থার্মোক্রোমিক তাপমাত্রা এবং আর্দ্রতা প্রদর্শন - পিসিবি সংস্করণ: 6 ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:57

কিছুক্ষণ আগে থার্মোক্রোমিক টেম্পারেচার অ্যান্ড আর্দ্রতা ডিসপ্লে নামে একটি প্রজেক্ট করেছিলাম যেখানে আমি তাম্র প্লেটের বাইরে 7 সেগমেন্ট ডিসপ্লে তৈরি করেছি যা পিল্টিয়ার উপাদান দ্বারা উত্তপ্ত/শীতল করা হয়েছিল। তামার প্লেটগুলি থার্মোক্রোমিক ফয়েল দিয়ে আবৃত ছিল যা তাপমাত্রার সাথে রঙ পরিবর্তন করে। এই প্রজেক্টটি ডিসপ্লের একটি ছোট সংস্করণ যা পিল্টিয়ারের পরিবর্তে মন্তব্য বিভাগে ব্যবহারকারী DmitriyU2 দ্বারা প্রস্তাবিত হিটিং ট্রেস সহ একটি PCB ব্যবহার করে। একটি PCB হিটার ব্যবহার করে অনেক সহজ এবং আরো কম্প্যাক্ট ডিজাইনের অনুমতি দেয়। হিটিং আরও দক্ষ যা দ্রুত রঙ পরিবর্তনের দিকে পরিচালিত করে।

ডিসপ্লে কিভাবে কাজ করে তা দেখতে ভিডিওটি দেখুন।

যেহেতু আমার কিছু পিসিবি বাকি ছিল তাই আমি এই ডিসপ্লেটি আমার টিন্ডি স্টোরে বিক্রি করছি।

সরবরাহ

• হিটার PCB (Gerber ফাইলের জন্য আমার GitHub দেখুন)
• PCB নিয়ন্ত্রণ করুন (Gerber ফাইল এবং BoM এর জন্য আমার GitHub দেখুন)
• DHT22 সেন্সর (যেমন ebay.de)
• 3D মুদ্রিত স্ট্যান্ড (stl ফাইলের জন্য আমার GitHub দেখুন)
• থার্মোক্রোমিক আঠালো শীট, 150x150 মিমি, 30-35 ° C (SFXC)
• M2x6 বোল্ট + বাদাম
• 2x পিন হেডার 1x9, 2.54 মিমি (উদা m mouser.com)
• 2x SMD বোর্ড সংযোগকারী 1x9, 2.54 মিমি (উদা m mouser.com)

ধাপ 1: হিটার পিসিবি ডিজাইন করা

হিটার পিসিবি agগলে ডিজাইন করা হয়েছিল। পিসিবি মাত্রা 100x150 মিমি কারণ 150x150 মিমি আমার ব্যবহৃত থার্মোক্রোমিক শীটের আদর্শ আকার। প্রথমে আমি ফিউশন 360 এ সেগমেন্টগুলির একটি স্কেচ তৈরি করেছি যা dxf হিসাবে সংরক্ষণ করা হয়েছিল এবং তারপরে agগলে আমদানি করা হয়েছিল। সেগমেন্টগুলির মধ্যে তাদের মধ্যে ফাঁক ফাঁক আছে এবং শুধুমাত্র ছোট সেতু দ্বারা সংযুক্ত। এটি পৃথক বিভাগগুলির তাপ নিরোধককে উন্নত করে এবং তাই দ্রুত গরম করার অনুমতি দেয় এবং 'থার্মাল ক্রসস্টক' হ্রাস করে। Agগলে মিন্ডার টুল ব্যবহার করে উপরের স্তরে (লাল রঙে দেখা) PCB ট্রেস দিয়ে সেগমেন্টগুলো ভরা হয়েছিল। আমি একটি ট্র্যাক প্রস্থ এবং 6 মিলিয়ন ব্যবধান ব্যবহার করেছি যা সর্বনিম্ন আকার যা PCBWay দ্বারা অতিরিক্ত খরচ ছাড়াই তৈরি করা যায়। প্রতিটি ট্রেস দুটি ভিয়াসের মধ্যে পরিবর্ধিত হয় যা তারপর পিনের সাথে নীচের স্তর (নীল দেখা) দিয়ে 32 মিলি ট্রেস ব্যবহার করে সংযুক্ত করা হয়। সমস্ত বিভাগ একটি সাধারণ ভিত্তি ভাগ করে।

আমি একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা বৃদ্ধির জন্য প্রয়োজনীয় হিটিং পাওয়ারের জন্য কোন গণনা করিনি এবং একটি সেগমেন্টের প্রত্যাশিত প্রতিরোধের হিসাবও করিনি। আমি বুঝতে পেরেছিলাম যে হিটিং পাওয়ারের যে কোনও সমন্বয় বিভিন্ন ডিউটি চক্রের সাথে একটি PWM সংকেত ব্যবহার করে করা যেতে পারে। আমি পরবর্তীতে দেখেছি যে V 5% ডিউটি চক্র ব্যবহার করে 5V ইউএসবি পোর্টের মাধ্যমে চালিত হলে বিভাগগুলি যুক্তিসঙ্গতভাবে দ্রুত গরম হয়। সমস্ত 17 সেগমেন্ট গরম করার সময় মোট বর্তমান প্রায় 1.6 এ।

সমস্ত বোর্ড ফাইল আমার GitHub এ পাওয়া যাবে।

ধাপ 2: কন্ট্রোলার পিসিবি ডিজাইন করা

পিসিবি হিটার নিয়ন্ত্রণের জন্য আমি একটি SAMD21E18 MCU নির্বাচন করি যা আমি আমার GlassCube প্রকল্পেও ব্যবহার করেছি। এই মাইক্রোকন্ট্রোলারটিতে 17 টি হিটার সেগমেন্ট নিয়ন্ত্রণ করতে এবং DHT22 সেন্সর পড়ার জন্য যথেষ্ট পিন রয়েছে। এটিতে নেটিভ ইউএসবিও রয়েছে এবং অ্যাডাফ্রুটের সার্কিটপাইথন বুটলোডারের সাথে এটি ফ্ল্যাশ করা যায়। একটি মাইক্রো ইউএসবি সংযোগকারী বিদ্যুৎ সরবরাহ এবং এমসিইউ প্রোগ্রামিংয়ের জন্য ব্যবহৃত হয়েছিল। হিটার বিভাগগুলি 9 টি দ্বৈত চ্যানেল MOSFETs (SP8K24FRATB) দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। এগুলি 6 A পর্যন্ত হ্যান্ডেল করতে পারে এবং একটি গেট থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজ <2.5 V থাকতে পারে যাতে তারা MCU থেকে 3.3 V লজিক সিগন্যাল দ্বারা স্যুইচ করা যায়। আমি হিটার কন্ট্রোল সার্কিট ডিজাইন করতে সাহায্য করার জন্য এই থ্রেডটি খুব সহায়ক পেয়েছি।

আমি PCBWay থেকে PCBs এবং Mouser থেকে ইলেকট্রনিক যন্ত্রাংশ আলাদাভাবে অর্ডার করেছিলাম এবং খরচ বাঁচানোর জন্য PCB গুলি একত্রিত করেছি। আমি একটি সোল্ডার পেস্ট ডিসপেনসার ব্যবহার করে যন্ত্রাংশগুলো হাতে রেখেছি এবং সেগুলোকে ইনফ্রারেড আইসি হিটার দিয়ে বিক্রি করেছি। যাইহোক, অপেক্ষাকৃত বড় পরিমাণে উপাদান এবং প্রয়োজনীয় পুনর্নির্মাণের কারণে এটি বেশ ক্লান্তিকর ছিল এবং আমি ভবিষ্যতে একটি সমাবেশ পরিষেবা ব্যবহার করার কথা ভাবছি।

আবার আমার GitHub এ বোর্ড ফাইল পাওয়া যাবে। সেখানে আপনি PCB এর একটি উন্নত সংস্করণ খুঁজে পেতে পারেন যা মাইক্রো USB এর পরিবর্তে একটি USB-C সংযোগকারী ব্যবহার করে। আমি ডিএইচটি ২২ সেন্সরের জন্য থ্রু হোলগুলির ব্যবধানও সংশোধন করেছি এবং জে-লিংকের মাধ্যমে বুটলোডারের সহজ ঝলকানির জন্য 10-পিন সংযোগকারী যুক্ত করেছি।

ধাপ 3: সার্কিটপাইথন বুটলোডার

প্রথমে, আমি Adafruit এর Trinket M0 এর উপর ভিত্তি করে একটি UF2 বুটলোডারের সাথে SAMD21 ফ্ল্যাশ করেছি। বুটলোডারকে কিছুটা পরিবর্তন করতে হয়েছিল কারণ ট্রিংকেটের একটি পিনের সাথে একটি LED সংযুক্ত আছে যা আমি গরম করার জন্য ব্যবহার করি। অন্যথায় বুট করার পরে এই পিনটি অল্প সময়ের জন্য উঁচু হয়ে যাবে এবং সম্পূর্ণ শক্তি দিয়ে সংযুক্ত সেগমেন্টকে গরম করবে। SWD এবং SWC পোর্টের মাধ্যমে MCU- এর সাথে J-Link সংযুক্ত করে বুটলোডার ফ্ল্যাশ করা হয়। অ্যাডাফ্রুট ওয়েবসাইটে পুরো প্রক্রিয়াটি বিস্তারিতভাবে বর্ণনা করা হয়েছে। বুটলোডার ইনস্টল করার পর মাইক্রো ইউএসবি পোর্টের মাধ্যমে সংযুক্ত হলে এমসিইউ একটি ফ্ল্যাশ ড্রাইভ হিসেবে স্বীকৃত হয় এবং পরবর্তী বুটলোডারগুলি ড্রাইভে একটি ইউএফ 2 ফাইল টেনে সহজেই ইনস্টল করা যায়।

পরবর্তী পদক্ষেপ হিসাবে আমি একটি সার্কিটপাইথন বুটলোডার ইনস্টল করতে চেয়েছিলাম। যাইহোক, যেহেতু আমার বোর্ড অনেকগুলি পিন ব্যবহার করে যা ট্রিংকেট এম 0 তে সংযুক্ত নয়, তাই আমাকে প্রথমে বোর্ড কনফিগারেশন সামান্য পরিবর্তন করতে হয়েছিল। আবার অ্যাডাফ্রুট ওয়েবসাইটে এর জন্য একটি দুর্দান্ত টিউটোরিয়াল রয়েছে। মূলত, একজনকে mpconfigboard.h এ কয়েকটি উপেক্ষা করা পিনের মন্তব্য করতে হবে এবং তারপর সবকিছু পুনরায় কম্পাইল করতে হবে। কাস্টম বুটলোডার ফাইলগুলি আমার গিটহাব -এও পাওয়া যায়।

ধাপ 4: সার্কিট পাইথন কোড

CircuitPython বুটলোডার ইনস্টল করার পর আপনি কেবল আপনার কোডটি code.py ফাইল হিসেবে সরাসরি USB ফ্ল্যাশ ড্রাইভে সংরক্ষণ করে বোর্ড প্রোগ্রাম করতে পারেন। আমার লেখা কোডটি DHT22 সেন্সর পড়ে এবং তারপর পর্যায়ক্রমে সংশ্লিষ্ট বিভাগগুলিকে গরম করে তাপমাত্রা এবং আর্দ্রতা প্রদর্শন করে। ইতিমধ্যেই উল্লেখ করা হয়েছে যে একটি PWM সংকেত দিয়ে MOSFETs স্যুইচ করে গরম করা হয়। PWM আউটপুট হিসাবে পিনগুলি কনফিগার করার পরিবর্তে, আমি বিলম্ব ব্যবহার করে কোডে 100 Hz এর কম সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি সহ একটি "জাল" PWM সংকেত তৈরি করেছি। বর্তমান খরচ আরও কমানোর জন্য আমি একই সাথে বিভাগগুলি চালু করি না কিন্তু উপরের পরিকল্পিতভাবে ক্রমানুসারে দেখানো হয়। বিভাগগুলিকে আরও গরম করার জন্য কয়েকটি কৌশল রয়েছে। প্রথমত, প্রতিটি বিভাগের জন্য ডিউটি চক্র কিছুটা আলাদা। উদাহরণস্বরূপ "%" চিহ্নের ড্যাশ এর উচ্চতর প্রতিরোধের কারণে অনেক বড় ডিউটি চক্র প্রয়োজন। এছাড়াও আমি দেখতে পেয়েছি যে অংশগুলি যা অন্যান্য অনেক অংশ দ্বারা বেষ্টিত রয়েছে তাদের কম গরম করা দরকার। উপরন্তু, যদি পূর্ববর্তী "রান" এ একটি সেগমেন্ট গরম করা হয় তাহলে পরবর্তী সময়ে শুল্ক চক্র কমানো যেতে পারে। অবশেষে, গরম এবং শীতল করার সময় পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়া হয় যা DHT22 সেন্সর দ্বারা সুবিধামত পরিমাপ করা হয়। যুক্তিসঙ্গত সময়ের ধ্রুবকগুলি খুঁজে পেতে আমি আসলে একটি জলবায়ু চেম্বারে ডিসপ্লেটি ক্যালিব্রেট করেছিলাম যা সৌভাগ্যক্রমে আমার কর্মক্ষেত্রে অ্যাক্সেস আছে।

আপনি আমার GitHub এ সম্পূর্ণ কোডটি খুঁজে পেতে পারেন।

ধাপ 5: সমাবেশ

ডিসপ্লে সমাবেশ বরং সহজ এবং নিম্নলিখিত ধাপে বিভক্ত করা যেতে পারে

1. পিসিবি হিটার করার জন্য মহিলা পিন হেডার সোল্ডার
2. পিসিবি হিটার করার জন্য সেলফ-আঠালো থার্মোক্রোমিক শীট সংযুক্ত করুন
3. সোল্ডার DHT22 সেন্সর পিসিবি নিয়ন্ত্রক এবং M2 বোল্ট এবং বাদাম দিয়ে বেঁধে রাখুন
4. সিল্ডার পুরুষ পিন হেডার কন্ট্রোলার পিসিবি
5. উভয় পিসিবি সংযুক্ত করুন এবং 3D মুদ্রিত স্ট্যান্ডে রাখুন

ধাপ 6: সমাপ্ত প্রকল্প

আমি সমাপ্ত ডিপ্লে নিয়ে বেশ খুশি যা এখন আমাদের বসার ঘরে ক্রমাগত চলছে। আমার আসল থার্মোক্রোমিক ডিসপ্লের একটি ছোট, সহজ সংস্করণ তৈরির লক্ষ্য অবশ্যই অর্জিত হয়েছিল এবং আমি পরামর্শের জন্য ব্যবহারকারী দিমিত্রি ইউ 2 কে আরও একবার ধন্যবাদ জানাতে চাই। প্রকল্পটি আমাকে PCগলে আমার পিসিবি নকশা দক্ষতা উন্নত করতে সাহায্য করেছে এবং আমি সুইচ হিসাবে MOSFETs ব্যবহার সম্পর্কে জানতে পেরেছি।

পিসিবিগুলির জন্য একটি সুন্দর ঘের তৈরি করে কেউ হয়তো নকশাটিকে আরও উন্নত করতে পারে। আমি একই স্টাইলে ডিজিটাল ঘড়ি তৈরির কথা ভাবছি।

আপনি যদি এই প্রকল্পটি পছন্দ করেন তবে আপনি কেবল এটি পুনর্নির্মাণ করতে পারেন বা এটি আমার টিন্ডি স্টোরে কিনতে পারেন। পিসিবির ডিজাইন চ্যালেঞ্জে আমার জন্য ভোট দেওয়ার কথাও বিবেচনা করুন।

পিসিবি ডিজাইন চ্যালেঞ্জে বিচারকদের পুরস্কার