөгөөд "дулааны хөндлөн дамжуулалтыг" бууруулдаг. Сегментүүдийг Eagle дахь meander хэрэгслийг ашиглан дээд давхаргад (улаанаар харсан) ПХБ -ийн ул мөрөөр дүүргэсэн байв. Би замын өргөн ба зай 6 милийг ашигласан бөгөөд энэ нь PCBWay -ийн нэмэлт зардалгүйгээр үйлдвэрлэх хамгийн бага хэмжээ юм. Мөр бүрийг хоёр виагийн хооронд оруулдаг бөгөөд дараа нь 32 мм -ийн зузаантай ул мөр ашиглан доод давхаргаар (цэнхэр өнгөөр харсан) хавчаараар холбоно. Бүх сегментүүд нийтлэг ойлголттой байдаг.

Би тодорхой температурын өсөлтөд шаардагдах халаалтын чадлын талаар ямар ч тооцоо хийгээгүй, мөн сегментийн хүлээгдэж буй эсэргүүцлийг тооцоолоогүй. Янз бүрийн ажлын мөчлөг бүхий ХОУХ -ны дохиог ашиглан халаалтын хүчийг тохируулах боломжтой гэж би ойлгосон. ~ 5% -ийн ажлын мөчлөг ашиглан 5V USB портоор тэжээх үед сегментүүд маш хурдан халдаг болохыг би хожим олж мэдсэн. Бүх 17 сегментийг халаах нийт гүйдэл нь ойролцоогоор 1.6 А байна.

Бүх самбарын файлуудыг миний GitHub дээрээс олж болно.

Алхам 2: Хянагчийн ПХБ -ийг зохион бүтээх

ПХБ халаагуурыг хянахын тулд би GlassCube төсөлдөө ашиглаж байсан SAMD21E18 MCU -ийг сонгосон. Энэхүү микроконтроллер нь халаагчийн 17 сегментийг хянах, DHT22 мэдрэгчийг уншихад хангалттай тээглүүртэй. Энэ нь мөн эх USB -тэй бөгөөд үүнийг Adafruit -ийн CircuitPython ачаалагч ашиглан асааж болно. Бичил USB холбогчийг цахилгаан хангамж болон MCU програмчлахад ашигладаг байсан. Халаагчийн сегментийг 9 хос сувагтай MOSFETs (SP8K24FRATB) удирддаг. Эдгээр нь 6 А хүртэл ажиллах чадвартай бөгөөд хаалганы босго хүчдэл нь <2.5 В тул MCU -ийн 3.3 В логик дохиогоор сольж болно. Энэ утас нь халаагчийн хяналтын хэлхээг зохион бүтээхэд надад маш их тус болсон.

Би PCBWay -аас ПХБ, электрон эд ангиудыг Mouser -аас тусад нь захиалж, зардлаа хэмнэхийн тулд ПХБ -ийг өөрөө угсарсан. Би гагнуурын оо диспенсер ашиглан эд ангийг гараар байрлуулж, хэт улаан туяаны IC халаагуураар гагнав. Гэсэн хэдий ч харьцангуй их хэмжээний бүрэлдэхүүн хэсгүүд, шаардлагатай дахин боловсруулалтаас болж энэ нь нэлээд төвөгтэй байсан тул ирээдүйд угсрах үйлчилгээг ашиглах талаар бодож байна.

Дахин хэлэхэд самбарын файлуудыг миний GitHub дээрээс олж болно. Тэнд та микро USB-ийн оронд USB-C холбогч ашигладаг ПХБ-ийн сайжруулсан хувилбарыг олж болно. Би DHT22 мэдрэгчийн нүх хоорондын зайг засаж, ачаалагчийг J-Link-ээр хялбархан анивчихын тулд 10 зүү холбогчийг нэмсэн.

Алхам 3: CircuitPython Bootloader

Эхлээд би SAMD21 -ийг Adafruit -ийн Trinket M0 дээр суурилсан UF2 ачаалагчтай анивчсан. Trinket нь миний халаахад ашигладаг нэг зүүтэй холбогдсон LED -тэй тул ачаалагчийг бага зэрэг өөрчлөх шаардлагатай болсон. Үгүй бол энэ зүү ачаалсны дараа богино хугацаанд өндөр болж, холбогдсон сегментийг бүрэн хүчээр халаана. Ачаалагчийг асаах нь J-Link-ийг MCU-д SWD ба SWC портоор холбох замаар хийгддэг. Бүх үйл явцыг Adafruit вэбсайт дээр нарийвчлан тайлбарласан болно. Ачаалагчийг суулгасны дараа MCU нь микро USB портоор холбогдсон тохиолдолд флаш диск гэж хүлээн зөвшөөрөгддөг бөгөөд дараагийн ачаалагчдыг UF2 файлыг драйв руу чирж суулгаж болно.

Дараагийн алхам бол би CircuitPython ачаалагчийг суулгахыг хүссэн юм. Гэсэн хэдий ч миний самбар Trinket M0 дээр холбогдоогүй олон тээглүүр ашигладаг тул би эхлээд самбарын тохиргоог бага зэрэг өөрчлөх шаардлагатай болсон. Дахин хэлэхэд Adafruit вэбсайт дээр маш сайн заавар байна. Үндсэндээ, mpconfigboard.h дээр үл тоомсорлосон хэдэн зүүг тайлбарлаж, дараа нь бүгдийг дахин эмхэтгэх ёстой. Тусгай ачаалагч файлуудыг миний GitHub дээр бас ашиглах боломжтой.

Алхам 4: CircuitPython код

CircuitPython ачаалагчийг суулгасны дараа та кодыг USB флаш диск рүү code.py файл болгон хадгалах замаар самбарыг програмчилж болно. Миний бичсэн код нь DHT22 мэдрэгчийг уншиж, харгалзах сегментүүдийг халааж температур, чийгшлийг ээлжлэн харуулдаг. Өмнө дурьдсанчлан халаалтыг ХОУХ -ны дохиогоор MOSFET -ийг солих замаар хийдэг. Зүүг ХОУХ -ны гаралт болгон тохируулахын оронд би саатал ашиглан кодонд 100 Гц -ийн сэлгэн залгах давтамж багатай "хуурамч" PWM дохиог үүсгэсэн. Одоогийн хэрэглээг цаашид бууруулахын тулд би сегментүүдийг нэгэн зэрэг асаахгүй, харин дээрх схемд үзүүлсэн шиг дарааллаар нь асаах болно. Сегментүүдийн халаалтыг жигд болгох хэд хэдэн заль мэх байдаг. Нэгдүгээрт, ажлын мөчлөг нь сегмент бүрийн хувьд арай өөр байдаг. Жишээлбэл, "%" тэмдгийн зураас нь илүү өндөр эсэргүүцэлтэй тул илүү том ажлын мөчлөг шаарддаг. Мөн бусад олон сегментээр хүрээлэгдсэн сегментүүдийг бага халаах шаардлагатай байгааг олж мэдэв. Нэмж дурдахад, хэрэв сегментийг өмнөх "ажиллуулах" үед халааж байсан бол дараагийн мөчид ажлын мөчлөгийг бууруулж болно. Эцэст нь халаалт, хөргөлтийн хугацааг DHT22 мэдрэгчээр хэмжихэд тохиромжтой орчны температурт тохируулсан болно. Боломжит цаг хугацааны тогтмол байдлыг олохын тулд би ажил дээрээ нэвтрэх боломжтой азтай цаг уурын танхимд дэлгэцийг тохируулсан.

Та бүрэн кодыг миний GitHub дээрээс олж болно.

Алхам 5: Чуулган

Дэлгэцийг угсрах нь маш хялбар бөгөөд дараах үе шатуудад хувааж болно

1. ПХБ халаагчтай эмэгтэй зүү толгойг гагнах
2. Өөрөө наалддаг термохром хавтанг халаагч ПХБ-д хавсаргана
3. ПХБ -ийн хянагчтай DHT22 мэдрэгчийг гагнах ба М2 боолт, самараар бэхлэнэ
4. ПХБ хянагч руу эрэгтэй зүү толгойг гагнах
5. ПХБ -ийг хоёуланг нь холбож, 3D хэвлэсэн тавиур дээр байрлуул

Алхам 6: Дууссан төсөл

Одоо манай зочны өрөөнд тасралтгүй ажиллаж байгаа бэлэн болсон жүжигт би маш их баяртай байна. Миний анхны термохром дэлгэцийн жижиг, энгийн хувилбарыг гаргах зорилгодоо хүрсэн нь гарцаагүй бөгөөд хэрэглэгч DmitriyU2 -д санал болгосонд дахин талархал илэрхийлье. Төсөл нь Eagle дахь ПХБ -ийн дизайны ур чадвараа дээшлүүлэхэд тусалсан бөгөөд MOSFET -ийг унтраалга болгон ашиглах талаар олж мэдсэн.

ПХБ -уудад зориулсан сайхан хашлага хийснээр дизайныг сайжруулах боломжтой. Би мөн ижил хэв маягаар дижитал цаг хийх талаар бодож байна.

Хэрэв танд энэ төсөл таалагдсан бол та үүнийг дахин хийх эсвэл миний Tindie дэлгүүрээс худалдаж авах боломжтой. Мөн ПХБ -ийн дизайны сорилтын үеэр надад саналаа өгөх талаар бодож үзээрэй.

ПХБ -ийн дизайны сорилын шүүгчдийн шагнал