
开源协议
:CERN Open Hardware License
(未经作者授权,禁止转载)描述
看到市售的简单加热杯垫,总感觉没有新意,使用也不能符合全部的场景。而在售的制冷杯座,因为考虑低重心而牺牲了性能。因为TEC需要强劲散热才能有强劲制冷效果,低重心会降低进风量而散热差强人意。而且低重心会导致吹出的热空气又被吸入进风口而导致进风温度偏高,不利于散热。于是就想着做一个符合自己心意的全功能杯座。杯座使用手机充电器供电,诱骗PD15~18V电压。兼顾高温加热和急速制冷的功能。温度可细调,不是仅仅几个简单挡位。
首期的方案是用TEC,可以制热也能制冷。但是测试下来,制热功能太弱,达不到预期。在一次偶然的机会,看到了嘉立创的发热膜活动。感觉这发热膜简直就是TEC的外挂,完全弥补了TEC的缺点。决定双剑合璧,创造一个能下探到-5℃,上达150℃的桌面饮料杯王座。还能热一些小食物,例如利乐包装的饮料,铺张锡纸还能热面包等等食物。
新方案实测空载制冷到0℃在2分钟内,空载加热到90℃在1分钟内,空载加热到150℃也不超过3分钟。
电路分为2部分,其一是信号控制板部分,其二是功率板部分。信号控制板本身就是一个全部引脚引出的ESP32C3的最小系统板,可以内接板上0.96彩色显示屏和3个用户按键,也可以释放引脚外用。其中键和Rest键就可以支持代码写入。控制主板上有刷程序的焊盘,可以直接连接USB-TTL连接器,方便调试程序。
考虑到安全,当功率板未接入控制板时,功率板没有输出。当功率板接着控制板,但控制板处于异常状态或刷写程序模式时(ESP32C3引脚默认为高阻或高电平),只有风扇全功率输出,没有发热膜和TEC功率输出,方便发现故障。2块板之间接线如下:

控制板上ADC1和ADC2分别接圆铝板测温探头和散热器测温探头。探头由PT1000和硅胶线用ø0.8的GT对接铜管冷压,并用耐高温300度铁氟龙热缩管绝缘。冷压是避免焊锡连接因高温熔化而接触不良。为了降低繁琐程度,测温探头可以不用冷压,直接焊接就可以。因为最高温度被限制在150度,用中温焊锡(183℃)不会脱焊。
ADC3不使用,所以其短路块SB7不接电阻。其引脚供I2C使用。同理,所有短接块SBxx按图纸连接0603封装0Ω电阻。3D预览上可以直观看到哪些需要短接,哪些不需要短接。
TEC模块我选择的是耐温200度的型号,完全兼容发热膜的工作温度。
3D模型我已经放置在MakerWorld开源3D模型网站上,请移步:冷暖随心杯座 来自 wowTheron MakerWorld:免费下载 3D 模型。
由于时间急促,其制作过程的细节,未能详细描述。如何刷写后续详细说明,也可以参考别人的刷ESP32的例子,接线和方法都是一样的。附件提供了ESP32C3的bin执行文件。
操作方法:
1. 左右键调节设置温度,单击是设定温度加减1,n击是加减n,长按是加减10/s。考虑所有材料耐热性,温度设定值上限被锁死在150℃。
2. 中键单击是启动和停止。
3. 中键双击是切换制热和制冷。
4. 中键长按是进入或退出系统设置菜单。系统设置菜单部分内容还未完成代码编写。后续通过OTA升级。
5. 所有设置数据会在2秒后自动保存,掉电后再启动自动恢复上次设置数值,状态为未启动。
6. 机器启动的前5分钟,有2.4GHz WiFi配网进程。配网时连接WiFi名为“ESP32-??????”(后6位为MCU序列号),密码为“tec12345”。手机连接后,在手机端输入设备可以连接到internet上的WiFi名和密码。设备会接收、自动保存,并重启一次。设备连接网络成功后,会获取internet 时间(没联网时,显示时间的地方显示开机后的时长)。配网成功接入internet的设备,后续会通过OTA方式升级增加新功能。例如定时操作、设置温度传感器修正参数等等。
不包含在BOM表中的物品如下:
0.96寸ST7735彩屏,插接式、焊接式均可 1片;

PT1000 薄膜铂电阻 2只,用于工作面和散热面测温;

2P耐高温特软硅胶线 GH1.25连接线长度>=100mm 2根, 用于连接PT1000;

ZH1.5-12P双接头150mm长的9线硅胶线 1根,可用ZH1.5-12P胶壳自制,连接控制板和功率板;

六角铜螺柱M3*5 4枚,用于固定控制板;

六角铜螺柱M2*7 4枚,用于固定功率板;

M3*0.5垫片 4枚,用于铜螺柱和外壳之间;

M2*0.5垫片 4枚,用于铜螺柱和外壳之间;

BA1.7*4自攻螺丝 4枚,用于显示屏支架固定;

M3*4十字薄头螺丝 8枚,用于控制板固定;

M2*4十字薄头螺丝 8枚,用于功率板固定;

18~20AWG硅胶线(耐高温200℃)15cm 4根,用于发热膜和TEC连接功率板;

XT30U-F_母头 2只 ,用于发热膜和TEC连接功率板,焊接部位用耐高温300度铁氟龙热缩管绝缘;

TEC1-12706T200 40*40 半导体制冷片(耐高温200度) 1片;

铝板直径100mm厚3mm 1片,若是无钻孔能力可以直接委托加工,开2孔(孔一面倒角,倒角直径大于9mm),尺寸与发热膜中央孔一致;

十字平尼龙螺丝M5*25 2枚;(尼龙材料耐热200℃)

双通尼龙六角柱M5*15 2枚;

半导体制冷片散热片新款 100*95*25 1片

二氧化硅耐高温隔热材料 气凝胶板6mm厚10cm*10cm 1片;

台达 9025 12V 9CM 风扇 FFB0912SH(SH:暴力大风量) 1个;

9CM金属不锈钢铁网防护风扇网罩 1个;

CA扁平头十字自攻M5*20 4枚,固定风扇

设计图
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暂无BOM
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