Nagyfeszültségű váltakozó elzáródású edzőszemüveg [ATtiny13]: 5 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Az első oktatható anyagomban leírtam, hogyan kell olyan eszközt építeni, amely nagyon hasznos lehet valakinek, aki az amblyopia (lusta szem) kezelésére vágyik. A kialakítás nagyon leegyszerűsített és volt néhány hátránya (két elem használatát igényelte, és a folyadékkristályos paneleket alacsony feszültség hajtotta). Úgy döntöttem, hogy javítom a tervezést feszültségsokszorozó és külső kapcsoló tranzisztorok hozzáadásával. A nagyobb komplexitás megkövetelte az SMD komponensek használatát.

1. lépés: Jogi nyilatkozat

Egy ilyen eszköz használata epilepsziás rohamokat vagy más káros hatásokat okozhat az eszköz felhasználóinak kis részén. Egy ilyen eszköz felépítése mérsékelten veszélyes szerszámokat igényel, és kárt vagy vagyont okozhat. A leírt eszközt saját felelősségére építi és használja

2. lépés: Alkatrészek és eszközök

Alkatrészek és anyagok:

aktív redőnyös 3D szemüveg

ATTINY13A-SSU

18x12 mm-es ON-OFF reteszelő nyomógombos kapcsoló (valami ilyesmi, a kapcsolónak egyenes, keskenyebb vezetékei voltak)

2x SMD 6x6 mm -es tapintható kapcsológombok

2x 10 uF 16V tok A 1206 -os tantál kondenzátor

100 nF 0805 kondenzátor

3x 330 nF 0805 kondenzátor

4x SS14 DO-214AC (SMA) schottky dióda

10k 0805 ellenállás

15k 1206 ellenállás

22k 1206 ellenállás

9x 27ohm 0805 ellenállás

3x 100k 1206 ellenállás

6x BSS138 SOT-23 tranzisztor

3x BSS84 SOT-23 tranzisztor

61x44 mm réz borítású tábla

néhány drótdarab

3 V -os elem (CR2025 vagy CR2032)

szigetelő szalag

cellux

Eszközök:

átlós vágó

fogó

lapos pengés csavarhúzó

kis csavarhúzó

csipesz

svájci bicska

fűrész vagy más szerszám, amely vágja a NYÁK -ot

0,8 mm -es fúrószár

fúrógép vagy forgószerszám

nátrium -perszulfát

műanyag tartály és műanyag szerszám, amellyel kivonható a PCB a maratóoldatból

forrasztóállomás

forrasztani

alufólia

AVR programozó (önálló programozó, mint az USBasp vagy az ArduinoISP)

lézeres nyomtató

fényes papír

ruhák vas

1000 szemcsés száraz/nedves csiszolópapír

krémetisztító

oldószer (például aceton vagy dörzsölő alkohol)

állandó készítő

3. lépés: NYÁK készítése festékátviteli módszerrel

Az F. Cu tükörképét (elülső oldal) fényes papírra kell nyomtatnia lézernyomtatóval (a festéktakarékossági beállítások nélkül). A kinyomtatott kép külső méreteinek 60,96x43,434 mm -nek kell lenniük (vagy a lehető legközelebb). Egyoldalas rézburkolatú táblát használtam, és a másik oldalon vékony huzalokkal kötöttem össze, így nem kellett aggódnom két rézréteg összehangolása miatt. Használhat kétoldalas NYÁK -t, ha úgy tetszik, de a következő utasítások csak az egyoldalas NYÁK -ra vonatkoznak.

Vágja le a NYÁK -ot a nyomtatott kép méretére, és tetszés szerint adhat hozzá néhány mm -t a NYÁK mindkét oldalához (győződjön meg arról, hogy a NYÁK illeszkedik a szemüvegéhez). Ezután meg kell tisztítania a rézréteget nedves finom csiszolópapírral, majd krémetisztítóval távolítsa el a csiszolópapírral maradt részecskéket (használhat mosogatószert vagy szappant is). Ezután tisztítsa meg oldószerrel. Ezt követően nagyon óvatosnak kell lennie, hogy ne érintse meg az ujjaival a rezet.

Helyezze a nyomtatott képet a NYÁK -ra és igazítsa a táblához, majd helyezze a NYÁK -t sík felületre, és fedje le a maximális hőmérsékletre beállított ruhavasalóval. Rövid idő elteltével a papírnak meg kell ragadnia a NYÁK -on. Tartsa nyomva a vasat a NYÁK -hoz és a papírhoz, időnként megváltoztathatja a vas helyzetét. Várjon legalább néhány percet, amíg a papír színe sárgára változik. Ezután tegye a PCB -t papírral vízbe (hozzáadhat krémtisztítót vagy mosogatószert) 20 percig. Ezután dörzsölje a papírt a NYÁK -ból. Ha vannak olyan helyek, ahol a festék nem tapadt a rézhez, használjon állandó jelölőt a festék cseréjéhez.

Keverjen össze friss vizet nátrium -perszulfáttal, és tegyen PCB -t a maratóoldatba. Próbálja 40 ° C -on tartani az oldatot. Műanyag edényt tehet a radiátor vagy más hőforrás tetejére. Időről időre keverje össze az oldatot a tartályban. Várja meg, amíg a fedetlen réz teljesen feloldódik. Ha elkészült, távolítsa el a PCB -t az oldatból, és öblítse le vízzel. Távolítsa el a festéket acetonnal vagy csiszolópapírral.

Fúrjon lyukakat a NYÁK -ba. Csavart használtam középpontként a lyukak középpontjainak kijelöléséhez fúrás előtt.

4. lépés: Forrasztás és programozás mikrokontroller

Fedje le a réznyomokat forrasztással. Ha a nyomok feloldódtak a maratóoldatban, cserélje ki vékony huzalokra. Az ATtiny forrasztása a NYÁK -hoz, valamint a vezetékek, amelyek a mikrokontrollert egy programozóhoz csatlakoztatják. Töltse fel a hv_glasses.hex fájlt, tartsa meg az alapértelmezett biztosíték biteket (H: FF, L: 6A). USBasp -t és AVRDUDE -t használtam. A.hex fájl feltöltéséhez a következő parancsot kellett végrehajtanom:

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

Észreveheti, hogy az első utasításban az ATtiny programozásához használt -B (bitclock) értéket 8 -ról 16 -ra kellett módosítanom. Lassítja a feltöltési folyamatot, de néha szükséges a helyes kommunikáció lehetővé tétele a programozó és a mikrokontroller között.

Miután feltöltötte a.hex fájlt az ATtiny -be, oldja ki a programozó vezetékeket a NYÁK -ról. Forrasztja az alkatrészek többi részét, kivéve a terjedelmes SW1 ON/OFF kapcsolót és tranzisztorokat. Csatlakoztassa a vezetékeket a tábla másik oldalán. Fedje le az egész NYÁK -t, kivéve a tranzisztoros betéteket alumínium fóliával, hogy megvédje a MOSFET -eket elektrosztatikus kisülésektől. Győződjön meg arról, hogy a forrasztóállomás megfelelően földelt. Az alkatrészek elhelyezéséhez használt csipesznek antisztatikus ESD csipesznek kell lennie. Néhány régi csipeszt használtam, amelyek hevertek, de dróttal összekötöttem őket a földdel. Először forraszthatja a BSS138 tranzisztorokat, és ha befejezte, több fóliával borítja a NYÁK-ot, mert a P-csatornás BSS84 MOSFET-ek különösen érzékenyek az elektrosztatikus kisülésre.

A forrasztó SW1 utolsó, döntse meg a vezetékeket, így hasonlít az SS14 diódákhoz vagy a tantál kondenzátorokhoz. Ha az SW1 vezetékek szélesebbek, mint a nyomtatott áramköri lapok, és rövidzárlatot okoznak más pályákon, vágja le őket, hogy ne okozzanak problémát. Használjon megfelelő mennyiségű forrasztást, amíg az SW1 -t PCB -hez csatlakoztatja, mivel a PCB -t és a szemüvegkeretet összefogó szalag közvetlenül az SW1 fölé kerül, és feszültséget okozhat a forrasztási kötésekben. Nem helyeztem semmit a J1-J4-be, az LC panel vezetékeit közvetlenül a NYÁK-hoz forrasztják. Ha elkészült, forrasztja a vezetékeket, amelyek az akkumulátorhoz kerülnek, helyezze közéjük az akkumulátort, és rögzítse a helyére szigetelő szalaggal. Multiméterrel ellenőrizheti, hogy a teljes NYÁK generál-e változó feszültséget a J1-J4 párnákon. Ha nem, mérje meg a feszültségeket a korábbi szakaszokban, ellenőrizze, nincs-e rövidzárlat, nincsenek-e csatlakoztatott vezetékek, nincsenek-e elszakadva a nyomok. Ha a PCB olyan feszültséget generál a J1-J4-en, amely 0V és 10-11V között ingadozik, akkor az LC paneleket J1-J4-re forraszthatja. Forrasztást vagy mérést csak akkor végezzen, ha az akkumulátor ki van kapcsolva.

Ha elektromos szempontból mindent összeállított, akkor a PCB hátlapját szigetelőszalaggal lefedheti, és ragasztószalaggal körülragasztva csatlakoztathatja a szemüvegkerethez. Elrejtse azokat a vezetékeket, amelyek az LC paneleket a NYÁK -hoz kötik, ott, ahol az eredeti elemfedél volt.

5. lépés: Tervezési áttekintés

Felhasználói szempontból a nagyfeszültségű váltakozó elzáródást elősegítő szemüvegek ugyanúgy működnek, mint az első utasításban leírt szemüvegek. A 15 k-os ellenálláshoz csatlakoztatott SW2 megváltoztatja az eszközök frekvenciáját (2,5 Hz, 5,0 Hz, 7,5 Hz, 10,0 Hz, 12,5 Hz), az SW3 pedig a 22 k-os ellenálláshoz kapcsolja, hogy mennyi ideig zárják el az egyes szemeket (L-10%: R-90%, L-30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). A beállítások elvégzése után körülbelül 10 másodpercet kell várnia (10 másodpercig, hogy ne érintse meg a gombokat), hogy az EEPROM -ban tárolja őket, és betöltse őket a kikapcsolás után, a következő eszközindításkor. Mindkét gomb egyidejű megnyomása beállítja az alapértelmezett értékeket.

Azonban csak PB5 (RESET, ADC0) tűt használtam ATtiny bemenetként. Az ADC-t használom a feszültség leolvasására az R1-R3 feszültségosztó kimenetén. Ezt a feszültséget az SW2 és az SW3 megnyomásával tudom megváltoztatni. A feszültség soha nem elég alacsony ahhoz, hogy elindítsa a RESET -et.

A D1-D4 diódák és a C3-C6 kondenzátorok egy 3 fokozatú Dickson töltőszivattyút alkotnak. A töltőszivattyút a mikrokontroller PB1 (OC0A) és PB1 (OC0B) csapjai hajtják. Az OC0A és OC0B kimenetek két 4687,5 Hz -es négyzet alakú hullámformát generálnak, amelyek fázisa 180 fokkal eltolódik (ha az OC0A HIGH, az OC0B LOW, és fordítva). A változó feszültség a mikrovezérlő csapjain a C3-C5 kondenzátor lemezek feszültségét felfelé és lefelé tolja +BATT feszültséggel. A diódák lehetővé teszik a töltés áramlását a kondenzátorból, amelynek felső lemeze (amelyik a diódákhoz van csatlakoztatva) nagyobb feszültségű, mint a felső lemez alacsonyabb feszültsége. Természetesen a diódák csak egy irányban működnek, így a töltés csak egy irányba áramlik, így minden következő kondenzátor sorrendben olyan feszültségre tölt fel, mint az előző kondenzátor. Schottky diódákat használtam, mivel alacsony az előremenő feszültségesésük. Terhelés nélkül a feszültség szorzása 3,93. Gyakorlati szempontból csak a töltőszivattyú kimenetének terhelése 100k ellenállás (az áram egy vagy kettőn halad keresztül egyszerre). E terhelés alatt a töltőszivattyú kimeneti feszültsége 3,93*(+BATT) mínusz 1 V körül, és a töltőszivattyúk hatékonysága megközelítőleg 75%. A D4 és a C6 nem növeli a feszültséget, csak csökkenti a feszültség hullámzását.

A Q1, Q4, Q7 és 100k tranzisztorok a mikrokontroller kimeneteinek alacsony feszültségét a töltőszivattyú kimenetéből származó feszültséggé alakítják át. MOSFET -eket használtam LC -panelek meghajtására, mert az áram csak akkor áramlik át a kapukon, amikor a kapu feszültsége megváltozik. A 27 ohmos ellenállások megvédik a tranzisztorokat a nagy túlfeszültségű kapuáramoktól.

A készülék körülbelül 1,5 mA -t fogyaszt.