涂鸦智能暖风机改造——硬件搭建

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了涂鸦智能暖风机改造——硬件搭建相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一、功能逻辑

在功能逻辑上,我们还是基于涂鸦CBU模组实现拆机之前的机器原有的基础功能和逻辑:

1、倾倒断电

倾倒断电功能在热风机中十分必要,直立造型在实际运用过程中很容易发生误撞倾倒事件,倾倒以后倘若外壳破损导致内部电路裸露在外,发生火灾、触电等事故的概率会大大增加。在类似产品设计中往往会引入倾倒开关,增加产品使用安全性。
 

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2、冷暖风输出

  在冷暖风输出方面主要有以下特点:

  • 15-40℃恒温调节
  • 实际温度高于目标温度进入冷风模式
  • 实际温度低于目标温度2℃进入加热一档
  • 实际温度低于目标温度4℃进入加热二档
  • 模式强制切换
  • 倒计时
  • 面板显示状态、设定温度、当前温度、倒计时时间
  • 摇头

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二、硬件搭建

我们的搭建方案,硬件部分主要包含隔离电源、DC-DC、面板显示、触摸功能、温度采集、RGB灯带驱动、加热方案、电机控制方案、蜂鸣器等,接下来我们就逐个搭建。

1、隔离电源

因为后续要进行编程、烧录、测试等一系列操作,电源上还是选用了一个AC-DC的隔离电源HLK-20M12,HLK-20M12具有全球输入电压范围、低温升、低功耗、高效率、高可靠性、高安全隔离等优点。已广泛用于智能家居、自动化控制、通讯设备、仪器仪表等行业中。

2、DC-DC降压方案

在主控板系统上有三种电源网络即AC220V、12V、3.3V,隔离电源实现了AC220V-DC12V电源转换,而CBU模组和逻辑电平还需要3.3V的电源网络,需要再设计一个DC12-DC3.3电平转换方案。通过海选我们选择了一款成本较低的FR9885S6CTR芯片来实现。FR9885S6CTR是一款同步降压DC/DC转换器,提供宽4.5V至18V输入电压范围和2A负载电流能力。在轻载条件下,FR9885S6CTR可以在节电模式下运行,支持高效率和减少功耗。
  同时我们又加上了一个DC 5.5-2.0的电源插座,以便于在调试时,使用12V 2A的电源适配器为其供电。

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3、面板显示

面板显示是我们此次改装的核心问题之一,我们就是达到使用CBU模组控制全部部件的目的,但是由于IO口数量和电气特性限制,CBU模组无法直接控制面板,我们就必须在CBU和面板之间加一个驱动芯片,既要节省CBU模组IO口,还要带的动面板负载。
  面板是由一个两位8段共阴数码管和7个4MM直插白色LED构成,8段共阴数码管我们使用拆下来的配件,7个4mm直插白色LED我们使用7个5mm白色LED代替。
  通过海选我们还是选择了TM1650作为面板驱动,TM1650 是一种带键盘扫描接口的 LED(发光二极管显示器)驱动控制专用电路。内部集成有 MCU输入输出控制数字接口、数据锁存器、LED 驱动、键盘扫描、亮度调节等电路。TM1650 性能稳定、质量可靠、抗干扰能力强,适用于 24 小时长期连续工作的应用场合。
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4、触摸方案

与面板方案同样的问题,为节省IO口我们必须寻找一块驱动芯片,让CBU模组能够使用较少的IO口驱动六路触摸按键,通过海选我们选择了一款IIC通信的TC309来实现此功能。TC309主要有以下特点:

  • 可以控制 9 个按键
  • 自动灵敏度校正
  • 系统低成本
  • I2C 输出方式
  • 降低系统复杂度提高稳定性
  • 嵌入的共模干扰去除电路
  • 空闲状态可以节省功耗
  • RoHS 兼容的 SOP-16 封装

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5、温度采集

温度采集使用CBU模组的ADC管脚结合NTC3950实现,温度关系转换为T1=1/(log(Rt/R)/B+1/T2),其中T1和T2指的是开尔文温度,B值是热敏电阻的重要参数,Rt 是热敏电阻在T1温度下的阻值,R是热敏电阻在T2常温下的标称阻值,T2=(273.15+25)。电路方案为:
 

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6、RGB灯带驱动

  12V RGB灯带驱动我们继续使用D882三极管来驱动,相比于用驱动芯片用三极管驱动功率比较大的12V RGB灯带成本会低很多,电路设计也比较简单。

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7、加热方案

  加热方案我们为配合拆机方案的结构和原理,继续使用类似方案,利用二极管的单向导通性。另外使用ULN2001D继电器驱动和两个继电器,实现两档加热功能,电路图如下:

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8、电机控制方案

  电机控制同样使用一个三路达林顿管继电器驱动ULN2001D结合两个5A继电器实现。电路图如下:

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9、蜂鸣器方案

  一般情况下,我们带触摸按键的产品都需要有用户交互反馈,提醒用户是否操作成功,以及是否有误触到。此时我们选择了一个有源蜂鸣器,并通过一个三极管来驱动它,来达到用户交互反馈的听觉效果。

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10、整机方案

  主控方案我们选用涂鸦的CBU模组。

  • 电路图

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  • PCB

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  • 3D图

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三、总结

  至此,我们的涂鸦智能版本的暖风机改装硬件方案就完成了,如果你也对智能暖风机方案感兴趣可以动手试试看,三明治开发,玩转物联网智能产品!

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