Faraday for Fun: elektroniski kauliņi bez baterijām: 12 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

Par muskuļu darbināmām elektroniskām ierīcēm ir bijusi liela interese, lielā mērā pateicoties Perpetual TorchPerpetual Torch, kas pazīstams arī kā LED lukturītis, panākumiem. Lukturis bez baterijām sastāv no sprieguma ģeneratora, lai darbinātu gaismas diodes, no elektroniskās shēmas, lai kondicionētu un uzglabātu sprieguma ģeneratora radīto spriegumu, un augstas efektivitātes baltajām gaismas diodēm. Ar muskuļiem darbināms sprieguma ģenerators ir balstīts uz Faradeja likumu, kas sastāv no caurules ar cilindriskiem magnētiem. Caurule ir uztīta ar magnēta stieples spoli. Kratot cauruli, magnēti šķērso caurules garumu uz priekšu un atpakaļ, tādējādi mainot magnētisko plūsmu caur spoli, un spole rada maiņstrāvas spriegumu. Mēs to atgriezīsim vēlāk Instructable. Šis Instructable parāda, kā izveidot elektroniskus kauliņus bez mīklas. Uzbūvētās vienības fotogrāfija ir redzama zemāk. Bet vispirms daži foni -

1. darbība: elektroniskie kauliņi

Tradicionālo kauliņu vietā ir jauki un forši izmantot elektroniskos kauliņus. Parasti šādi kauliņi sastāv no elektroniskās shēmas un LED displeja. LED displejs varētu būt septiņu segmentu displejs, kas varētu parādīt skaitļus no 1 līdz 6, kā redzams zemāk, vai varbūt, lai atdarinātu tradicionālo kauliņu modeli, tas varētu sastāvēt no 7 gaismas diodēm, kas izvietotas tā, kā parādīts otrajā attēlā. Abiem kauliņu dizainiem ir slēdzis, kas lietotājam ir jānospiež, kad viņa/viņa vēlas “mest kauliņus” (vai “mest kauliņu”?). Slēdzis iedarbina nejaušu skaitļu ģeneratoru, kas ieprogrammēts mikrokontrollerī, un izlases numurs tiek parādīts septiņu segmentu displejā vai LED displejā. Ja lietotājs vēlas jaunu numuru, slēdzis ir jānospiež vēlreiz.

2. solis: kauliņu barošana

Abām iepriekšējā solī parādītajām konstrukcijām ir nepieciešams piemērots barošanas avots, ko var iegūt no sienas kārpas, piemērots taisngriezis, izlīdzinošs kondensators un atbilstošs +5 V regulators. Ja lietotājs vēlas kauliņu pārnesamību, sienas kārpu transformators jāaizstāj ar piemērotu akumulatoru, piemēram, 9 V akumulatoru. Pastāv arī citas akumulatora iespējas, piemēram, lai varētu darbināt kauliņus no vienas AA vai AAA baterijas, normāls lineārais regulators nedarbosies. Lai iegūtu +5V kauliņu darbībai, jāizmanto piemērots pastiprināšanas tipa līdzstrāvas pārveidotājs. Attēlā parādīts +5 V barošanas avots, kas piemērots darbam ar kauliņiem no sienas 9 V akumulatora, un otrs attēls parāda shematisku +5 V barošanas avotu no 1,5 V AA vai AAA tipa akumulatora, izmantojot TPS61070 pastiprināšanas līdzstrāvas pārveidotāju.

3. solis: brīva jauda: izmantojiet muskuļus …

Šis solis apraksta ar muskuļiem darbināmu sprieguma ģeneratoru. Ģenerators sastāv no 6 collu Perspex caurules un ārējā diametra 15 mm. Iekšējais diametrs ir 12 mm. Uz caurules ārējās virsmas tiek apstrādāta aptuveni 1 mm dziļa un 2 collas gara grope. Šī rieva ir aptīta ar aptuveni 1500 apgriezieniem ar 30 SWG magnēta vadiem. Caurulē ir ievietots trīs retzemju cilindrisku magnētu komplekts. Magnētu diametrs ir 10 mm un garums 10 mm. Pēc magnētu ievietošanas mēģenē caurules galus aizzīmogo ar apaļiem PCB materiāla gabaliņiem un pielīmē ar divdaļīgu epoksīdu un ar dažiem triecienu absorbējošiem spilventiņiem iekšpusē (es izmantoju IC iepakojuma putas). Šāda caurule ir pieejama McMaster (mcmaster.com), daļas numurs: 8532K15. Magnētus var iegādāties vietnē amazingmagnets.com. Daļa # D375D.

4. solis: sprieguma ģeneratora veiktspēja

Cik labi darbojas muskuļu jaudas sprieguma ģenerators? Šeit ir daži osciloskopa ekrānuzņēmumi. Ar maigu kratīšanu ģenerators nodrošina aptuveni 15 V maksimumu. Īssavienojuma strāva ir aptuveni 680 mA. Šim projektam pilnīgi pietiek.

5. solis: kauliņu shēma

Šis solis parāda kauliņu shēmu. Tas sastāv no taisngrieža diodes tilta ķēdes, lai izlīdzinātu Faraday ģeneratora radīto maiņstrāvu un filtrētu ar 4700uF/25V elektrolītisko kondensatoru. Kondensatora spriegumu regulē ar LDO, LP-2950 ar 5V izejas spriegumu, ko izmanto, lai nodrošinātu barošanas spriegumu pārējai ķēdei, kas sastāv no mikrokontrollera un gaismas diodēm. Es izmantoju 7 augstas efektivitātes 3 mm zilas gaismas diodes caurspīdīgā iepakojumā, kas sakārtots “kauliņu” formā. Gaismas diodes kontrolē 8 kontaktu AVR mikrokontrolleris ATTiny13. Sprieguma izeja no faraday ģeneratora ir impulsa izeja. Šo impulsa izeju kondicionē ar rezistora (1,2KOhm) un Zenera diodes (4,7V) palīdzību. Kondicionētā sprieguma impulsus uztver mikrokontrolleris, lai noteiktu, vai caurule tiek kratīta. Kamēr caurule ir sakrata, mikrokontrolleris gaida. Kad lietotājs pārstāj kratīt mēģeni, mikrokontrolleris ģenerē nejaušu skaitli, izmantojot iekšējo 8 bitu taimeri, kas darbojas brīvās darbības režīmā, un izvades gaismas diodēs izvada nejaušo skaitli no 1 līdz 6. Pēc tam mikrokontrolleris atkal gaida, kamēr lietotājs vēlreiz sakrata cauruli. Kad gaismas diodes parāda nejaušu skaitli, kondensatora pieejamā uzlāde ir pietiekama, lai gaismas diodes iedegtos vidēji apmēram 10 sekundes. Lai iegūtu jaunu izlases numuru, lietotājam vēlreiz dažas reizes jāsakrata caurule.

6. darbība: mikrokontrollera programmēšana

Tiny13 mikrokontrolleris darbojas ar iekšējo RC oscilatoru, kas ieprogrammēts ģenerēt 128KHz pulksteņa signālu. Šis ir zemākais pulksteņa signāls, ko Tiny13 var radīt iekšēji, un tas ir izvēlēts, lai samazinātu mikrokontrollera patērēto strāvu. Kontrolieris ir ieprogrammēts C, izmantojot AVRGCC kompilatoru, un šeit ir redzama plūsmas diagramma. es izmantoju STK500, lai ieprogrammētu savu Tiny, bet jūs varat atsaukties uz šo pamācību, ja vēlaties AVR Dragon programmētāju: https://www.instructables.com/id/Help%3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- līdz 8 bitu AVR-Pr/

7. darbība: vadības programmatūra

/*Elektroniskais akumulators mazāk kauliņu*//*Dhananjay Gadre*//*2007. gada 20. septembris*//*Tiny13 procesors ar 128 KHz iekšējo RC oscilatoru*//*7 gaismas diodes, kas savienotas šādi: LED0 - PB1LED1, 2 - PB2LED3, 4 - PB3LED5, 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4 Impulsu ievade no spoles ir ieslēgta PB0*/ #include #include #include #includeconst char ledcode PROGMEM = {0xfc, 0xee, 0xf8, 0xf2, 0xf0, 0xe2, 0xfe}; main () {unsigned char temp = 0; int count = 0; DDRB = 0xfe; /*PB0 ir ievade*/TCCR0B = 2; /*dalīt ar 8*/TCCR0A = 0; TCNT0 = 0; PORTB = 254; /*atspējot visas gaismas diodes*/kamēr (1) {/*gaidiet, līdz pulss palielināsies*/kamēr ((PINB & 0x01) == 0); _delay_loop_2 (50); /*pagaidiet, līdz pulss samazināsies*/ kamēr ((PINB & 0x01) == 0x01); _delay_loop_2 (50); skaits = 5000; while ((skaits> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {count--; } ja (skaits == 0) /* vairs nav impulsa, tāpēc parādiet nejaušu skaitli* / {PORTB = 0xfe; /*visas gaismas diodes izslēgtas*/ _delay_loop_2 (10000); temperatūra = TCNT0; temp = temp%6; temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp]); PORTB = temp; }}}

8. solis: shēmas montāža

Šeit ir daži attēli no elektronisko kauliņu montāžas posmiem. Elektroniskā shēma ir samontēta uz perforatora, kas ir pietiekami šaurs, lai ievietotu perspex caurulē. Elektroniskās ķēdes norobežošanai tiek izmantota identiska perspex caurule, ko izmanto sprieguma ģeneratoram.

9. solis: Pabeigta montāža

Faradeja sprieguma ģenerators un elektroniskā kauliņu ķēde tagad ir savienoti mehāniski un elektriski. Sprieguma ģeneratora caurules izejas spailes ir savienotas ar elektronisko kauliņu ķēdes 2 kontaktu ieejas savienotāju. Abas caurules ir savienotas kopā ar kabeļu saiti un papildu drošībai salīmētas kopā ar 2 daļu epoksīdu. Es izmantoju AralditeAraldite.

10. darbība. Elektronisko kauliņu izmantošana bez baterijām

Kad montāža ir pabeigta un abas caurules ir nostiprinātas kopā, kauliņi ir gatavi lietošanai. Vienkārši sakratiet to pāris reizes, un parādīsies nejaušs skaitlis. Vēlreiz sakratiet, un parādās vēl viens nejaušs gadījums. Videoklips par darbībā esošajiem kauliņiem ir pieejams šeit, arī šajā Instructables videoklipā:

11. darbība: atsauces un dizaina faili

Šī projekta pamatā ir mani iepriekš publicētie raksti. proti:

1. "Jaudas ģenerators pārnēsājamām lietojumprogrammām", Ķēdes pagrabs, 2006. gada oktobris 2. "Kinētiskā tālvadība", Marka: 2007. gada novembris, 12. izdevums. C avota koda fails ir pieejams šeit. Tā kā projekts pirmo reizi tika prototipēts, es izveidoju PCB, izmantojot ērgli. Lūk, kā tas izskatās tagad. Ērgļa shematiskie un tāfeles faili ir šeit. Lūdzu, ņemiet vērā, ka, salīdzinot ar prototipu, galīgās PCB sastāvdaļas ir sakārtotas nedaudz savādāk. Atjauninājums (2008. gada 15. septembris): pievienots BOM fails

12. solis: Es zinu, ka vēlaties vairāk

Elektroniskie kauliņi ar tikai vienu displeju? Bet es spēlēju daudzas spēles, kurām nepieciešami divi kauliņi. Labi, es zinu, ka tu to vēlies. Lūk, ko es esmu mēģinājis veidot. Man ir sagatavota šīs jaunākās versijas PCB, tikai gaidot kādu brīvu laiku, lai pabeigtu kodu un pārbaudītu tāfeli. Es ievietošu projektu šeit, kad tas būs pabeigts … Līdz tam izbaudiet vienu kauliņu.