Vision Fidget Spinner noturība: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Šis ir izklaidējies vērpējs, kas izmanto redzes noturības efektu, kas ir optiska ilūzija, kurā vairāki diskrēti attēli cilvēka prātā saplūst vienā attēlā.

Tekstu vai grafiku var mainīt, izmantojot Bluetooth Low Energy saiti, izmantojot datora lietojumprogrammu, kuru esmu ieprogrammējis LabVIEW, vai izmantojot brīvi pieejamu viedtālruņa BLE lietotni.

Visi faili ir pieejami. Shēma un programmaparatūra ir pievienota šai instrukcijai. Gerber faili ir pieejami šajā saitē, jo es nevaru augšupielādēt zip failus šeit: Gerbers

1. darbība. Atšķirība starp citām tirgū esošajām POV ierīcēm

Viena no vissvarīgākajām īpašībām ir tā, ka parādītā grafika nav atkarīga no rotācijas ātruma, pateicoties novatoriskajam risinājumam rotācijas leņķa sliežu saglabāšanai. Tas nozīmē, ka parādītā grafika tiek uztverta vienādi gan ar lielāku, gan zemāku rotācijas ātrumu (piemēram, ja izkustēšanās vērpējs palēninās, turot to rokā). Vairāk par to 3. darbībā.

Šī ir arī viena no galvenajām atšķirībām starp dažādām tirgū esošajām POV ierīcēm (POV pulksteņi utt.), Kurām jābūt nemainīgam rotācijas ātrumam, lai attēls tiktu parādīts pareizi. Ir arī vērts atzīmēt, ka visas sastāvdaļas ir izvēlētas tā, lai tās patērētu pēc iespējas mazāk enerģijas, lai pagarinātu akumulatora darbības laiku

2. darbība. Tehniskais apraksts

Tā pamatā ir uzlabots mikročipu PIC 16F1619 mikrokontrolleris. MCU ir iebūvēta leņķa taimera perifērija, kas izmanto vispolāru Holla sensoru DRV5033 un vienu magnētu, lai saglabātu pašreizējā rotācijas leņķa izsekotību.

Grafika tiek parādīta, izmantojot kopumā 32 gaismas diodes, 16 zaļas un 16 sarkanas gaismas diodes (nominālā strāva 2mA). Diodes darbina divi 16 kanālu pastāvīgas strāvas maiņas reģistra draiveri TLC59282, kas savienoti ķēdes ķēdē. Lai varētu attālināti piekļūt ierīcei, ir Bluetooth zema enerģijas patēriņa modulis RN4871, kas sazinās ar mikrokontrolleri, izmantojot UART saskarni. Ierīcei var piekļūt no personālā datora vai viedtālruņa. Ierīce tiek ieslēgta, izmantojot kapacitatīvo pieskāriena pogu, kas ir iestrādāta zem lodēšanas maskas uz iespiedshēmas plates. Izeja no kapacitatīvā IC PCF8883 tiek padota VAI loģiskajiem vārtiem BU4S71G2. Cita ieeja VAI vārtos ir signāls no MCU. Izeja no VAI vārtiem ir savienota ar pazeminošā pārveidotāja TPS62745 iespējošanas tapu. Izmantojot šo iestatījumu, es varu ieslēgt/izslēgt ierīci, izmantojot tikai vienu pieskāriena pogu. Kapacitīvo pogu var izmantot arī, lai pārslēgtos starp dažādiem darbības režīmiem vai, piemēram, ieslēgtu Bluetooth radio tikai tad, kad tas ir nepieciešams, lai taupītu enerģiju.

Atkāpšanās pārveidotājs TPS62745 pārveido 6V nominālo no baterijām uz stabilu 3.3V. Esmu izvēlējies šo pārveidotāju, jo tam ir augsta efektivitāte ar nelielām slodzēm, zema miera strāva, tas darbojas ar nelielu 4.7uH spoli, tam ir integrēts ieejas sprieguma slēdzis, ko izmantoju, lai izmērītu akumulatora jaudu ar minimālu strāvas patēriņu, un izejas spriegums ir lietotājs. var izvēlēties ar četrām ieejām, nevis atgriezeniskajiem rezistoriem (samazina BOM). Ierīce automātiski ieslēdzas gulēt pēc 5 minūšu neaktivitātes. Pašreizējais patēriņš miega laikā ir mazāks par 7uA.

Baterijas atrodas aizmugurē, kā parādīts fotoattēlā.

3. darbība. Rotācijas leņķa izsekošana

Rotācijas leņķi izseko "aparatūra", nevis programmatūra, kas nozīmē, ka CPU ir daudz vairāk laika citu uzdevumu veikšanai. Šim nolūkam esmu izmantojis Angular Timer perifēriju, kas ir iebūvēta izmantotajā mikrokontrollerī PIC 16F1619.

Leņķa taimera ievade ir signāls no Hall sensora DRV5033. Halles sensors ģenerēs impulsu katru reizi, kad magnēts iet tam garām. Halles sensors atrodas ierīces rotējošajā daļā, bet magnēts atrodas uz statiskas daļas, kurai lietotājs tur ierīci. Tā kā es izmantoju tikai vienu magnētu, tas nozīmē, ka Hall sensors radīs impulsu, kas atkārtojas ik pēc 360 °. Tajā pašā laikā leņķa taimeris ģenerēs 180 impulsus vienā apgriezienā, kurā katrs impulss apzīmē 2 ° rotāciju. Es izvēlos 180 impulsus, nevis, piemēram, 360 °, jo es atklāju, ka 2 ° ir ideāls attālums starp abām iespiestās rakstzīmes kolonnām. Leņķa taimeris visu šo aprēķinu apstrādā automātiski un pielāgosies automātiski, ja rotācijas ātruma maiņas dēļ mainīsies laiks starp diviem sensora impulsiem. Magnēta un Hall sensora stāvoklis ir parādīts pievienotajā fotoattēlā.

4. darbība. Attālā piekļuve

Es gribēju veidu, kā dinamiski mainīt parādāmo tekstu, nevis tikai kodējot to kodā. Esmu izvēlējies BLE, jo tas patērē ļoti mazu enerģijas daudzumu un izmantotās mikroshēmas RN4871 izmērs ir tikai 9x11,5 mm.

Izmantojot BT saiti, ir iespējams mainīt attēlojamo tekstu un tā krāsu - sarkanu vai zaļu. Akumulatora līmeni var arī kontrolēt, lai uzzinātu, kad ir pienācis laiks nomainīt baterijas. Ierīci var vadīt, izmantojot datorprogrammu, kas ieprogrammēta LabVIEW grafikas programmēšanas vidē, vai izmantojot brīvi pieejamas viedtālruņa BLE lietojumprogrammas, kas spēj tieši rakstīt uz izvēlētās pievienotās ierīces BLE raksturlielumiem. Lai nosūtītu informāciju no datora/viedtālruņa uz ierīci, es izmantoju vienu pakalpojumu ar trim īpašībām, katru identificējot ar rokturi.

5. darbība: datora lietojumprogramma

Augšējā kreisajā stūrī ir vadīklas National Instruments BLE servera lietojumprogrammas palaišanai. Tā ir komandrindas lietojumprogramma no NI, kas izveido tiltu starp BLE moduli datorā un LabVIEW. Saziņai tas izmanto HTTP protokolu. Šīs lietojumprogrammas izmantošanas iemesls ir tāds, ka LabVIEW atbalsta tikai Bluetooth Classic, nevis BLE.

Veiksmīgi izveidojot savienojumu, pievienotās ierīces MAC adrese tiek parādīta labajā pusē un šī daļa vairs nav pelēka. Tur mēs varam iestatīt kustīgo grafiku un tās krāsu vai vienkārši nosūtīt kādu modeli, lai ieslēgtu vai izslēgtu gaismas diodes, kad ierīce negriežas, es to izmantoju testēšanas nolūkos.

6. darbība: fonts

Angļu alfabēta fonts tika ģenerēts, izmantojot brīvi pieejamu programmatūru "The Dot Factory", taču pirms augšupielādes mikrokontrollerī man bija jāveic dažas izmaiņas.

Iemesls tam ir PCB izkārtojums, kas nav "kārtībā", kas nozīmē, ka izeja 0 no LED draivera, iespējams, nav pievienota PCB gaismas diodei 0, OUT 1 nav savienota ar LED 1, bet, piemēram, ar LED15, un utt. Otrs iemesls ir programmatūra, kas drīkst ģenerēt tikai 2x8 bitu fontu, bet ierīcei ir 16 gaismas diodes katrai krāsai, tāpēc man vajadzēja 16 bitu augstu fontu. Tāpēc man bija jāizveido programmatūra, kas pārvietotu dažus bitus, lai kompensētu PCB izkārtojumu un apvienot tos līdz vienai 16 bitu vērtībai. Tāpēc LabVIEW programmā es izstrādāju atsevišķu lietojumprogrammu, kas ņem vērā "The Dot Factory" ģenerēto fontu kā ievadi un pārveido to atbilstoši šī projekta vajadzībām. Tā kā sarkanā un zaļā LED PCB izkārtojums ir atšķirīgs, man bija jāizmanto divi fonti. Zaļā fonta izvade ir parādīta attēlā zemāk.

7. solis: Jig programmēšana

Attēlā redzama programmēšanas ierīce, kas tika izmantota ierīces programmēšanai.

Tā kā pēc katras programmēšanas man ir jāuzņem ierīce un jāpagriež tā, lai redzētu izmaiņas, es negribēju izmantot standarta programmēšanas galvenes vai vienkārši lodēt programmēšanas vadus. Es izmantoju Pogo tapas, kuru iekšpusē ir neliela atspere, tāpēc tās ļoti cieši pieguļ PCB caurumiem. Izmantojot šo iestatījumu, es varu ļoti ātri ieprogrammēt mikrokontrolleru, un pēc šo vadu atkausēšanas nav jāuztraucas par vadu programmēšanu vai palikušo lodmetālu.

8. solis: Secinājums

Apkopojot, es vēlos norādīt, ka, izmantojot Angul Timer perifēriju, es veiksmīgi sasniedzu POV ierīci, kas nav atkarīga no rotācijas ātruma, tāpēc parādītās grafikas kvalitāte tiek saglabāta nemainīga gan augstākā, gan zemākā ātrumā.

Rūpīgi projektējot, izdevās ieviest risinājumu ar zemu enerģijas patēriņu, kas pagarinās bateriju kalpošanas laiku. Runājot par šī projekta mīnusiem, es vēlos atzīmēt, ka izlietotās baterijas nav iespējams uzlādēt, tāpēc ik pa laikam ir nepieciešama bateriju nomaiņa. Bez nosaukuma baterijas no vietējā veikala ilgst aptuveni 1 mēnesi, lietojot katru dienu. Lietošana: Šo ierīci var izmantot dažādiem reklāmas mērķiem vai kā mācību līdzekli, piemēram, elektrotehnikas vai fizikas stundās. To var izmantot arī kā terapeitisku palīglīdzekli, lai palielinātu uzmanību tiem, kam ir uzmanības deficīta hiperaktivitātes traucējumi (ADHD) vai kas nomierina trauksmes simptomus.

Pirmā balva PCB dizaina izaicinājumā