התמדה של Spinner Fidget Spinner: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

זהו ספינר פידג'ט שמשתמש באפקט התמדה של חזון המהווה אשליה אופטית לפיה מספר תמונות נפרדות מתמזגות לתמונה אחת בנפש האדם.

ניתן לשנות את הטקסט או הגרפיקה באמצעות קישור Bluetooth נמוך אנרגיה באמצעות יישום PC שתכנתתי ב- LabVIEW או באמצעות אפליקציית BLE החכמה של הטלפון החכם.

כל הקבצים זמינים. סכמטי וקושחה מצורפים למדריך זה. קבצי Gerber זמינים בקישור הזה מכיוון שאני לא יכול להעלות כאן קובצי zip: Gerbers

שלב 1: ההבדל בין התקני POV אחרים בשוק

אחד המאפיינים החשובים ביותר הוא שהגרפיקה המוצגת אינה תלויה במהירות הסיבוב הודות לפתרון החדשני שלה לשמירה על מסלול זווית הסיבוב. המשמעות היא שהגרפיקה המוצגת נתפסת זהה הן במהירויות סיבוב גבוהות והן נמוכות יותר (למשל, כאשר מסתובב הפידג'ט מאט כאשר הוא מוחזק ביד). עוד בנושא בשלב 3.

זהו גם אחד ההבדלים העיקריים בין מכשירי POV שונים בשוק (שעוני POV וכו ') אשר חייבים להיות בעלי מהירות סיבוב קבועה על מנת שהתמונה תוצג בצורה נכונה. כמו כן, ראוי לציין כי כל הרכיבים נבחרים כבעלות צריכת האנרגיה הנמוכה ביותר האפשרית במטרה להאריך את חיי הסוללה

שלב 2: תיאור טכני

היא משתמשת בבקר מיקרו -שבב PIC 16F1619 משופר כליבה. ל- MCU מובנה היקפי טיימר זוויתי העושה שימוש בחיישן אולם רב קוטבי DRV5033 ומגנט אחד כדי לשמור על מסלול זווית הסיבוב הנוכחית.

הגרפיקה מוצגת באמצעות 32 נוריות, 16 דיודות פולטות אור ירוק ואדום (זרם נומינלי 2mA). הדיודות מונעות על ידי שני מנהלי התקני TLC59282 TLC59282 של 16 ערוצים המחוברים בשרשרת דייזי. על מנת לקבל גישה מרחוק למכשיר, יש מודול Bluetooth נמוך אנרגיה RN4871 המתקשר אל המיקרו -בקר באמצעות ממשק UART. ניתן לגשת למכשיר ממחשב אישי או מסמארטפון. המכשיר מופעל באמצעות כפתור מגע קיבולי המוטבע מתחת למסכת הלחמה שעל הלוח המודפס. הפלט מה IC PCF8883 הקיבולי מוזן לשער ההיגיון OR BU4S71G2. הקלט השני לשערי OR הוא אות מה- MCU. הפלט משערי OR מחובר לסיכה אפשר של ממיר הורדה TPS62745. באמצעות התקנה זו אני יכול להפעיל/לכבות את המכשיר באמצעות כפתור מגע אחד בלבד. ניתן להשתמש בלחצן קיבולי גם לשינוי בין מצבי פעולה שונים או למשל הפעלת רדיו ה- Bluetooth רק בעת הצורך על מנת לחסוך באנרגיה.

ממיר שלב TPS62745 ממיר 6V נומינלי מהסוללות ל- 3.3V יציב. בחרתי בממיר זה כי יש לו יעילות גבוהה עם עומסים קלים, זרם שקט נמוך, פועל עם סליל זעיר של 4.7uH, יש לו מתג מתח כניסה משולב שבו אני משתמש כדי למדוד את קיבולת הסוללה עם צריכת זרם מינימלית ומתח המוצא הוא המשתמש- ניתן לבחור על ידי ארבעה כניסות ולא נגדי משוב (מפחית BOM). המכשיר הולך לישון אוטומטית לאחר 5 דקות של חוסר פעילות. הצריכה הנוכחית בשינה היא פחות מ 7uA.

הסוללות ממוקמות בגב כפי שמוצג בתמונה.

שלב 3: שמירה על מסלול זווית הסיבוב

זווית הסיבוב עוקבת אחר "על ידי חומרה" ולא על ידי תוכנה, כלומר למעבד יש הרבה יותר זמן לרשותו לבצע משימות אחרות. לשם כך השתמשתי בהיקף היקפי של Timer Timer המובנה בתוך המיקרו -בקר PIC 16F1619 המשומש.

הכניסה לטיימר הזוויתי היא אות מחיישן האולם DRV5033. חיישן האולם ייצר דופק בכל פעם שמגנט עובר לידו. חיישן האולם ממוקם בחלק המסתובב של המכשיר בעוד המגנט ממוקם על חלק סטטי שלגביו המשתמש מחזיק את המכשיר. מכיוון שהשתמשתי במגנט אחד בלבד שמשמעותו היא שחיישן האולם ייצר דופק שחוזר על עצמו כל 360 °. במקביל ייצר טיימר זוויתי 180 פולסים לכל סיבוב שבו כל דופק מייצג 2 ° סיבוב. אני בוחר 180 פולסים, ולא 360 ° למשל, כיוון שגיליתי ש -2 ° הם המרחק המושלם בין שתי העמודות של תו מודפס. טיימר הזוויות מטפל בכל החישוב באופן אוטומטי ויתאים באופן אוטומטי אם הזמן בין שני פולסי החיישן משתנה עקב שינוי מהירות הסיבוב. החיובי של המגנט וחיישן הול מוצג בתמונה המצורפת.

שלב 4: גישה מרחוק

רציתי דרך לשנות את הטקסט המוצג באופן דינמי ולא רק על ידי קידוד קשה לקוד. בחרתי ב- BLE מכיוון שהוא משתמש בכמות אנרגיה קטנה מאוד והשבב המשומש RN4871 הוא במידותיו 9x11.5 מ מ בלבד.

באמצעות קישור BT אפשר לשנות את הטקסט המוצג ואת צבעו - אדום או ירוק. ניתן לעקוב אחר רמת הסוללה גם כדי לדעת מתי הגיע הזמן להחליף את הסוללות. ניתן לשלוט על המכשיר באמצעות יישום מחשב המתוכנת בסביבת התכנות הגרפיות של LabVIEW או באמצעות יישומי BLE החכמים הזמינים באופן חופשי, שיש להם את היכולת לכתוב ישירות למאפייני ה- BLE הנבחרים של התקן מחובר. לשליחת המידע ממחשב/סמארטפון למכשיר השתמשתי בשירות אחד בעל שלושה מאפיינים, כל אחד מהם מזוהה על ידי ידית.

שלב 5: יישום מחשב

בפינה השמאלית העליונה יש לנו פקדים להפעלת יישום שרת ה- BLE של National Instruments. זהו יישום שורת פקודה מ- NI היוצר גשר בין מודול BLE במחשב לבין LabVIEW. הוא משתמש בפרוטוקול HTTP כדי לתקשר. הסיבה לשימוש ביישום זה היא של- LabVIEW יש תמיכה מקורית רק ב- Bluetooth Classic ולא ב- BLE.

לאחר חיבור מוצלח, כתובת ה- MAC של התקן מחובר מוצגת בצד ימין וחלק זה אינו אפור יותר. שם נוכל להגדיר את הגרפיקה הנעת ואת הצבע שלה או פשוט לשלוח דפוס כלשהו להדלקה או כיבוי של הלדים כאשר המכשיר אינו מסתובב, השתמשתי בזה למטרות בדיקה.

שלב 6: גופן

גופן האלפבית באנגלית נוצר באמצעות תוכנה זמינה באופן חופשי "The Dot Factory" אך הייתי צריך לבצע כמה שינויים לפני שהעלה אותו למיקרו -בקר.

הסיבה לכך היא פריסת ה- PCB שהיא "לא בסדר", כלומר פלט 0 ממנהג ה- LED אולי אינו מחובר לד 0 על הלוח, OUT 1 אינו מחובר לד 1 אלא ב- LED15 למשל, ו וכו '. הסיבה הנוספת היא שהתוכנה רשאית ליצור גופן 2x8bit בלבד אך למכשיר יש 16 LED לכל צבע ולכן הייתי צריך גופן גבוה של 16bit. ולשלב אותם לערך אחד של 16 ביט. בגלל זה פיתחתי יישום נפרד ב- LabVIEW שלוקח את הגופן שנוצר ב- "The Dot Factory" כקלט ומשנה אותו כך שיתאים לצרכי הפרויקט הזה. מכיוון שפריסות ה- PCB LED האדומות והירוקות שונות הייתי צריך להשתמש בשני גופנים. הפלט עבור הגופן הירוק מוצג בתמונה למטה.

שלב 7: תכנות ג'יג

בתמונה ניתן לראות את קנקן התכנות ששימש לתכנות המכשיר.

מכיוון שאחרי כל תכנות אני צריך להרים את המכשיר ולסובב אותו כדי לראות את השינויים שלא רציתי להשתמש בכותרות תכנות סטנדרטיות או פשוט להלחם את חוטי התכנות. השתמשתי בסיכות פוגו שיש בהן קפיץ קטן כך שיתאימו חזק מאוד לוויאסות על הלוח המודרני. על ידי שימוש בהתקנה זו אני יכול לתכנת את המיקרו-בקר מהר מאוד ואיני צריך לדאוג לתכנות חוטים או הלחמה שנותרה לאחר הלחמת החוטים האלה.

שלב 8: סיכום

לסיכום, ברצוני לציין כי באמצעות ציוד היקפי של Angul Timer השגתי בהצלחה מכשיר POV שאינו תלוי במהירות סיבוב, ולכן איכות הגרפיקה המוצגת נשמרת זהה הן במהירויות גבוהות והן נמוכות יותר.

על ידי תכנון מוקפד הוא הצליח ליישם פתרון אנרגיה נמוכה אשר יאריך את חיי הסוללות. באשר לחסרונות הפרויקט הזה אני רוצה לציין שאין דרך לטעון את הסוללות המשומשות, לכן יש צורך בהחלפת מצברים מדי פעם. סוללות ללא שם מהחנות המקומית החזיקו מעמד כחודש ימים בכל יום. שימושים: ניתן להשתמש במכשיר זה למטרות קידום מכירות שונות או כעזר הוראה בשיעורי אלקטרוטכניקה או פיזיקה למשל. הוא יכול לשמש גם כסיוע טיפולי להגברת תשומת הלב לאנשים עם הפרעת קשב וריכוז או תסמינים רגועים של חרדה.

פרס ראשון באתגר עיצוב PCB