Σε αυτό το κύκλωμα, οι κύριες συσκευές που κούμπωσαν επάνω στον μικροελεγκτή, ήταν μία οθόνη LCD (Nokia 5110) και ένα thermistor 10k, ως αισθητήριο θερμοκρασίας. Παράλληλα, μέσω της σειριακής σύνδεσης με τον Η/Υ, το κύκλωμα έδινε την ένδειξη της θερμοκρασίας και στην οθόνη του PC. Για το τελευταίο, χρειάστηκε να πειραματιστώ αρκετά με την original Processing. Έτσι δημιούργησα το αντίστοιχο software επικοινωνίας το οποίο έχει την δυνατότητα να καταγράφει online την τιμή της θερμοκρασίας με τον χρόνο, αλλά και να το εξάγει online σε μορφή excel. Για το excel χρειάστηκε επιπλέον κώδικας σε visual basic, μέσω μακροεντολών. Όλες οι απαραίτητες πληροφορίες και οι κώδικες είναι ελεύθερα προς χρήση στην συγκεκριμένη ανάρτηση.
 |
| Αρχική οθόνη με τις πληροφορίες της τρέχουσας θερμοκρασίας, ημερομηνίας και ώρας |
Πριν όμως από όλα αυτά έπρεπε να βάλω σε μια σειρά τους στόχους μου και τι ήθελα να κάνει το θερμόμετρό. Έτσι λοιπόν το θερμόμετρο, πέρα από την LCD οθόνη που δείχνει την ένδειξη της θερμοκρασίας και το thermistor που την μεταφράζει σε βαθμούς κελσίου, περιλαμβάνει μία κάρτα SD για την καταγραφή της θερμοκρασίας (τι καταγραφικό θα ήταν άλλωστε),
ένα ρολόι και δύο κουμπάκια για τον χειρισμό του μενού της οθόνης. Εν’ συντομία το “τιτάνιο” αυτό εγχείρημά μου αποτελείται από τρεις κύριες ενότητες:
1. την δημιουργία κώδικα
2. την κατασκευή πλακέτας και
3. την κατασκευή του κουτιού
Ας τα πάρουμε όμως ένα-ένα.
1. Εν’ Αρχή είναι ο Κώδικας
Όταν ξεκίνησα να γράφω τον κώδικα δεν πίστευα ότι κάποια στιγμή θα έτρωγα όλη την μνήμη του μικροελεγκτή μου(32.256 bytes). Έτσι λοιπόν αναγκάστηκα να κάνω αρκετές “περικοπές” και “αναδιαρθρώσεις” στον κώδικα. Για να το καταφέρω αυτό χρειάστηκε να διαβάσω αρκετά για τα διάφορα “τρικ” μείωσης μνήμης σε έναν κώδικα. Την μεγάλη όμως διαφορά την έκανε η ανάγκη εύρεσης νέας βιβλιοθήκης του driver της LCD οθόνης Nokia 5110 (PCD8544). Η συγκεκριμένη βιβλιοθήκη συνεργάζεται άψογα με την κάρτα SD και είναι λιγότερη σπάταλη, σε αντίθεση με την παλιά που ήταν κάμποσον kilobyte και είχε πολλά conflict με την SD κάρτα.
 |
| Το 1ο μενού με τις επιλογές για την καταγραφή της θερμοκρασίας και την ρύθμιση της ημερομηνίας / ώρας |
 |
| Μενού ρύθμισης ημερομηνίας και ώρας |
 |
| Ρύθμιση του χρονικού βήματος καταγραφής της θερμοκρασίας (δευτερόλεπτα, λεπτά ή και ώρες) |
 |
| Μενού για την καταγραφή της θερμοκρασίας σε κάρτα SD (ρύθμιση χρονικού βήματος, εκκίνηση και λήξη καταγραφής) |
 |
| Το αρχείο csv που δημιουργείτε στην κάρτα SD. Οι στήλες είναι διαχωρισμένες με tab (ημερομηνία, ώρα και θερμοκρασία) |
 |
| Η συσκευή ελέγχει κατά το άνοιγμα εάν υπάρχει SD κάρτα ή όχι. Εάν υπάρχει δημιουργεί αυτόματα το αρχείο με κατάληξη csv |
Όλος ο κώδικας είναι ελεύθερος προς χρήση και κατέβασμα (βλέπετε παράρτημα). Για τον κώδικα πολλά θα μπορούσαν να ειπωθούν και να προστεθούν πολλά ακόμη options. O μόνος περιορισμός είναι η μνήμη του μικροελεγκτή. Βλέπετε η μεν φαντασία πρόθυμη η δε μνήμη ασθενής!
2. Από την θεωρία στην πράξη - κατασκευή πλακέτας
Κάποιος είχε πει ότι: “Η διαφορά της θεωρίας από την πράξη είναι πολύ μικρή στη θεωρία αλλά πολύ μεγάλη στην πράξη” και είναι πράγματι αλήθεια.
Έτσι, η επόμενη πρόκληση ήταν η κατασκευή της πλακέτας και η τοποθέτηση των εξαρτημάτων με τέτοιο τρόπο ώστε να επιτευχθεί η βέλτιστη χωροταξία και η πάταξη της αταξίας. Επίσης ένα άλλο σημαντικό κομμάτι ήταν η κατασκευή του αισθητηρίου.
 |
| Το κύκλωμα της 1ης πρότασης "απλωμένο" κατά πλάτος. Την δεξιά πλακέτα μη την βλέπετε άδεια. Εκεί τοποθετείται η κάρτα SD και γεμίζει τον μισό χώρο. Για να συνδεθούν οι δύο πλακέτες η μία πάνω στην άλλη κόλλησα στα τέσσερα σημεία κάθε πλακέτας, θηλυκά (ισόγειο) και αρσενικά (1ος όροφος) pins |
 |
Η 1η πρόταση του κυκλώματος με την διάτρητη πλακέτα κατά ύψος. Το ξύλινο κουτάκι είναι από μπάλσα και δεν είναι τίποτα άλλο από το σπιτάκι της 9βολτης μπαταρίας. |
Η πρώτη λύση ήταν η χρήση διάτρητης πλακέτας. Εξαιτίας του μήκους της κάρτας έπρεπε να χρησιμοποιήσω και δεύτερη πλακέτα, αλλά κατά τέτοιο τρόπο ώστε το κύκλωμα να μην μεγαλώσει σε μήκος, θυμίζοντας θερμόμετρο άλλων εποχών (λυχνίες αντί για τρανζίστορ). Έτσι βρήκα την καθ’ ύψους λύση, κάτι σαν πολυκατοικία. Το κύκλωμα αυτό φτιάχτηκε κατά τέτοιο τρόπο ώστε ανά πάσα στιγμή να μπορώ να το διαλύω και να το ξαναφτιάχνω (τα πειράματα και τα bugs του κώδικα δεν είχαν τελειωμό). Για να υπάρχει αυτή η “ευκολία” (λέμε τώρα), στην πλακέτα κολλήθηκαν θηλυκά και αρσενικά pins που συνδέονται με καλωδιάκια σαν αυτά που χρησιμοποιούμε σε πειραματικά breadboards. Η μεταφορά από την έτοιμη πλακέτα arduino σε μία πλακέτα maggioruino ήταν κάπως επίπονη διαδικασία.
 |
| Το ZIF socket για το βάλε-βγάλε του ολοκληρωμένου. Είναι απαραίτητο αξεσουάρ και το προτείνω ανεπιφύλακτα. |
Με την διάτρητη πλακέτα (1η λύση),
 |
| Ένα μόνο μέρος των καλωδιώσων που προέκυψε στην 1η λύση της διάτριτης πλακέτας. Τα καλωδια είναι από breadboard κολλημένα με βενζινόκολλα και κυκλωμένα με μονωτική ταινία για να είναι σταθερά για κάθε συσκευή (SD κάρτα και LCD οθόνη) |
 |
| Το πίσω μέρος της πλακέτας, όπως προέκυψε με την φωτοεκτύπωση. Η πλακέτα έχει επίσης μονωθεί για προστασία από οξειδώσεις |
Για την ιστορία αυτό που έχω να προσθέσω είναι ότι η εκτύπωση της πλακέτας γίνεται με την έκθεσή της σε UV ακτινοβολία (Ultra Violet - υπεριώδεις). Αυτό μπορεί να γίνει με 3 τρόπους.
 |
Η φωτοεκτύπωση κάτω από το κρυφό φωτισμό της κουζίνας. Η εσπρεσέρια που έχω από κάτω είναι στην κατάλληλη θέση για μία φωτοεκτύπωση. Που να ήξερα ότι όταν θα παντρευόμουν την καφετέρια θα την χρησιμοποιούσα περισσότερο για να δημιουργώ κυκλώματα, παρά για να φτιάχνω καφέ! |
Ο πρώτος τρόπος είναι με την χρήση ειδικών λαμπών UV. Όσοι ζήσανε στην χρυσή εποχή της ντισκοτέκ θα θυμούνται τα φώτα αυτά (ωραίες εποχές!).
Ο δεύτερος τρόπος είναι τι άλλο; Η έκθεση στον ήλιο. Υπάρχει αρκετό υπεριώδες εκεί έξω. Αρκετό τουλάχιστον για μία φωτοεκτύπωση πλακέτας, εκτός από τα εγκαύματα και την ηλίαση που μπορείς να πάθεις σε μεγάλη χρονική έκθεση.
Και ο τρίτος τρόπος είναι πιο "ανορθόδοξος" θα λέγαμε. Είναι η έκθεση της φωτοευαίσθητης πλακέτας υπό την υπεριώδη ακτινοβολία των κοινών λαμπών φθορισμού. Αυτό σημαίνει ότι χώροι, όπως γραφεία, σχολεία, σπίτια κλπ με λάμπες φθορισμού αλλά και με τις λεγόμενες λάμπες “οικονομίας“ (φθορισμού είναι και αυτές για όσους δεν το ξέρουν, απλώς είναι μια πιο εξελιγμένη βερσιόν σε μικρότερο μέγεθος) εκτίθενται ανεπανόρθωτα σε αυτό το φάσμα. Πολλές μελέτες έγιναν για αυτό το θέμα. Εγώ χρειάστηκα μόνο 90 λεπτά για να αποδείξω ότι του λόγου το αληθές. Τοποθέτησα κάτω από τον κρυφό φωτισμό της κουζίνας μου την φωτοευαίσθητη πλακέτα, από πάνω την εκτυπωμένη με το σχέδιο διαφάνεια και ένα τζαμάκι για να κρατώ σταθερό το σχέδιο και να "πατάει" καλά πάνω στην πλακέτα.
Το συμπέρασμα, εκτός από το πολύ καλό αποτέλεσμα της φωτοεκτύπωσης, είναι ότι στους χώρους που φωτίζονται με λάμπες φθορισμού και οικονομίας και στους οποίους εργαζόμαστε και διαμένουμε για πολλές ώρες, καλό θα ήταν να βάζαμε και λίγο αντηλιακό, γυαλιά και ένα καπέλο!! Να γιατί μου πέφτουν τα μαλλιά!Η εκτύπωση πάντως ήταν τέλεια και την δοκίμασα, για τον ίδιο χρόνο (90 λεπτά) άλλες 3 φορές. Ο χρόνος που επέλεξα ήταν σχεδόν αυθαίρετος. Και λέω σχεδόν, γιατί απλώς έκανα μία αναγωγή του χρόνου, από τις πληροφορίες που πήρα από το ιντερνετ σε συστήματα φωτοεκτύπωσης με "πραγματικές" λάμπες UV. Αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσα να δοκιμάσω και σε λιγότερο χρόνο. Είμαστε πάντα ανοιχτοί σε πειράματα!
Περιχαρής λοιπόν για το αποτέλεσμα, αλλά και γιατί έχω αλλάξει όλες σχεδόν τις λάμπες μου με LED (ευτυχώς δεν άλλαξα τον κρυφό φωτισμό της κουζίνας), προχώρησα στα επόμενα υποχρεωτικά στάδια, τα οποία είναι:
α. Εμφάνιση με υδροξείδιο του νατρίου (NaOH ή καυστικό νάτριο ή καυστική σόδα αλλιώς) σε χαμηλή συγκέντρωση 0.6-1% κ.β. και σε θερμοκρασία δωματίου. Άνυδρη καυστική σόδα έχει το γνωστό μας τουμποφλό. Στην λιανική υπάρχει το τομπουφλό που διαλύεται με ζεστό νερό και το τουμποφλό με κρύο. Το πρώτο, όπως λέει και απ' έξω έχει άνυδρο καυστικό νάτριο και είναι αυτό το οποίο χρησιμοποιώ. Το άλλο με το κρύο δεν το έχω δοκιμάσει γιατί εκτός της καυστικής, περιέχει και νιτρικό νάτριο (ΝαΝΟ3) και δεν ξέρω πως συμπεριφέρεται στην φωτοευαίσθητη μεμβράνη.
β. Αποχάλκωση. Εδώ είναι μεγάλη ιστορία. Συνήθως χρησιμοποιώ διάλυμα υδροχλωρικού οξέος (HCl ή αλλιώς σπίρτο). Το HCl δεν έχει καμία σχέση με το aquaforte το οποίο συναντώ σε διάφορα site. To aquaforte είναι το νιτρικό οξύ - HNO3. Κάνει και αυτό την ίδια ζημιά με το υδροχλωρικό όπως και όλα τα ισχυρά οξέα. Για κάποιο γνωστό όμως λόγο δεν κυκλοφορεί πλέον στην λιανική όπως παλιά. Το υδροχλωρικό οξύ που κυκλοφορεί στα σουπερμάρκετ έχει την ικανή συγκέντρωση (πυκνό 20-30%) για την αποχάλκωση, οπότε δεν χρειάζεται αραίωση. Για να γίνει όμως η αντίδραση, να φαγωθεί ο χαλκός και να παραχθεί υδρογόνο, θα πρέπει να προστεθεί και υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η2Ο2) ή αλλιώς οξυζενέ ίσου όγκου με το οξύ (1:1) και σε θερμοκρασία 50-60οC. Το υπεροξείδιο είναι ο καταλύτης της αντίδρασης και θεωρητικά όση ποσότητα και αν βάλουμε δεν επηρεάζει την ταχύτητά της. Παρόλα αυτά, επειδή το οξυζενέ που υπάρχουν στα φαρμακεία είναι αρκετά αραιό, το χρησιμοποιώ σε ίδιο όγκο με το υδροχλωρικό. Για να είμαστε και πιο ακριβείς με τις ποσότητες, εκεί που θα αγοράσετε οξυζενέ από το φαρμακείο, αγοράστε και ένα ουροσυλλέκτη. Τοπ ποτηράκι βοηθάει για την σωστή ογκομέτρηση των αντιδρώντων μιας και έχει χαραγμένα στο πλάι των τοιχωμάτων του διαβαθμίσει όγκου μέχρι 200ml. Εγώ βάζω 50ml οξέος και 50ml υπεροξειδίου. Αυτό που παίζει πολύ σημασία στο πόσο ταχύτερα θα γίνει η αντίδραση είναι η θερμοκρασία. Μία θερμοκρασία 40-60οC θα βοηθήσει πολύ την γρήγορη αποχάλκωση. Κατά την διάρκεια της αποχάλκωσης χρειάζεται προσοχή γιατί παράγεται και αέριο υδρογόνο (Η2). Θυμάστε το Zepellin που κάηκε σαν λαμπάδα!.
Η αντίδραση, έτσι για το επιστημονικό μέρος, έχει ως εξής:
2HCl + Cu --H2O2--> CuCl2 + H2(αέριο)
Το διάλυμα, καθώς περνάει η ώρα, αρχίζει και αποκτά ένα πρασινωπό χρώμα που τείνει προς το γαλάζιο. Όταν ολοκληρωθεί η αποχάλκωση το διάλυμα είναι περισσότερο πρασινογάλαζο, παρά πράσινο και εξαρτάται από την ποσότητα του υδροχλωρικού οξέος που έχει. Όσο περισσότερη ποσότητα οξέος έχει περισσέψει, τόσο περισσότερο πρασινωπό είναι. Όσο λιγότερο οξύ, τόσο υπερσχύει το γαλάζιο που υποδηλώνει παρουσία ιόντων χαλκού. Γιατί τα λέω όμως αυτά. Το τελικό διάλυμα που προκύπτει από την αποχάλκωση, μπορεί να ξανά χρησιμοποιηθεί με δύο τρόπους. Ο πρώτος τρόπος είναι να ξανά χρησιμοποιηθεί για αποχάλκωση προσθέτοντας λίγο ακόμη υδροχλωρικό οξύ. Ο δεύτερος τρόπος, στον οποίο πειραματίζομαι, έχει δύο παρακλάδια.
Το πρώτο παρακλάδι είναι ότι από αυτό το διάλυμα μπορώ να πάρω πίσω το "φαγωμένο" μου χαλκό και το δεύτερο ότι μπορώ να παράγω δισθενή χλωριούχο κασσίτερο (SnCl2) και να προχωρήσω στην επικασσιτέρωση της πλακέτας (αυτό είναι το επόμενο στάδιο). Αυτό το στάδιο είναι ακόμη πειραματικό και δεν έχω καταλήξει ακόμη, χρησιμοποιώντας κοινά υλικά που υπάρχουν στην λιανική.
Όσον αφορά αυτά τα δύο παρακλάδια κάντε το εξής απλώς:
- Αγοράστε καλάι για χαλκοσωλήνες το οποίο το χρησιμοποιούν οι υδραυλικοί ή χρησιμοποιείστε το δικό σας καλάι για τις κολλήσεις της πλακέτας. Και τα δύο έχουν κασσίτερο (Sn).
- Κόψτε μικρά κομματάκια καλάι και τοποθετήστε τα μέσα στο πρασινογάλαζο διάλυμα που προέκυψε από την αποχάλκωση. Θερμάνετε το διάλυμα στους 40-60 οC και αναδεύετε ταυτόχρονα.
- Κατεβάστε το διάλυμα από την φωτιά και αναδέψτε. Το διάλυμα θα αρχίζει να μαυρίζει, όπως και τα κομματάκια κασσίτερου, ενώ θα αρχίζουν να εμφανίζονται ως δια μαγείας κομματάκια χαλκού. Στην ουσία τα ιόντα χαλκού φεύγουν από τον δεσμό με το Cl (θυμάστε τον CuCl2 που είχε προηγουμένως το διάλυμα) και αντικαθίστανται από τον κασσίτερο. Μόνο που το άλας του κασσιτέρου που δημιουργείται δεν συνίσταται για επικασσιτέρωση γιατί είναι το τετρασθενές αδερφάκι του (SnCl4), χώρια από τα οξείδια του κασσιτέρου που δημιουργούνται κατά την θέρμανση.
Ο χαλκός που θα πάρουμε πίσω, είτε τον πουλάμε στους γύφτους, είτε τον χρησιμοποιούμε για να δημιουργήσουμε μία νέα πλακέτα πάνω σε εποξειδικό υλικό. Και αυτό το τελευταίο είναι υπό έρευνα.
Το δεύτερο παρακλάδι της αντίδρασης είναι όταν στο πρασινογάλαζο τελικό διάλυμα αποχάλκωσης, προσθέσουμε πάλι κομματάκια καλάι, αλλά σε θερμοκρασία δωματίου, ώστε να δημιουργηθεί το άλας του δισθενούς κασσίτερου (SnCl2). Εάν τοποθετήσουμε τα μικρά κομματάκια καλάι στο διάλυμα και αναδεύουμε, σιγά-σιγά το διάλυμα θα αποχρωματιστεί και θα γίνει διαφανές. Αυτό είναι δείγμα ότι το διάλυμά μας έχει μετατραπεί από CuCl2 σε αντίστοιχο δισθενή χλωριούχο κασσίτερο (SnCl2). Το διάλυμα αυτό περιέχει ήδη και λίγη ποσότητα υδροχλωρικού οξέος. Εάν προσθέσουμε, όπως διάβασα στο ίντερνετ, θειικό οξύ και θειουρία τότε βάζοντας μέσα στο διάλυμα την αποχαλκωμένη πλακέτα θα πετύχουμε μία χημική αποχάλκωση ή αλλιώς στα ξένα elctroless tin plating και η πλακέτα μας θα γανωθεί!
Αυτή είναι η μέχρι τώρα μελέτη μου για το πως θα αξιοποιήσω τα προκυπτόμενα διαλύματα και να προχωρήσω σε άλλες ατραπούς, αλλά ο στόχος μου παραμένει το πως αυτά τα υλικά θα τα βρω στην λιανική με το ελάχιστο δυνατό κόστος.
γ. Διάλυση της εναπομείναντας φωτοευαίσθητης μεμβράνης με πυκνό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου, περίπου 10%.
H φωτοεκτύπωση έγινε με την τοποθέτηση πάνω από την φωτοευαίσθητη χάλκινη πλάκα, διαφάνειας με το σχέδιο του κυκλώματος, το οποίο εκτυπώθηκε με την χρήση του ελεύθερου προγράμματος ExpressPCB και ενός λεπτού τζαμιού (ευτυχώς η γυναίκα μου έχει πολλά φαναράκια για διακόσμηση στο σπίτι).
 |
| Η διαφάνεια που χρησιμοποιήθηκε για την φωτοεκτύπωση. Η διαφάνεια εκτυπώθηκε σε inject εκτυπωτή και κατά συνέπεια όταν θα αγοράσετε διαφάνεια θα ζητήσετε για inject. Θα την ξεχωρίσετε από αυτή για laser, από την τραχιά υφής της στην μία της πλευρά. Η πλευρά αυτή είναι και η εκτυπώσιμη. Το αρχείο με το κύκλωμα είναι σε μορφή pdf και μπορείτε να το κατεβάσετε ελεύθερα (δες παράρτημα) |
 |
| Η τελική πλακέτα με τις επεξηγήσεις των επιμέρους μερών του κυκλώματος. Το πορτοκαλί καλώδιο είναι το probe της θερμοκρασίας |
Αφού κολλήθηκαν όλα τα εξαρτήματα, η πλακέτα ψεκάστηκε με σπρέι για να αποκτήσει προστατευτική μεμβράνη η οποία την προστατεύει από την οξείδωση και την μονώνει, παράλληλα. Από την μυρωδιά του σπρέι και από κάποια άλλα πειράματα που έχω κάνει , κατάλαβα ότι δεν είναι τίποτα περισσότερο από ένα κοινό διαφανές βερνίκι νυχιών (ας είναι καλά η γυναίκα).
 |
| Το σπρέι PLASTIK 70 δεν είναι τίποτα άλλο από ένα απλό διαφανές βερνίκι νυχιών...σε σπρέι! |
Όσον αφορά το κύκλωμα αποτελείται από τρεις “υποσυσκευές”:
α. H τροφοδοσία των 5 και των 3.3 volt από μία μπαταρία 9 volt, που απαιτεί ο μικροελεγκτής (5v), η οθόνη LCD που απαιτεί 3.3v, η SD κάρτα 3.3v, τα δύο κουμπιά χειρισμού του μενού 3.3v (πήξαμε στα 3.3v), το ρολόι 5v και το αισθητήριο θερμοκρασίας (thermistor) στα 5v.
β. Το ρολόι της συσκευής, το οποίο διαθέτει τον δικό του κούκο (το ολοκληρωμένου DS1307) και τον κρύσταλλο στα 32.768kHz με την “υποβοήθηση” μπαταρίας CR2032, Li - Λίθιο για να μαθαίνουμε και χημεία - των 3v για να μην "ξεχνιέται" όταν η συσκευή είναι κλειστή.
Εδώ θα πρέπει να πω ότι αρχικά είχα αγοράσει έναν κοινό κρύσταλλο στην ίδια συχνότητα, ο οποίος όμως όταν έκλεινα την συσκευή, το εκκρεμές του ρολογιού έπαυε να λειτουργεί (να θυμάστε ότι όλα είναι ένα εκκρεμές, εκτός από ατμός) και κάθε φορά έπρεπε να το ξανά προγραμματίζω. Τον συγκεκριμένο κρύσταλλο θα πρέπει να τον ζητήσετε ως κρύσταλλο ρολογιού, αλλιώς η ταλάντωση θα παύει να λειτουργεί και όσο και αν προσπαθεί η μπαταρία Li δεν θα μπορεί να διατηρήσει το εκκρεμές σε λειτουργία.
Το συγκεκριμένο αυτό κύκλωμα του ρολογιού είναι αρκετά απλό και για να συνεργαστεί με τον μικροελεγκτή θα πρέπει να συνδεθούν τα ποδαράκια 5 και 6 του DS1307 την αναλογική είσοδο του ATmega328, δηλαδή με το Α4 και Α5 αντίστοιχα. Οι λεπτομέρειες του κυκλώματος φαίνονται στο τέλος της ανάρτησης (παράρτημα).
γ. Ο μικροελεγκτής ATmega328 ο οποίος δίνει τις διαταγές του και δέχεται απαντήσεις και ερωτήσεις από τους υφιστάμενούς του (LCD, SD, κουμπάκια, αισθητήριο θερμοκρασίας και ρολόι).
Από τι υλικό είναι ο ακροδέκτης;
Η δεύτερη πρόκληση, ήταν η κατασκευή του αισθητήριου θερμοκρασίας. Ένα τέτοιο είδος αισθητηρίου που σέβεται τον εαυτό του, θα πρέπει να ξεκινάει με ένα καλώδιο λογικού μήκους (όχι πολύ μεγάλο, αλλά ούτε και μικρό. Ένα μήκος 0.7-1m είναι λογικό) και να καταλήγει σε ένα probe ή αλλιώς ακροδέκτη μεταλλικό ή πλαστικό. Γκούκλαρα αρκετά για να βρω μία λύση και ανακάτεψα όλα τα συρτάρια του γραφείου και των εργαλείων μου για να βρω υποψήφια probe. Από παλιούς στυλούς και μακρόστενα κυλινδρικά καπάκια και στελέχη, που η χρηστικότητα τους έχει χαθεί στην λήθη.
Ο ακροδέκτης ενός αισθητηρίου θερμοκρασίας γρήγορης απόκρισης, θα πρέπει να έχει τρεις σημαντικές προδιαγραφές. Να είναι θερμοκρασιακά αγώγιμος όσο το δυνατόν περισσότερο, να έχει όσο το δυνατόν χαμηλή θερμοχωρητικότητα και να μην οξειδώνεται. Το υλικό που έχει και τα τρία αυτά χαρακτηριστικά είναι ο αναξείδωτος χάλυβας. Έχει υψηλή αγωγιμότητα ως μέταλλο, ενώ παράλληλα δεν αποθηκεύει την θερμοκρασία (π.χ. στο σίδηρο η νέα θερμοκρασιακή κατάσταση αργεί να αποκατασταθεί εξαιτίας τις υψηλότερης θερμοχωρητικότητας, με συνέπεια όχι άμεσα αποτελέσματα) και φυσικά δεν σκουριάζει.
 |
| Το θερμίστορ και το κούφιο audio Jack 6.3mm |
 |
| Η ενσωμάτωση του χακεμένου audio jack με το θερμοστοιχείο δημιούργησε το ποθούμενο probe θερομκρασίας. Μ' αρέσει! |
Αυτό το εξάρτημα είναι το αρσενικό audio jack με το μεγαλύτερο μέγεθος (όπως και αλλού έτσι και εδώ το μέγεθος κάνει την διαφορά). Το jack στο εσωτερικό του είναι κούφιο από μέταλλο και περιέχει κάποιο πλαστικό μονωτικό που θα πρέπει να βγει και να γίνει ένας ατόφιος μεταλλικός κύλινδρος, όπως και το κεφαλάκι του. Στην συνέχεια κολλάμε το κεφαλάκι με καλάι και τοποθετούμε το αισθητήριο στο εσωτερικό του, αφού προηγουμένως μονώσουμε τα ποδαράκια και τις επαφές του καλωδίου, ώστε να μην έρχονται σε επαφή με το μέταλλο…και εγένετο probe θερμοκρασίας.
Στο τέλος του μετάλλου του jack και στην αρχή του καλωδίου, θα μπορούσαμε να τοποθετήσουμε ένα θερμοσυστελλόμενο, ώστε να σφίξει το jack πάνω στο καλώδιο και να το καταστήσει αεροστεγές και αδιάβροχο.
3. Το στεγαστικό πρόβλημα - κατασκευή κουτιού
Το αιώνιο ερώτημα των ηλεκτρονικών κατασκευών. Τα σχεδιάζουμε, τα φτιάχνουμε, τα δουλεύουμε και μετά που τα βάζουμε; Σίγουρα υπάρχουν έτοιμες λύσεις στο εμπόριο. Η ποικιλία σε κουτιά είναι τόσο μεγάλη, που όταν πας σε ένα κατάστημα και ο ίδιος ο καταστηματάρχης τα έχει αραδιασμένα και δεν σου βρίσκει αυτό που πραγματικά χρειάζεσαι. Έτσι παίρνεις ένα ότι νάνε αρκεί να χωράει. Μετά στο ιντερνετ μπορείς να βρεις ένα κουτί, μετρώντας με την ησυχία σου τις διαστάσεις του και την γεωμετρία (βασικό), αλλά που να κάνεις παραγγελία για ένα κουτί που αξίζει 5-10 ευρώ. Με τα μεταφορικά θα σου κοστίσει σχεδόν τα διπλάσια και βάλε.
Οι κατασκευές αυτές έχουν την ιδιομορφία τους. Δεν ξέρεις από την αρχή τις διαστάσεις και το σχήμα του κουτιού. Έτσι όταν παραγγέλνεις υλικά από την αρχή δεν μπορείς να προβλέψεις και το κουτί του και να κάνεις έτσι μία μαζική παραγγελία όλων των υλικών.
Το γεγονός αυτό με οδήγησε στο ερώτημα, μήπως μπορώ εύκολα και απλά να φτιάχνω κουτιά μόνος μου, προσαρμοσμένα στις δικές μου ανάγκες; Στην αρχή στράφηκα στο plexiglass. Δύστροπο υλικό στο κόψιμο. Θέλει ειδικά εργαλεία για να κοπεί και αν κοπεί όπως το θέλεις. Αφού λοιπόν έψαξα και δοκίμασα διάφορους τρόπους και εργαλεία για να κόψω μικρά κομμάτια κατέληξα σε ένα πολύ εύπλαστο υλικό που κόβεται ακόμη και με ψαλίδι. Κολλάει εύκολα, διορθώνεται πανεύκολα εάν γίνει λάθος, επεξεργάζεται εύκολα μετέπειτα και το σημαντικό είναι ανθεκτικό ή μπορεί να γίνει με την κατάλληλη τεχνική. Αυτό είναι το ξύλο μπάλσα.
Το είδος του ξύλου αυτού χρησιμοποιείται ευρέως στον μοντελισμό και στην κατασκευή μακετών και μπορεί να βρεθεί σε βιβλιοπωλεία που πουλάνε χαρτόνια, χρώματα ζωγραφικής και διάφορες κατασκευές. Πουλιέται σε διάφορα πάχη που ξεκινάνε από 1mm σε μακρόστενες λωρίδες συγκεκριμένου πλάτους. Κόβεται πανεύκολα και κολλάει ακόμη πιο εύκολα με απλή βενζινόκολλα (π.χ. UHU).
 |
| Διάφορα κομμάτια μπάλσα με τα οποία έκανα διάφορους πειραματισμούς. Αρχικά έφτιαξα μικρά κουτάκια για τα παιδιά και μετά προχώρησα σε πιο εξελιγμένα μοντέλα για μεγάλους! |
 |
| Ωραίος τρόπος για να φτιάχνεις διάφορα κουτάκια. Αριστερά το καινούργιο κουτί του θερμομέτρου και δεξιά η παλιά έκδοση. Σε διαστάσεις δεν υπάρχουν και μεγάλες διαφορές. Απλώς το εσωτερικό είναι πιο απλό με μία πλακέτα και λιγότερα καλώδια. |
Στο συγκεκριμένο κουτί χρησιμοποίησα μπάλσα πάχους 4mm κυρίως, αλλά και 2mm και 1mm. Το κουτί κλείνει με μικρά μεντεσεδάκια αγορασμένα από το praktiker. Το μπάλσα είναι πολύ ανθεκτικό κατά μήκος των νερών του, ενώ λυγίζει εύκολα όταν ασκείται δύναμη κάθετα στα νερά του. Εάν κολληθούν δύο μπάλσα μαζί, αλλά το ένα με κάθετα και το άλλο με οριζόντια νερά τότε αποκτά ακόμη μεγαλύτερη ανθεκτικότητα. Η ανθεκτικότητά του αυξάνεται όταν ολοκληρωθεί όλο το κουτί.
Αφού λοιπόν έφτιαξα όλο το κουτί και έβαλα μέσα την πλακέτα, ανακάλυψα ότι τα καλώδια ήταν τόσα πολλά που δεν μπορούσε κλείσει το καπάκι. Έτσι πρόσθεσα και άλλο ξύλο, με αποτέλεσμα να μου βγει ένα θερμόμετρο από τα παλιά (αυτό που ήθελα να αποφύγω το βρήκα μπροστά μου), που μοιάζει περισσότερο σαν ένα παλιό ξύλινο ραδιόφωνο σε μικρογραφία, παρά σε ένα θερμόμετρο. Το κουτί λειάνθηκε στις γωνίες και στα σημεία που υπάρχουν υπολείμματα κόλας, παράγοντας ένα καλό αισθητικό αποτέλεσμα. Τουλάχιστον σε μένα έτσι φαίνεται. Ίσως το επόμενο βήμα να είναι το βάψιμο του κουτιού με κάποιο βερνίκι, ώστε να θυμίζει κάτι από την εποχή του πατέρα μου (παλιός ηλεκτρονικός γαρ).
 |
| Τα κομμάτια που βγαίνουν, είναι το επάνω μέρος με την οθόνη και τα κουμπάκια και το κάτω μέρος του κουτιού στο οποίο βρίσκεται η είσοδος της κάρτας. Για να υπάρχει αυτή η δυνατότητα σύνδεσα τα αποσπόμενα μέρη με μικρούς μπρούτζινους μεντεσέδες που αγοράστηκαν από το Praktiker |
 |
| Εδώ φαίνεται η θέση της κάρτας, η οποία είναι στο κάτω μέρος της συσκευής. Τα μέρη που προεξέχουν βοηθούν την συσκευή να στέκεται όρθια χωρίς να εμποδίζει την κάρτα |
Το κουτάκι αυτό μπορεί να σταθεί και όρθια δίπλα στο ράφι μιας βιβλιοθήκης ως διακοσμητικό. Τι να κάνουμε, σκεφτόμαστε και την γυναίκα μας να μην μας την πει!
Παράρτημα
Παρακάτω παραθέτω οτιδήποτε αφορά την κατασκευή του κυκλώματος (σχέδια – φωτογραφίες - κώδικας) και είναι ελεύθερα για κατέβασμα και χρήση. Καλή ενασχόληση!
A. Οι εξωτερικές συσκευές και οι συνδέσεις τους (SD & LCD)
 |
| Πως συνδέονται τα pins των συσκευών με αυτές του μικροελεγκτή. Η 1η στήλη είναι οι ονομασίες των pins της οθόνης και της κάρτας και η 3η στήλη τα αντίστοιχα digital pins ή η τροφοδοσία του μικροελεγκτή. Το N/C (9) σημαίνει ότι είναι προαιρετικό για σύνδεση, αλλά το χρησιμοποιώ στο pins No9 του ATMega για να ελέγξω την ύπαρξη κάρτας ή όχι. Η συγκεκριμένη συνδεσμολογία υπάρχει και στον κώδικα. |
 |
| Μια ιδέα του κυκλώματος από το visualization του Fritz |
 |
| Η κάρτα SD που χρησιμοποιώ στο κύκλωμα, αγορασμένο από το ebay. Εκτός από τα γνωστά pins CS, MOSI, SCK και MISO, υπάρχει και το ΙΝ (Insert Card) και το WP (Write Protected). Αυτά τα δύο τελευταία είναι προαιρετικά. Στο κύκλωμά μου δεν χρησιμοποιώ το WP. Εξάλλου, δεν μου έμεινε και καμία θέση κενή για το συνδέσω με τον μικροελεγκτή. |
 |
| Η αρχική προσπάθεια του κυκλώματος σε breadboard. Παρόλες τις δοκιμές του προγράμματος, όταν έφτιαξα το τελικό κύκλωμα χρειάστηκε πάλι να προγραμματίσω τον ATMega μου. Έτσι προέκυψε η ανάγκη για ZIF socket (στην φώτο δεν είχε αγοραστεί ακόμη) |
 |
| Το κύκλωμα του εσωτερικού ρολογιου RTC. Ο κούκος είναι το ολοκληρωμένο DS1307. Προσοχή στην επιλογή του κρυστάλλου (κρύσταλλος ρολογιού μόνο στα 32.768 kHz, 12pF) |
 |
| Το κύκλωμα του θερμοστοιχείου και πως δημιουργείται ο διαιρέτης τάσης (Voltage Devider) από μία αντίσταση 10κΩ και ένα θερμίστορ 10κΩ επίσης. |
 |
| Το κύκλωμα απογαλακτισμού του arduino από την μητρική του πλακέτα. Το σχέδιο δείχνει πως μπορεί να χρησιμοποιηθεί από μόνος του ο microcontroller (stand alone arduino) ATMega328 ή ATMega168. On your knees boy!!! |
- Το κύκλωμα έτοιμο για εκτύπωση σε πραγματικό μέγεθος (pdf)
- Το κύκλωμα με όλα τα υλικά και τις επεξηγήσεις του (pdf)
- Το αρχείο του ExpressPCB για να φέρετε το κύκλωμα στα μέτρα σας (pcb)
 |
| Το printscreen του σχεδίου του κυκλώματος από το ελεύθερο πρόγραμμα του ExpressPCB. Απλό και εύχρηστο πρόγραμμα για αρχάριους σαν και εμένα |
Γ. Ο κώδικας
Κάντε ένα απλό copy-paste του παρακάτω κώδικα στον κειμενογράφο του arduino IDE σας, φωρτώστε και τρέξτε.
Πολύ καλή δουλειά
ΑπάντησηΔιαγραφή