Rmերմաստիճանի ջերմաստիճանի և խոնավության ցուցադրում. 10 քայլ (նկարներով)

2025 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2025-01-23 14:48

Ես բավականին երկար ժամանակ աշխատում էի այս նախագծի վրա: Սկզբնական միտքը ծագեց այն բանից հետո, երբ աշխատավայրում ստեղծեցի TEC վերահսկիչ ցուցարար ցուցահանդեսի համար: ՏԸՀ -երի ջեռուցման և հովացման հնարավորությունները ցուցադրելու համար մենք օգտագործում էինք ջերմաքրոմային ներկ, որը սևից դառնում է թափանցիկ:

Այս նախագծում ես գաղափարն ավելի առաջ տարա և կառուցեցի երկնիշ 7-հատվածանոց դիսփլեյ ՝ օգտագործելով պղնձե թիթեղներ, որոնք ծածկված են հեղուկ բյուրեղների վրա հիմնված թերմոքրոմ թիթեղներով: Յուրաքանչյուր պղնձե ափսեի հետևում նստած է TEC տարր, որը վերահսկում է ջերմաստիճանը և դրանով իսկ փոխում հեղուկ բյուրեղների թերթիկի գույնը: Թվերը ցույց կտան DHT22 տվիչից ջերմաստիճանը և խոնավությունը:

Դուք կարող եք գնահատել սարքի առկայությունը, որը ցուցադրում է շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը ՝ փոխելով սեփական ջերմաստիճանը;-)

Պարագաներ

• 3 հատ, 150x150 մմ հեղուկ բյուրեղյա թերթ (29-33 ° C) (տես այստեղ):
• 17 հատ, պղնձե թիթեղներ, 1 մմ հաստությամբ (չափերը տես ստորև)
• 401 x 220 x 2 մմ ալյումինե ափսե (մոխրագույն/սև անոդացված)
• 401 x 220 x 2 մմ ակրիլային ափսե (սպիտակ)
• 18 հատ, TES1-12704 պելտիեր տարր
• 9 հատ, TB6612FNG երկշարժիչով վարորդ
• 6 հատ, Արդուինո Նանո
• 2 հատ, 40x40x10 մմ հովացման օդափոխիչ
• 18 հատ, 25x25x10 մմ ջերմային լվացարան
• 12 Վ, 6 Ա էլեկտրամատակարարում
• DHT22 (AM2302) ջերմաստիճանի և խոնավության ցուցիչ
• 6 հատ, 40 մմ երկարությամբ PCB- ի կանգառներ

Բացի այդ, ես օգտագործեցի այս ջերմահաղորդիչ էպոքսիդը, որը բավականին էժան էր և ունի երկար կաթսա: Ալյումինե և ակրիլային թիթեղների վրա անհրաժեշտ անցքեր պատրաստելու համար օգտագործվել է փորված և դրեմել գործիք: Արդուինոների և շարժիչով աշխատող PCB- ների սեփականատերը 3D տպագրությամբ տեղադրվեցին տաք սոսինձով: Բացի այդ, ես օգտագործեցի շատ ու շատ dupont լարեր `բոլոր կապերը կատարելու համար: Բացի այդ, պտուտակավոր տերմինալներով այս PCB- ն շատ հարմար էր 12 Վ լարման սնուցման բաշխման համար:

Ուշադրություն. Ըստ երևույթին, TB6612FNG տախտակներից շատերի վրա տեղադրված են սխալ կոնդենսատորներ: Չնայած բոլոր վաճառողները նշում են մինչև 15 Վ շարժիչային լարման համար նախատեսված տախտակը, կոնդենսատորները հաճախ գնահատվում են միայն 10 Վ -ով: Առաջին երկու տախտակների վրա կոնդենսատորները փչելուց հետո ես բոլորը զոդեցի և դրանք փոխարինեցի համապատասխանով:

Քայլ 1: Պղնձե թիթեղների պատրաստում

Պղնձե թիթեղների համար ես օգտագործեցի առցանց լազերային կտրման ծառայություն (տես այստեղ), որտեղ կարող էի վերբեռնել կցված dxf ֆայլերը: Այնուամենայնիվ, քանի որ ձևերը շատ բարդ չեն, լազերային կտրումը պարտադիր չէ և, հավանաբար, կան արտադրության ավելի էժան տեխնիկա (օրինակ ՝ բռունցք, սղոցում): Ընդհանուր առմամբ, ցուցադրման համար անհրաժեշտ է հատվածներից 14 -ը, երկու շրջան և մեկ գծիկ: Պղնձե թիթեղների հաստությունը 1 մմ էր, բայց, հավանաբար, կարող էր նվազել մինչև 0.7 կամ 0.5 մմ, ինչը կպահանջեր ավելի քիչ ջեռուցման/սառեցման հզորություն: Ես պղինձ եմ օգտագործել, քանի որ ջերմային հզորությունը և ջերմահաղորդականությունը գերազանցում են ալյումինին, սակայն վերջինս նույնպես պետք է ողջամիտ լավ աշխատի:

Քայլ 2. Հեղուկ բյուրեղյա թերթիկի ամրացում

Այս նախագծի հիմնական բաղադրիչը թերմոքրոմ հեղուկ բյուրեղյա փայլաթիթեղն է, որը ես ստացել եմ SFXC- ից: Նրբաթիթեղը հասանելի է ջերմաստիճանի տարբեր տիրույթներում և գույնը փոխում է սևից ցածր ջերմաստիճաններում ՝ կարմիրից, նարնջագույնից և կանաչից մինչև կապույտ բարձր ջերմաստիճաններում: Ես փորձեցի երկու տարբեր թողունակություն ՝ 25-30 ° C և 29-33 ° C, և վերջացրեցի վերջինը ընտրելով: Քանի որ ավելի տաք տարրով ջեռուցումն ավելի հեշտ է, քան հովացումը, ջերմաստիճանի միջակայքը պետք է մի փոքր բարձր լինի սենյակային ջերմաստիճանից:

Հեղուկ բյուրեղյա փայլաթիթեղն ունի ինքնասոսնձվող պատյան, որը շատ լավ կպչում է պղնձե թիթեղներին: Ավելորդ փայլաթիթեղը կտրվել է ափսեի շուրջը ՝ օգտագործելով ճշգրիտ դանակ:

Քայլ 3. TEC տարր կցելը

Պելտերը ամրացված էին պղնձի յուրաքանչյուր ափսեի կենտրոնին `օգտագործելով ջերմահաղորդիչ էպոքսիդ: Թիթեղները մի փոքր ավելի մեծ են, քան peltiers- ն, այնպես որ դրանք ամբողջովին թաքնված են մնում հետևում: Ավելի երկար ափսեի համար, որը կազմում է տոկոսի խորհրդանիշի գծիկը, ես օգտագործել եմ երկու պելետի:

Քայլ 4: Ալյումինե ափսեի պատրաստում

Որոշ գումար խնայելու համար ես ինքս փորեցի ալյումինե ափսեի բոլոր անցքերը: Ես պարզապես տպեցի կցված pdf- ն A3 թղթի վրա և այն օգտագործեցի որպես հորատման ձևանմուշ: Յուրաքանչյուր հատվածի համար կա անցք, որտեղով անցնում են TEC մալուխները, իսկ եզրերին `6 անցք` հետագայում ակրիլային ափսեը ամրացնելու համար:

Քայլ 5: Բաժինների կցում

Այս նախագծի ամենադժվար մասերից մեկը հատվածների ճիշտ ամրացումն էր մեջքի ափսեի վրա: Ես 3D- ով տպեցի մի քանի ջիգ, որոնք ինձ կօգնեն հատվածների հավասարեցման հարցում, բայց դա միայն մասամբ աշխատեց, քանի որ հատվածներն անընդհատ սահում էին: Բացի այդ, մալուխները մղում են պելետի վրա, որպեսզի այն թուլանա ափսեից: Ինձ ինչ -որ կերպ հաջողվեց բոլոր հատվածները սոսնձել ճիշտ տեղում, բայց վազքի հատվածի հովացուցիչներից մեկը շատ վատ ջերմային միացում ունի: Էպոքսիդի փոխարեն ավելի լավ կլինի օգտագործել ինքնասոսնձվող ջերմային բարձիկներ, չնայած ես կասկածում եմ, որ ժամանակի ընթացքում այն կարող է թուլանալ:

Քայլ 6. Heեռուցիչների և պահարանների ամրացում

Իմ սկզբնական գաղափարն այն էր, որ ալյումինե ափսեն օգտագործեի միայն որպես ջերմատաքացուցիչ peltiers- ի համար նույնիսկ առանց որևէ օդափոխիչի: Ես կարծում էի, որ ափսեի ընդհանուր ջերմաստիճանը միայն մի փոքր կբարձրանա, քանի որ որոշ հատվածներ սառչում են, իսկ մյուսները տաքանում են: Սակայն պարզվեց, որ առանց լրացուցիչ տաքացուցիչների և առանց հովացման օդափոխիչի ջերմաստիճանը կշարունակի բարձրանալ այն կետին, երբ պղնձե թիթեղներն այլևս չեն կարող սառչել: Սա հատկապես խնդրահարույց է, քանի որ ես չեմ օգտագործում որևէ տերմիստոր `ջեռուցման/սառեցման հզորությունը վերահսկելու համար, բայց միշտ օգտագործում եմ ֆիքսված արժեք: Հետևաբար, ես գնեցի փոքր տաքացուցիչներ ինքնասոսնձվող բարձիկով, որոնք ամրացված էին յուրաքանչյուր պելետի հետևում ալյումինե ափսեի հետևի մասում:

Դրանից հետո, 3D տպիչով պահիչներ ՝ վարորդների և արդուինոյի համար, նույնպես ամրացված էին ափսեի հետևի մասում ՝ օգտագործելով տաք սոսինձ:

Քայլ 7: Վերբեռնման ծածկագիր

Յուրաքանչյուր arduino- ն կարող է կառավարել միայն մինչև երկու շարժիչային վարորդ, քանի որ նրանց անհրաժեշտ է երկու PWM և 5 թվային IO կապում: Կան նաև շարժիչային վարորդներ, որոնք կարող են կառավարվել I2C- ի միջոցով (տե՛ս այստեղ), սակայն դրանք համատեղելի չեն արդուինոների 5 Վ տրամաբանության հետ: Իմ միացումում կա մեկ «վարպետ» arduino, որը I2C- ի միջոցով շփվում է 5 «ստրուկ» arduinos- ի հետ, որն էլ իր հերթին վերահսկում է շարժիչի վարորդներին: Արդուինոների ծածկագիրը կարելի է գտնել այստեղ ՝ իմ GitHub հաշվում: «Ստրուկ» arduinos- ի ծածկագրում I2C հասցեն պետք է փոխվի վերնագրի յուրաքանչյուր arduino- ի համար: Կան նաև որոշ փոփոխականներ, որոնք թույլ են տալիս փոխել ջեռուցման/հովացման հզորությունը և համապատասխան ժամանակի հաստատունները:

Քայլ 8: Էլեկտրագծերի խելագարություն

Այս նախագծի էլեկտրագծերը ամբողջովին մղձավանջ էին: Ես կցել եմ ցնցող դիագրամ, որը ցույց է տալիս հիմնական arduino- ի և մեկ ստրուկ arduino- ի կապերը որպես օրինակ: Բացի այդ, կա pdf փաստաթուղթ, որը փաստում է, թե որ TEC- ը որ շարժիչի վարորդին և arduino- ին է միացված: Ինչպես տեսնում եք նկարներում, կապերի մեծ քանակի պատճառով էլեկտրագծերը դառնում են շատ խառնաշփոթ: Ես օգտագործել եմ dupont միակցիչներ, որտեղ դա հնարավոր է եղել: 12 Վ էլեկտրամատակարարումը բաշխվել է պտուտակային տերմինալներով PCB- ի միջոցով: Էլեկտրաէներգիայի մուտքի վրա ես կցեցի DC մալուխ ՝ թռչող լարերով: 5 V, GND և I2C միացումները բաշխելու համար ես մի քանի նախատիպ PCB- ներ հագեցրեցի արական կապի վերնագրերով:

Քայլ 9: Ակրիլային ափսեի պատրաստում

Հաջորդը, ես ակրիլային ափսեի մեջ մի քանի անցք բացեցի, որպեսզի այն կարողանա կցվել ալյումինե ափսեին ՝ PCB- ի անջատումների միջոցով: Բացի այդ, երկրպագուների համար որոշ կտրվածքներ պատրաստեցի և DHT22 սենսորային մալուխի համար ճեղքվածք ՝ օգտագործելով իմ dremel գործիքը: Դրանից հետո երկրպագուները ամրացված էին ակրիլային ափսեի հետևի մասում, և մալուխները սնվում էին իմ փորած որոշ անցքերով: Հաջորդ անգամ հավանաբար ափսեը պատրաստելու եմ լազերային կտրմամբ:

Քայլ 10: Ավարտված նախագիծ

Ի վերջո, ակրիլային ափսեն և ալյումինե ափսեը կցվեցին միմյանց ՝ օգտագործելով 40 մմ երկարությամբ PCB փակուղիներ: Դրանից հետո նախագիծն ավարտված է:

Սնուցման աղբյուրին միացնելիս հատվածները հերթով ցույց կտան ջերմաստիճանը և խոնավությունը: Forերմաստիճանի համար միայն վերին կետը կփոխի գույնը, իսկ խոնավությունը ցուցադրելիս ընդգծվում են նաև գծիկն ու ստորին կետը:

Կոդում յուրաքանչյուր ակտիվ հատված տաքանում է 25 վայրկյան ՝ միաժամանակ սառեցնելով ոչ ակտիվ հատվածները: Դրանից հետո peltiers- ն անջատված է 35 վայրկյանով, որպեսզի ջերմաստիճանը կրկին կայունանա: Այնուամենայնիվ, պղնձե թիթեղների ջերմաստիճանը ժամանակի ընթացքում կբարձրանա, և որոշ ժամանակ կպահանջվի մինչև հատվածների ամբողջական գույնի փոփոխությունը: Ընթացիկ վիճակահանությունը մեկ նիշի համար (7 հատված) չափվել է մոտ 2 Ա, այնպես որ բոլոր հատվածների ընդհանուր հոսանքը, հավանաբար, մոտ է առավելագույն 6 Ա -ին, որը կարող է ապահովել էներգիայի մատակարարումը:

Անշուշտ, կարելի է նվազեցնել էներգիայի սպառումը `ավելացնելով ջերմիստորներ` որպես հետադարձ `ջեռուցման/հովացման հզորությունը կարգավորելու համար: Մեկ քայլ առաջ գնալը կլինի PID օղակով հատուկ TEC վերահսկիչ օգտագործելը: Սա, հավանաբար, պետք է թույլ տա անընդհատ աշխատել առանց մեծ էներգիայի սպառման: Ես այժմ մտածում եմ Thorlabs MTD415T TEC- ի վարորդների միջոցով նման համակարգ կառուցելու մասին:

Ընթացիկ կազմաձևման մեկ այլ թերություն այն է, որ կարելի է լսել շարժիչների վարորդների 1 կՀց PWM ելքը: Նաև լավ կլիներ, եթե կարելի լիներ ազատվել երկրպագուներից, քանի որ նրանք նույնպես բավականին բարձր են:

Առաջին մրցանակ մետաղական մրցույթում