СамоДельник

Термохромные часы

В этих часах используется термохромная фольга на основе жидких кристаллов, которые меняют цвет в зависимости от температуры. Фольга крепится к печатной плате, а в качестве нагревательных элементов используются SMD резисторы.
Фотография не способна передать, как отображаются цифры на данных часах, поэтому давайте посмотрим небольшой видеоролик. Обратите внимание, что скорость воспроизведения видео увеличена в 10 раз.

Инструменты и материалы:
-Пользовательская печатная плата нагревателя (файлы GitHub);
-Пользовательская печатная плата драйвера (файлы GitHub);
-Корпус из акрила (файлы GitHub);
*-Термохромный клейкий лист, 150×150 мм, 30-35 ° C;-4 болта M3x26 мм;-4 болта M2x6 мм;-SMD резистор 2512 (33 Ом) ;-Регистр сдвига TPIC6B595;-Wemos D1 mini;
-4 распорки для печатной платы длиной 2,6 мм (файлы GitHub);
*Альтернативный материал есть на aliexpress по этой ссылке. Но там нет доставки в РФ.
Шаг первый: печатной платы
Печатные платы были разработаны в KiCAD. одна печатная плата предназначена для нагревательных сегментов, а другая — для электроники часов. Обе печатные платы подключаются с помощью стандартных разъемов 2,54 мм. Мастер немного изменил , разместив часы и минуты вертикально и немного смещенные друг к другу. В качестве нагревательных элементов он использует резисторы SMD 2512. Эти резисторы очень тонкие и могут выдерживать 1 Вт. Для управления сегментами он выбрал популярный 8-битный регистр сдвига с логикой мощности TPIC6B595, который может обеспечивать 150 мА на канал (всего 500 мА). Номинал нагревательного резистора был выбран равным 33 Ом. содержащаяся в пределах черепа и ответственная за основные электрохимические нейронные процессы»>мозгом схемы является плата разработчика ESP8266 (Wemos D1 mini). Выбор этой платы позволяет синхронизировать время через NTP с помощью встроенного Wi-Fi. Хотя TPIC6B595 предназначен только для логики 5 В, он также работает с 3,3 В от ESP8266. Все питается через штекер USB-C.
Файлы Gerber и BoM можно найти на GitHub.
Термохромные часыТермохромные часыТермохромные часыТермохромные часыШаг второй: корпуса
Корпус сделан из акрила, вырезанного лазером, и был разработан в Fusion360. В нем используются чередующиеся слои черного и прозрачного акрилового листа толщиной 3 мм, уложенные друг на друга. Мастер хотел иметь скругленные края, чтобы можно было согнуть акрил или использовать подвижные петли. В итоге он остановился на наложенных друг на друга слоях и сделал прозрачные слои немного меньше, чтобы корпус выглядел как ребра радиатора. Слои скрепляются болтами M3, а печатная плата драйвера прикрепляется к нижней части с помощью болтов M2.
Файлы dxf для корпуса можно найти на GitHub.
В CAD модели толщина верхней и нижней пластины составляет 5 мм. Это позволяет использовать стандартные болты M3 длиной 30 мм вместо болтов 26 мм, которые он использовал.
Шаг третий: сборка печатной платы
Сначала мастер припаял резисторы SMD, используя паяльную пасту и термовоздушный паяльник. Затем были припаяны разъемы для печатных плат. После этого он приклеил к печатной плате рамку, напечатанную на 3D-принтере, которая соответствует толщине резисторов SMD. Наконец, сверху была добавлена самоклеющаяся термохромная фольга.
Термохромные часыТермохромные часыТермохромные часыТермохромные часыШаг четвертый: сборка печатной платы драйвера
Печатная плата драйвера также содержит несколько компонентов SMD, таких как резисторы, конденсаторы и штекер USB-C. Остальные компоненты — это сквозные компоненты, удобные для ручной пайки. TPIC6B595 были подключены с помощью 20-контактных разъемов DIL, а плата Wemos была непосредственно припаяна к печатной плате.
Термохромные часыТермохромные часыШаг пятый: код
Код был написан с использованием Arduino IDE. Благодаря ему устройство подключается к Wi-Fi и синхронизирует время с NTP-сервером. В коде необходимо указать имя и пароль WiFi, NTP- и часовой пояс в начале кода.
Сегменты нагреваются программно реализованным ШИМ-сигналом для ограничения мощности нагрева и потребления тока. Чтобы оптимизировать эффект изменения цвета фольги можно попробовать изменить рабочий цикл и время нагрева.
Код можно скачать на GitHub мастера.
Шаг шестой: сборка
Дальше мастер собирает устройство. Сначала нужно установить резьбовые вставки в нижнюю пластину корпуса. Затем печатная плата драйвера была прикреплена к нижней пластине с помощью распечатанных на 3D-принтере проставок и болтов M2. Наконец, корпус был собран вместе и закреплен болтами M3. Верхнюю часть необходимо установить после того, как был установлен нагреватель печатной платы.
Термохромные часыТермохромные часыТермохромные часыВсе готово. В предыдущих работах мастера (термохромном индикаторе температуры и влажности) изменение цвета было ограничено сегментами, однако здесь тепло имеет тенденцию распространяться, и заставляет фольгу менять цвет почти по всей поверхности. Частично это связано с тем, что сегменты нагреваются дольше, чтобы цифры были видны дольше. В конце концов это дает хороший эффект, когда цифры окружены «размытыми» цветами.
корпуса требует небольшого улучшения. Некоторые отверстия расположены очень близко к краю, и диаметр отверстий с резьбой оказался слишком большим. Кроме того, отверстие для штекера USB-C слишком мало для некоторых кабелей USB-C.
Термохромные часы

Столото

SamoDelnik

Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн