Faraday for Fun: elektronikus elem nélküli kocka: 12 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:44

Nagy érdeklődés mutatkozott az izommeghajtású elektronikus eszközök iránt, nagyrészt a Perpetual TorchPerpetual Torch, más néven akkumulátor nélküli LED-es zseblámpa sikere miatt. Az elem nélküli elemlámpa egy feszültséggenerátorból áll, amely táplálja a LED-eket, egy elektronikus áramkörből, amely a feszültséggenerátor által előállított feszültséget kondenzálja és tárolja, valamint nagy hatásfokú fehér LED-ekből. Az izomhajtású feszültséggenerátor a Faraday -törvényen alapul, amely hengeres mágnesekkel ellátott csőből áll. A csövet mágneshuzal tekercsel tekercselik. A cső rázásakor a mágnesek előre -hátra haladnak a cső hosszán, ezáltal megváltoztatva a mágneses fluxust a tekercsen, és a tekercs ezért váltakozó feszültséget termel. Erre később visszatérünk az Instructable -ban. Ez az Instructable bemutatja, hogyan kell felépíteni egy elektronikus, üst nélküli kockát. Az alábbiakban egy fénykép látható az épített egységről. De először némi háttér -

Lépés: Elektronikus kocka

A hagyományos kocka helyett szép és jó elektronikus kocka használata. Általában egy ilyen kocka egy elektronikus áramkörből és egy LED kijelzőből áll. A LED -kijelző lehet egy hét szegmenses kijelző, amely 1 és 6 közötti számokat jeleníthet meg, amint az alább látható, vagy talán, hogy a hagyományos kockamintát utánozza, 7 LED -ből állhat, amelyek a második ábrán látható módon vannak elrendezve. Mindkét kocka kivitelben van egy kapcsoló, amelyet a felhasználónak meg kell nyomnia, amikor "dobni akar" (vagy "dobni a kockával"?). A kapcsoló beindítja a mikrokontrollerbe programozott véletlenszám -generátort, majd a véletlenszám megjelenik a hét szegmenses kijelzőn vagy a LED -kijelzőn. Amikor a felhasználó új számot szeretne, a gombot újra meg kell nyomni.

2. lépés: Tápellátás a kocka számára

Mindkét, az előző lépésben bemutatott kivitelhez megfelelő tápegységre van szükség, amely egy fali szemölcsből származhat, megfelelő egyenirányítóra, simító kondenzátorra és megfelelő +5 V -os szabályozóra. Ha a felhasználó a kocka hordozhatóságát szeretné, akkor a fali szemölcs transzformátort ki kell cserélni egy megfelelő elemre, mondjuk egy 9 V -os elemre. Az akkumulátornak más lehetőségei is vannak, például, hogy a kockákat egyetlen AA vagy AAA elemről tudja működtetni, a normál lineáris szabályozó nem fog működni. Ahhoz, hogy a kocka működéséhez +5 V-ot származzon, megfelelő erősítő típusú DC-DC átalakítót kell használni. Az ábra egy +5 V-os tápegységet szemléltet, amely alkalmas kockaműveletekhez egy 9 V-os fali elemről, a másik ábra pedig a +5 V-os tápegység sematikus ábráját mutatja 1,5 V-os AA vagy AAA típusú elemről, TPS61070 erősítő DC-DC átalakító használatával.

3. lépés: Szabad erő: Használd az izmaidat…

Ez a lépés az izommeghajtású feszültséggenerátort írja le. A generátor 6 hüvelykes Perspex csőből és 15 mm külső átmérőből áll. A belső átmérő 12 mm. A cső külső felületén körülbelül 1 mm mély és 2 hüvelyk hosszú horony van megmunkálva. Ez a horony körülbelül 1500 fordulattal van feltekerve 30 SWG mágneshuzalral. A csőbe három ritkaföldfém henger alakú mágnesből álló készletet helyeznek. A mágnesek 10 mm átmérőjűek és 10 mm hosszúak. A mágnesek csőbe történő behelyezése után a cső végeit kör alakú csupasz PCB -anyaggal lezárjuk, és kétrészes epoxiddal és néhány ütéscsillapító betéttel ragasztjuk (IC csomagolóhabot használtam). Ilyen cső beszerezhető a McMaster -től (mcmaster.com), cikkszám: 8532K15. A mágneseket a amazingmagnets.com webhelyen lehet megvásárolni. Rész # D375D.

4. lépés: A feszültséggenerátor teljesítménye

Milyen jól működik az izomfeszültség -generátor? Íme néhány oszcilloszkóp képernyőkép. A gyengéd rázkódásokkal a generátor körülbelül 15 V -os csúcsot biztosít. A rövidzárlati áram körülbelül 680 mA. Elégséges ehhez a projekthez.

5. lépés: Kockavázlat

Ez a lépés a kockák kapcsolási rajzát mutatja. Egy egyenirányító dióda hídáramkörből áll, hogy kiegyenlítse a Faraday -generátor által előállított és 4700uF/25V elektrolitikus kondenzátorral szűrt váltakozó feszültséget. A kondenzátor feszültségét LDO, LP-2950 szabályozza, 5V kimeneti feszültséggel, amelyet a tápfeszültség biztosítására használnak az áramkör többi részére, amely mikrokontrollerből és LED-ekből áll. 7 nagy hatásfokú, 3 mm-es kék LED-et használtam átlátszó csomagolásban, „kocka” formában. A LED-eket egy 8 tűs AVR mikrovezérlő, az ATTiny13 vezérli. A faraday generátor feszültségkimenete impulzusos kimenet. Ezt az impulzus kimenetet ellenállás (1,2KOhm) és Zener dióda (4,7V) segítségével kondicionálják. A kondicionált feszültségimpulzusokat a mikrokontroller érzékeli annak megállapítására, hogy a cső rázkódik -e. Amíg a csövet rázza, a mikrokontroller vár. Amint a felhasználó abbahagyja a cső rázását, a mikrokontroller véletlen számot generál, egy szabadon futó üzemmódban működő belső 8 bites időzítő segítségével, és a kimeneti LED-eken 1 és 6 közötti véletlenszámot ad ki. A mikrokontroller ezután ismét várja, hogy a felhasználó ismét rázza a csövet. Ha a LED -ek véletlenszerű számot jelenítenek meg, a kondenzátoron rendelkezésre álló töltés elegendő ahhoz, hogy a LED -ek átlagosan körülbelül 10 másodpercig világítsanak. Új véletlen szám megszerzéséhez a felhasználónak néhányszor meg kell ráznia a csövet.

6. lépés: A mikrokontroller programozása

A Tiny13 mikrovezérlő egy belső RC oszcillátorral működik, amely 128KHz órajel generálására van programozva. Ez a legalacsonyabb órajel, amelyet a Tiny13 képes belsőleg generálni, és a mikrovezérlő által fogyasztott áram minimalizálása érdekében van kiválasztva. A vezérlő az AVRGCC fordító segítségével C -be van programozva, és a folyamatábra itt látható. A vezérlő biztosíték bitjei szintén itt látható. Az STK500-at használtam a Tiny programozásához, de ezt az Instructable-t használhatja, ha inkább AVR Dragon programozót szeretne: https://www.instructables.com/id/Help%3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- -8 bites AVR-Pr/

7. lépés: Vezérlő szoftver

/*Elektronikus akkumulátor kevesebb kockával*//*Dhananjay Gadre*//*2007. szeptember 20.*//*Tiny13 processzor @ 128KHz belső RC oszcillátor*//*7 LED az alábbiak szerint csatlakoztatva LED0 - PB1LED1, 2 - PB2LED3, 4 - PB3LED5, 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4 A tekercs impulzusos bemenete 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 bemenet*/TCCR0B = 2; /*osztani 8*/TCCR0A = 0; TCNT0 = 0; PORTB = 254; /*letiltja az összes LED -et*/amíg (1) {/*várja meg, amíg a pulzus magas lesz*/közben ((PINB & 0x01) == 0); _delay_loop_2 (50); /*várja meg, amíg az impulzus lecsökken*/ while ((PINB & 0x01) == 0x01); _delay_loop_2 (50); szám = 5000; while ((szám> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {count--; } if (count == 0) /* nincs több impulzus, ezért jelenítsen meg egy véletlen számot* / {PORTB = 0xfe; /*minden LED nem világít*/ _delay_loop_2 (10000); hőmérséklet = TCNT0; temp = temp%6; temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp]); PORTB = hőmérséklet; }}}

8. lépés: Az áramkör összeszerelése

Íme néhány kép az elektronikus kockák összeszerelési szakaszáról. Az elektronikus áramkört egy olyan keskeny parkettalapra szerelik fel, amely egy perspex csőbe kerül. A feszültséggenerátorhoz használt azonos perspex csövet használják az elektronikus áramkör lezárására.

9. lépés: Az összeszerelés befejezése

A Faraday feszültséggenerátor és az elektronikus kockaáramkör most mechanikusan és elektromosan is összekötő. A feszültséggenerátor cső kimeneti kapcsai az elektronikus kockaáramkör 2 pólusú bemeneti csatlakozójához vannak csatlakoztatva. Mindkét csövet kábelkötegelővel kötik össze, és a nagyobb biztonság érdekében 2 részből álló epoxiddal ragasztják össze. Az AralditeAraldite -ot használtam.

10. lépés: Az akkumulátor nélküli elektronikus kocka használata

Miután az összeszerelés befejeződött, és a két cső rögzítve van, a kocka használatra kész. Csak rázza meg néhányszor, és egy véletlenszerű szám jelenik meg. Rázza fel újra, és újabb véletlen jön elő. A kocka működéséről készült videó itt található, szintén ebben az Instructables videóban:

11. lépés: Hivatkozások és tervezési fájlok

Ez a projekt a korábban megjelent cikkeimen alapul. ugyanis:

1. "Áramfejlesztő hordozható alkalmazásokhoz", áramköri pince, 2006. október 2. "Kinetic Remote Control", Gyártmány: 2007. november, 12. kiadás. A C forráskód fájl itt érhető el. Mivel a projektet először prototípusozták, sasból készült PCB -t készítettem. Így néz ki most. Az Eagle sematikus és táblás fájljai itt találhatók. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a prototípushoz képest a végső NYÁK -alkatrészek kissé eltérően vannak elrendezve. Frissítés (2008. szeptember 15.): BOM fájl hozzáadva

12. lépés: Tudom, hogy többet akarsz

Elektronikus kockák egyetlen kijelzővel? De sok olyan játékot játszok, amelyhez két kocka kell. Oké, tudom, hogy ezt akarod. Itt van az, amit megpróbáltam felépíteni. Készen áll az új verzió NYÁK -ja, csak várok egy kis szabad időt a kód befejezésére és a tábla tesztelésére. Ha elkészül, közzéteszek itt egy projektet … Addig is élvezze az egyetlen kockát.