基于树莓派Pico驱动DIY烟雾提取器

这个项目完全是从头开始构建的，从一个重新使用的CPU风扇和一个自定义驱动板开始控制它。我们设计了一个紧凑的外壳，整齐地容纳了所有的组件，使它既实用又干净。

目的很简单：为我的新办公桌创造一个可靠的焊接辅助装置。我没有抽烟器，所以我决定自己做一个，这是为我的工作空间量身定制的，具有我真正需要的功能。

为了提高可用性，我们增加了一个内置光源，照亮焊接区域，这在精密任务中是一个巨大的帮助。风扇和灯都通过单独的按钮控制，每个按钮都提供四步调光循环：

•第一个压力机激活50%的功率

•第二次按压提升至75%

•第三台压力机达到100%满压

•第四次按压关闭输出

整个系统运行在外部12V电源上，通过安装在设备后部的直流桶插孔连接。排气方面，我们使用的是从一台旧电脑上回收的12V 0.18A的PC风扇。我们还提供了一个DIY的烟雾过滤器，很容易更换，在你工作时保持空气清洁。

本文将引导您完成完整的构建，从概念到最终组装，因此让我们开始构建吧!

材料要求

这些是构建过程中所需的组件。

•定制pcb(由PCBWAY提供)

•树莓派PICO 2

•AO4406 N通道Mosfet IC SOIC8封装

•10 k电阻

•8205S Mosfet SOT23-6封装

•AMS1117 3.3 v

•10uf 1206封装电容器

•1uf 1206封装电容

•M7二极管SMA

•12v PC风扇

•桶形直流千斤顶

•4x4触觉按钮

•2835暖白色3.3V LED

•3欧姆1206封装电阻

•连接电线

•3D打印的部分

•M2螺丝

设计

我们通过将直流风扇的3D模型导入Fusion 360，开始了这个项目的主要设计。从那里，我们在它周围建了一个长方体。外壳的一半容纳风扇，而另一半包含光源，两个按钮和Pico驱动电路。

后半部分的特点是一个开关PCB与两个4x4触觉按钮，每个顶部有一个定制的开关执行器。我们还添加了一个圆形LED PCB，配有四个温暖的白色LED作为光源。为了软化和扩散光线，在LED PCB上放置了一个扩散器。

为了控制整个设置，我们设计了一个长Pico驱动PCB，其中包括树莓派Pico和支持组件。后盖被添加到外壳中，其中包含一个直流桶插孔，用于通过外部12V电源为系统供电。

在风扇上方，我们在外壳上创建了一个圆形开口，并设计了一个定制的烤架，可以加压到位。这个烤架允许风扇从前面吸进烟。在后盖上，我们增加了另一个圆形部分与烤架和顶部侧开口。这个区域是用来容纳吸烟材料的，允许风扇将空气从前面拉出来，并通过后面的过滤器部分。

最后，我们设计了一个底座支架，支架可以安全地将抽烟器的上半身固定在支架上。对于外壳和盖子，我们使用透明的PLA。支架和支架用白色PLA印刷，而开关执行器、前风扇格栅和格栅盖用橙色PLA印刷，以创造一个干净的双色美学。

电路设计

电路原理图分为三个主要部分：Pico设置，AMS1117稳压器和MOSFET开关配置。

这个项目的核心是树莓派Pico，它是主要的微控制器。为了从12V电源供电，我们添加了一个AMS1117稳压电路，将电压降至3.3V，适合Pico的操作。

为了控制直流风扇和LED，我们使用配置为电子开关的mosfet。在这种设置中，负载的正极连接到VCC，而负极连接到MOSFET的漏极。当控制信号施加到栅极时，MOSFET导通，完成电路并为负载供电。这使得Pico可以使用低压GPIO信号切换大电流设备，如风扇和led。

我们使用AO4406 MOSFET驱动直流风扇，使用8205S MOSFET驱动LED。LED PCB由四个串联的SMD LED和一个限流电阻组成。

驱动器和LED pcb都是通过从3D模型中跟踪电路板轮廓来设计的，确保在外壳内完美配合

PCBWAY服务

电路板设计完成后，我们订购了三种不同的pcb。PICO驱动板PCB和LED PCB都订购了白色阻焊和黑色丝印。对于Switch PCB，我选择了带有白色丝网的紫色阻焊板，并将Gerber文件上传到PCBWay的报价页面进行制造。

质量非常好——干净的表面，锋利的丝印，一切都与设计完美匹配。

在过去的十年中，PCBWay通过提供出色的PCB制造和组装服务而脱颖而出，成为全球无数工程师和设计师值得信赖的合作伙伴。

此外，PCBWay正在组织第八届PCBWay项目设计大赛，这是一个全球性的活动，邀请制造商，工程师和创新者展示他们最具创意的建筑。在电子，机械和AIoT类别中，这是一个分享您的工作，与社区联系并争夺令人兴奋的奖品的绝佳机会。

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LED PCB组装

•我们从LED PCB组装过程开始，该过程首先使用焊接点胶注射器向每个LED足迹添加锡膏。在这里，我们使用63/37 Sn/Pb锡膏。

•接下来，我们挑选并放置所有SMD组件，其中包括四个LED和一个电阻，到LED PCB上。

•然后我们抬起PCB并将其放在回流加热板上，从下面加热到锡膏的熔化温度。当PCB达到200°C时，锡膏融化，所有组件都安全地连接到它们的焊盘上。

开关PCB组件

接下来是开关PCB组装，非常简单。我们只需要选择并将4 × 4触觉按钮放置到指定位置即可。

然后，我们翻转电路板，用烙铁焊接所有的按钮垫。

微型驱动组件

现在是Pico Driver PCB组装过程，首先在所有SMD组件垫片上添加焊膏。这个驱动板不包含任何通孔组件，所以我们只需要进行SMD组装。

我们一个接一个地挑选和放置所有SMD组件，从树莓派Pico开始，然后是较小的组件，如MOSFET ic，电阻和电容器。

一旦一切到位，板被转移到回流热板，加热PCB到锡膏的熔化温度。当达到200°C左右时，锡膏熔化并将所有组件安全地粘合到其焊盘上。

布线过程

我们通过参考所提供的接线图开始连接过程。首先，将直流风扇的正负线连接到驱动电路上指定的fan端子上。

接下来，我们将LED PCB的正负引线连接到LED端子。

然后在交换机PCB的A、B和GND端子上接三根线。

然后将它们路由到Pico驱动器电路，导线A连接到GPIO4，导线B连接到GPIO5， GND线连接到GND引脚。

主要代码

这是我们为这个项目准备的代码，它是一个简单的!

我们首先定义每个组件的引脚分配：

接下来是状态跟踪。这些变量跟踪每个输出的当前状态(0到3)。

我们增加了一个Debounce Logic，通过在有效的按下之间强制200ms的延迟来防止错误触发按钮反弹。

在设置函数中，我们为PWM设置输出引脚，并为按钮设置带有内部上拉电阻的输入引脚。

这是风扇按钮逻辑，每个按钮按下循环风扇通过50%，80%，100%和关闭。

同样，我们已经设置了LED按钮逻辑，其工作原理与风扇相同。

我们在这里添加了PWM控制功能(applyPWM)，状态值转换为PWM占空比，其中值128对应于大约50%的功率，204代表大约80%，255提供全功率，0完全关闭输出。

风扇框组件

定位风扇在前框内后，我们把PICO驱动器在其适当的位置开始前框组装过程。

外壳开关组件

在将两个3d打印的开关执行器放置在前外壳的相应位置后，使用热熔胶将Switch PCB固定到位。

轻型组件

我们首先将LED PCB传递到位于外壳光部分的插槽中。一旦对齐，使用两个M2螺钉将其固定到位。

接下来，我们从前面安装LED扩散器;它被设计成紧贴在PCB上，确保干净均匀的光线传播。

外壳组装

直流桶千斤顶安装在机箱的后盖上。我们已经添加了一个圆形的开口，其中千斤顶是使用包括螺母固定。

直流插孔的正负极焊接到Pico驱动器电路的VCC和GND焊盘上。

接下来，将盖子放置在外壳的背面，并使用4颗M2螺钉紧固。

最后，我们将前格栅安装在风扇上方的圆形开口上;它被设计成可以在适当的位置安全地加压安装。

烟过滤器

对于烟雾过滤器，我们使用一块折叠的棉布，将其放在后盖上的烟雾过滤器支架内。

然后将过滤器格栅放置在支架顶部，并使用三个M2螺钉固定。这种设置将棉花过滤器牢牢地锁定在适当的位置。

当风扇从前部吸入空气时，它会通过这个过滤部分。烟雾颗粒被困在棉布中，有助于净化空气，使工作空间更安全。

虽然棉布可以很好地用于基本过滤，但可以通过将其替换为碳过滤器来改进设置，碳过滤器可以提供更有效的烟雾吸收和更好的整体性能。

总装

我们现在开始通过使用M6螺母和螺栓将基础持有人连接到前外壳的最后组装过程。该接头允许抽烟器倾斜并根据需要调整其角度。

接下来，我们使用两个额外的M6螺母和螺栓将底座支架固定到底座支架上。这一步完成后，整个抽烟器的组装就完成了，可以使用了

结果

这种紧凑而强大的构建提供了一个功能齐全的DIY抽烟器与集成光源。尽管它的体积很小，但它充满了智能功能，包括可调节风扇速度，可调光照明，定制设计的外壳和可更换的烟雾过滤器。

系统的核心是Raspberry Pi Pico，它可以轻松地处理控制任务。它管理两个mosfet驱动两个独立的12V负载-风扇和灯-所有通过一个简单的双按钮接口。

无论您是焊接精细部件还是在昏暗的条件下工作，这个提取器都能保持您的工作空间清洁，安全和光线充足。

本文编译自hackster.io