Термохромын температур ба чийгшлийн дэлгэц: 10 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Би энэ төсөл дээр нэлээд удаан ажиллаж байна. Анхны санаа нь үзэсгэлэн худалдаанд оролцохын тулд TEC хянагчийн үзүүлэгчийг ажиллуулсны дараа надад төрсөн юм. TEC -ийн халаалт, хөргөлтийн чадварыг харуулахын тулд бид хараас тунгалаг болж өөрчлөгдөж буй термохромын будаг ашиглаж байсан.

Энэхүү төсөл дээр би энэ санааг улам гүнзгийрүүлж, шингэн талст дээр суурилсан термохромын хавтангаар бүрсэн зэс хавтан ашиглан хоёр оронтой 7 сегментийн дэлгэц бүтээв. Зэс хавтан бүрийн ард температурыг хянадаг TEC элемент байрладаг бөгөөд ингэснээр шингэн болор хуудасны өнгийг өөрчилдөг. Тоонууд нь DHT22 мэдрэгчийн температур, чийгшлийг харуулна.

Өөрийнхөө температурыг өөрчилснөөр орчны температурыг харуулдаг төхөөрөмжтэй байх нь хачирхалтай санагдаж магадгүй юм;-)

Хангамж

• 3 ширхэг, 150x150 мм хэмжээтэй шингэн болор хуудас (29-33 ° C) (эндээс үзнэ үү).
• 17 ширхэг, 1 мм зузаантай зэс хавтан (хэмжээсийг доороос үзнэ үү)
• 401 x 220 x 2 мм хөнгөн цагаан хавтан (саарал/хар аноджуулсан)
• 401 x 220 x 2 мм нийлэг хавтан (цагаан)
• 18 ширхэг, TES1-12704 peltier элемент
• 9 ширхэг, TB6612FNG хос моторт драйвер
• 6 ширхэг, Arduino Nano
• 2 ширхэг, 40х40х10 мм хэмжээтэй хөргөх сэнс
• 18 ширхэг, 25х25х10 мм хэмжээтэй дулаан шингээгч
• 12 В, 6 А цахилгаан хангамж
• DHT22 (AM2302) температур ба чийгшлийн мэдрэгч
• 6 ширхэг, 40 мм урт ПХБ -ийн зогсолт

Нэмж дурдахад, би дулаан дамжуулагч эпокси ашигласан бөгөөд энэ нь маш хямд бөгөөд савны ашиглалтын хугацаа урт байсан. Хөнгөн цагаан ба нийлэг хавтан дээр шаардлагатай нүх гаргахын тулд өрөм, дремелийн багаж ашигласан. Arduino болон мотор жолоочийн ПХБ -ийн эзэмшигчийг 3D хэвлэж, халуун цавуугаар бэхлэв. Түүнчлэн, би бүх холболтыг хийхийн тулд маш олон дупон утас ашигласан. Цаашилбал, шураг терминал бүхий энэхүү ПХБ нь 12 В -ийн цахилгаан хангамжийг түгээхэд маш тохиромжтой болсон.

Анхаар: TB6612FNG хавтангийн ихэнх хэсэгт буруу конденсатор суулгасан бололтой. Хэдийгээр бүх худалдагчид 15 В хүртэлх моторын хүчдэлийн самбарыг зааж өгдөг боловч конденсаторыг ихэвчлэн 10 В хүртэл үнэлдэг. Би эхний хоёр самбар дээрх конденсаторыг үлээлгэсний дараа би бүгдийг нь задалж, зохих төхөөрөмжөөр сольсон.

Алхам 1: Зэс хавтан хийх

Зэс ялтсуудын хувьд би хавсаргасан dxf файлуудыг байршуулах боломжтой онлайн лазер хайчлах үйлчилгээг ашигласан (эндээс үзнэ үү). Гэсэн хэдий ч хэлбэр дүрс нь тийм ч төвөгтэй биш тул лазер огтлох нь заавал байх албагүй бөгөөд үйлдвэрлэх хямд техникүүд байдаг (жишээлбэл цоолох, хөрөөдөх). Нийтдээ дэлгэцийн хувьд 14 сегмент, хоёр тойрог, нэг зураас шаардлагатай болно. Зэс хавтангийн зузаан нь 1 мм байсан боловч үүнийг 0.7 эсвэл 0.5 мм болгон бууруулж болох тул халаах/хөргөх хүч бага шаардагдана. Дулааны багтаамж, дулаан дамжилтын чанар нь хөнгөн цагаанаас илүү боловч би сайн ажиллах ёстой тул би зэс ашигласан.

Алхам 2: Шингэн болор хуудсыг бэхлэх

Энэхүү төслийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг бол миний SFXC -ээс олж авсан термохромик шингэн болор тугалган цаас юм. Тус тугалган цаас нь өөр өөр температурт байдаг бөгөөд өнгө нь улаан, улбар шар, ногооноос бага температурт хараас өндөр температурт цэнхэр болж өөрчлөгддөг. Би 25-30 ° C ба 29-33 ° C гэсэн хоёр өөр зурвасын өргөнийг туршиж үзээд сүүлийг нь сонгосон. Пелтиер элементээр халаах нь хөргөхөөс хамаагүй хялбар байдаг тул температурын хүрээ өрөөний температураас арай өндөр байх ёстой.

Шингэн болор тугалган цаас нь өөрөө наалддаг дэвсгэртэй бөгөөд зэс хавтан дээр маш сайн наалддаг. Илүүдэл тугалган цаасыг яг таг хутгаар ашиглан хавтангийн эргэн тойронд хайчилж авав.

Алхам 3: TEC элементийг хавсаргах

Пелтиерийг дулаан дамжуулагч эпокси ашиглан зэс хавтан бүрийн төв хэсэгт бэхлэв. Хавтангууд нь пелтиерээс арай том хэмжээтэй тул ардаа бүрэн нуугддаг. Хувь тэмдгийн зураасыг бүрдүүлдэг урт хавтангийн хувьд би хоёр палтиер ашигласан.

Алхам 4: Хөнгөн цагаан хавтан бэлтгэх

Мөнгө хэмнэхийн тулд би өөрөө хөнгөн цагаан хавтангийн бүх нүхийг өрөмдсөн. Би зүгээр л хавсаргасан pdf форматыг A3 цаасан дээр хэвлээд өрөмдлөгийн загвар болгон ашигласан. TEC кабелиуд дамждаг хэсэг бүрт нүх, дараа нь нийлэг хавтанг холбох 6 ирмэг дээр байдаг.

Алхам 5: Сегментүүдийг хавсаргах

Энэ төслийн хамгийн хэцүү хэсгүүдийн нэг бол сегментүүдийг арын хавтан дээр зөв холбох явдал байв. Би 3D -ийг сегментүүдийг тэгшлэхэд туслах хэд хэдэн хэвлэгчийг хэвлэсэн боловч сегментүүд нь үргэлж гулсдаг тул хэсэгчлэн ажилласан. Нэмж дурдахад кабель нь peltier дээр дардаг тул хавтангаас сулардаг. Би ямар нэгэн байдлаар бүх сегментийг зөв газарт нь нааж чадсан боловч тасархай хэсгийн нэг пелтиер нь маш муу дулааны холболттой байна. Цаг хугацаа өнгөрөх тусам суларч магадгүй гэж би сэжиглэж байгаа боловч эпокси биш өөрөө наалддаг дулаан дэвсгэр ашиглах нь дээр байх.

Алхам 6: Дулаан холбогч ба эзэмшигчийг бэхлэх

Миний анхны санаа бол хөнгөн цагаан хавтанг ямар ч сэнсгүй байсан ч гэсэн пелтиерийн халаагуур болгон ашиглах явдал байв. Зарим сегментийг хөргөж байхад заримыг нь халааж тавагны нийт температур бага зэрэг нэмэгдэнэ гэж би бодсон. Гэсэн хэдий ч нэмэлт халаагуур, хөргөлтийн сэнсгүй бол температур нь зэс хавтанг хөргөх боломжгүй хэмжээнд хүртэл өсөх болно. Энэ нь ялангуяа асуудалтай байдаг, учир нь би халаалт/хөргөлтийн хүчийг хянахын тулд термистор ашигладаггүй, гэхдээ тогтмол утгыг үргэлж ашигладаг. Тиймээс би өөрөө наалддаг дэвсгэр бүхий жижиг халаагуур худалдаж авав.

Үүний дараа мотор жолооч, ардуиногийн 3D хэвлэсэн эзэмшигчийг халуун цавуу ашиглан хавтангийн ар талд хавсаргав.

Алхам 7: Кодыг байршуулж байна

Arduino бүр нь зөвхөн хоёр хөдөлгүүрийн жолоочийг хянах боломжтой, учир нь тэдэнд хоёр PWM ба 5 дижитал IO зүү хэрэгтэй. I2C -ээр дамжуулж болох мотор драйверууд байдаг (эндээс үзнэ үү) гэхдээ тэд 5 вольтын arduino логиктой нийцдэггүй. Миний хэлхээнд I2C -ээр дамжуулан 5 "боол" ардуинотой холбогддог нэг "мастер" ардуино байдаг бөгөөд энэ нь эргээд мотор драйверуудыг хянадаг. Arduino -ийн кодыг эндээс миний GitHub данснаас олж болно. "Боол" arduino -ийн кодонд толгой дээрх ардуино бүрийн хувьд I2C хаягийг өөрчлөх шаардлагатай байдаг. Мөн халаалт/хөргөлтийн хүч болон харгалзах хугацааны тогтмолыг өөрчлөх боломжийг олгодог зарим хувьсагч байдаг.

Алхам 8: Утасны галзуурал

Энэхүү төслийн утас нь бүхэлдээ хар дарсан зүүд байв. Би жишээ болгон мастер arduino ба ганц боол arduino -ийн холболтыг харуулсан fritzing диаграммыг хавсаргав. Нэмж дурдахад ямар TEC нь мотор драйвер болон arduino -тэй холбогдсоныг баримтжуулсан pdf баримт бичиг байдаг. Их хэмжээний холболтоос болж утаснууд маш их эвдэрдэг болохыг зурган дээрээс харж болно. Би боломжтой газар дюпонт холбогч ашигладаг байсан. 12 В -ийн цахилгаан хангамжийг шураг терминал бүхий ПХБ ашиглан тараасан. Цахилгаан оролт дээр би нисдэг утас бүхий DC кабелийг холбосон. 5 V, GND ба I2C холболтуудыг түгээхийн тулд би зарим нэг ПХБ -ийг эрэгтэй зүү толгойгоор тоноглосон.

Алхам 9: Нийлэг хавтан бэлтгэх

Дараа нь би нийлэг хавтан дээр хэд хэдэн цооног өрөмдсөн бөгөөд ингэснээр ПХБ -ийн бэхэлгээгээр хөнгөн цагаан хавтан дээр бэхлэх боломжтой болно. Нэмж дурдахад, миний dremel хэрэгслийг ашиглан фенүүддээ зориулж зарим зүсэлт хийж, DHT22 мэдрэгчийн кабелийг хайчилж авав. Үүний дараа фенүүд нь нийлэг хавтангийн ар талд бэхлэгдсэн бөгөөд кабелийг миний өрөмдсөн цооногоор дамжуулж өгсөн. Дараагийн удаа би хавтанг лазераар огтлох болно.

Алхам 10: Дууссан төсөл

Эцэст нь нийлэг хавтан ба хөнгөн цагаан хавтанг 40 мм урт ПХБ -ийн бэхэлгээ ашиглан бие биетэйгээ холбосон. Үүний дараа төсөл дуусна.

Цахилгаан тэжээлд холбогдсон үед сегментүүд температур, чийгшлийг ээлжлэн харуулна. Температурын хувьд зөвхөн дээд цэг нь өнгө өөрчлөгдөж, чийгшлийг харуулахдаа зураас ба доод цэгийг тодруулдаг.

Кодод идэвхтэй сегмент бүр 25 секундын турш халааж, идэвхгүй хэсгүүдийг нэгэн зэрэг хөргөнө. Үүний дараа пелтиерийг 35 секундын турш унтрааж, температурыг тогтворжуулах боломжтой болно. Гэсэн хэдий ч зэс ялтсуудын температур цаг хугацаа өнгөрөх тусам нэмэгдэх бөгөөд сегментүүдийн өнгийг бүрэн өөрчлөх хүртэл хэсэг хугацаа шаардагдана. Нэг оронтой (7 сегментийн) одоогийн сугалааны хэмжээг ойролцоогоор 2 А гэж хэмжсэн тул бүх сегментийн нийт гүйдлийн хүч нь цахилгаан хангамжийн өгч чадах хамгийн их 6 А -тэй ойролцоо байна.

Халаах/хөргөх хүчийг тохируулахын тулд санал болгож буй термисторыг нэмснээр эрчим хүчний хэрэглээг бууруулах боломжтой. Нэг алхам цааш явах нь PID гогцоотой тусгай TEC хянагч ашиглах явдал юм. Энэ нь их хэмжээний цахилгаан зарцуулалтгүйгээр тогтмол ажиллах боломжийг олгох ёстой. Би одоогоор Thorlabs MTD415T TEC драйверуудыг ашиглан ийм системийг бүтээх талаар бодож байна.

Одоогийн тохиргооны өөр нэг сул тал бол мотор драйверуудын 1 кГц PWM гаралтыг сонсох явдал юм. Фенүүд нь бас нэлээд чанга дуутай байдаг болохоор тэднээс салах нь бас сайхан байх болно.

Металлын уралдааны тэргүүн шагнал