Как-то к нам пришёл заказчик и попросил разработать способ (датчик) для измерения объёма воды в чайнике, чтобы потом пользователь мог видеть эти данные в мобильном приложении. Конструктивное исполнение датчика должно быть простым и подходить для любой модели чайника. Формального ТЗ у нас не было: заказчик хотел, чтобы чайник мог определять, сколько воды в него налито.
Дополнительно были выдвинуты следующие требования:
- Погрешность измерений должна составлять не более 40 мл;
- Погрешность не меняется при температуре воды от 5 до 100 градусов Цельсия;
- Метод измерения должен минимально влиять на себестоимость чайника и на затраты по изменению технологических процессов производства.
Эти требования стали ориентирами в выборе способа измерения объема воды внутри колбы чайника. Последний пункт был самым важным, так как в области бытовой техники цена сильно влияет на выбор покупателя. Мы не могли позволить себе использовать дорогие и экзотические приемы.
Выбор метода измерения
Мы решили, что проще всего будет взвешивать воду в чайнике при помощи тензодатчиков и переводить данные в объем. Но нужно было предложить и проверить несколько альтернативных способов измерения: любой заказчик предпочитает выбор из нескольких разных вариантов. Он сам взвесит «за» и «против» и примет окончательное решение. Так что параллельно с созданием встроенных весов мы рассмотрели и испытали другие методы.
Сразу решили отказаться от поплавкового и ультразвукового способов. Поплавок точно бы не пошел в производство. К тому же чайник с поплавком внутри мог отпугнуть покупателей: кто захочет пить воду, в которой постоянно плавает посторонний предмет. А ещё на поплавок рано или поздно начнут оседать разнообразные примеси из воды.
Ультразвуковой способ был забракован, поскольку он не сработал бы во время кипения воды: датчик выдавал бы некорректные показания.
Ёмкостный датчик
Интересным вариантом показался ёмкостный метод. Остановимся на нём поподробнее.
Сначала в качестве конденсатора разработчики решили использовать две металлические пластины. Однако это конструктивное решение оказалось неудачным: рука, касающаяся чайника, вносит дополнительную ёмкость в систему, и показания «плавают» в реальном времени.
Далее были использованы две латунные трубки диаметром 8 и 4 мм. Каждую покрыли лаком, а затем вставили одну в другую. Эти трубки стали альтернативой пластин. Они выполняли функцию конденсатора, чья ёмкость должна изменяться при погружении в воду. При этом одна трубка экранировала другую, что защищало от наводок, как в коаксиальном кабеле.
Для установки датчика в центре колбы чайника просверлили отверстие. Хотелось бы разместить его ближе к краю, но этому помешал ТЭН (трубчатый электронагреватель) по периметру подошвы чайника. На 3D-принтере был напечатан кожух для трубок. Также была изготовлена изолирующая силиконовая прокладка, которая должна была защитить прибор от протечки воды.
При испытании с разными объемами холодной воды система работала исправно. Однако при кипячении и тестировании с горячей водой обнаружилось, что растрескался лак, которым были покрыты латунные трубки. Покрытие лаком изначально было временным решением. Вместо него лучше использовать силикон. Но силикон пришлось бы сертифицировать для пищевой промышленности, а это привело бы к значительному увеличению стоимости готового чайника. На это заказчик не согласился. Да и сам метод мы сочли нетехнологичным, так как есть необходимость делать силиконовый слой очень тонким: несколько десятых миллиметра, то есть, сопоставимо со слоем лака. И наконец, торчащий внутри чайника штырь сильно портил вид прибора. Особенно устрашающе это смотрелось бы внутри стеклянной модели.
Нами также был опробован полностью бесконтактный емкостной метод: снаружи стеклянной колбы были выполнены электроды. Был обнаружен ещё один фактор, который ставит крест на ёмкостном методе — пар. Во время кипения пар конденсируется напротив пластин или в зоне электродов, что ведёт к искажению получаемых данных. Иными словами как только появлялся конденсат мы не могли достоверно определить уровень жидкости.
Датчик из пары электродов
Второй эксперимент было решено провести с датчиком, который вычислял бы объём воды по её электропроводности. Чтобы установить такой датчик, вдоль стенки колбы мы разместили пластину с несколькими парами электродов.
Принцип работы довольно прост: вода попадает на одну из пар электродов, и между ними начинает течь электрический ток. Зная, между какой именно парой идет ток, можно легко определить уровень воды. А чем больше электродов будет расположено внутри колбы, тем точнее будет измерение объема.
На фото ниже чайник-образец сразу с двумя видами датчиков.
В случае с электродным способом измерения объема воды в чайнике — точность измерений прямо пропорциональна стоимости и сложности конструкции. Чем большей точности мы захотим добиться, тем дороже будет готовая продукция.
Гораздо большую проблему давал конденсат внутри колбы. Капли оседали выше реального уровня воды и приводили в действие электроды – датчик выдавал ошибочные данные. Ни аппаратным, ни программным способом эту проблему решить не удалось. Ко всему прочему электродный датчик также потребовал бы дорогостоящей сертификации для пищевой промышленности.
Тензометрический датчик
Итак, два способа мы отмели сразу, ещё два – после испытаний. Возвращаемся к взвешиванию: вряд ли можно придумать что-то проще и удобнее этого метода. Поэтому мы превращаем чайник в весы с помощью тензодатчиков.
С тензометрическим способом нас также ожидали трудности. Во-первых, деталь чайника пришлось подогнать под датчики, что при производстве привело бы к изменению пресс-форм.
Во-вторых, когда мы распечатали корпусную деталь с посадочными местами на 3D-принтере, установили датчики и собрали чайник, стало понятно, что подставка-база должна быть изготовлена из более жесткого пластика, чем обычно. При испытаниях показания датчиков немного плыли, поскольку стандартная подставка под чайник слегка прогибалась.
В-третьих, пришлось решать проблему дрейфа показаний датчиков от нагрева ТЭНами. Исходная конструкция чайника не позволяла расположить датчики в подставке чайника, так как электроника в модернизируемой модели изначально располагалась в ручке. С влиянием температуры нам удалось успешно справиться. В ходе испытаний температура датчиков не превысила максимально допустимую при пяти опытных включениях чайника подряд.
Разобравшись с технической стороной эксперимента, мы приступили к анализу данных. Ниже – график зависимости единиц измерения АЦП весов от времени.
- В начале эксперимента ничего не происходит, чайник выключен.
- Пик соответствует нажатию на кнопку чайника. Здесь всё более-менее логично: палец создает кратковременное давление, а датчик опознает это как увеличение массы воды.
- Однако сразу после нажатия показания не возвращаются на изначальный уровень и становятся немного больше – на 1-2 грамма. Объяснения этому эффекту мы пока не нашли. Возможно, в комментариях кто-то предложит собственную гипотезу.
- Пройдя участок 3, масса воды постепенно уменьшается и к моменту закипания становится меньше изначальной. Полностью списать этот провал на выкипание нельзя: после измерений выяснилось, что воды при кипячении испарилось меньше, чем показал график. Сначала мы заподозрили механический дефект конструкции: показания могли измениться из-за плохо закрепленных датчиков. Однако с датчиками всё было в порядке. Мы интерпретировали это следующим образом: при кипении растворенный газ поднимается в воде, сплошность среды нарушается, она становится сжимаемой, что в конечном счете влияет на показания датчиков.
- Точка между участками 4 и 5 – это момент отключения ТЭНа и начало остывания воды. По разнице между началом и концом графика видно, что часть воды выкипела. Последующие измерения показали, что за пять циклов закипания испарилось примерно 50 г воды, т.е. по 10 г на один пуск.
Итог
Вполне ожидаемо, в работу прошел вариант с тензодатчиками. Сейчас опытный образец дорабатывается, чтобы в скором времени выйти в серийное производство.
Но пока мы решали эту задачу, накопилось ещё несколько. И они касаются не только платы, управляющей программы и конструкции прибора, но также приложения и проектирования сервера. Уже есть парочка интересных и нестандартных решений, но о них мы расскажем в другой раз.
Комментарии (143)
lipkij
23.07.2018 18:13а идею встроить всё это дело не в чайник, а в саму подставку почему отвергли?
holomen
24.07.2018 04:06Потому что остальная электроника уже в ручке и переносить в подставку — значит перепроектировать полностью весь чайник, а это очень, очень дорого.
Smbdy_kiev
24.07.2018 10:28Вот тоже не понимаю. Электричество в чайнике есть только тогда, когда стоит на подставке. А если с подставки снят, то информация об объёме неактуальна. Здесь разве что температура ещё может быть интересна. А так подставка стоит практически всегда на ровной поверхности, всегда включена в сеть, вокруг контактной группы хоть ардуины мости. Опять же, антену по контуру сделать, вай-фай раздавать. Плюс можно делать автокалибровку каждый раз, как снимается чайник с подставки. В таком случае подставка становится удобным опционалом: можно купить чайник без смарт-подставки, а можно со смарт-подставкой (с меня маркетолог плохой, потому название черновое)… Ну и да. Вы таки меряете массу, а не объём. а для 5*С и 100*С есть немного разницы. Да и хим состав может влиять.
Bedal
24.07.2018 12:58И она же ещё и дополнительной ступенью безопасности будет работать. Нет чайника — нет напряжения, кончилась вода — аналогично.
Конечно, нужно было в подставку лезть.
ready_for_sky_team Автор
24.07.2018 19:06Как ранее уже отметили:
- В исходной модели чайника вся электроника располагалась в ручке. На перепроектирование корпуса чайника и замену литьевых форм заказчик идти отказался.
- Потребовалось бы полностью менять электрическую схему, изолируя цифровую часть от питания внутри подставки.
- В подставку пришлось бы подавать питание, а с датчиков получать данные. Что как минимум потребует заменить силовой разъём (чайник/подставка) на более дорогой 5 контактный. Но и его бы не хватило, нужно питание в подставку и дата из подставки. Т.е. минимум 3 дата – линии. Таких разъёмов не существует.
- Кабель будет вносить динамические непредсказуемые ошибки в показания.
Smbdy_kiev
25.07.2018 10:401. Тем не менее дно чайника всё равно «переливать». Так что что-то из форм всё равно менять нужно.
2. А так нужно изолировать силовую часть от цифровой в чайнике. Или цифра святым духом питается?
3. Напоминаю, речь о пьезодатчиках, которые стояли бы уже в подставке. Потому на чайник остаются только те же ноль-фаза-земля.
4. нет. Потому как подставка обычно стоит на равной плоской поверхности. В холодильники льётся газ с точностю до грамма. провисающий резиновый шланг с манометрами не вносит ничего. А тут лежачий неподвижный кабель. Ну и ничто не мешает таррировать подставку после снятия чайника с неё (автоматически, разумеется).
Kroligoff
23.07.2018 18:14Подскажите возможно ли для умного чайника купить отдельно крышку (отвалилась от крепления и слез хром) :)
fenst
24.07.2018 00:12Нельзя. «Запрограммированное устаревание». Покупайте новый чайник. Если понравился этот, то такой же.
MaxVetrov
24.07.2018 00:19Я не думаю, что это было сделано специально.
slonpts
24.07.2018 02:09Злобных гремлинов, которые специально делают легко ломающиеся вещи, не так много. Если производитель занимает небольшую долю рынка, шанс, что покупатель вернется именно к нему, мал: нет бренда + покупатель уже выяснил, что качество низкое.
Чаще бывает так. Взяли пластик и краску подешевле, сэкономили 50 рублей на производстве. На полке это оказались ощутимые 300 рублей. Покупатель «проголосовал ногами». Через полгода крышка отвалилась, а краска облезла.MaxVetrov
24.07.2018 03:16Да, все верно — рынок диктует ситуацию, а не заговор какой-то.
Такая стратегия выгодна при выходе на рынок какой-то новой компании.(Быстрее отбить вложенное, да и опыта еще большого нет), но в долгосрочной перспективе — это создает плохую репутацию фирме.
isden
24.07.2018 15:03Самое обидное, когда в «очень умном» чайнике за 6к рублей от воздействия пара через полтора года работы разваливается маленькая пластиковая фиговинка (переходное кольцо между крышкой и корпусом) стоимостью в пару копеек :(
springimport
24.07.2018 16:07Заметил что самые качественные продукты — массовые и в средней ценовой категории. А топовые решения иногда могут иметь больше ошибок/багов чисто из-за небольшой популярности.
n12eq3
23.07.2018 18:43скажите пожалуйста, а применение термина «сплошность среды» и связь между кипящей водой и тензодатчиками — это придумали qualified engineers или энтузиаст накропавший данный буллшит? по графику можно сказать, что коэффициент сплошности примерно может соответствовать остыванию материалов корпуса, т.е. тупое расширение балки тензодатчика, которое не учтено?
Nomad1
23.07.2018 18:57Поплавок в ручке или трубке? Какое-то из существующих в мире решений?
https://patents.google.com/patent/US6028521A/en
Идея с тензодатчиком, конечно, хорошая, но попахивает велосипедом.Garbus
23.07.2018 20:20А я так и не понял — почему не смогли измерить объем воды электродами наложенными на колбу? Разбить напыляемый электрод на секции, для определения границы воды, после брать данные только с нужных, отбросив верхние с конденсатом. Неужели погрешность выйдет за пределы 40 грамм.
kudryavy
24.07.2018 12:58Я так понял, что вопрос в том как программно отбросить верхние с конденсатом
P.S. можно было поставить камеру внутрь чайника и по фото считать объем. Правда под каждую модель нужна калибровка картинки
JediPhilosopher
24.07.2018 13:50Так в статье же сказано. Во-первых конденсат замыкает электроды находящиеся выше уровня воды и вносит искажения. А во-вторых любое решение, находящееся внутри чайника и соприкасающееся с водой, нужно сертифицировать на соответствие всяким пищевым нормам, что дорого и поднимает цену чайника до неконкурентноспособных величин.
isden
24.07.2018 15:16А еще, на электродах внутри чайника через некоторое время начнет оседать накипь и прочее.
Garbus
24.07.2018 15:591. Я говорил о контактах снаружи колбы. С чего они должны начать окислятся?
2. Ну не суровый же электролит или ртуть внутри чайника, проводимость воды невелика. Неужели картинка с емкостного датчика будет одинаковой для тонкой пленки и объема заполнившей воды? Особенно если поиграться с частотой сигнала.
ready_for_sky_team Автор
24.07.2018 19:08Для полноценной реализации емкостного метода требовались электроды, расположенные вдоль всей высоты колбы – в таком случае любой крупный объект, расположенный рядом, в том числе рука пользователя, вносили динамическую погрешность в показания. А расположение электродов поперек ничем бы не помогло.
Уменьшение размеров электродов и создание их «гребёнки» не сработает.
Alexsandr_SE
23.07.2018 20:20+1Зачем знать количество воды когда она кипит? При кипения весы не точные. Мне кажется весы не лучшее решение. Накипь будет менять вес, нужна калибровка…
skyline405
24.07.2018 13:11Поддерживаю.
При кипении воды, сам процесс кипения будет вызывать колебания, которые в свою очередь повлияют на точность измерения значительно, плюсом, как Вы уже сказали, калибровка, которая вряд ли кому-то будет по душе.
Причем, любой из предложенных в статье вариантов будет подвержен этому явлению.
Как один из вариантов решения, можно запоминать уровень воды в момент включения, а затем корректировать его после выключения, когда процесс бурления прекратится.
ready_for_sky_team Автор
24.07.2018 19:10Изменение веса воды при кипении – просто интересные данные, о которых хотелось рассказать. Алгоритм измерения веса воды рассчинан на динамичческое изменение объема воды — мы предусматривали разные ситуации, например, пользователю могло понадобиться доливать воду во время ее нагрева.
alexhott
23.07.2018 20:33+3сижу и думаю, что в данный момент мне пофигу сколько у меня в чайнике воды, захочу чаю пойду налью и включу.
Cast_iron
23.07.2018 21:31+2Более того, согласно текста, авторы пишут о внедрении WiFi и BT в технику, прикручивают к нему определитель объема, НО все равно включают чайник руками.
Пик соответствует нажатию на кнопку чайника. Здесь всё более-менее логично: палец создает кратковременное давление, а датчик опознает это как увеличение массы воды.
.VolCh
23.07.2018 21:57— включить чайник пока в кровати с утра валяешься
— включить чайник для детейBeaglz
23.07.2018 22:49— включить чайник когда в отпуске скучаешь по дому
— включить чайник пока в кровати, но не можешь встать и нужен для этого повод
— включить чайник когда дома сработала сигнализация и надо испугать воров
roscomtheend
24.07.2018 09:40Они реагируют на критику. Все пишут «какой смысл во включении чайника удалённо?», вот они и включают кнопкой. Из приложения ставишь температуру, смотришь объём воды, потом идёшь на кухню и нажимаешь кнопку (всё равно воду доливать).
Cast_iron
24.07.2018 10:28Так зачем же делать лишние действия — работа в приложении телефона, если всё равно идти к чайнику для включения. Если бы чайник и включался удаленно, в этом был бы смысл.
Надеюсь в этом направлении чайник и будет дорабатываться.
С др. стороны некоторые мои знакомые наливают в чайник только необходимое им количество воды (на 1-2 кружки), чтоб вскипятить быстрее => все равно идти к чайнику и для них нет смысла в беспроводных технологиях.roscomtheend
24.07.2018 12:38Я наливаю на 1-4 кружки (в зависимости от количества желающих), потому как даже несколько литров остынут к следующему кипячению и тратить энергию на бесполезный нагрев смысла нет. Исключение — если будет жарко и потребуется вода через некоторое время (какой-нибудь минералки нет, а из крана не лучший вариант).
PS. «Так зачем же делать лишние действия» — это была шутка, для меня все эти смртфоны — лишнее действие, припасть к горячему чайнику — не первое действие с утра, выполняемое ещё до открытия глаз.
HappyUser
24.07.2018 18:03Удаленное сообщение о готовности чайника избавляет от того, чтобы над ним стоять или периодически подбегать — проверять. Ну а проверка на количество воды нужна, как страховка от выкипания (одна подруга поставила чайник случайно заблокировав кнопку от отключения книжкой), по той же причине ожидания готовности на расстоянии. На самом деле разные ситуации бывают — один раз знакомый поставил электрический чайник на электрическую плиту (узнали об этом по характерному дыму из кухни), понятно, что такие случаи не предусмотреть, но дополнительный датчик за те же деньги бывает очень востребован.
Cast_iron
24.07.2018 18:32Эти случаи я как раз понимаю.
Но в статье говорится об удаленном мониторинге состояния чайника без возможности удаленного включения/отключения, т.е. в данном варианте польза этой функции околонулевая.
VolCh
23.07.2018 21:56Это для кейсов типа:
— подходя к дому включить чайникMaxVetrov
23.07.2018 22:36Да. А было бы еще круто если б вода сама в чайник наливалась.
Iv38
24.07.2018 00:51И тут можно прийти к выводу, что может и чайник не нужен? Вот у Grohe (если не ошибаюсь, лень искать), есть смеситель с мгновенной подачей нагретой до кипения воды. Примерно как смеситель совмещенный с краном питьевой воды, только для кипятка. Цена правда чудовищная, что-то под сотню тысяч рублей, зато решает именно те вопросы, которые и нужны пользователю по сути — получить горячую воду сразу когда она нужна.
Есть еще конечно термопоты, в том числе и с подключением к водопроводу, но у них свои нюансы эксплуатации имеются. Также можно наливать воду из парового крана кофемашины, как часто делают в ресторанах, но это не очень домашний вариант.MaxVetrov
24.07.2018 01:21Нашел, www.grohe.ru/ru_ru/kuhnja-kollekcii/grohe-red.html.
Задачу подачи мгновенной подачи нагретой до кипения воды решает.
Но это не экономно(затраты на нагрев), да и испарения, возможно, на кухне будут постоянно.Iv38
24.07.2018 01:35Затраты на нагрев сложно на глаз оценить. В принципе-то количество энергии одинаковое, вопрос потрерь. Я так понимаю, он греет ее не совсем проточно, а там бойлер определенной емкости, и вот сколько он теряет при хранении сложно предсказать. Чайник тоже теряет энергию. Он слабо изолирован, есть потери пара, кипятится обычно больше чем нужно. Но учитывая цену устройства Grohe, затраты на нагрев, если даже они больше, вообще не кажутся проблемой.
Хотя я нашел какой-то комплект за 20 тысяч рублей.MaxVetrov
24.07.2018 03:25Согласен, что трудно на глаз не оценить затраты на нагрев.(теплоизоляция различная)
Тем более, если можно будет включать нагрев по расписанию.Manfrid
24.07.2018 13:09Да в холодильнике потерь больше. С таким подходом как у вас, господа, кто нибудь додумается радиатор холодильника запихнуть в систему какого нибудь первичного водоподогревания. Типа — что это он впустую воздух греет? Пусть чайнику или бойлеру в ванной поможет.
Sergei_Erjemin
24.07.2018 11:15Это ретроградство и технофобия!
Скоро стаканчики и кружки появятся с датчиками заполненности! Гики и хипстеры будут пить свой кофе, смузи и крафтовое пиво, и видеть в приложениях своих гаджетов сколько осталось… а фитнес трекеры будут алармить если пиво потребляется слишком быстро или возрастает вероятность обжечь нёбо большими глотками кофе!roscomtheend
24.07.2018 12:52Бумажный стаканчик (экологично) с блютус, чекинишься в приложении, паиришь стаканчик с фитнес-браслетом и он оценивает температуру и время погтребления напитка, считает калорийность и отмечает на карте ближайшие сорти… вотеркло… реструмы. Пользователь получает лайки и ачивки типа «горячий (простите) поглощатель». Стаканчик обязательно с QR кодом, чтобы отличаться от немодного простого стаканчика и при попадании в поле зрения камеры селфи сразу отправлялось в инстаграм еды (с указанием температуры и процента выпитого) — типа #кофе #coffee #40° #83%.
Всем пока, убежал на ICO.
Nalivai
24.07.2018 17:55Вот у меня есть чайник от этих ребят, но еще до того как они научились количество воды измерять, и это, скажу я вам, очень важная функция. Сейчас я определяю исключительно по скорости закипания, а когда воды нет, это не очень полезно что для чайника, что для потенциально оказавшихся рядом с ним в этот момент людей.
alexhott
25.07.2018 05:56Куда важнее знать что со включенным без воды чайником ничего не случится
у китайских вот простенькая защита, но срабатывает и с чайником без воды ничего плохого не происходит. Правда непонятная надежность и ресурс такой защиты.
Вот в этом направлении лучше подумать и что-то сделать.
barbos6
23.07.2018 20:35У Microchip в некоторых камнях есть CTMU.
Хинт: www.edn.com/design/sensors/4433411/Use-Time-Domain-Reflectometry--TDR--for-low-cost-liquid-level-measurement--Part-III
Jeyko
23.07.2018 22:04Если бы я делал чайник для гиков, то опирался бы на конструкцию от Breville.
Электроника в базе. И весы там же если надо. Хотя очень странная просьба от заказчика. Я как знатный чаехлеб, не представляю зачем мне эта функция в чайнике. Если только он сам для себя должен знать что воды мало и долить ее. Вот это был бы номер!Fragster
24.07.2018 18:01Чтобы когда включаешь из другой комнаты сразу видеть, что воды недостаточно и надо сразу поднимать задницу с дивана и идти наливать. Кстати в кафешках бывают чайники, которые подключаются к водопроводу.
Merzavets
26.07.2018 08:42Ничего себе! Я давно облизывался на точно такой же чайник производства Bork, и всегда был уверен, что это не "борковская" разработка. Теперь стало ясно, у кого они его спиратили. Причем еще и цена у клона сейчас под 25 тыщ рублей, в то время как у американского оригинала — $250.
iig
23.07.2018 22:22+1Сложно представить, зачем можно хотеть дистанционно знать, сколько воды в чайнике во время кипения. Особенно если набирает воду в чайник — человек, наливает кипяток из чайника — тоже человек. И делает это не на расстоянии.
Darth_Malok
24.07.2018 07:11Скорее всего, чтобы не бояться включить пустой чайник. Или избежать ситуации, когда включаешь чайник удалённо с кровати, а после видишь, что воды очень мало.
iig
24.07.2018 08:17А потом эти же люди, которым лень лишний раз встать с кровати, покупают фитнес-трекер ...
Ogra
24.07.2018 10:45А я бы запрограммировал чайник на закипание аккурат к будильнику.
JobberNet
24.07.2018 11:14Ну, тогда и хлебопечку и микроволновку тоже включать к будильнику.
Ogra
24.07.2018 11:15Свежие булочки к горячему чаю — это, конечно, круто =)
Моя жена кашу в мультиварке ставит с таймером. Проснулся — и ешь, а не готовишь =)
Mike_soft
24.07.2018 11:43Хлебопечки программируются. микроволновки — когда-то были с включением по таймеру, но видимо, не прижилось. а вот мультиварки — вполне неплохо отрабатывают.
p_fox
24.07.2018 08:24Для этого достаточно датчика, который не дает чайнику включиться при низком уровне воды. Конденсаторный или электрод-пара.
MaxVetrov
24.07.2018 12:13Ну тут уже датчик должен определять не литраж, а есть вода в чайнике или нет — бинарное состояние.
В этом случае — человек об этом даже думать не должен, в чайнике должна быть защита от дурака (кто включает чайник без воды?)roscomtheend
24.07.2018 13:14Не совсем бинарное — надо знать объём, но не в миллилитрах (сколько там моя чашка?), а в кружках. Причём это очень разыне штуки. Вот 4 кружки — муж пьёт «кофе из ведра» из кружки, с ведром сопоставимой, жена — элегантное эспрессо из напёрстка, дети — пара кружек «среднего размера» для чая (а завтра будет молоко и кружки можно не учитывать). Вот как это всё узнать? Вводить в приложении? С типами посуды, потому как они даже в этомпримере разные. Или просто показать картинку чайника (1.7л нарисовать, уровень в процентах от этого с рисками на каждые поллитра или 0.25) мне кажется логичным — наверное, просто привык по уровню в аналоговом индикаторе (шарик в трубке) в фоновм режиме прикинуть «хватит ли на текущий сценарий», но, скорее, чаще «налить на текущий сценарий + немного для компенсации погрешности».
То, что утром делается не приходя в сознание, получается сложным набором сценариев в случае приложения. А удалённое управление и сейчас есть — «мшанлейчйникпжлста» без всяких «please, repeat your command».
sergey_nick
24.07.2018 13:12Может нужно в день выпить не меньше литра (не больше) воды. Если пить только с чайника и только одному — такой датчик поможет.
Даешь и бутылочку с мерником — для любителей холодного
RusikR2D2
24.07.2018 00:16А почему бы датчики в подставку не встроить? Можно даже в виде внешнего модуля «под-подставки».
Вот я задачу интереснее и полезнее придумал: датчик объема оставшегося топлива для бензобака придумать. Бензобак плюс-минус сложной формы, видимо, датчик должен быть калибруемым. Тензодатчики не подходят. Точность в районе пол-литра. Выводить показания можно на ЖК экран по проводам.grondek
24.07.2018 09:17Зачем такая точность для бензобака? Минимального деления 5 литров на шкале вполне достаточно для эксплуатации автомобиля.
skorpix
24.07.2018 13:09Думаю, автор комментария хочет проучить заправки, которые не доливают. Хотя, имхо, здесь все-таки логичнее смотрится отдельный прибор, который просто замеряет количество бензина в баке.
adson
24.07.2018 15:01Поясните, пожалуйста, что это за прибор, который «просто замеряет количество бензина в баке»?
Mike_soft
24.07.2018 09:53делал такое еще для мотороллера в конце 70-х. емкостный датчик, по принципу описанного в статье. шкала, конечно, была нелинейная (калибровал поллитровой банкой)- но для нынешних систем отображения это не проблема. Шерстите старые журналы Радио, или ЮТ — там есть такое.
Alexeyslav
24.07.2018 11:21Бензин не нагревается до 100градусов. Ну и проблема емкостных датчиков — эффект смачивания электродов(действуют силы поверхностного натяжения жидкости). когда бензин будет плескаться в баке электроды будут смочены и показывать гораздо больше реального уровня. И необходимо будет 4 таких датчика чтобы учитывать наклоны бензобака и плескания в процессе езды будь даже датчики идеальными и несмачиваемыми.
Mike_soft
24.07.2018 11:49ТКЕ бензина, насколько помню, не столь велИк. смачивание — возможно, и влияет — но если датчик достаточно большой, чтобы расстояние между стенками не играло роль капилляров, то можно и пренебречь (либо учесть при калибровке)
плескание, конечно, ощущается — но опять же, постоянной времени его можно нивелировать (да и сама конструкция датчика несколько демпфирует плескание). остается «эффект положения». опять же, как правило — уклон относительно небольшой. а если уклон внезапно стал очень большим — скорее всего, вам будет не до уровня в баке…
esaulenka
24.07.2018 16:31Вот я задачу интереснее и полезнее придумал: датчик объема оставшегося топлива для бензобака придумать
Гуглом Вы принципиально не пользуетесь? Запрос «датчик уровня топлива» выдаёт кучу искомых устройств.
Да, они большей частью под грузовики (питание 24 вольта и немаленькие габариты), т.к. проблема воровства солярки актуальна в первую очередь для грузовых автопарков.
Но допилить такой датчик будет на порядок дешевле, чем сделать нечто подобное самому (и на порядок дороже, чем починить родной показометр).
ready_for_sky_team Автор
24.07.2018 19:12Есть ответ в верхнем комментарии. Вкратце – весь чайник пришлось бы переделывать целиком.
Gryphon88
24.07.2018 01:41Мне кажется, стоило в начале побеседовать с заказчиком подробнее: зачем нужен объём воды во включенном чайнике и жёсткий риалтайм? В выключенном задача «хватит/не хватит», а смысл мерить во время нагрева? Заодно и задача немного бы упростилась
walti
24.07.2018 06:55Задача «хватит/не хватит» решается рисками на колбе, калиброваных в чашках.
p_fox
24.07.2018 09:06Как наблюдать риски на чайнике, с дистанционным включением?
roscomtheend
24.07.2018 09:51Камера, заодно пузырьки пойдут как скрин-сейвер в приложении, а примотав стеклянный чайник к голове получим экшн-камеру выше-средней паршивости.
Jeyko
24.07.2018 04:45А оптический вариант как? Как в мыше. Без воды приемник принимает, а при наличии жидкости луч передатчика преломляется и все.
s_suhanov
24.07.2018 07:51Кстати да. Луч под углом, и приемник. В зависимости от места куда попал в итоге луч — можно посчитать где произошло его преломление.
RusikR2D2
24.07.2018 15:18Как и ультразвуковой не будет работать адекватно при начале кипения. При некотором наклоне чайника (криво поставили) также, скорее всего потребует каких-то механизмов компенсации
ready_for_sky_team Автор
24.07.2018 19:13Оптический вариант не сработает – слишком много обстоятельств, влияющих на точность – конденсат, пузырьки воздуха и т.д.
denis-19
24.07.2018 07:11В скоростном лифте такой чайник что будет показывать при подъеме и спуске на 30 этажей?
Так же, если снаружи применить грузики с магнитами или на крышку положить что — будут данные немного другие.
Т.е. на систему можно извне влиять и изменять получаемые данные.
Можно сделать так — две спирали (как в ДНК) мини ИК-датчиков (или аналоги попроще оптические) по периметру чайника снизу вверх (снаружи корпуса чайника прозрачного).
Далее калибровка по уровню и объему. Снизу подсветку можно сделать для красоты.
И название — ДНК-чайник!
SnowLoKu
24.07.2018 07:15Берутся обычные электронные весы которые умеют передавать показания по BT, WiFi и вуаля проблема решена. Думаю после нескольких дней игр, это все быстро надоест. Реально не понимаю зачем знать сколько у тебя воды в чайнике, если прям так сильно необходимо, поставь напротив вебкамеру. Можно не изобретать велосипед, а взять и сделать как это реализовано в автомобиле.
Wolf4D
24.07.2018 07:46Дома есть чайник с технологией Ready4Sky — дорогая модель термопота от Redmond. С телефона его можно включить, установить режим (нагрев/поддержание температуры), и просто узнать температуру. Но управление работает по Bluetooth, и оно — абсолютно неюзабельная фича. Почему? Потому что действует, только пока чайник находится в прямой видимости. Из соседней комнаты (у нас дома) соединения уже нет. А когда ты видишь чайник, обычно гораздо быстрее подойти ногами и ткнуть сам чайник, нежели запускать приложение и работать через него :)
Это в новых моделях поправили как-то?lonelymyp
24.07.2018 10:49У меня их чайник с блютусом, бьёт спокойно через 4 стены аж с лестничной клетки.
ready_for_sky_team Автор
24.07.2018 19:14В новых моделях будут обновлены комплектующие – сигнал пробивает через несколько бетонных стен (проверялось в панельном доме).
Но и сейчас для удаленного управления существует бесплатное решение – приложение для Андроид R4S Gateway, которое в том числе позволяет обойти ограниченность радиуса действия BT. Пользователь устанавливает на домашний телефон или планшет приложение R4S Gateway, входит в него под тем же аккаунтом, что и на основном приложении. Если этот телефон/планшет находится на подзарядке, то он будет постоянно работать, как мост Bluetooth/Интернет (WiFi или мобильный Интернет на выбор пользователя).
quqdron
24.07.2018 09:02показания не возвращаются на изначальный уровень и становятся немного больше – на 1-2 грамма. Объяснения этому эффекту мы пока не нашли.
С тензометрами (измеритель стальная труба) измерение продольного момента, была очень похожая ситуация, после снятия нагрузки наблюдался эффект памяти нагрузки (гистерезис) размером примерно 1-3%; который исчезал за время тоже порядка 60 сек.
Меняли клей, материал измерителя. Объяснения не нашли, забили т.к. измеряли быстрые знакопеременные нагрузки.
Возвращаясь к чайнику: измерения давления на дне не рассматривали? Можно вывести в холодную зону (мерять через воздушную пробку), но для разных моделей емкостей требуется своя калибровочная таблица.
Упс уже опередили.
KoToSveen
24.07.2018 09:46Не хайпово! Где блокчейн?
Был бы он умным, если бы сам наливал воду и кипятил к тому моменту, как захочется пить чай.ABy
24.07.2018 13:33Можно смартконтракт на заправку чайника написать. Или новый алгоритм консенсуса PoHW (Proof of Hot Water) и майнить на чайниках.
JediPhilosopher
24.07.2018 14:05майнить на чайниках.
Вспоминается цитата с баша:
— Подскажите какой-нибудь дистрибутив Линукса для чайников
— Вам для чайников или для «чайников»? А то нынче время такое, что уже не лишним будет уточнить.
Mishootk
24.07.2018 10:12Смотрю на свой чайник с электронным термометром. Решение тупое, стандартный чайник с термометром, защита (штатная, почти у всех такая есть) от пустого включения (по быстрому перегреву), и датчик температуры окружающего воздуха. Измеритель тока на ТЭНе (расчет мощности). Дальше школа — цэ-эм-дельта-тэ. По градиенту температуры за время, току на ТЭНе и с коррекцией на температуру окружающего воздуха знаем объем нагреваемой воды. Чуть менее точно по остыванию можно также судить об остаточном объеме. Опции — снятие с базы, резкий перепад температуры, открытие крышки — дополнительные сигнализаторы о смене режима (долив, слив).
lonelymyp
24.07.2018 10:58Если не требуется точность до грамма то датчик окружающего воздуха не особо нужен, в квартире температура слабо меняется и динамика охлаждения меняется незначительно.
Ну и измеритель тока тоже не особо нужен, ТЭН фиксированной мощности и достаточно измерять время его работы.
Sergei_Erjemin
24.07.2018 11:22А если ультрозвуком измерять не объем воды, а объем пустого пространства в чайнике?
Lezenford
24.07.2018 14:05при кипении оно будет меняться — при нагреве любой элемент расширяется, включая воду.
Sergei_Erjemin
24.07.2018 14:26Понятно, что при нагреве все меняется. Но погрешность будет небольшой. К тому же по «дребезгу» параметров будет видно степень близости к кипению. а параметры прохождения звука в обычной атмосфере и паре не сильно отличаются, в отличие от воды.
Kriminalist
24.07.2018 17:50Да зачем ультразвуком, просто стучать молоточком по чайнику, и по ответному тону определять наполненность. Как с бочкой, делов-то. Можно на прищепке к любому чайнику вешать, калибровать по пустому и полному, интервал разбить линейно или заморочиться с долями.
Borjomy
24.07.2018 12:26У тензодатчиков ВСЕГДА есть гистерезис. Эта их характерная особенность. А вообще, правильно было подмечено — этот тензодатчик надо встраивать в подставку. И совмещать функционал с бытовыми весами. Т.е. давать возможность взвешивать не только чайник. Хоть какая-то польза от этого. Могу также порекомендовать выводить индикатор низкого уровня воды в чайнике (с настройкой). Например, если чайник не совсем пустой, но на две чашки уже не хватает, или на заварочный чайник, загорается соответствующий светодиод. Не надо подходить к чайнику и смотреть сквозь накипь, сколько там воды. Просто посмотрел на индикацию, хоть от двери кухни. Опять-же. чашки разные. И я вот не знаю, сколько конкретно входит в чашку чая, с учетом того, что изготовитель чашки дает максимальный объем. Весы в подставке позволили бы отградуировать чайник в конкретных кружках. А простое измерение количества воды, а тем более в граммах (!), да еще при кипении — это пустая фича. Абсолютно.
NikR
24.07.2018 13:11По статье видно, что у вас нет опыта в решении изобретательских задач. Вам бы нанять изобретателя-производственника. Похоже, что вы заранее нацелились на сомнительное решение, а остальные опыты делали для галочки особо не напрягаясь.
Чайники с поплавками продаются. Там пластиковый шарик плавает в отдельном вертикальном канале.
Также поспешно откинули вариант с ультразвуком. Даже при кипении в основной емкости, вода в отдельном канале холоднее и не булькает (немного колеблется).
Есть пищевой силикон. Не знаю какие требования к сертификации, но если надо сертифицировать силикон, то разве пластиковые детали не надо сертифицировать?
У варианта с взвешиванием вы потратите кучу времени (почитайте отзывы на весы для грудничков)
Во всех вариантах очевидна зависимость от температуры. Добавьте термопару, хотя бы для анализа. Кроме того, можно смотреть температуру в приложении.
Я бы обратил внимание на емкостный датчик. Клеите снаружи корпуса (лучше на отдельный канал, сообщающийся с основной емкостью) 2 полоски алюминиевого/медного скотча (контакты), сверху обычный скотч, а сверху алюминиевый скотч (для экранирования). Плюс термодатчик. Даже если не поборете режим с паром, можно отключить снятие показаний у кипящей воды.
А вообще, как уже заметили, это проект с малым спросом на конечный продукт. Количество воды мало кому интересно. Количество воды может быть нужно, чтобы не сжечь чайник при удаленном включении. Но зачем включать удаленно? Ради экономии минуты и одного похода на кухню?Mike_soft
24.07.2018 15:41зачем включать удаленно? ну, например «с утра по расписанию», «с утра выпить кофе», «пусть вскипит, как будет реклама/перерыв — схожу налью», «замерз как собака, сейчас бы чаю горяченького» и т.п.
т.е. такой девайс вполне имеет право на существование. только мало кому нужен. хотя если будет не сильно дороже — могут купить «поиграться», а дальше и другие приборы подтянутся (утюги, сообщающие что они выключены, или что включены и стоят без дела уже 3 минуты. тостеры. холодильники, сообщающие о повышенной температуре. и т.п.)iig
24.07.2018 16:18Удивительно, но даже если вода нагрета на расстоянии/по расписанию — все равно, чтобы получить чай/кофе — нужно идти к чайнику пешком, искать чашку, заваривать руками напиток, ждать, пока заварится/остынет…
Такая автоматизация равнозначна отсутствию автоматизации.Mike_soft
24.07.2018 16:40не. если жена на кухне — я ее частенько прошу (из комнаты) чайник включить… иногда даже через мессенджер… так что я бы, наверное, воспользовался бы таким чайником. если он будет стоить разумные деньги.
Mishootk
24.07.2018 17:43Чайник вечером должен попроситься на водопой. Тогда утром он сам обрадует хозяина кипяточком. Я перед сном захожу на кухню, набираю полный чайник и ставлю на кипячение, сам иду спать. Утром часть сливаю в графин для холодной питьевой воды, часть нагреваю на чаек. В моем случае просто незачем умность по определению количества воды.
narcolog
24.07.2018 13:11В стародавние времена, когда полы были кривыми а мебель, корявая, использовали не 4 ножки на столах так как одна ножка всегда была не уравновешена, а три. это давало стабильность столам. В данном ракурсе когда чайник кипит, он немного пошатывается и распределение веса становится еще более критичным. На фото явно видно 4 датчика (а можно сделать 3) что добавляет определенные требования к поверхности на которую ставится чайник. Показатели должны быть по стабильнее. ИМХО
Pyhov
24.07.2018 13:11Рассматривали способ измерения скорости изменения температуры при включенном тэне?
fanpk
24.07.2018 13:11Был подобный пример в промышленности — измерение уровня воды в бойлере на электростанции. Там как раз важно было измерение уровня кипящей воды (необходимо знать соотношения вода/пар). Приоритетным был выбран вариант канадской фирмы с электродами в измерительной колонне. Проблема с конденсатом решалась формой байпаса — в верхней части в виде «крыши домика», чтобы капли стекали в бойлер, а не в колонну.
Dervis
24.07.2018 14:05Лучше бы придумали подключение и управление через домашнюю сеть по вафле без покупки/использования еще одного смарта, чем стаканы считать.
amarao
24.07.2018 15:06Поплавок в отдельном канале, замер светом/звуком. Поплавок заодно обеспечивает ещё и аналоговую сигнализацию человеку, который на чайник смотрит.
OKyJIucT
24.07.2018 16:06Тем более что таких чайников полно — сбоку отдельный канал узкий, и там пластиковый шарик плавает.
Kriminalist
24.07.2018 17:53Вот первое что пришло в голову. Поставить вебку, которая смотрит на шарик.
Jey
24.07.2018 15:22Очень здорово было бы увидеть API для интеграции ваших устройств в Умный дом.
В нашем сообществе (MajorDoMo) многие используют устройства с R4S — в первую очередь Redmond. И текущая интеграция в Умный дом реализуется через «костыли».
А очень хотелось бы официальный API
Gryphon88
24.07.2018 15:30Из статьи я понял, что цель разработки — внешнее устройство, которое превращает любой чайник в «умный» (скорее общительный), с минимальной модификацией исходного чайника силами пользователя. Или требовалось разработать новый, не имеющий аналогов чайник?
Fragster
24.07.2018 17:59Имею такой же чайник, как на последней картинке. Очень большие вопросы к качеству материалов. Ну и да, без датчика веса все умные чайники бесполезны. Мои страдания на эту тему после того, как мне подарили тот самый чайник: www.forum.mista.ru/topic.php?id=809263
HappyUser
25.07.2018 11:35А вариант со снятием давления с внутренней стороны стенки? Типа тачскрина в телефоне, давление воды на стенку будет всегда больше, при кипении граница смещаться сильно не будет, да и погрешность эту можно рассчитать. Не силен в цене комплектующих, возможно это сильно повлияет на цену…
Tertium
25.07.2018 11:37Как уже заметили товарищи в комментах, идея изначально усложнена тем, что начали не с того конца: в чайнике надо оставить только кнопку и лампочку, а всю начинку — в базу. Меньше проблем с температурой и пр. Но вот мне с самого начала было интересно, как решили с колибровкой весов, ведь эти датчики пипец глючные.
AlexSmall
25.07.2018 17:32Оффтопик. Теперь я знаю кто те криворукие что написали программу для моей мультиварки. Старую программу сломали, а в новой моя модель "еще" не поддерживается.
Tortortor
«становятся немного больше – на 1-2 грамма» — гистерезис. и не «больше», а «меньше».
riky
а мне показалось дело в силе трения между электродами соединяющими чайник с подставкой.