DIY用 Arduino来给泡奶粉的数字杯托-可给开水热饮降温温控器电子制作

转载自：Agu's Mill 阿古作坊！！！

进行 Arduino 开发，除了标准、统一、开放的硬件平台，更让人兴奋的，还是可以面向对象地进行编程(Object Oriented Programming)。就应用层面的编程来说，与汇编算是完全决裂，之于对C，也是整个编程思想的提升。终于可以是用更加“高级”的语言，编写更加符合应用逻辑的代码了。
这里就是最近利用一点业余时间，和@圣源电子一起实现的，基于Arduino的数字茶盘——CupPlate_Zero。因为是个初号机，所以带个Zero。开发环境，就是在《[Arduino] 使用 Arduino Eclipse 插件进行OOP编程及类库开发》一文中提到的基于 Eclipse 的 Arduino 开发环境，编写类库，并实现功能。
这个制作，献给好友 @米粒儿的饭和 @饭的米粒儿，以及在2012年2月14日出生的小晴天。

创意来源于如何对奶瓶内的奶水进行测温。记得看过类似《超级奶爸》之类的片子，给小Baby喂奶粉的话，由于无法预知刚刚冲泡好的奶粉是否温度合适，而婴儿的哭闹加上大人（们）的手忙脚乱，可能会造成烫伤，而太凉肯定也不好，尤其在冬天。理想的温度，似乎应该是人体的体温就好。标准的测试方法，似乎是把奶粉滴到手背上来判断温度。
测温的功能好实现的话，接下来就是如何冷却的问题。着急地话，如果放到冰箱里或是凉水里，由于表面降温太快，可能会凉掉，而且会导致冷奶热的情况。放在冰箱里的话，甚至还可能直接忘记奶瓶这回事，因为看不到。于是，最好的方法，应该依然还是风冷。降温不会那么剧烈，就实现角度来说，也比较容易，而且奶瓶一样可以放在原本放它的位置。
技术宅处理这类问题的思路，可能就是这么诡异吧……

制作部分，比较简单，硬件清单如下：

Arduino UNO
放得下杯子的洞洞板 * 1，建议是玻纤的，相对比较抗热变形
5k热电偶*1，测温，我用了2个，因为还在测试这玩意儿
RGB LED * 4，1个LED能显示三种状态，不挺好么。放4个的话，四面八方都看得到
5.1k电阻*1，和热电偶串联，构成分压电路
5V/250mA散热风扇，我也用了2个
8550三极管 * 1，用于驱动风扇
1k电阻 * 1，三极管基极限流
热塑管，套在热电偶表面，与杯底绝缘
排针、排座、杜邦线若干，导线
8.8.8.8.数码管的DIY Arduino Shield，这个会另外发文介绍

程序部分，也比较简单，完全面向对象的话，主程序部分就非常清晰明了。

/*
* Arduino Cup Plate
* a Cup Plate based on Arduino, with thermal sensor, led notification, and temperature display
* Author: Weihong Guan
* [url]http://aguegu.net[/url]
* Sharing licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License
* Update On: Feb 19, 2011
* Version: 0.1
*/

#include "CupPlate.h"
#include "ColorLed.h"
#include "ThermoCouple.h"
#include "DigitalTubeDisplay.h"
#include "DigitalFan.h"

ColorLed led = ColorLed(A4, A3, A2);
DigitalTubeDisplay dtd(9, 10, 11, 8, 0, 2, 6, 4, 3, 1, 7, 5);

ThermoCouple tc0(A0); // Only A0 is used in fan & led control
ThermoCouple tc1(A1);

DigitalFan fan(A5);

byte c = 0;

void setup()
{
        fan.turnOff();
}

void loop()
{
        int v0 = tc0.getCelsius();
        int v1 = tc1.getCelsius();

        if (v0 > 50)
        {
                led.turnOn(0x01);
                fan.turnOn();

                c = 0;
        }
        else
        {
                if (c > 0x20) // Delay for Thermal Balance
                {
                        fan.turnOff();
                        if (v0 < 30)
                                led.turnOn(0x03);
                        else
                                led.turnOn(0x02);
                }
                else
                        c++;
        }
        uint16_t v = v0 * 100 + v1;
        dtd.printUIntInDec(v, 0x20);
}

在提供类库下载的链接之前，这些代码是不太可能编译通过的。但是有兴趣的朋友应该能很清晰得看到内部的逻辑。操作风扇，其实只是一个开关的操作，引脚设高电平或是低电平，即便是这样已经非常浅显的操作，都“抽象”为对象，从而是代码拥有更强的“自解释性”，那么，还需要注释么？

主要的功能，就是热电偶测温，但温度过高时，Led显示红色，风扇开启；温度适合应用时，Led显示绿色，风扇关闭；温度过低是，LED显示绿色，风扇保持关闭。程序以及视频中，将温度界限控制在50度和30度，是经验值。毕竟在导热过程中，温度的损失还是比较厉害，热电偶既没有和被测对象（水）直接接触，同时基本还都是暴露在空气中，所以显示温度距离还是偏差比较大。而在不同的应用中，可以更具实测温度，灵活进行调整。

热电偶部分，5K热电偶和5.1k电阻，构成测温回路以后，通过Arduino的AnalogRead获取热电偶两端的电压，进而查表获得温度，相关的类库，会在未来文章中进一步介绍和分享。

关于DIY Arduino 的 Shield，如果有把握用面包板搭接电路，而且也想动手玩玩电烙铁，找点玩电子的感觉的话，不妨自己尝试用洞洞板做一个实验电路。因为基本是单面布线，而且线条比较粗犷，排针可能没法实现一个理想的顺序。这时，可以活用杜邦线和多联（2/3/4/5 Pin）杜邦头，在杜邦线内部实现布线调整，实现更符合逻辑的插线顺序。同时尽量根据将杜邦线的颜色与其逻辑意义构成联系，比方说，在CupPlate_Zero上，LED的RGB三端，就是对应红、绿、蓝三条线，白色对应VCC，黑色对应GND。

视频地址：http://player.youku.com/player.php/sid/XMzU0MDE3ODY0/v.swf

P.S. 视频中有一处口误，2个风扇实际为并联，而非串联。

DIY用 Arduino来给泡奶粉的数字杯托-可给开水 热饮降温 温控器 电子制作

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