Электронная сигарета "Сопелка" с варивольтом на PIC12F683/675 и обслуживаемым атомайзером

 

Представлено пошаговое иллюстрированное руководство по изготовлению в домашних условиях электронной сигареты авторского образца из доступных и дешёвых компонентов.

Е-сигарета выполнена в форм-факторе "стик", для которого характерно расположение аккумулятора параллельно атомайзеру, за счёт чего достигаются прочность, компактность устройства и удобство его использования, особенно вне помещения.

Атомайзер - непроливайка с регулируемым верхним обдувом и креплением спирали на винтах.

Варивольт - переключаемый одной кнопкой по кругу, 11-позиционный - от 3 до 4 В.

От фирменной электронной сигареты в Сопелке использован только мундштук.

Питание от литиевого аккумулятора типоразмера 14500 (AA).

   

Атомайзер представляет собой дрипку-непроливайку большого объёма с верхним обдувом. Почему не бак? Простота конструкции, лёгкость обслуживания и заправки, никаких "гантелей", абсолютная гарантия от протекания. Большой объём испарительной камеры - немаловажный фактор качества пара.

Изготовление атомайзера

 

Для изготовления атомайзера потребуются: шприц 10 мл, подходящий к нему по диаметру соединитель садовых шлангов, 2 дискодержателя (мандрели) для бормашины, 2 трубочки от леденцов, 2 осветительные клеммы, термоклей. Термоклей нужен без запаха.

 

От колбы шприца отрезается участок длиной 38 мм. Это будет тело атомайзера. От шлангового соединителя отрезаются или отпиливаются 2 пробки. Нижней - в которой будут стойки спирали - оставляется юбочка, для удобства вынимания пробки при смене фитиля. В верхней будут воздуховод и паропровод.

Стойки прикручиваем к любой пластинке с отверстиями, находящимися на требуемом расстоянии, чтобы они не соприкасались в процессе заливки пробки термоклеем. Канал нижней пробки может потребоваться немного расточить напильником, чтобы стойки вошли.

  

Трубочки от леденцов зажимаем в тисках. Это будущие паропровод и воздуховод. Надеваем на трубочки верхнюю пробку. Обратите внимание: трубочки должны располагаться не по центру пробки, а со смещением, как показано на рисунке. Иначе не получится закрепить атомайзер в корпусе. Тщательно заполняем пробку термоклеем из предварительно хорошо разогретого пистолета, даём остыть. Заливаем и нижнюю пробку, стойки в которой располагаем по центру, без смещения. Следим за тем, чтобы между стойками было расстояние. Если термоклей не заполнил весь канал пробки, заполняем пустоты и остужаем.

  

Одну из латунных клемм освобождаем от пластикового корпуса, корпус другой обрезаем до минимальных размеров. 

Острым ножом аккуратно срезаем излишки термоклея, стараясь не повредить пластиковых деталей. Укорачиваем внешнюю часть воздуховода, оставляя запас для последующей подгонки в корпусе. 

  

На паропровод надеваем резиновый мундштук - единственную использованную нами деталь от фабричной электронной сигареты. Сдвигая мундштук, можно частично перекрывать воздуховод, тем самым регулируя подачу воздуха и качество пара. Жидкость закапывается непосредственно в мундштук, легко проходит по трубке и оказывается в испарительной камере, где питает фитиль нагревательной спирали.

Подготовка корпуса

В качестве корпуса взят популярный пластиковый футляр (кейс) для батарей 2х18650 или 4х16340/18350. Он изготовлен из качественного прочного полимера, идеально подходит по размерам и форме, легко обрабатывается, доступен в разных цветах и дёшев (как и все прочие комплектующие нашей Сопелки). Кроме футляра, понадобится стандартный держатель элемента питания типоразмера АА.

 

Из корпуса острым инструментом вырезаются лишние перегородки. Если у держателя аккумулятора, как у показанного на рисунке, имеются чрезмерно мощные боковые фиксаторы, затрудняющие повседневную смену элемента, их целесообразно подрезать, только не до нуля, иначе аккумулятор может не держаться в отсеке.

   

Сверлим в стенке корпуса отверстия под паропровод и воздуховод. Устанавливаем атомайзер. При необходимости укорачиваем воздуховод, чтобы он лишь немного выступал из корпуса е-сигареты. 

   

Крепим держатель аккумулятора и минусовой провод на термоклей.

 

 Корпус подготовлен, пора заняться электронной начинкой!

Схема варивольта и её монтаж

Варивольт - стабилизатор напряжения на нагревательной спирали испарителя с возможностью выбора предустановки. Для его сборки потребуются: микроконтроллер PIC12F675 или PIC12F683 в корпусе DIP8 и панелька к нему, полевой транзистор IRLML2502TR, сверхъяркий жёлтый светодиод, резисторы 100 кОм и 150 Ом, конденсаторы 100 нФ и 47 мкФ 6 В, 2 кнопки на включение и кусочек макетки 6 на 11 точек.

 

Изюминка схемы варивольта - в минимуме деталей. Жёлтый светодиод используется как для индикации включения нагревателя и переключения установок напряжения, так и в качестве источника опорного напряжения для аналого-цифрового преобразователя.

Корпус светодиода может потребоваться предварительно сточить, чтобы он не задевал клемм атомайзера в корпусе.

Прошивка микроконтроллера

Автору достались уценённые микроконтроллеры с маркировкой PIC12F675, на самом деле являющиеся 683 с неработающим аппаратным ШИМ модулем. Поэтому, а также для совместимости с аутентичными PIC12F675, в прошивке используется программная ШИМ. Ни одна из характеристик электронной сигареты от этого никак не страдает.

Программа составлена на языке JAL v.2 с использованием Jallib. Блокировка нажатия клавиши не предусмотрена, при желании её можно добавить.

include 12f683
-- Используем внутренний тактовый генератор 8MHz
pragma target CLOCK     8_000_000
pragma target OSC       INTOSC_NOCLKOUT
pragma target WDT       disabled
pragma target PWRTE disabled
pragma target MCLR internal
pragma target BROWNOUT disabled
pragma target CPD disabled
pragma target CP disabled
OSCCON_IRCF   = 0b_111           -- Fosc = 8 MHz

enable_digital_io()          -- все порты в цифровой режим

const byte ADC_NVREF = ADC_NO_EXT_VREF
-- в качестве Vref используется напряжение питания
const ADC_HIGH_RESOLUTION = FALSE -- 8-битного АЦП вполне достаточно
include adc                       -- обращаемся к АЦП библиотеке
const byte ADC_CHANNEL = 0      -- анод светодиода подключен к pin_AN0
alias led is pin_a1         -- светодиод запитан от GP1 через резистор
alias heat is pin_a4              -- кнопка включения пара на GP4
alias heater is pin_a2            -- нагреватель на GP2
alias volts is pin_a5 -- кнопка выбора предустановки напряжения на GP5
OPTION_REG_NGPPU = 0   --\ 
WPU_WPU4 = 1           -- внутренние подтягивающие резисторы на кнопки
WPU_WPU5 = 1           --/
IOC_IOC4 = 1                 -- разрешаем прерывание по нажатию кнопки 
IOC_IOC5 = 1
pin_a2_direction = output   -- управление светодиодом и транзистором - 
pin_a1_direction = output   -- выходы, остальные входы 
var volatile byte voltage = 24  -- начальное значение предустановки
var volatile byte measure        -- результат АЦП
var volatile word kpwmw          -- коэффициент ШИМ
var volatile byte kpwm
var volatile byte j              -- счётчик
OPTION_REG_INTEDG = 0      -- прерывание по переходу в низкий уровень
INTCON_GIE = on          -- глобальное разрешение прерываний
INTCON_GPIF = off         -- снимаем флаг прерывания по GPIO
include delay           -- пользуемся библиотекой расчёта задержек

procedure interrupt is      -- обработчик прерывания по нажатию кнопки
pragma interrupt
 if INTCON_GPIF then         -- снимаем флаг прерывания по GPIO
  INTCON_GPIF = off
  if volts == false then    -- если нажата кнопка выбора предустановки
   if voltage == 34 then    -- если достигнут верхний предел
    voltage = 24            -- сбрасываем до нижнего предела
    led = on                -- мигаем светодиодом 2 раза вместо одного
    _usec_delay(185000)
    led = off
    _usec_delay(185000)
   else                            -- если верхний предел не достигнут
    voltage = voltage+1            -- инкремент значения предустановки
   end if
   led = on        -- мигаем светодиодом, подтверждаем смену установки
   _usec_delay(250000)
  end if
 end if
end procedure

forever loop           -- вечный цикл
 led = off             -- отключаем светодиод и нагреватель
 heater = off
 INTCON_GPIE = on         -- разрешаем прерывания по GPIO
 asm sleep                -- спим до прерывания
 if heat == false then   
-- если по выходу из прерывания нажата кнопка подачи пара
  INTCON_GPIE = off         -- запрещаем  прерывания по GPIO
  adc_init()           -- инициализируем АЦП
  set_analog_pin(ADC_CHANNEL)      
-- будем замерять напряжение на светодиоде в доле от питания
  while heat == false loop                            
-- пока нажата кнопка подачи пара, цикл работы
   led = on           -- включаем светодиод
   measure = adc_read_low_res(ADC_CHANNEL)        
-- получаем (Uсд/Uпит)*255. Uсд стабильно и равно 2 вольта
   if measure > 180 then        
-- если аккумулятор разряжен ниже 2,8 В, выходим из рабочего цикла
    exit loop
   end if
   heater = on           -- включаем спираль
   kpwmw = measure*voltage       
-- умножаем результат АЦП на предустановку и делим (сдвигаем) на 16
   kpwmw = kpwmw/16         
   if kpwmw < 255 then
-- если нужен коэффициент заполнения не 100%, цикл ШИМ
    kpwm = kpwmw
    j = 0
    while j<100 loop
     j = j+1
     if measure > 155 then
      if j == 50 then
       led = off           
-- мигаем светодиодом, если аккумулятор разряжен до 3,2 В
      end if
     end if
     delay_10us(kpwm)    -- держим транзистор открытым Кшим*10 мкс
     heater = off
     kpwm = 255 - kpwm 
     delay_10us(kpwm)   -- затем держим закрытым (255-Кшим)*10 мкс
     heater = on    -- таким образом получаем требуемую скважность
    end loop
   else        -- если 100%, ШИМ не нужна, просто включаем спираль
    if measure > 155 then        
-- мигаем светодиодом, если аккумулятор разряжен до 3,2 В
     _usec_delay(125000)
     led = off
     _usec_delay(125000)
    end if
   end if
  end loop
  enable_digital_io()         -- отключаем АЦП
 end if
end loop

Готовый HEX-файл прошивки

:020000040000FA
:040000008A111F281A
:08000800FF00030E8301A600B6
:100010000A08A7008A012008A3002108A4002208DA
:10002000A500B7280830A8000310A20D0310A00DEA
:10003000031C1C282108A207A80B142808008F30D5
:1000400083160F0570388F009F0183129F010730C0
:1000500099009A016E28BB003B0803190800013083
:100060003B02031D382800000000000000000800CB
:10007000BB03000000003B08BC00BD014828831200
:1000800003130330A0000A128A11A00B4528BD0AF1
:100090003D083C02031D3F2808000800BA003A084A
:1000A000031D552883161F140514013083123A02CC
:1000B000031D5D2883169F148514023083123A02B3
:1000C000031D652883161F150515033083123A0298
:1000D000031D6D2883169F1505160800A901A72882
:1000E000B800380DA000A00D0C30A005F3301F059E
:1000F00020049F001F1432082B2083129F149F1886
:100100007F281E08B9002630310203198928031CF4
:100110009328831203134E30A0000A128A11A00BF9
:100120008F2800009D28831203131330A0000A12A9
:100130008A11A00B9928000000001F103908080040
:10014000B600360870208312B700370808008316FF
:10015000811315169516161696160511851018306A
:100160008312AA00831601138B170B1018290B1C7E
:100170000B290B10851A0B2922302A02031DF328A4
:100180001830AA00B01430088500831203134230DF
:10019000A0006430A1000A30A2000A128A11A20B4A
:1001A000CD280A128A11A10BCB280A128A11A00BA2
:1001B000C9280000B01030088500831203134230B4
:1001C000A0006430A1000A30A2000A128A11A20B1A
:1001D000E5280A128A11A10BE3280A128A11A00B42
:1001E000E1280000F428AA0AB01430088500831220
:1001F00003131730A0006730A1002930A2000A12B3
:100200008A11A20BFF280A128A11A10BFD280A12DB
:100210008A11A00BFB282308A0002408A1002508B0
:10022000A20027088A00260E8300FF0E7F0E090019
:100230008312B010300885003011300885008B150E
:100240006300051A18298B11B301330803192A29F1
:100250001F172B291F139F131030B400B501143042
:10026000B400B5018F3083161F0550389F008312EC
:100270003408B1001530B20000304E208312051A48
:10028000B929B014300885000030A0208312AB00DB
:10029000B4302B0203194F29031C4F29B9293015FB
:1002A000300885002B08A0002A08A1001220831224
:1002B0002208AC00AD010430A0000310AD0CAC0C62
:1002C000A00B5D2900302D02031D6829FF302C0290
:1002D00003199129031891292C08AE00AF0164304D
:1002E0002F0203193E2903183E29AF0A9B302B0227
:1002F00003198329031C832932302F02031D83290C
:10030000B010300885002E082B20831230113008E1
:100310008500AE092E082B20831230153008850089
:100320006F299B302B0203193E29031C3E2983129F
:100330000313FB30A000C630A1000A128A11A10BE2
:100340009D290A128A11A00B9B290000B0103008C9
:10035000850083120313FB30A000C630A1000A12EF
:100360008A11A10BAF290A128A11A00BAD29000036
:100370003E2983169F0183129F01073099009A013D
:0203800018293A
:02400E00D43CA0
:00000001FF

Окончательная сборка е-сигареты

Готовую плату с прошитым контроллером подключаем к проводам питания и фиксируем в корпусе термоклеем. За неимением контактных гильз, концы проводов атомайзера сформированы оптимальной для клемм толщины и залужены. Чтобы предотвратить обламывание жил проводников по краю лужения, эти места защищены термоусадкой.

   

 К стойкам атомайзера крепим винтами нихромовую или фехралевую спираль сопротивлением не менее 1,6 и не более 2,7 Ом, намотанную на фитиле из кремнезёмной или бамбуковой нити (шнура). Пропитываем фитиль жидкостью для электронных сигарет или глицерином. Готовый к работе собранный атомайзер устанавливаем в корпус и подключаем. Устанавливаем заряженный аккумулятор.

Нашу электронную сигарету уже можно пробовать! Но необходимо ещё вывести кнопку включения атомайзера наружу корпуса. Материалом для кнопки послужат 2 колпачка от иглы одноразового шприца.

Сверлим отверстие под кнопку. На шток кнопки туго надеваются кольца, отрезанные от тех же колпачков.    Заполняем пустоту штока кнопки термоклеем, формируем поверхность кнопки. Наша электронная сигарета Сопелка готова, приятного парения!