থার্মোক্রোমিক তাপমাত্রা এবং আর্দ্রতা প্রদর্শন: 10 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:00

আমি বেশ কিছুদিন ধরে এই প্রকল্পে কাজ করছি। একটি বাণিজ্য মেলার জন্য কর্মক্ষেত্রে একটি TEC নিয়ামক প্রদর্শক তৈরির পরে আসল ধারণাটি আমার কাছে এসেছিল। TEC গুলিকে গরম এবং শীতল করার ক্ষমতা দেখানোর জন্য আমরা থার্মোক্রোমিক পেইন্ট ব্যবহার করছিলাম যা কালো থেকে স্বচ্ছ হয়ে যায়।

এই প্রকল্পে আমি ধারণাটি আরও এগিয়ে নিয়েছি এবং তরল স্ফটিকগুলির উপর ভিত্তি করে থার্মোক্রোমিক শীট দিয়ে আচ্ছাদিত তামার প্লেটগুলি ব্যবহার করে দুটি অঙ্কের 7-সেগমেন্ট ডিসপ্লে তৈরি করেছি। প্রতিটি তামার প্লেটের পিছনে একটি TEC উপাদান থাকে যা তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করে এবং এর ফলে তরল স্ফটিক শীটের রঙ পরিবর্তন হয়। সংখ্যাগুলি DHT22 সেন্সর থেকে তাপমাত্রা এবং আর্দ্রতা দেখাবে।

আপনি এমন একটি ডিভাইস থাকার বিড়ম্বনার প্রশংসা করতে পারেন যা তার নিজস্ব তাপমাত্রা পরিবর্তন করে পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা প্রদর্শন করে;-)

সরবরাহ

• 3 পিসি, 150x150 মিমি তরল স্ফটিক শীট (29-33 ° C) (এখানে দেখুন)।
• 17 পিসি, তামার প্লেট, 1 মিমি পুরু (মাত্রা নিচে দেখুন)
• 401 x 220 x 2 মিমি অ্যালুমিনিয়াম প্লেট (ধূসর/কালো অ্যানোডাইজড)
• 401 x 220 x 2 মিমি এক্রাইলিক প্লেট (সাদা)
• 18 পিসি, TES1-12704 peltier উপাদান
• 9 পিসি, TB6612FNG ডুয়াল মোটর ড্রাইভার
• 6 পিসি, আরডুইনো ন্যানো
• 2 পিসি, 40x40x10 মিমি কুলিং ফ্যান
• 18 পিসি, 25x25x10 মিমি তাপ সিঙ্ক
• 12 V, 6 A পাওয়ার সাপ্লাই
• DHT22 (AM2302) তাপমাত্রা এবং আর্দ্রতা সেন্সর
• 6 পিসি, 40 মিমি লম্বা পিসিবি স্ট্যান্ডঅফ

উপরন্তু, আমি এই তাপীয় পরিবাহী ইপক্সি ব্যবহার করেছি যা বরং সস্তা ছিল এবং দীর্ঘ পাত্র জীবন ছিল। অ্যালুমিনিয়াম এবং এক্রাইলিক প্লেটে প্রয়োজনীয় ছিদ্র তৈরির জন্য একটি ড্রিল এবং ড্রেমেল টুল ব্যবহার করা হয়েছিল। Arduinos এবং মোটর ড্রাইভার PCBs জন্য ধারক 3D মুদ্রিত এবং গরম আঠালো সঙ্গে সংযুক্ত ছিল। এছাড়াও, আমি সমস্ত সংযোগ করতে প্রচুর এবং প্রচুর ডুপন্ট তার ব্যবহার করেছি। উপরন্তু, স্ক্রু টার্মিনাল সহ এই PCB 12 V পাওয়ার সাপ্লাই বিতরণ করতে খুব কাজে আসে।

মনোযোগ: স্পষ্টতই, অনেক TB6612FNG বোর্ডে ভুল ক্যাপাসিটর ইনস্টল করা আছে। যদিও সমস্ত বিক্রেতারা 15 V পর্যন্ত মোটর ভোল্টেজের জন্য বোর্ড নির্দিষ্ট করে, ক্যাপাসিটরগুলি প্রায়শই শুধুমাত্র 10 V এর জন্য রেট দেওয়া হয়। আমি আমার প্রথম দুটি বোর্ডে ক্যাপাসিটারগুলি ফুঁকানোর পরে, আমি তাদের সবাইকে বাতিল করে দিয়েছি এবং যথাযথগুলি দিয়ে প্রতিস্থাপন করেছি।

ধাপ 1: কপার প্লেট তৈরি

তামার প্লেটের জন্য আমি একটি অনলাইন লেজার কাটিং সার্ভিস ব্যবহার করেছি (এখানে দেখুন) যেখানে আমি সংযুক্ত dxf ফাইল আপলোড করতে পারি। যাইহোক, যেহেতু আকারগুলি খুব জটিল নয়, তাই লেজার কাটিং আবশ্যক নয় এবং সম্ভবত সস্তা উত্পাদন কৌশল রয়েছে (উদা pun ঘুষি, করাত)। ডিসপ্লের জন্য মোট 14 টি সেগমেন্ট, দুটি সার্কেল এবং একটি ড্যাশ প্রয়োজন। তামার প্লেটের পুরুত্ব 1 মিমি ছিল কিন্তু সম্ভবত 0.7 বা 0.5 মিমি হতে পারে যার জন্য কম গরম/শীতল শক্তির প্রয়োজন হবে। আমি তামা ব্যবহার করেছি কারণ তাপ ক্ষমতা এবং তাপ পরিবাহিতা অ্যালুমিনিয়ামের চেয়ে উন্নত কিন্তু পরেরটিও যুক্তিসঙ্গতভাবে ভালভাবে কাজ করা উচিত।

ধাপ 2: তরল ক্রিস্টাল শীট সংযুক্ত করা

এই প্রকল্পের মূল উপাদান হল থার্মোক্রোমিক লিকুইড ক্রিস্টাল ফয়েল যা আমি SFXC থেকে পেয়েছি। ফয়েল বিভিন্ন তাপমাত্রার পরিসরে পাওয়া যায় এবং উচ্চ তাপমাত্রায় লাল, কমলা এবং সবুজের চেয়ে কম তাপমাত্রায় কালো থেকে রঙ পরিবর্তন করে। আমি 25-30 ডিগ্রি সেলসিয়াস এবং 29-33 ডিগ্রি সেলসিয়াস দুটি ভিন্ন ব্যান্ডউইথ ব্যবহার করে দেখেছি এবং শেষটি বেছে নিয়েছি। কারণ একটি peltier উপাদান দিয়ে গরম করা ঠান্ডা করার চেয়ে সহজ তাপমাত্রা পরিসীমা ঘরের তাপমাত্রার সামান্য উপরে হওয়া উচিত।

তরল স্ফটিক ফয়েলের একটি স্ব আঠালো ব্যাকিং রয়েছে যা তামার প্লেটগুলিতে খুব ভালভাবে লেগে থাকে। প্লেটের চারপাশে অতিরিক্ত ফয়েল একটি অ্যাক্টিকো ছুরি ব্যবহার করে কাটা হয়েছিল।

ধাপ 3: TEC এলিমেন্ট সংযুক্ত করা

তাপীয় পরিবাহী ইপক্সি ব্যবহার করে প্রতিটি তামার প্লেটের কেন্দ্রে পেল্টিয়ারগুলি সংযুক্ত ছিল। প্লেটগুলি পেলেটিয়ারের চেয়ে কিছুটা বড় যাতে তারা পুরোপুরি আড়ালে থাকে। লম্বা প্লেটের জন্য যা শতাংশ প্রতীক ড্যাশ গঠন করে আমি দুটি পেলেটিয়ার ব্যবহার করেছি।

ধাপ 4: অ্যালুমিনিয়াম প্লেট প্রস্তুত করা

কিছু অর্থ সাশ্রয়ের জন্য আমি নিজেই অ্যালুমিনিয়াম প্লেটের সমস্ত গর্ত ড্রিল করেছি। আমি কেবল A3 কাগজে সংযুক্ত পিডিএফ মুদ্রণ করেছি এবং এটি ড্রিলিং টেমপ্লেট হিসাবে ব্যবহার করেছি। প্রতিটি সেগমেন্টের জন্য একটি গর্ত রয়েছে যেখানে টিইসি কেবলগুলি প্রবাহিত হয় এবং এক্রাইলিক প্লেট সংযুক্ত করার জন্য প্রান্তে 6 টি গর্ত থাকে।

ধাপ 5: বিভাগ সংযুক্ত করা

এই প্রকল্পের সবচেয়ে কঠিন অংশগুলির মধ্যে একটি হল অংশগুলিকে সঠিকভাবে ব্যাকপ্লেটে সংযুক্ত করা। আমি 3D বেশ কয়েকটি জিগ প্রিন্ট করেছি যা সেগমেন্টের সারিবদ্ধকরণে আমাকে সাহায্য করবে কিন্তু এটি শুধুমাত্র আংশিকভাবে কাজ করেছে কারণ সেগমেন্টগুলি ক্রমাগত স্লাইড হচ্ছে। উপরন্তু, তারগুলি peltier উপর ধাক্কা যাতে এটি প্লেট থেকে loosens। আমি একরকম সঠিকভাবে সমস্ত সেগমেন্টগুলিকে আঠালো করতে পেরেছি কিন্তু ড্যাশ সেগমেন্টের একটি পেল্টিয়ারের খুব খারাপ থার্মাল কাপলিং আছে। ইপোক্সির পরিবর্তে স্ব-আঠালো তাপীয় প্যাড ব্যবহার করা ভাল হতে পারে যদিও আমি সন্দেহ করি এটি সময়ের সাথে শিথিল হতে পারে।

ধাপ 6: হিটসিংক এবং হোল্ডার সংযুক্ত করা

আমার আসল ধারণা ছিল শুধু কোন পাখা ছাড়াই প্যালেটিয়ারের জন্য হিটসিংক হিসেবে অ্যালুমিনিয়াম প্লেট ব্যবহার করা। আমি ভেবেছিলাম যে প্লেটের মোট তাপমাত্রা কেবল সামান্য বৃদ্ধি পাবে কারণ কিছু অংশ ঠান্ডা হয় এবং অন্যগুলি উত্তপ্ত হয়। যাইহোক, এটি প্রমাণিত হয়েছে যে অতিরিক্ত হিটসিংক এবং কুলিং ফ্যান ছাড়া তাপমাত্রা এমন এক পর্যায়ে বাড়তে থাকবে যেখানে তামার প্লেটগুলি আর ঠান্ডা করা যাবে না। এটি বিশেষভাবে সমস্যাযুক্ত কারণ আমি গরম/কুলিং পাওয়ার নিয়ন্ত্রণ করতে কোন থার্মিস্টর ব্যবহার করি না কিন্তু সর্বদা একটি নির্দিষ্ট মান ব্যবহার করি। অতএব, আমি একটি স্ব-আঠালো প্যাড দিয়ে ছোট হিটসিংক কিনেছি যা প্রতিটি পেল্টিয়ারের পিছনে অ্যালুমিনিয়াম প্লেটের পিছনে সংযুক্ত ছিল।

এর পরে, মোটর চালকদের জন্য থ্রিডি প্রিন্টেড হোল্ডার এবং আরডুইনও হটগ্লু ব্যবহার করে প্লেটের পিছনের অংশে সংযুক্ত করা হয়েছিল।

ধাপ 7: কোড আপলোড করা হচ্ছে

প্রতিটি Arduino শুধুমাত্র দুটি মোটর ড্রাইভার নিয়ন্ত্রণ করতে পারে কারণ তাদের দুটি PWM এবং 5 ডিজিটাল IO পিনের প্রয়োজন। এছাড়াও মোটর ড্রাইভার আছে যা I2C এর মাধ্যমে কট্রোল করা যায় (এখানে দেখুন) কিন্তু তারা arduinos এর 5 V যুক্তির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ নয়। আমার সার্কিটে একটি "মাস্টার" আরডুইনো আছে যা I2C এর মাধ্যমে 5 "স্লেভ" আরডুইনোর সাথে যোগাযোগ করে যা মোটর চালকদের নিয়ন্ত্রণ করে। Arduinos এর কোড এখানে আমার GitHub অ্যাকাউন্টে পাওয়া যাবে। "ক্রীতদাস" arduinos এর কোডে I2C ঠিকানাটি হেডারের প্রতিটি arduino এর জন্য পরিবর্তন করতে হবে। কিছু ভেরিয়েবল রয়েছে যা হিটিং/কুলিং পাওয়ার এবং সংশ্লিষ্ট সময়ের ধ্রুবক পরিবর্তন করতে দেয়।

ধাপ 8: তারের পাগলামি

এই প্রকল্পের ওয়্যারিং ছিল মোট দু nightস্বপ্ন। আমি একটি ফ্রিজিং ডায়াগ্রাম সংযুক্ত করেছি যা একটি উদাহরণ হিসাবে মাস্টার আরডুইনো এবং একক স্লেভ আরডুইনো এর সংযোগ দেখায়। উপরন্তু, একটি পিডিএফ নথিভুক্ত করা হয়েছে যা TEC কোন মোটর ড্রাইভার এবং arduino এর সাথে সংযুক্ত। ছবিগুলিতে আপনি দেখতে পাচ্ছেন যে প্রচুর পরিমাণে সংযোগের কারণে ওয়্যারিংগুলি খুব নোংরা হয়ে যায়। আমি যেখানেই সম্ভব ডুপন্ট সংযোগকারী ব্যবহার করেছি। 12 V পাওয়ার সাপ্লাই স্ক্রু টার্মিনাল সহ একটি PCB ব্যবহার করে বিতরণ করা হয়েছিল। পাওয়ার ইনপুটে আমি ফ্লাইং লিডের সাথে একটি ডিসি কেবল সংযুক্ত করেছি। 5 V, GND এবং I2C সংযোগ বিতরণ করার জন্য আমি পুরুষ পিন হেডার দিয়ে কিছু প্রোটোটাইপ PCB গুলি সজ্জিত করেছি।

ধাপ 9: এক্রাইলিক প্লেট প্রস্তুত করা

এরপরে, আমি এক্রাইলিক প্লেটে কিছু ছিদ্র করেছিলাম যাতে এটি পিসিবি স্ট্যান্ডঅফের মাধ্যমে অ্যালুমিনিয়াম প্লেটের সাথে সংযুক্ত করা যায়। এছাড়াও, আমার ড্রেমেল টুল ব্যবহার করে ভক্তদের জন্য কিছু কাটআউট এবং DHT22 সেন্সর তারের জন্য একটি চেরা তৈরি করা হয়েছে। তারপরে ভক্তরা এক্রাইলিক প্লেটের পিছনের অংশে সংযুক্ত করা হয়েছিল এবং আমি ড্রিল করা কিছু গর্তের মাধ্যমে তারগুলি খাওয়ানো হয়েছিল। পরের বার আমি সম্ভবত লেজার কাটার মাধ্যমে প্লেট তৈরি করব।

ধাপ 10: সমাপ্ত প্রকল্প

অবশেষে, এক্রাইলিক প্লেট এবং অ্যালুমিনিয়াম প্লেট 40 মিমি দীর্ঘ পিসিবি স্ট্যান্ডঅফ ব্যবহার করে একে অপরের সাথে সংযুক্ত ছিল। এর পরে প্রকল্পটি শেষ হয়।

বিদ্যুৎ সরবরাহের সাথে সংযুক্ত হলে বিভাগগুলি পর্যায়ক্রমে তাপমাত্রা এবং আর্দ্রতা দেখাবে। তাপমাত্রার জন্য, শুধুমাত্র উপরের বিন্দু রঙ পরিবর্তন করবে এবং আর্দ্রতা দেখানোর সময় ড্যাশ এবং নিম্ন বিন্দু হাইলাইট করা হবে।

কোডে প্রতিটি সক্রিয় অংশ 25 সেকেন্ডের জন্য উত্তপ্ত হয় এবং একই সাথে অ-সক্রিয় অংশগুলিকে ঠান্ডা করে। এর পরে পেলেটিয়ারগুলি 35 সেকেন্ডের জন্য বন্ধ করা হয় যাতে তাপমাত্রা আবার স্থিতিশীল হতে পারে। তা সত্ত্বেও, তামার প্লেটের তাপমাত্রা সময়ের সাথে সাথে বৃদ্ধি পাবে এবং সেগমেন্টগুলি সম্পূর্ণ রঙ পরিবর্তন না হওয়া পর্যন্ত কিছু সময় লাগবে। একক অঙ্কের (7 সেগমেন্ট) জন্য বর্তমান ড্র প্রায় 2 A হিসাবে পরিমাপ করা হয়েছিল তাই সমস্ত বিভাগের জন্য মোট বর্তমান ড্র সম্ভবত 6 A এর কাছাকাছি যা পাওয়ার সাপ্লাই প্রদান করতে পারে।

হিটিং/কুলিং পাওয়ার অ্যাডজাস্ট করার জন্য ফিডব্যাক হিসেবে থার্মিস্টার যোগ করে কেউ অবশ্যই বিদ্যুৎ খরচ কমাতে পারে। আরও এক ধাপ এগিয়ে গেলে PID লুপ সহ একটি ডেডিকেটেড TEC কন্ট্রোলার ব্যবহার করা হবে। এটি সম্ভবত খুব বেশি বিদ্যুৎ খরচ ছাড়া ধ্রুবক অপারেশনের অনুমতি দেয়। আমি বর্তমানে Thorlabs MTD415T TEC ড্রাইভার ব্যবহার করে এই ধরনের একটি সিস্টেম তৈরির কথা ভাবছি।

বর্তমান কনফিগারেশনের আরেকটি অসুবিধা হল যে কেউ মোটর চালকদের 1 kHz PWM আউটপুট শুনতে পারে। ভক্তদের থেকে কেউ যদি মুক্তি পেতে পারে তবে এটিও ভাল হবে কারণ তারাও বেশ জোরে।

ধাতু প্রতিযোগিতায় প্রথম পুরস্কার