Термохромдук температура жана нымдуулукту көрсөтүү: 10 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Мен бул долбоордун үстүндө бир топ убакыттан бери иштеп келе жатам. Түп идея мага соода жарманкеси үчүн жумушта АШКнын контроллеринин демонстрациясын кургандан кийин келди. АШКнын жылытуу жана муздатуу мүмкүнчүлүктөрүн көрсөтүү үчүн биз кара түстөн тунукка өзгөрүп турган термохромдук боекторду колдондук.

Бул долбоордо мен бул идеяны алдыга жылдырдым жана суюк кристаллдарга негизделген термохромдук баракчалар менен капталган жез табакчаларды колдонуп, 7 орундуу эки орундуу дисплей курдум. Ар бир жез табактын артында температураны көзөмөлдөгөн АШК элементи отурат жана ошону менен суюк кристаллдын түсүн өзгөртөт. Сандар DHT22 сенсорунан температураны жана нымдуулукту көрсөтөт.

Сиз өзүңүздүн температураңызды өзгөртүп, айлана-чөйрөнүн температурасын көрсөтүүчү түзүлүшкө ээ болууңуздун ирониясын бааласаңыз болот;-)

Жабдуулар

• 3 даана, 150x150 мм суюк кристалл барак (29-33 ° C) (бул жерден караңыз).
• 17 даана, жез плиталар, калыңдыгы 1 мм (өлчөмдөрү төмөндө)
• 401 x 220 x 2 мм алюминий табак (боз/кара аноддолгон)
• 401 x 220 x 2 мм акрил табак (ак)
• 18 даана, TES1-12704 peltier элементи
• 9 даана, TB6612FNG кош моторлуу айдоочу
• 6 даана, Arduino Nano
• 2 даана, 40x40x10 мм муздатуучу желдеткич
• 18 даана, 25x25x10 мм жылыткыч
• 12 В, 6 А электр булагы
• DHT22 (AM2302) температура жана нымдуулук сенсору
• 6 даана, 40 мм узундуктагы ПХБга каршы туруулар

Мындан тышкары, мен бул жылуулук өткөргүч эпоксидин колдондум, ал абдан арзан жана идиштин өмүрү узун. Алюминий жана акрил плиталарында керектүү тешиктерди жасоо үчүн бургулоочу жана дремелдик курал колдонулган. Ардуино жана мотор айдоочу ПХБлар үчүн кармагыч 3D басылып, ысык клей менен бекитилген. Ошондой эле, мен бардык байланыштарды жасоо үчүн көп жана көп дюпондук зымдарды колдондум. Мындан тышкары, бурамалуу терминалдары бар бул ПХБ 12 В электр булагын бөлүштүрүү үчүн абдан ыңгайлуу болгон.

Көңүл буруңуз: TB6612FNG такталарынын көбүндө туура эмес конденсаторлор орнотулган окшойт. Бардык сатуучулар 15 Вго чейинки мотор чыңалуусу үчүн тактаны көрсөтүшсө да, конденсаторлор көбүнчө 10 В үчүн бааланат. Мен биринчи эки тактайымдагы конденсаторлорду үйлөгөндөн кийин, мен алардын бардыгын тазалап, ордуна туура келгендерин койдум.

1 -кадам: Жез табактарды жасоо

Жез плиталар үчүн мен тиркелген dxf файлдарын жүктөй турган онлайн лазер кесүү кызматын колдондум (бул жерди караңыз). Бирок, формалар өтө татаал болбогондуктан, лазердик кесүү шарт эмес жана балким арзан өндүрүш техникалары бар (мисалы, муштоо, араа). Жалпысынан дисплей үчүн 14 сегменттин, эки тегерекченин жана бир сызыктын кереги бар. Жез плиталардын калыңдыгы 1 мм болгон, бирок 0,7 же 0,5 ммге чейин кыскарышы мүмкүн, бул азыраак жылытуу/муздатуу күчүн талап кылат. Мен жезди колдондум, анткени жылуулук сыйымдуулугу жана жылуулук өткөрүмдүүлүгү алюминийден жогору, бирок экинчиси дагы жакшы иштеши керек.

2 -кадам: Суюк кристалл баракты тиркөө

Бул долбоордун негизги компоненти - мен SFXCден алган термохромдук суюк кристалл фольга. Фольга ар кандай температура диапазондорунда жеткиликтүү жана төмөн температурада кара түстөн кызылдан, кызгылт сарыдан жана жашылдан жогорку температурада көккө өзгөрөт. Мен 25-30 ° C жана 29-33 ° C эки башка өткөрүү жөндөмүн сынап көрүп, экинчисин тандадым. Пельтиер элементи менен жылытуу температуранын диапазону бөлмө температурасынан бир аз жогору болушу керек.

Суюк кристалл фольгада жез табакчаларга абдан жакшы жабышуучу өзүн -өзү жабыштыруучу таянычы бар. Ашыкча фольга тактын бычагы менен табактын тегерегине кесилген.

3 -кадам: TEC элементин тиркөө

Пельтиерлер жылуулук өткөргүч эпоксидин колдонуу менен ар бир жез табактын ортосуна бекитилген. Плиталар пельтерлерден бир аз чоңураак болгондуктан, алар толугу менен артында катылып калышат. Проценттин символунун сызыгын түзгөн узун табак үчүн мен эки пельтиерди колдондум.

4 -кадам: Алюминий плитасын даярдоо

Акчаны үнөмдөө үчүн алюминий табактын бардык тешиктерин өзүм бургуладым. Мен тиркелген pdf форматын A3 кагазына басып чыгардым жана аны бургулоо шаблону катары колдондум. Ар бир сегмент үчүн тешик бар, ал жерде TEC кабелдери өтөт жана акрил пластинасын кийинчерээк бекитүү үчүн четинде 6 тешик бар.

5 -кадам: Сегменттерди тиркөө

Бул долбоордун эң оор бөлүктөрүнүн бири сегменттерди тактага туура бекитүү болгон. Мен 3D сегменттердин тегизделишине жардам бере турган бир нече приборлорду басып чыгардым, бирок бул жарым -жартылай гана иштеди, анткени сегменттер дайыма жылып кетип жатты. Мындан тышкары, кабелдер пельтьерди түртөт, ал плитадан бошоп калат. Мен кандайдыр бир жол менен бардык сегменттерди керектүү жерге жабыштыра алдым, бирок сызык сегментиндеги пельтилердин биринде термикалык кошуу өтө начар. Убакыттын өтүшү менен бошоп кетет деп шектенсем да, эпоксидин ордуна өзүн-өзү жабыштыруучу жылуулук төшөмөлөрдү колдонуу жакшы болмок.

6 -кадам: Жылыткычтарды жана кармагычтарды тиркөө

Менин баштапкы идеям - алюминий пластинасын желдеткич үчүн жылыткыч катары колдонуу. Мен плитанын жалпы температурасы бир аз жогорулайт деп ойлогом, анткени кээ бир сегменттер муздаса, башкалары ысытылган. Бирок, кошумча жылыткычтарсыз жана муздатуучу желдеткичсиз температура жез табакчаларды мындан ары муздатууга болбой турган абалга чейин көтөрүлө берери белгилүү болду. Бул өзгөчө көйгөйлүү, анткени мен жылытуу/муздатуу кубатын көзөмөлдөө үчүн эч кандай термисторду колдонбойм, бирок дайыма белгиленген бааны колдоном. Ошондуктан, мен ар бир пелтиердин артындагы алюминий пластинанын арткы жагына жабыштырылган, өзүн-өзү жабыштыра турган кичинекей радиаторлорду сатып алдым.

Андан кийин, мотор драйверлери жана ардуино үчүн 3D басып чыгарылган кармагычтар да табличканын арткы бетине ысык клей менен бекитилген.

7 -кадам: Кодду жүктөө

Ар бир ардуино эки мотор драйверин гана башкара алат, анткени аларга эки PWM жана 5 санариптик IO казыгы керек. I2C аркылуу тебүүгө мүмкүн болгон мотор драйверлери да бар (бул жерди караңыз), бирок алар 5 V ардуино логикасына туура келбейт. Менин айланамда I2C аркылуу 5 "кул" ардуино менен байланышкан бир "мастер" ардуино бар, ал өз кезегинде мотор драйверлерин башкарат. Ардуинолордун кодун бул жерден менин GitHub эсебимден тапса болот. "Кул" ардуино кодунда I2C дареги башындагы ардуино үчүн өзгөртүлүшү керек. Ошондой эле кээ бир өзгөрмөлөр бар, алар жылытуу/муздатуу кубаттуулугун жана тиешелүү убакыт константаларын өзгөртүүгө мүмкүндүк берет.

8 -кадам: Wiring Madness

Бул долбоордун зымдары толугу менен коркунучтуу түш болду. Мен мисал катары мастер ардуино менен жалгыз кул ардуинонун байланышын көрсөтүүчү фритинг диаграммасын тиркедим. Мындан тышкары, кайсы АШК мотор айдоочусу жана arduino менен туташканын pdf документтештирүү бар. Сүрөттөрдөн көрүнүп тургандай, көп сандагы туташуулардан улам зымдар абдан бузулуп кетет. Мүмкүн болгон жерде дюпонт коннекторлорун колдондум. 12 В электр менен камсыздоо бурамалуу терминалдары бар ПХБнын жардамы менен бөлүштүрүлгөн. Күч киргизүүдө мен учуучу учтары бар DC кабелин туташтырдым. 5 V, GND жана I2C туташууларын жайылтуу үчүн мен кээ бир прототип ПХБларды эркек пин баштары менен жабдыдым.

9 -кадам: Акрил плитасын даярдоо

Кийинчерээк, мен алюминий табакка ПХБ аркылуу токтоо аркылуу тиркелиши үчүн, акрил табактагы кээ бир тешиктерди бургуладым. Мындан тышкары, күйөрмандарым үчүн кээ бир жерлерди жана DHT22 сенсор кабелинин тешигин менин dremel куралымды колдонуп жасадым. Андан кийин желдеткичтер акрил табактын арт жагына бекитилген жана кабелдер мен бургулаган кээ бир тешиктер аркылуу өткөрүлгөн. Кийинки жолу, балким, табакты лазер менен кесем.

10 -кадам: Долбоор аяктады

Акыр -аягы, акрил табак жана алюминий табак 40 мм узундуктагы ПХБга каршы туруу аркылуу бири -бирине бекитилген. Андан кийин долбоор аяктайт.

Электр энергиясына туташканда сегменттер температураны жана нымдуулукту кезектешип көрсөтөт. Температура үчүн, жогорку чекит гана түсүн өзгөртөт, ал эми нымдуулукту көрсөтүүдө сызык жана төмөнкү чекит баса белгиленет.

Коддо ар бир активдүү сегмент 25 секунд ысытылып, ошол эле учурда активдүү эмес сегменттерди муздатып турат. Андан кийин пелтиерлер 35 секундга өчүрүлөт, ошондо температура кайрадан турукташат. Ошентсе да, жез плиталардын температурасы убакыттын өтүшү менен жогорулайт жана сегменттер түсүнүн толук өзгөрүшүнө чейин бир аз убакыт талап кылынат. Бир сандын учурдагы чиймеси (7 сегмент) болжол менен 2 А болгон, андыктан бардык сегменттер үчүн жалпы ток тартуу, балким, энергия менен камсыз кыла ала турган 6 А максимумуна жакын.

Жылытуу/муздатуу кубатын жөнгө салуу үчүн термисторлорду кайтарым байланыш катары кошуу менен электр энергиясын керектөөнү азайтууга болот. Бир кадам алдыга жылуу, PID цикли бар атайын АТК контроллерин колдонуу болмок. Бул, балким, көп энергия керектөөсүз туруктуу иштөөгө мүмкүндүк бериши керек. Учурда Thorlabs MTD415T TEC драйверлерин колдонуу менен мындай системаны куруу жөнүндө ойлонуп жатам.

Учурдагы конфигурациянын дагы бир кемчилиги - мотор драйверлеринин 1 кГц PWM өндүрүшүн угуу. Ошондой эле күйөрмандардан арылса жакшы болмок, анткени алар дагы абдан катуу.

Металлдар конкурсунда биринчи сыйлык