Augstsprieguma mainīgas oklūzijas treniņbrilles [ATtiny13]: 5 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Savā pirmajā pamācībā es esmu aprakstījis, kā izveidot ierīci, kurai vajadzētu būt diezgan noderīgai kādam, kurš vēlas ārstēt ambliopiju (slinks acs). Dizains bija ļoti vienkāršots un tam bija daži trūkumi (tam bija jāizmanto divas baterijas, un šķidro kristālu paneļus darbināja zemspriegums). Es nolēmu uzlabot dizainu, pievienojot sprieguma reizinātāju un ārējos komutācijas tranzistorus. Lielāka sarežģītība prasīja SMD komponentu izmantošanu.

1. darbība. Atruna

Šādas ierīces lietošana nelielai ierīces lietotāju daļai var izraisīt epilepsijas lēkmes vai citus nelabvēlīgus efektus. Lai izveidotu šādu ierīci, ir jāizmanto vidēji bīstami instrumenti, un tā var nodarīt kaitējumu īpašumam. Aprakstīto ierīci veidojat un lietojat uz savu risku

2. darbība: detaļas un rīki

Detaļas un materiāli:

aktīvās aizvara 3D brilles

ATTINY13A-SSU

18x12 mm ieslēgšanas-izslēgšanas spiedpogas slēdzis (kaut kas līdzīgs šim, manam slēdzim bija taisni, šaurāki vadi)

2x SMD 6x6mm taustes slēdža pogas

2x 10 uF 16V korpuss A 1206 tantala kondensators

100 nF 0805 kondensators

3x 330 nF 0805 kondensators

4x SS14 DO-214AC (SMA) skotijas diode

10k 0805 rezistors

15k 1206 rezistors

22k 1206 rezistors

9x 27ohm 0805 rezistors

3x 100k 1206 rezistors

6x BSS138 SOT-23 tranzistors

3x BSS84 SOT-23 tranzistors

61x44mm vara pārklāts dēlis

daži stieples gabali

3V akumulators (CR2025 vai CR2032)

izolācijas lente

līmlente

Rīki:

diagonālais griezējs

knaibles

plakans skrūvgriezis

mazs skrūvgriezis

pincetes

komunālais nazis

zāģis vai cits instruments, ar kuru var sagriezt PCB

Urbis 0,8 mm

urbis vai rotējošs instruments

nātrija persulfāts

plastmasas trauks un plastmasas instruments, ko var izmantot, lai izņemtu PCB no kodināšanas šķīduma

lodēšanas stacija

lodēt

alumīnija folijs

AVR programmētājs (atsevišķs programmētājs, piemēram, USBasp vai varat izmantot ArduinoISP)

lāzera printeris

spīdīgs papīrs

drēbju gludeklis

1000 smilšu smilšpapīrs ar sausu/mitru smilšpapīru

krēma tīrītājs

šķīdinātājs (piemēram, acetons vai berzes alkohols)

pastāvīgs veidotājs

3. darbība. PCB izgatavošana, izmantojot tonera pārsūtīšanas metodi

Jums ir jāizdrukā F. Cu spoguļattēls (priekšpusē) uz spīdīga papīra, izmantojot lāzera printeri (bez ieslēgtiem tonera taupīšanas iestatījumiem). Drukātā attēla ārējiem izmēriem jābūt 60,96x43,434 mm (vai pēc iespējas tuvāk). Esmu izmantojis vienpusēju vara pārklājumu plāksni un izveidojis savienojumus otrā pusē ar plāniem vadiem, tāpēc man nebija jāuztraucas par divu vara slāņu izlīdzināšanu. Ja vēlaties, varat izmantot abpusēju PCB, bet nākamie norādījumi būs paredzēti tikai vienpusējai PCB.

Izgrieziet PCB drukātā attēla izmērā, ja vēlaties, varat pievienot dažus mm katrā PCB pusē (pārliecinieties, vai PCB atbilst jūsu brillēm). Tālāk jums būs jānotīra vara slānis, izmantojot mitru smalku smilšpapīru, pēc tam ar krēmveida tīrīšanas līdzekli (varat izmantot arī mazgāšanas līdzekli vai ziepes). Pēc tam notīriet to ar šķīdinātāju. Pēc tam jums jābūt ļoti uzmanīgam, lai ar pirkstiem nepieskartos varam.

Ielieciet drukātu attēlu uz PCB un izlīdziniet to ar plāksni. Pēc tam novietojiet PCB uz līdzenas virsmas un pārklājiet to ar drēbju gludekli, kas iestatīts uz maksimālo temperatūru. Pēc īsa brīža papīram vajadzētu pielipt pie PCB. Turiet dzelzi piespiestu pie PCB un papīra, laiku pa laikam jūs varat mainīt dzelzs stāvokli. Pagaidiet vismaz dažas minūtes, līdz papīrs mainīs dzeltenu krāsu. Tad ielieciet PCB ar papīru ūdenī (varat pievienot krējuma tīrīšanas līdzekli vai mazgāšanas līdzekli) 20 minūtes. Pēc tam berzējiet papīru no PCB. Ja ir vietas, kur toneris nav pielipis pie vara, tonera nomaiņai izmantojiet pastāvīgu marķieri.

Sajauciet svaigu ūdeni ar nātrija persulfātu un ievietojiet PCB kodināšanas šķīdumā. Mēģiniet uzglabāt šķīdumu 40 ° C temperatūrā. Jūs varat novietot plastmasas trauku uz radiatora vai cita siltuma avota. Laiku pa laikam sajauciet šķīdumu traukā. Pagaidiet, līdz nesegtais varš pilnībā izšķīst. Kad tas ir izdarīts, noņemiet PCB no šķīduma un noskalojiet to ūdenī. Noņemiet toneri ar acetonu vai smilšpapīru.

Izurbiet caurumus PCB. Pirms urbšanas es izmantoju skrūvi kā centrālo perforatoru, lai atzīmētu caurumu centrus.

4. solis: Lodēšanas un programmēšanas mikrokontrolleris

Pārklājiet vara celiņus lodētavā. Ja kodināšanas šķīdumā tika izšķīdinātas pēdas, nomainiet tās ar plānām stieplēm. Lodēt ATtiny pie PCB, kā arī vadus, kas savienos mikrokontrolleru ar programmētāju. Augšupielādējiet hv_glasses.hex, paturiet noklusējuma drošinātāju bitus (H: FF, L: 6A). Es izmantoju USBasp un AVRDUDE. Lai augšupielādētu.hex failu, man bija jāizpilda šāda komanda:

avrdude -c usbasp -p t13 -B 16 -U zibspuldze: w: hv_glasses.hex

Jūs varat pamanīt, ka man vajadzēja mainīt -B (bitclock) vērtību no 8, ko izmantoju ATtiny programmēšanai pirmajā pamācībā, līdz 16. Tas palēnina augšupielādes procesu, bet dažreiz ir nepieciešams ļaut pareizi sazināties starp programmētāju un mikrokontrolleri.

Pēc.hex faila augšupielādes ATtiny, atlaidiniet programmētāja vadus no PCB. Lodēt pārējās sastāvdaļas, izņemot lielgabarīta SW1 ON/OFF slēdzi un tranzistorus. Izveidojiet savienojumus tāfeles otrā pusē ar vadiem. Pārklājiet visu PCB, izņemot tranzistora paliktņus, ar alumīnija foliju, lai aizsargātu MOSFET, kas veido elektrostatisko izlādi. Pārliecinieties, vai lodēšanas stacija ir pareizi iezemēta. Komponentu ievietošanai izmantotajiem pincetēm jābūt antistatiskām ESD. Es izmantoju dažus vecus pincetes, kas gulēja apkārt, bet es tos savienoju ar zemi ar vadu. Jūs varat vispirms pielodēt BSS138 tranzistorus un pēc pabeigšanas pārklāt PCB ar vairāk folijas, jo P-kanālu BSS84 MOSFET ir īpaši neaizsargāti pret elektrostatisko izlādi.

Lodmetāls SW1 pēdējais, pagrieziet tā vadus, lai tas izskatās līdzīgi kā SS14 diodes vai tantala kondensatori. Ja SW1 vadi ir platāki par PCB paliktņiem un tiem ir īssavienojums ar citām sliedēm, nogrieziet tos, lai tie neradītu nekādas problēmas. Savienojot SW1 ar PCB, izmantojiet pienācīgu daudzumu lodēšanas, jo lente, kas saturēs PCB un brilles rāmi, pāries tieši virs SW1, un tā var nedaudz sasprindzināt lodēšanas savienojumus. Es neko neievietoju J1-J4, LC paneļa vadi tiks pielodēti tieši pie PCB. Kad esat pabeidzis, pielodējiet vadus, kas nonāks pie akumulatora, ievietojiet akumulatoru starp tiem un nostipriniet to vietā ar izolācijas lenti. Varat izmantot multimetru, lai pārbaudītu, vai pilnā PCB rada mainīgu spriegumu uz J1-J4 spilventiņiem. Ja nē, izmēriet spriegumu iepriekšējos posmos, pārbaudiet, vai nav īssavienojumu, neslēgtu vadu, bojātu celiņu. Kad jūsu PCB ģenerē spriegumu J1-J4, kas svārstās starp 0V un 10-11V, jūs varat lodēt LC paneļus uz J1-J4. Lodēšanu vai mērījumus veicat tikai tad, kad akumulators ir atvienots.

Kad viss ir salikts kopā no elektriskā viedokļa, jūs varat pārklāt PCB aizmuguri ar izolācijas lenti un savienot PCB ar brilles rāmi, uzliekot ap to lenti. Paslēpiet vadus, kas savieno LC paneļus ar PCB vietā, kur bija oriģinālais akumulatora pārsegs.

5. darbība: dizaina pārskats

No lietotāja viedokļa augstsprieguma mainīgās okluzijas mācību brilles darbojas tāpat kā brilles, kas aprakstītas manā pirmajā pamācībā. SW2, kas savienots ar 15 k rezistoru, maina ierīču frekvenci (2,5 Hz, 5,0 Hz, 7,5 Hz, 10,0 Hz, 12,5 Hz), un SW3, kas savienots ar 22 k rezistoru, maina katras acs slēgšanas laiku (L-10%: R-90%, L-30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). Pēc iestatījumu iestatīšanas jums jāgaida apmēram 10 sekundes (10 sekundes, nepieskaroties nevienai pogai), lai nākamajā ierīces palaišanas brīdī tie tiktu saglabāti EEPROM un ielādēti pēc izslēgšanas. Nospiežot abas pogas vienlaicīgi, tiek iestatītas noklusējuma vērtības.

Tomēr kā ievadi es izmantoju tikai PB5 (RESET, ADC0) tapu ATtiny. Es izmantoju ADC, lai nolasītu spriegumu sprieguma dalītāja izejā, kas izgatavota no R1-R3. Es varu mainīt šo spriegumu, nospiežot SW2 un SW3. Spriegums nekad nav pietiekami zems, lai aktivizētu atiestatīšanu.

Diodes D1-D4 un kondensatori C3-C6 veido 3 pakāpju Diksona uzlādes sūkni. Uzlādes sūkni darbina mikrokontrollera tapas PB1 (OC0A) un PB1 (OC0B). OC0A un OC0B izejas ģenerē divas 4687,5 Hz kvadrātveida viļņu formas, kuru fāze ir nobīdīta par 180 grādiem (ja OC0A ir AUGSTS, OC0B ir ZEMS un otrādi). Mainot spriegumu uz mikrokontrolleru tapām, spriegums uz C3-C5 kondensatora plāksnēm tiek paaugstināts un samazināts par +BATT spriegumu. Diodes ļauj uzlādēt lādiņu no kondensatora, kura augšējai plāksnei (tai, kas savienota ar diodēm) ir augstāks spriegums līdz tai, kurai augšējā plāksnei ir zemāks spriegums. Protams, diodes darbojas tikai vienā virzienā, tāpēc lādiņš plūst tikai vienā virzienā, tāpēc katrs nākamais kondensators pēc kārtas uzlādējas līdz spriegumam, kas ir augstāks nekā iepriekšējā kondensatorā. Esmu izmantojis Schottky diodes, jo tām ir zems sprieguma kritums uz priekšu. Sprieguma reizināšana bez slodzes ir 3,93. No praktiskā viedokļa tikai uzlādes sūkņa izejas slodze ir 100k rezistori (strāva plūst caur 1 vai 2 no tiem vienlaikus). Pie šīs slodzes uzlādes sūkņa izejas spriegums ir 3,93*(+BATT) mīnus aptuveni 1 V, un uzlādes sūkņu efektivitāte ir aptuveni 75%. D4 un C6 nepalielina spriegumu, tie tikai samazina sprieguma viļņošanos.

Tranzistori Q1, Q4, Q7 un 100k rezistori pārveido zemo spriegumu no mikrokontrollera izejām uz spriegumu no uzlādes sūkņa izejas. Esmu izmantojis MOSFET, lai vadītu LC paneļus, jo strāva plūst caur to vārtiem tikai tad, kad mainās vārtu spriegums. 27 omi rezistori aizsargā tranzistorus no lielām pārsprieguma vārtu strāvām.

Ierīce patērē aptuveni 1,5 mA.