Termokromik harorat va namlik ko'rsatkichi: 10 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:25

Men anchadan buyon ushbu loyiha ustida ishlayapman. Asl g'oya menga savdo yarmarkasi uchun ish joyida TEC nazoratchi ko'rsatgichini qurgandan keyin keldi. TECning isitish va sovutish imkoniyatlarini ko'rsatish uchun biz qora rangdan shaffofga o'zgaradigan termokromik bo'yoqlardan foydalanganmiz.

Ushbu loyihada men bu g'oyani yanada oldinga surdim va suyuq kristallarga asoslangan termokromli plitalar bilan qoplangan mis plitalar yordamida 7-segmentli ikki xonali displey qurdim. Har bir mis plastinka ortida haroratni boshqaruvchi va shu bilan suyuq kristalli varaqning rangini o'zgartiruvchi TEC elementi joylashgan. Raqamlar DHT22 sensoridan harorat va namlikni ko'rsatadi.

Siz o'z haroratini o'zgartirib, atrof-muhit haroratini ko'rsatadigan qurilmaga ega ekanligingizni qadrlashingiz mumkin;-)

Ta'minotlar

• 3 dona, 150x150 mm suyuq kristalli varaq (29-33 ° C) (bu yerga qarang).
• 17 dona, qalinligi 1 mm bo'lgan mis plitalar (o'lchamlari pastda)
• 401 x 220 x 2 mm alyuminiy plastinka (kulrang/qora anodlangan)
• 401 x 220 x 2 mm akril plastinka (oq)
• 18 dona, TES1-12704 elementi
• 9 dona, TB6612FNG dual motorli haydovchi
• 6 dona, Arduino Nano
• 2 dona, 40x40x10 mm sovutish foniy
• 18 dona, 25x25x10 mm issiqlik qabul qilgich
• 12 V, 6 A quvvat manbai
• DHT22 (AM2302) harorat va namlik sensori
• 6 dona, 40 mm uzunlikdagi tenglikni tenglamalari

Bundan tashqari, men issiqlik o'tkazuvchan epoksi ishlatardim, u ancha arzon va uzoq umrga ega edi. Alyuminiy va akril plastinalarda kerakli teshiklarni ochish uchun burg'ulash va dremel asbobi ishlatilgan. Arduino va dvigatellar uchun PCB ushlagichlari 3D bosilgan va issiq elim bilan biriktirilgan. Bundan tashqari, men barcha ulanishlarni amalga oshirish uchun juda ko'p dupont simlaridan foydalanardim. Bundan tashqari, vintli terminalli PCB 12 V quvvat manbaini tarqatish uchun juda qulay bo'lgan.

Diqqat: aftidan, TB6612FNG kartalarining ko'pida noto'g'ri kondansatkichlar o'rnatilgan. Garchi barcha sotuvchilar 15 Vtagacha motorli kuchlanish uchun taxtani belgilashsa -da, kondansatkichlar odatda 10 V uchun baholanadi, men birinchi ikkita taxtamdagi kondansatkichlarni puflaganimdan so'ng, men ularning hammasini o'chirib tashladim va o'rniga moslarini qo'ydim.

1 -qadam: Mis plitalarini tayyorlash

Mis plitalari uchun men onlayn lazerni kesish xizmatidan foydalanardim (bu yerga qarang), u erda biriktirilgan dxf fayllarini yuklashim mumkin edi. Biroq, shakllar juda murakkab bo'lmaganligi uchun, lazer bilan kesish shart emas va ishlab chiqarishning arzonroq texnikasi (masalan, zımbalama, arralash) bo'lishi mumkin. Hammasi bo'lib, displey uchun 14 ta segment, ikkita doira va bitta chiziq kerak. Mis plitalarning qalinligi 1 mm edi, lekin 0,7 yoki 0,5 mm gacha kamaytirilishi mumkin edi, bu esa isitish/sovutish quvvatini kamroq talab qiladi. Men mis ishlatardim, chunki issiqlik o'tkazuvchanligi va issiqlik o'tkazuvchanligi alyuminiydan ustun, lekin ikkinchisi ham yaxshi ishlashi kerak.

2 -qadam: Suyuq kristalli varaqni biriktirish

Ushbu loyihaning asosiy komponenti - men SFXCdan olgan termokromik suyuq kristalli folga. Folga har xil harorat oralig'ida mavjud bo'lib, past haroratlarda qora rangdan qizil, to'q sariq va yashil rangga, yuqori haroratda ko'k rangga o'zgaradi. Men 25-30 ° C va 29-33 ° C gacha bo'lgan ikki xil tarmoqli kengligini sinab ko'rdim va oxirgisini tanladim. Peltier element bilan isitish sovutishdan ko'ra osonroq, chunki harorat oralig'i xona haroratidan biroz yuqoriroq bo'lishi kerak.

Suyuq kristalli folga o'z -o'zidan yopishqoq asosga ega, u mis plitalarga juda yaxshi yopishadi. Ortiqcha plyonka plastinka atrofida aynan pichoq yordamida kesilgan.

3 -qadam: TEC elementini biriktirish

Pelterlar har bir mis plastinkaning o'rtasiga issiqlik o'tkazuvchi epoksi yordamida biriktirilgan. Plitalar peltiersdan biroz kattaroqdir, shuning uchun ular butunlay orqasida yashiringan holda qoladilar. Uzunlikdagi plastinka uchun foizli belgining chizig'ini tashkil qilaman, men ikkita peltierdan foydalanardim.

4 -qadam: alyuminiy plastinka tayyorlash

Bir oz pul tejash uchun alyumin plastinkadagi barcha teshiklarni o'zim burg'uladim. Men faqat biriktirilgan pdf formatini A3 qog'ozga chop etdim va uni burg'ulash shabloni sifatida ishlatdim. TEC kabellari o'tadigan har bir segment uchun teshik bor va akril plastinkani keyinroq yopishtirish uchun chetlarida 6 teshik bor.

5 -qadam: segmentlarni biriktirish

Loyihaning eng qiyin qismlaridan biri segmentlarni orqa panelga to'g'ri biriktirish edi. Men 3D -ni chop etdim, bu menga segmentlarni tekislashda yordam beradi, lekin bu qisman ishladi, chunki segmentlar doimo siljiydi. Bunga qo'shimcha ravishda, kabellar peltierni itaradi, shunda u plastinadan bo'shashadi. Men qandaydir tarzda barcha segmentlarni kerakli joyga yopishtirishga muvaffaq bo'ldim, lekin chiziq segmentidagi peltierlardan birida termal aloqa juda yomon. Epoksi o'rniga o'z-o'zidan yopishqoq termal prokladkalarni ishlatish yaxshiroq bo'lishi mumkin, lekin menimcha, bu vaqt o'tishi bilan bo'shashishi mumkin.

6 -qadam: Isitgichlar va ushlagichlarni ulash

Mening asl fikrim, alyuminiy plastinani peltiers uchun sovutgich sifatida, hatto fanatsiz ham ishlatish edi. Men plastinkaning umumiy harorati biroz ko'tariladi deb o'yladim, chunki ba'zi segmentlar soviydi, boshqalari esa isitiladi. Ma'lum bo'lishicha, qo'shimcha sovutish moslamalari va sovutgichsiz harorat mis plastinkalarni sovitib bo'lmaydigan darajaga ko'tariladi. Bu ayniqsa muammoli, chunki men isitish/sovutish quvvatini nazorat qilish uchun hech qanday termistor ishlatmayman, lekin har doim belgilangan qiymatdan foydalanaman. Shuning uchun, men har bir peltier orqasida alyuminiy plastinkaning orqa tomoniga yopishtirilgan, o'z-o'zidan yopishqoq yostiqli kichik sovutgichlarni sotib oldim.

Shundan so'ng, dvigatellar va arduinolar uchun 3D bosma ushlagichlar ham hotglue yordamida plastinkaning orqa tomoniga yopishtirilgan.

7 -qadam: Kodni yuklash

Har bir arduino faqat ikkita dvigatel drayverini boshqarishi mumkin, chunki ularga ikkita PWM va 5 raqamli IO pinlari kerak. I2C orqali boshqariladigan motorli drayverlar ham bor (bu yerga qarang), lekin ular 5 V arduino mantig'iga mos kelmaydi. Mening davramda bitta "usta" arduino bor, u I2C orqali 5 ta "qul" arduino bilan aloqa qiladi, bu esa o'z navbatida dvigatel drayverlarini boshqaradi. Arduino kodini GitHub hisobimdan topishingiz mumkin. "Qul" arduino kodida I2C manzilini sarlavhadagi har bir arduino uchun o'zgartirish kerak. Bundan tashqari, isitish/sovutish quvvatini va unga mos keladigan vaqt konstantalarini o'zgartirishga imkon beradigan ba'zi o'zgaruvchilar mavjud.

8 -qadam: telba jinnilik

Ushbu loyihaning o'tkazilishi umuman dahshat edi. Men misol sifatida master arduino va bitta qul arduino uchun ulanishlarni ko'rsatadigan qotishma diagrammasini biriktirdim. Bundan tashqari, pdf hujjat bor, qaysi TEC qaysi dvigatel haydovchisi va arduino bilan bog'liq. Rasmlarda ko'rib turganingizdek, ulanishlar katta bo'lgani uchun simlar juda chigallashib ketadi. Iloji boricha dupont ulagichlaridan foydalanardim. 12 V quvvat manbai vintli terminalli PCB yordamida tarqatildi. Quvvat kirishida men uchadigan uchlari bo'lgan shahar kabelini uladim. 5 V, GND va I2C ulanishlarini tarqatish uchun men ba'zi bir PCB prototiplarini erkak pinli sarlavhalar bilan jihozladim.

9 -qadam: Akril plastinka tayyorlash

Keyinchalik, men akril plastinada alyuminiy plastinkaga tenglikni ajratish orqali biriktirilishi uchun bir nechta teshik ochdim. Bundan tashqari, mening dremel asbobim yordamida muxlislar uchun bir nechta kesiklar va DHT22 datchik kabeli uchun teshik. Shundan so'ng, fanatlar akril plastinkaning orqa tomoniga o'rnatildi va kabellar men burg'ilagan ba'zi teshiklar orqali uzatildi. Keyingi safar, ehtimol, men plastinani lazer bilan kesaman.

10 -qadam: tugagan loyiha

Nihoyat, akril plastinka va alyuminiy plastinka bir -biriga 40 mm uzunlikdagi tenglikni yordamida o'rnatildi. Shundan so'ng, loyiha yakunlanadi.

Quvvat manbaiga ulanganda segmentlar navbat bilan harorat va namlikni ko'rsatadi. Harorat uchun faqat yuqori nuqta rangini o'zgartiradi, namlik ko'rsatilganda esa chiziq va pastki nuqta ajratiladi.

Kodda har bir faol segment 25 soniya davomida isitiladi va shu bilan birga faol bo'lmagan segmentlarni sovutadi. Shundan so'ng, peltiers 35 soniya davomida o'chiriladi, shunda harorat yana barqarorlashadi. Shunga qaramay, mis plitalarning harorati vaqt o'tishi bilan ko'tariladi va segmentlar to'liq rang o'zgarishiga qadar biroz vaqt ketadi. Bitta raqam (7 segment) uchun joriy tortishish taxminan 2 A ga teng edi, shuning uchun barcha segmentlar uchun umumiy oqim chizig'i elektr ta'minoti ta'minlaydigan maksimal 6 A ga yaqin bo'lishi mumkin.

Albatta, isitish/sovutish quvvatini sozlash uchun teskari aloqa sifatida termistorlarni qo'shish orqali quvvat sarfini kamaytirish mumkin. Bir qadam oldinga boradigan bo'lsak, PID pastadirli maxsus TEC tekshirgichidan foydalanish kerak bo'ladi. Bu, ehtimol, ko'p quvvat sarf qilmasdan doimiy ishlashga imkon berishi kerak. Men hozirda Thorlabs MTD415T TEC drayverlari yordamida shunday tizim yaratish haqida o'ylayapman.

Joriy konfiguratsiyaning yana bir kamchiligi shundaki, dvigatel drayverlarining 1 kHz chastotali PWM chiqishini eshitish mumkin. Muxlislardan ham qutulish yaxshi bo'lardi, chunki ular ham baland ovozda.

Metall tanlovida birinchi mukofot