Элемент теплоотвода

Я создаю небольшую игру-викторину на Arduino, и у меня уже есть вопрос с несколькими вариантами ответов, и люди могут ответить, нажимая кнопки.

Но в любом случае теперь я хотел знать, возможно ли, чтобы там был элемент (может быть, какой-то резистор или диод?), Который нагревается в зависимости от того, правильно ли вы понимаете вопрос. Таким образом, вы отвечали на вопрос одним пальцем, а другим касались элемента, чтобы определить, правильно ли вы его поняли. Очевидно, я не хочу, чтобы этот нагрев привел к тому, что кто-то действительно сгорел, достаточно, чтобы они могли сказать, правильно ли они поступили.

Также было бы здорово, если бы этот же элемент мог охлаждаться (ниже своей начальной температуры), если ответ неверен. И, очевидно, нагрев (или охлаждение) должен быть относительно быстрым, вы не можете ждать пару минут. И в качестве дополнительной проблемы я не хочу, чтобы это высасывало все мои батареи :)

Любые идеи о том, что этот элемент/схема может быть?

Ответ Рассела верен, я добавляю: вы открыты для других предложений? Если я понимаю это правильно, вам нужно сказать одному человеку, если он (она) получил правильный ответ без ведома других, почему бы, например, не использовать наушники?
@VladimirCravero наушники тоже подойдут. Я просто подумал, что нагрев — это просто, тогда как звук может быть сложнее, поскольку, вероятно, он более сложный (например, плата драйвера, порт AUX, различные библиотеки и т. д.). Тепло просто подает питание.
Я думаю, аудио решение будет проще и менее энергозатратно. Вам понадобится небольшой внешний драйвер, он же транзистор, тогда вы просто немного ударите его. Транзистор в любом случае нужен для нагревательного элемента...
Зачем проходить через все сложности нагрева и охлаждения вместо того, чтобы зажечь светодиод или что-то в этом роде? Или вы можете использовать два светодиода, например, зеленый для индикации хорошего и красный для индикации плохого. Это будет намного проще электрически, потреблять меньше энергии и будет дешевле, чем нагреватель/охладитель.
Почему бы не использовать вибрационный двигатель, который используется в пейджерах или сотовых телефонах. Я вижу их в списке на Electronic Goldmine. Я предполагаю, что для их работы требуется небольшое постоянное напряжение. В другой руке их можно было почувствовать, но не услышать.
@OlinLathrop идея в том, что другие люди в комнате не могут сказать, правильно ли это сделал человек или нет (следовало сделать это более ясным)

Ответы (2)

Резистор нагревается при подаче питания.
Физически небольшой резистор можно нагреть менее чем за секунду, приложив палец.

Вы можете получить ощущение охлаждения, имея источник холода, термически прикрепленный к задней части резистора.
Выключите отопление, и вам станет холодно.
Сбалансируйте холод, и вы получите «нейтральный».
Превышение холодного входа, чтобы стать горячим.

Нагрев только до небольшого (физически и по номинальной мощности) резистора, который можно использовать для нагрева под Ватт. Вы можете использовать два пространственно разнесенных резистора, чтобы дать индикацию Да/Нет.

Пельтье ТЭО («термоэлектрический охладитель») нагревает или охлаждает. Маленькому обычно все еще требуется в диапазоне «несколько ватт» для охлаждения.

Вибрационный двигатель, который используется в мобильных телефонах и пейджерах для обеспечения тактильной / тактильной обратной связи или сигналов тревоги, может быть проще в использовании. Уровень вибрации и виброизоляция потребуют экспериментов, чтобы получить бесшумный результат.


Какой большой резистор?

Один из подходов к выбору резистора — пососать его и посмотреть — но можно обжечься :-)

Меньшие резисторы, как правило, имеют меньшую номинальную мощность.
Они становятся более горячими при более низких входных мощностях, НО, поскольку общая тепловая энергия ниже, они менее подвержены легкому и быстрому обнаружению.

Я предполагаю, что 1/8 ватта будет достаточно, и может быть, что значительно меньше приемлемо.

Вот страница Digikey для резистора Panasonic 1/8 Вт 10k - сама по себе она не очень полезна, но после того, как вы ознакомились со следующим материалом, вы можете использовать ее в качестве отправной страницы для поиска соответствующих резисторов.

На этой странице вы можете найти страницу со спецификациями для резисторов семейства Panasonic ERJ6ENF, а в правом нижнем углу этой страницы находится множество полезных ссылок.

Одним из них является эта спецификация для семейства резисторов SMD] ( http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf/AOA0000/AOA0000CE2.pdf )

Выдержка со страницы 6 приведенного выше технического паспорта показана ниже.

Увеличенная версия приведенной ниже таблицы находится здесь.
Как видно, номинальная мощность по размеру показана в таблице слева, обведенной красной рамкой.
В этом диапазоне доступны номинальные мощности от 0,03 Вт до 1 Вт.

Если вы хотите попробовать резистор на 0,05 Вт (50 мВт), его код типа — 1GN, и это резистор «0201». Это мало! В таблице размеров справа видно, что размер резистора 0201 составляет около 0,6 мм x 0,3 мм (!!!).

1/8 Вт или около того доступны в 0402, 0603 и 0805. В таблице указано, что 0805 имеет размеры около 2 мм x 1,25 мм = ~ 0,080 "x 0,050" - вы можете припаять один из них между дорожками печатной платы или увидеть его хорошо. достаточно припаять к нему провода (с осторожностью).

введите описание изображения здесь

В приведенной ниже таблице со страницы 7 технического описания рассказывается о температуре и номинальной мощности. Хотя точные значения температуры неточны и зависят от обстоятельств, в таблице указано, что, например, резистор 6E при 70°C может выдерживать полное рассеивание мощности, а при 150°C — полное отсутствие. Это означает, что он БУДЕТ при 155°C при температуре окружающей среды 70°C при полной мощности - или Trise = 155°C-70°C = 85°C. т.е. резистор мощностью 1/8 Вт будет иметь повышение температуры тела примерно на 85°C по сравнению с температурой окружающей среды при мощности 1/8 Вт. Грубо говоря, вы получаете повышение температуры примерно на 0,85 °C по сравнению с температурой окружающей среды на процент от номинальной мощности. Это, вероятно, горизонтально на открытом воздухе, установленное на печатной плате FR4 с дорожками xxx и медью YYY и .... . т.е. это приблизительно.
Максимальная температура воды, которую может выдержать средний человек, в которой вы можете держать руки, составляет 65°C. При температуре окружающей среды около 25 ° C (очень теплая комната) вы получите 65 ° C при 40 / 0,85 = 47% номинальной мощности или 1/8 Вт x ~ = 50% = 1/16 Вт или около 60 мВт.
Лучшее, что вы можете сказать, это то, что реальная стоимость будет другой, но это дает ориентир.

Мощность в резисторе = V ^ 2 / R, поэтому для заданной требуемой мощности R и, следовательно, необходимого напряжения можно рассчитать, чтобы получить заданную & возраст номинальной мощности. Если у вас есть источник питания 3 В 3 и вы хотите, чтобы 3 В 3 применялось для обеспечения 100% мощности резистора 1/8 Вт, R = V ^ 2 / Power = 3,3 В ^ 2 / 0,125 = 87 Ом.
Используйте, например, 82 Ом.

Если вы можете получить через отверстие резисторы 1/8 Вт, с ними может быть легче работать.

Нихромовая проволока (элемент тостера или поставщик электроэнергии) является опцией.

введите описание изображения здесь

Вы знаете, какой резистор мне понадобится, чтобы изменение температуры было заметно, и какую мощность он должен получить?
@justin22 - см. дополнение к ответу

Фундаментальная проблема, с которой вы столкнулись, заключается в том, что для получения обнаруживаемого уровня тепла вам требуется такое же количество энергии, теплопроводность действует медленно, а реакция на охлаждение требует еще большей мощности.

Однако есть решение, которое позволит вам «усилить» отклик и тем самым автоматически сократить время отклика и снизить энергопотребление.

Вам нужно вызвать известную физиологическую/сенсорную реакцию. Когда кончики пальцев ощущают чередующиеся полосы тепла и холода, расположенные близко друг к другу, сенсорная система сбивается с толку и воспринимается как более горячее, чем на самом деле. С разницей всего в несколько градусов вы можете убедить людей, что их сжигают, вам нужна смягченная версия этого.

Сначала я подумал, что было бы здорово иметь кулер Пельтье и набор горячих и холодных металлических полос (с изоляторами между ними), чтобы кулер перекачивал тепло от одного набора полосок к другому. Но я подозреваю, что если у вас чередуются полосы нагрева и окружения (с большим теплоотводом) и если сделать их достаточно маленькими, то эффект становится очень выраженным. Это означает, что все преимущества, о которых я говорил выше, становятся очевидными.

Теперь я размышляю, но, возможно, поле из резисторов 0402 с областями заземляющего слоя позади, так что кончик пальца одновременно соприкасается с резисторами и фоном, вызовет этот отклик. Но вам нужно будет поэкспериментировать. Когда я испытал это, это была структура, похожая на бутерброд, с небольшими полосками.