Projekt nawilżacza powietrza obejmuje integrację wyświetlacza OLED oraz graficznego interfejsu użytkownika sterowanego za pomocą enkodera z fizycznymi peryferiami niezbędnymi do funkcjonowania całego urządzenia. Autorski program umożliwia kontrolę adresowalnej taśmy LED z algorytmem symulującym losowy ruch płomienia, a także regulację obrotów wentylatora wspomagającego ruch pary za pomocą sygnału PWM. Dodatkowo, dzięki zastosowaniu transoptora zapewniającego izolację galwaniczną, możliwy jest pomiar napięcia na akumulatorze i jego wyświetlanie w interfejsie użytkownika jak również ostrzeżenia o niskim stanie baterii. Nawilżacz pełni także funkcję power banku o pojemności 10 000 mAh. Całość wyróżnia się estetycznym wykonaniem oraz atrakcyjnymi efektami wizualnymi, które można konfigurować z poziomu interfejsu użytkownika.
- Płytka Seeeduino Xiao SAMD21z procesorem ARM Cortex M0+
- Enkoder cyfrowy ze zinterowanym przyciskiem
- Włącznik bistabilny z podświetleniem
- Ekran monochromatyczny OLED 128x64
- Przetwornica dedykowana do powerbanków z funkcją szybkiego ładowania
- Dwie przetwornice step-up 5-24v
- Dwa tranzystory MOSFET (minimum 5A)
- Dwie płytki piezo do generowania pary
- Dwie płytki do sterowania piezo (konwertują 5VDC na 50VAC 100Khz)
- Turbinka 4010 24V
- Dwa akumulatory Li-Ion 21700 5000mAh
- Perforowana płytka PCB
- Konwerter sygnałów logicznych 3.3-5v
- Taśma adresowalnych diod LED (co najmniej 20 sztuk)
- Kondensator 10μF 50V
- Kondensator 4700μF 6.3V
- Dwa rezystory 3300Ω
- Rezystor 10Ω
- Transoptor PC817S
- Przewody w taśmie 0.75mm² ~1m taśmy 6 żyłowej
- Przewody zasilające 1.5mm² ~1m
- Zestaw złącz szpilkowych typu Goldpin ~30 sztuk
- Arkusz Plexiglass 3mm 20x15cm
- 300g filamentu
- Lutownica
- Zgrzewarka do ogniw Li-Ion
- Drukarka 3D
- Podstawowe narzędzia modelarskie
- Multimetr
- Oscyloskop
- Klej cyjano-akrylowy
Na perforowanej płytce PCB przygotowujemy układ elektroniczny do sterowania wentylatorem za pomocą zmodyfikowanego w samym mikrokontrolerze sygnału PWM. Najpierw podnosimy napięcie z PDB power-bankowej z 5 do 24v. Następnie regulujemy to napięcie tranzystorem MOSFET, aby finalnie powstałe napięcie wygładzić kondensatorem 10μF przez opornik 10Ω.
Napięcie na akumulatorze należy mierzyć przez transoptor zapewniający izolację galwaniczną od ogniwa, które jest po drugiej stronie PDB - zatem nie może istnieć common ground. Transoptor dostaje zasilanie z akumulatora poprzez MOSFET, który przekazuje napięcie dopiero po uruchomieniu urządzenia - w ten sposób nie drenujemy baterii na wyłączonym urządzeniu. W celu wyskalowania transoptora po obu stronach (akumulatora i wejścia analogowego mikrokontrolera) dodajemy po oporniku 3300Ω. Dzięki temu uzyskujemy prawie liniową charakterystykę napięcia akumulatora względem otrzymanego sygnału analogowego. Dodatkowo na płytce umieszczamy konwerter sygnałów 3.3-5v, aby móc sterować tranzystorami oraz adresowalnymi LEDami.
Do Seeeduino SAMD21 lutujemy wyświetlacz OLED sterowany przez I²C, enkoder z przyciskiem, wejście sygnału z transoptora oraz wyjścia do LEDów i wentylatora.
Do wyjścia 5v z PDB podłączamy bistabilny przełącznik (nasz wyłącznik główny) i dodajemy równolegle kondensator, który krótkotrwałym wysokim poborem prądu budzi PDB - imituje podłączenie urządzenia do naładowania. Na PDB zalutowujemy odpowiednie pola, które wymuszają szybkie ładowanie - elektronika może podawać większy prąd. Równolegle do pozostałych komponentów nasilanych z 5v podłączamy drugą przetwornicę i ustawiamy ją na 6v - z takiego napięcia lepiej pracują układy sterujące elementami piezo.
Akumulatory Li-Ion łączymy równolegle. UWAGA! Do tego lepiej wykorzystać zgrzewarkę! Lutownica będzie miała za małą moc i może uszkodzić ogniwa. W razie sytuacji awaryjnej można użyć mocnego kwasu lutowniczego oraz lutownicy transformatorowej wspieranej dodatkowo palnikiem. Lutujemy ogniwa do PDB i aktywujemy ją podłączając do niej ładowarkę.
Po wgraniu programu z autorskim interfejsem użytkownika testujemy cały układ, drukujemy obudowę i przechodzimy do montażu. Do wydrukowanej obudowy wklejamy arkusz plexi na klej cyjano-akrylowy. Po sprawdzeniu szczelności można włożyć do środka całą elektronikę - przyda się klej oraz trochę filamentu, który po podgrzaniu świetnie nadaje się do zabezpieczania elektroniki na miejscu. Elementy piezo muszą być wklejone w specjalnie zaprojektowany pływak tak, aby były pod kątem i jedna ich strona dotykała tafli wody. UWAGA! Podczas montażu trzeba lutować przewody do wentylatora i piezo, gdyż znajdują się w osobnej komorze obudowy. Po złożeniu całości nawilżacz jest gotowy do użytku.
Na zdjęciu widoczny jest tymczasowy pływak, który został później zastąpiony wydrukiem, który zapewnił większą stabilność.
ZIP poniżej