Куртка с электронным контролем температуры

Цель: произвести упрощенную версию куртки с климат-контролем.

Задачи:
- Разработать новую версию устройства на базе существующих концепций.
- Разработать основную управляющую электронную плату.
- Разработать электронную плату нагревательных элементов.
- Разработать электронную плату LED дисплея.
- Написать ПО.


Описание

Куртка с климат-контролем, основная распределяющая плата располагается на спине, к ней подключены пять нагревательных элементов, аккумуляторы Li-Poly 7,4В, USB-C порт для зарядки, LED дисплей с сенсорными кнопками и в куртку встроен емкостный датчик присутствия (большой пад или что-нибудь готовое и хорошо работающее). Работа нагрева должна быть реализована на основе ШИМ.

Основная управляющая электронная плата
Размер: 50х50х5мм, углы скругленные, радиус скругления 10мм.
Область монтажа: 40х40мм.
Монтаж: односторонний.
Слоев платы: желательно до 6.
Корпуса микросхем: минимум QFN
Подключение периферии: пайка проводов непосредственно на плату.
Симметрия: подключение нагревателей должно быть симметрично. Подключение нагревателя спины по центру платы.

Функции:

- Управления нагревом (+- стрелочки), точность отображения 1 градус. с +18 до + 25С.(реальная температура на датчиках отличается и имеет коррекцию для каждого из значения).
- Индикатор заряд аккумулятора (LED, 5 светодиодов)


Электронная плата нагревателя
2019 год
В каждой зоне нагрева в тепловом контакте с нагревателями расположен датчик температуры с цифровым выходом, использующий стандартную шину I²C, имеющий служебный выход сигнализации о превышении допустимой температуры (выход THERM если в качестве датчика используется STTS751 (возможны аналоги!) от ST Microelectronics).

В каждой зоне нагрева расположен силовой ключ на n-канальном МОП транзисторе, который имеет возможность размыкать цепь нагревателя. Ключ соединен непосредственно с термодатчиком и выходом мониторинга источника напряжения зоны без участия любых устройств управления.

Каждая зона подключена к собственному источнику напряжения, расположенному на плате управления. Источник напряжения имеет цифровой вход для задания требуемого выходного напряжения (шина SPI) и цифровой выход для контроля тока и напряжения потребляемого нагревателями зоны (шина I²C). В качестве регулирующего элемента источника напряжения используется управляемый импульсный понижающий преобразователь TPS62135, в качестве задающего элемента - ЦАПа DAC081S101, а в качестве элемента мониторинга - схема мониторинга напряжения.
Можно взять основу любые файлы. Кол-во зон нагрева: 5 (спина, плечи, предплечья)

2017 год
Каждый нагреватель имеет отдельный ключ питания, который можно открывать или закрывать, и полупроводниковый датчик температуры с цифровым интерфейсом I2C, подключенный непосредственно к микропроцессору. Управление клавишами осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) от специального модуля ШИМ, который является частью микропроцессора (компьютера). Количество тока (энергия в единицу времени), подаваемого на каждый нагревательный элемент, динамически регулируется процессором в зависимости от разницы температур: желаемой и фактической. Чем ближе фактическая температура к желаемой температуре, тем меньше энергии подается на нагревательный элемент: таким образом достигается быстрый начальный нагрев и в то же время плавный (без перегрева) выход до желаемой температуры.


LED дисплей
Размер: 15х60мм(ориентировочный).
Размер светодиодов: 0402
Расстояния между LED не менее 2мм
+ дополнительный один светодиод индикации неисправности(красный).
Управление: сенсорные кнопки, 2 шт., должны реагировать на касание через ткань.

В файлах имеется разработанный бальной дисплей, его нужно адаптировать.

Аккумулятор
Li-Poly, 7,4В
Необходимо ЗУ и счетчик заряда/разряда. Можно брать китайские модуль.


ПО и алгоритмы работы

Кнопка включения и отключения отсутствует, куртка всегда включена. Как только аккумулятор разряжается до 1% - отключается и при надевании моргает дисплеем.
Куртка не работает на нагрев, если отсутствует человек.
При зарядке блокировать нагрев.
При зарядке выводить индикацию заряда на дисплей, мигание светодиодов.
Дисплей отображает только температуру, есть две кнопки настройки температуры.
Зоны включать/отключать нет необходимости (по опыту все включают все на полную)
Диагностика неисправностей есть, но, если что-то сломалось – просто загорается лампочка и неси в сервис разбираться. Нагрев весь отключается.


ВАЖНО!
Алгоритмы нагрева, поддержания температуры и пр. взять из прошлых концепций. Особенно зарекомендовал себя волнообразный нагрев, чтобы человек не привыкал к теплу.
Сделать все на ШИМ! Очень важно сделать ШИМ и добиться появления ИК изучения, это нивелирует расстояние от нагревателя. Проблема ШИМ - помехи.

Устройство должно быть дешевым и простым, если можно что-то готовое взять у Китая(например схему защиты Li - значит брать у Китая)

В приложении направляю все файлы истории проекта с 2017 года.

Задание и работа на основе следующих прав:
1. Патент РФ
2. Патент USA

После завершения разработки исключительное право на любую созданную в процессе работы над проектом интеллектуальную собственность будет принадлежать заказчику.

P.S.:
1. Производство плат, сборка компонентов, сборка изделия и пр. - не пребуется.
2. Финальное ТЗ будет согласовано с исполнителем перед началом работ.
3. Многие фалы не могу загрузить из-за того, что система ограничивает загрузку 25мб. Отправлю напрямую.