Termokromik Temperatur və Nəmlik Ekranı: 10 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Uzun müddətdir ki, bu layihə üzərində işləyirəm. Əsl fikir, bir ticarət sərgisi üçün iş yerində bir TEC nəzarətçi nümayişçisi qurduqdan sonra gəldi. TEC -lərin istiləşmə və soyutma qabiliyyətlərini göstərmək üçün qara rəngdən şəffaf rəngə dəyişən termokromik boya istifadə edirdik.

Bu layihədə fikrimi daha da irəli apardım və maye kristallara əsaslanan termokrom təbəqələrlə örtülmüş mis lövhələrdən istifadə edərək iki rəqəmli 7 seqmentli ekran qurdum. Hər bir mis lövhənin arxasında temperaturu idarə edən və bununla da maye kristal təbəqənin rəngini dəyişən TEC elementi oturur. Nömrələr DHT22 sensorundan temperatur və rütubəti göstərəcək.

Öz istiliyini dəyişdirərək ətraf mühitin temperaturunu göstərən bir cihaza sahib olmağın ironiyasını qiymətləndirə bilərsiniz;-)

Təchizat

• 3 ədəd, 150x150 mm maye kristal təbəqə (29-33 ° C) (buraya baxın).
• 17 ədəd, mis lövhələr, qalınlığı 1 mm (ölçüləri aşağıya baxın)
• 401 x 220 x 2 mm alüminium lövhə (boz/qara anodlaşdırılmış)
• 401 x 220 x 2 mm akril lövhə (ağ)
• 18 ədəd, TES1-12704 peltier elementi
• 9 ədəd, TB6612FNG ikili motor sürücüsü
• 6 ədəd, Arduino Nano
• 2 ədəd, 40x40x10 mm soyutma fanı
• 18 ədəd, 25x25x10 mm ölçülü soyuducu
• 12 V, 6 A enerji təchizatı
• DHT22 (AM2302) temperatur və rütubət sensoru
• 6 ədəd, 40 mm uzunluğunda PCB dayaqları

Əlavə olaraq, olduqca ucuz olan və uzun bir qazana malik olan bu istilik keçirici epoksi istifadə etdim. Alüminium və akril lövhələrdə lazımi delikləri açmaq üçün bir qazma və dremel aləti istifadə edilmişdir. Arduino və motor sürücüsü PCB -lər üçün tutacaq 3D çap edilmiş və isti yapışqan ilə bağlanmışdır. Ayrıca, bütün əlaqələri qurmaq üçün çoxlu dupont tellərindən istifadə etdim. Bundan əlavə, vidalı terminalları olan bu PCB, 12 V enerji təchizatı paylamaq üçün çox lazımlı oldu.

Diqqət: Görünür, TB6612FNG lövhələrinin çoxunda yanlış kondansatörlər quraşdırılıb. Bütün satıcılar 15 V -a qədər motor gərginliyi üçün lövhəni təyin etsələr də, kondansatörlər tez -tez yalnız 10 V üçün qiymətləndirilir. İlk iki lövhəmdəki kondansatörləri partladıqdan sonra hamısını sökdüm və uyğunları ilə əvəz etdim.

Addım 1: Mis lövhələrin hazırlanması

Mis lövhələr üçün əlavə edilmiş dxf sənədlərini yükləyə biləcəyim bir onlayn lazer kəsmə xidmətindən istifadə etdim (bura baxın). Bununla birlikdə, formalar çox mürəkkəb olmadığından lazer kəsmə bir şərt deyil və ehtimal ki daha ucuz istehsal üsulları var (məsələn, zımpara, mişar). Ümumilikdə, ekran üçün 14 seqment, iki dairə və bir tire lazımdır. Mis lövhələrin qalınlığı 1 mm idi, lakin ehtimal ki, daha az qızdırma/soyutma gücünə ehtiyacı olan 0,7 və ya 0,5 mm -ə endirilə bilər. İstilik qabiliyyəti və istilik keçiriciliyi alüminiumdan üstün olduğu üçün misdən istifadə etdim, amma ikincisi də olduqca yaxşı işləməlidir.

Addım 2: Maye kristal təbəqənin yapışdırılması

Bu layihənin əsas komponenti SFXC -dən əldə etdiyim termokromik maye kristal folqadır. Folyo müxtəlif temperatur aralığında mövcuddur və qırmızı, narıncı və yaşıldan aşağı temperaturda qara rəngdən yüksək temperaturda maviyə dəyişir. 25-30 ° C və 29-33 ° C olmaqla iki fərqli bant genişliyini sınadım və sonuncusunu seçdim. Bir peltier elementlə qızdırmaq soyudulmaqdan daha asandır, çünki temperatur aralığı otaq istiliyindən bir qədər yuxarı olmalıdır.

Maye kristal folqa, mis lövhələrə çox yaxşı yapışan öz -özünə yapışan bir dayağa malikdir. Aşırı folqa dəqiq bir bıçaqla boşqabın ətrafında kəsildi.

Addım 3: TEC elementini bağlamaq

Peltiers, hər bir mis lövhənin ortasına istilik keçirici epoksi istifadə edərək yapışdırılır. Plitələr peltiersdən bir qədər böyükdür ki, tamamilə arxada gizlənsinlər. Faiz simvolunun tire hissəsini təşkil edən daha uzun plaka üçün iki peltier istifadə etdim.

Addım 4: Alüminium lövhənin hazırlanması

Bir az qənaət etmək üçün alüminium lövhənin bütün deliklərini özüm qazdım. Əlavə edilmiş pdf -ni A3 kağızına çap etdim və qazma şablonu kimi istifadə etdim. TEC kabellərinin keçdiyi hər seqment üçün bir deşik və daha sonra akril lövhənin yapışdırılması üçün kənarlarda 6 deşik var.

Addım 5: Segmentlərin əlavə edilməsi

Bu layihənin ən çətin hissələrindən biri, seqmentləri arxa plakaya düzgün bağlamaq idi. Segmentlərin hizalanmasında mənə kömək edəcək bir neçə yapışqan 3D çap etdim, ancaq seqmentlər daim sürüşərək getdiyindən bu qismən işləmişdir. Bundan əlavə, kabellər peltierə basıb boşqabdan boşalır. Bir şəkildə bütün seqmentləri lazımi yerə yapışdırmağı bacardım, ancaq tire seqmentindəki peltiersdən birinin çox pis termal birləşməsi var. Zamanla gevşeyebileceğinden şübhələnsəm də, epoksi yerinə özünü yapışan termal yastıqlardan istifadə etmək daha yaxşı ola bilər.

Addım 6: Soyuducu və tutucuların bağlanması

Əsl fikrim, alüminium lövhəni heç bir fan olmadan belə peltiers üçün soyuducu kimi istifadə etmək idi. Bəzi seqmentlərin soyudulduğu, digərlərinin isə qızdırıldığı üçün boşqabın ümumi temperaturunun yalnız bir qədər yüksələcəyini düşündüm. Ancaq məlum oldu ki, əlavə qızdırıcılar və heç bir soyuducu fan olmadan temperatur, mis lövhələrin artıq soyudulmayacağı bir nöqtəyə qalxacaq. İstilik/soyutma gücünü idarə etmək üçün heç bir termistor istifadə etmədiyim üçün həmişə sabit bir dəyər istifadə etdiyim üçün bu xüsusilə problemlidir. Buna görə də, hər peltierin arxasındakı alüminium lövhənin arxasına bərkidilmiş, özünə yapışan yastıqlı kiçik soyuducular aldım.

Bundan sonra, motor sürücüləri və arduinolar üçün 3D çap sahibləri də hotglue istifadə edərək lövhənin arxasına yapışdırıldı.

Addım 7: Kod yüklənir

Hər bir arduino yalnız iki motor sürücüsünü idarə edə bilər, çünki iki PWM və 5 rəqəmsal IO pininə ehtiyac var. I2C ilə idarə edilə bilən motor sürücüləri də var (bura baxın), lakin arduinoların 5 V məntiqi ilə uyğun gəlmir. Mənim dövrəmdə I2C vasitəsi ilə 5 "qul" arduino ilə əlaqə quran və öz növbəsində motor sürücülərini idarə edən bir "usta" arduino var. Arduinoların kodunu GitHub hesabımda tapa bilərsiniz. "Qul" arduinolarının kodunda, başlıqdakı hər bir arduino üçün I2C ünvanı dəyişdirilməlidir. İstilik/soyutma gücünü və müvafiq vaxt sabitlərini dəyişdirməyə imkan verən bəzi dəyişənlər də var.

Addım 8: Kablolama Madness

Bu layihənin qurulması ümumi bir kabus idi. Nümunə olaraq master arduino və tək qul arduino üçün əlaqələri göstərən fritzing diaqramı əlavə etdim. Əlavə olaraq hansı TEC -in hansı motor sürücüsü və arduino ilə bağlı olduğunu sənədləşdirən bir pdf var. Şəkillərdə gördüyünüz kimi böyük miqdarda əlaqə səbəbiylə naqillər çox qarışıq olur. Mümkün olduğu yerdə dupont bağlayıcılarından istifadə etdim. 12 V enerji təchizatı vintli terminalları olan bir PCB istifadə edərək paylandı. Güc girişinə uçan ucları olan bir DC kabeli bağladım. 5 V, GND və I2C əlaqələrini paylamaq üçün bəzi prototip PCB -ləri kişi pin başlıqları ilə təchiz etdim.

Addım 9: Akril lövhənin hazırlanması

Daha sonra, akril lövhədə PCB dayaqları vasitəsilə alüminium lövhəyə bərkidilə bilməsi üçün bəzi deliklər qazdım. Bundan əlavə, dremel alətimdən istifadə edərək azarkeşlər üçün bəzi kəsiklər və DHT22 sensor kabeli üçün bir yarıq düzəltdim. Bundan sonra fanatlar akril lövhənin arxasına yapışdırıldı və kabellər qazdığım bəzi deliklərdən keçirildi. Növbəti dəfə lövhəni lazerlə kəsəcəyəm.

Addım 10: Bitmiş Layihə

Nəhayət, akril lövhə və alüminium lövhə 40 mm uzunluğunda PCB dayaqları istifadə edərək bir -birinə yapışdırıldı. Bundan sonra layihə başa çatır.

Enerji təchizatına qoşulduqda, seqmentlər növbə ilə temperatur və rütubəti göstərəcəklər. Rütubət göstərilərkən temperatur üçün yalnız yuxarı nöqtə rəngini dəyişəcək, eyni zamanda tire və alt nöqtə də vurgulanır.

Kodda hər bir aktiv seqment 25 saniyə qızdırılır və eyni zamanda qeyri-aktiv seqmentləri soyudur. Bundan sonra peltiers 35 saniyə söndürülür ki, temperatur yenidən sabitləşsin. Buna baxmayaraq, mis lövhələrin istiliyi zaman keçdikcə yüksələcək və seqmentlərin tam rəng dəyişikliyi etməsi bir müddət çəkir. Bir rəqəmli (7 seqment) cari çəkiliş təxminən 2 A olaraq ölçülmüşdür, buna görə də bütün seqmentlər üçün cari cərəyan enerji təchizatının təmin edə biləcəyi maksimum 6 A -ya yaxındır.

İstilik/soyutma gücünü tənzimləmək üçün geribildirim olaraq termistorlar əlavə etməklə enerji istehlakını azaltmaq olar. Bir addım daha irəli getmək PID döngəsi olan xüsusi bir TEC nəzarətçisindən istifadə etmək olardı. Bu, çox güman ki, çox enerji istehlakı olmadan daimi işləməyə imkan verməlidir. Hal -hazırda Thorlabs MTD415T TEC sürücülərindən istifadə edərək belə bir sistem qurmağı düşünürəm.

Mövcud konfiqurasiyanın başqa bir dezavantajı, motor sürücülərinin 1 kHz PWM çıxışını eşitməsidir. Azarkeşlərdən də uzaqlaşsalar yaxşı olardı, çünki onlar da yüksək səslidirlər.

Metal yarışmasında birinci mükafat