Agitateur à café HotOrNot : 5 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Un agitateur de boisson intelligent pour avertir quand il est sécuritaire de boire sans se brûler.

L'inspiration pour ce projet était la mienne. J'ai tendance à boire du thé trop vite, à me brûler ou à me brûler les lèvres ou la langue, puis je dois attendre un moment que le thé refroidisse.

Récemment, une recherche a mis en évidence une relation entre la consommation de thé chaud et le cancer de l'œsophage. Voici le lien vers le document original https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32220 https://edition.cnn.com/2019/03/20/health/hot-tea-linked -to-higher-cancer-risk-study-intl/index.html

Le projet est une tentative de faible puissance pour créer un agitateur simple qui peut être plongé dans une boisson chaude. Le cœur de l'ensemble du projet est une puce ATtiny85 fonctionnant à 8Mhz. La détection de température est assurée par un capteur DS18b20.

Fournitures

Puce SOIC ATtiny85 ou module Digispark

Capteur DS18b20

LED WS2812B

A03416 Mosfet

Étape 1: Exigences et analyse

J'ai commencé l'idée en imaginant comment l'utilisateur aimerait interagir avec l'appareil et quelle serait son expérience. J'ai interviewé quelques-uns de mes amis en utilisant les réseaux sociaux et les groupes de discussion. Cela m'a aidé à comprendre les exigences communes sous-jacentes.

Voici les exigences communes

1) Je m'attends à ce que l'appareil fonctionne deux fois par jour pendant un mois, sans avoir besoin de le recharger.

2) Je m'attends à connaître la température exacte à laquelle se trouve ma boisson.

3) Je devrais pouvoir nettoyer l'appareil facilement et à l'eau courante.

4) Il ne devrait pas être lourd du tout et devrait peser environ un crayon.

5) Il doit avoir la forme d'un agitateur.

6) Il devrait pouvoir s'adapter à tous les types connus de tasses à thé/café disponibles autour de moi.

Certains d'entre eux étaient faciles à rencontrer (basés sur l'expérience), mais certains étaient de gros points d'interrogation. Néanmoins, j'ai commencé à commander des pièces et à mettre en place un circuit de travail de base que j'ai pu tester et affiner mes objectifs.

J'ai d'abord pensé à ne pas mettre de batterie Li Ion en raison des restrictions d'exportation et des certifications que j'aurais besoin de passer. J'ai planifié ma conception autour d'une pile CR2032.

La batterie a fonctionné pendant plusieurs jours avant de se décharger et a été rejetée car la taille du produit commençait à devenir encombrante. Certains de mes amis ont voté contre l'idée d'une batterie remplaçable.

Mon prototype initial était également doté d'une LED discrète rouge, jaune et verte liée aux broches d'E/S de l'Attiny85.

J'ai obtenu de plus en plus d'informations sur le comportement du système, ce qui m'a permis d'aller de l'avant et d'essayer le code Low Power pour l'Attiny85.

Étape 2: Passez au WS2812B et au MOSFET basse consommation

J'ai déplacé ma LED de discrète à RGB WS2812, car j'ai réalisé que j'aurais peut-être besoin de plus de broches I/0 pour d'autres utilisations.

J'ai également compris que les LED discrètes ne peuvent pas fournir une bonne gamme d'éclairage que j'espérais, sans recourir au PWM.

J'ai eu l'habitude d'utiliser les LED WS2812B et je les ai beaucoup aimées, mais mon seul souci était leur consommation de courant de veille lorsqu'elles ne sont pas allumées. Chaque LED peut tirer environ 1 mA de la batterie lorsqu'elle n'est pas allumée, gaspillant ainsi de l'énergie lorsqu'elle ne sert à rien.

Même lorsque l'Attiny85 dormait, la consommation actuelle du DS18B20 et de la bande WS2812LED de 8 LED était d'environ 40 mA, ce qui était un gros problème.

Il y avait une idée. J'ai pu allumer les LED et le capteur DS18b20 à l'aide d'un Mosfet de niveau logique.

J'ai jeté mon dévolu sur le MOSFET AO3416 qui a un faible Rds(on) de 22mohm lorsque le Vgs était de 1,8v. Ce MOSFET était un choix parfait à mettre dans mon circuit et à essayer.

J'ai réussi à réduire le besoin d'alimentation en veille de 40 mA à moins de 1 uA en utilisant le MOSFET. J'ai gagné un peu en temps, car une fois l'alimentation de la LED coupée, il faut la réinitialiser et cela a mis du temps à se produire.

Le bouton tactile dans l'image est utilisé pour réveiller l'Attiny85 du sommeil profond et commencer à mesurer la température.

Dans l'ensemble, j'étais satisfait de l'ensemble du circuit et j'ai décidé qu'il était temps de concevoir un PCB pour l'ensemble du circuit.

Étape 3: Conception d'un PCB

Il m'a fallu un certain temps pour concevoir un PCB dans EasyEDA.

Tout d'abord, j'ai fait deux actes de foi

1) Je n'ai pas testé la LED SK6812 car je n'en avais pas. J'ai lu la documentation sur la LED et elle était identique à la LED WS2812B.

2) La puce de chargeur LTC4054 Li Ion, je n'avais aucune expérience en conception avec.

J'ai lu de nombreuses notes de conception pour les deux appareils et j'ai compris ce dont j'avais besoin.

Pour la LED SK6812, j'ai compris que la souder à la main serait pénible. Mais je n'ai pas trouvé d'alternative. Easy EDA a conçu le composant et je l'ai utilisé. J'ai également fini par vérifier la disposition du tampon de la conception par rapport aux dessins mécaniques des LED et j'ai confirmé qu'elle était conforme aux spécifications.

Le LTC4054 était une puce assez simple à utiliser. J'ai réglé le courant de charge de la batterie Li Ion à 200mA, car ma batterie était de 300mA, ce qui rend le courant de charge inférieur à 1C, et est globalement bon pour la batterie et le chargeur.

J'ai acheté une batterie et dimensionné mon PCB en conséquence. Les dimensions du PCB sont de 30 mm x 15 mm et tous les composants se trouvent sur la face supérieure du PCB.

J'ai passé une commande au JLCPCB la dernière semaine d'avril et les PCB sont arrivés la première semaine de mai.

Un ami qui a la main ferme et qui répare des téléphones pour gagner sa vie m'a aidé à souder toutes les pièces du PCB. Le plus difficile était la LED SK6812. Tout a été exceptionnellement bien soudé et j'ai également effectué des tests de base sur les LED et l'ATtiny. Dans l'image ci-dessous, les LED SK6812 sont les deux rectangles blancs sur le bord de la carte, à droite du connecteur USB Micro. Le LTC4054 est la petite puce à 5 pattes au milieu de la carte. Le rectangle blanc sur le bord inférieur de la carte (à droite du LTC4054) est le bouton de réinitialisation. L'ATtiny85 est la puce SOIC à 8 pattes. les trois plots à l'extrême droite servent à connecter le capteur de température DS18b20.

J'ai un adaptateur de clip SOIC que j'utilise pour programmer l'ATtiny85 comme indiqué ci-dessous.

Je continue de mettre à jour l'avancement de mon projet sur Instagram, avec des vidéos également.

Étape 4: Utilisation de l'agitateur

Pour utiliser l'agitateur, il suffit de

1) Trempez le capteur métallique dans votre boisson.

2) Appuyez sur le bouton de l'agitateur

3) Attendez que les leds de l'agitateur se mettent à clignoter en jaune. Votre boisson est à la bonne température pour boire.

Étape 5: Faire avancer l'idée

J'ai réalisé après des recherches que ce serait une bonne idée de parler du projet et de générer de l'intérêt autour de l'idée avant d'y consacrer plus de ressources.

L'appareil est opérationnel depuis les deux derniers mois lorsqu'il est utilisé deux fois par jour.

J'ai le choix de passer à un thermocouple ou de rester avec le choix du capteur actuel. Le thermocouple est plus résistant aux températures et est disponible en très petite taille. Le DS18b20, quant à lui, est suffisamment grand pour ne pas pouvoir être inséré dans la petite fente ovale disponible dans la plupart des tasses à café, lorsque vous achetez du café dans un Starbucks ou un Dunkin Donuts.

Il y a aussi des problèmes de sécurité. Il est possible que le produit chimique utilisé pendant le processus de soudure et de fabrication s'infiltre dans le café. Le nettoyage de l'agitateur est un autre problème, car il y aura une batterie à l'intérieur, donc la conception doit pouvoir le permettre. Ce n'est pas difficile de concevoir quelque chose comme ça, mais ce n'est pas non plus trivial.

J'ai commencé une discussion préliminaire avec quelques designers industriels utiles qui semblent être intéressés à contribuer, voyons où le projet mène. Ce sera génial si le projet devient un succès commercial et aide à sauver des vies. Doigts croisés!