Faraday בשביל הכיף: קוביה אלקטרונית נטולת סוללה: 12 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:18

יש עניין רב במכשירים אלקטרוניים המופעלים על ידי שרירים, בעיקר בשל הצלחתו של לפיד תמידי לפיד נצחי, הידוע גם בשם לפיד LED נטול סוללות. הלפיד נטול הסוללה מורכב ממחולל מתח להנעת נוריות הלד, ממעגל אלקטרוני להתקן ולאחסן את המתח המיוצר על ידי מחולל המתח ולדים לבנים בעלי יעילות גבוהה. מחולל המתח המופעל על ידי שרירים מבוסס על חוק פאראדיי, המורכב מצינור בעל מגנטים גליליים. הצינור פצוע בעזרת סליל של חוט מגנט. כאשר הצינור מזדעזע, המגנטים חוצים את אורך הצינור הלוך ושוב, ובכך משנים את השטף המגנטי דרך הסליל ולכן הסליל מייצר מתח AC. נחזור לזה מאוחר יותר ב- Instructable. הוראה זו מראה לך כיצד לבנות קובייה אלקטרונית וללא חבטות. להלן תצלום של היחידה הבנויה. אך ראשית קצת רקע -

שלב 1: קוביה אלקטרונית

במקום קוביות מסורתיות, נחמד ומגניב להשתמש בקוביות אלקטרוניות. בדרך כלל קובייה כזו תכלול מעגל אלקטרוני ותצוגת LED. צג ה- LED יכול להיות תצוגת שבעה קטעים שיכולה להציג מספרים בין 1 ל -6 כפי שניתן לראות להלן או אולי, כדי לחקות את תבנית הקוביות המסורתית, היא יכולה להיות מורכבת משבע נוריות LED המסודרות כפי שמוצג באיור השני. לשני עיצובים הקוביות יש מתג, שהמשתמש צריך ללחוץ עליו כשהוא רוצה "לגלגל את הקוביות" (או "לגלגל את הקובייה"?). המתג מפעיל מחולל מספרים אקראיים המתוכנתים בבקר המיקרו ולאחר מכן המספר האקראי מוצג בתצוגת שבעה הקטעים או בצג ה- LED. כאשר המשתמש רוצה מספר חדש, יש ללחוץ שוב על המתג.

שלב 2: ספק כוח לקוביות

שני העיצובים המוצגים בשלב הקודם זקוקים לאספקת חשמל מתאימה הניתנת להפיק מיבלת קיר, מיישר מתאים, קבל החלקה ורגולטור +5V מתאים. אם המשתמש רוצה ניידות של הקוביות, יש להחליף את שנאי יבלות הקיר בסוללה מתאימה, למשל סוללה 9V. קיימות אפשרויות אחרות לסוללה, למשל, כדי להצליח להפעיל את הקוביות מסוללת AA או AAA יחידה, וסת לינארי רגיל לא יעבוד. כדי להפיק +5V לפעולת הקוביות, יש להשתמש בממיר DC-DC מתאים מסוג boost. האיור ממחיש אספקת חשמל +5V המתאימה לפעולת הקוביות מתוך סוללת 9V בקיר והאיור השני מציג את הסכימה עבור אספקת חשמל +5V מסוללה מסוג 1.5V AA או AAA באמצעות ממיר DC-DC Boost TPS61070.

שלב 3: כוח חופשי: השתמש בשרירים שלך …

שלב זה מתאר את מחולל המתח המופעל על ידי שרירים. הגנרטור מורכב מצינור פרספקס באורך 6 אינץ 'וקוטר חיצוני של 15 מ"מ. הקוטר הפנימי הוא 12 מ"מ. חריץ בעומק של כ- 1 מ"מ ובאורך של 2 סנטימטרים מעובד על המשטח החיצוני של הצינור. חריץ זה נפתל בכ- 1500 סיבובים עם חוט 30 מגנט SWG. קבוצה של שלושה מגנטים גליליים של כדור הארץ הנדיר ממוקמים בצינור. קוטר המגנטים 10 מ"מ ואורך 10 מ"מ. לאחר הכנסת המגנטים לצינור, קצות הצינור אטומים בחתיכות עגולות של חומר PCB חשוף ומודבקים באפוקסי דו -חלקי ובתוכו כמה כריות בולמות זעזועים (השתמשתי בקצף אריזות IC). צינור כזה ניתן להשיג ב- McMaster (mcmaster.com), מספר חלק: 8532K15. ניתן לרכוש מגנטים מ- amazingmagnets.com. חלק # D375D.

שלב 4: ביצועי מחולל מתח

עד כמה פועל מחולל מתח השריר? להלן כמה צילומי מסך של אוסצילוסקופ. עם טלטולים עדינים, הגנרטור מספק בערך 15V שיא לשיא. זרם הקצר הוא כ 680mA. די מספיק לפרויקט הזה.

שלב 5: קוביות סכמטיות

שלב זה מציג את תרשים המעגל של הקוביות. הוא מורכב ממעגל גשר דיודה מיישר לתיקון מתח ה AC המופק על ידי גנרטור Faraday ומסונן בקבל אלקטרוליטי 4700uF/25V. מתח הקבלים מוסדר באמצעות LDO, LP-2950 עם מתח יציאה של 5V, המשמש למתן מתח אספקה לשאר המעגל, המורכב ממיקרו-בקר ולדים. השתמשתי ב 7 נוריות כחולות 3 מ מ בעלות יעילות גבוהה באריזה שקופה, מסודרות בצורה 'קוביות'. הנורות נשלטות על ידי מיקרו-בקר AVR 8 פינים, ה- ATTiny13. פלט המתח ממחולל הפאראדיי הוא פלט דופק. פלט דופק זה מותנה בעזרת נגד (1.2KOhm) ודיודת זנר (4.7V). פעימות המתח המותנות חשות על ידי המיקרו -בקר כדי לקבוע אם הצינור מתערער. כל עוד הצינור מזדעזע, המיקרו -בקר ממתין. ברגע שהמשתמש מפסיק לנער את הצינור, המיקרו-בקר יוצר מספר אקראי, באמצעות טיימר פנימי של 8 סיביות הפועל במצב ריצה חופשית ומפיק את המספר האקראי בין 1 ל -6, על נוריות הפלט. המיקרו -בקר מחכה שוב שהמשתמש יטלטל את הצינור שוב. ברגע שהנוריות מציגות מספר אקראי, הטעינה הזמינה בקבל מספיקה כדי להדליק את הנורות במשך זמן ממוצע של כ -10 שניות. כדי לקבל מספר אקראי חדש, על המשתמש לנער את הצינור כמה פעמים שוב.

שלב 6: תכנות המיקרו -בקר

המיקרו -בקר Tiny13 פועל עם מתנד RC פנימי המתוכנת לייצר אות שעון 128KHz. זהו אות השעון הנמוך ביותר שה- Tiny13 יכול ליצור באופן פנימי והוא נבחר למזער את הזרם הנצרך על ידי הבקר. הבקר מתוכנת ב- C באמצעות מהדר AVRGCC ותרשים הזרימה מוצג כאן. סיבי הנתיכים לבקר גם הם השתמשתי ב- STK500 כדי לתכנת את ה- Tiny שלי, אך תוכל להתייחס למדריך זה אם אתה מעדיף מתכנת AVR Dragon: https://www.instructables.com/id/Help%3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- ל--8-Bit-AVR-Pr/

שלב 7: תוכנת שליטה

/*סוללה אלקטרונית פחות קוביות*//*Dhananjay Gadre*//*20 בספטמבר 2007*//*מעבד Tiny13 @ מתנד RC פנימי 128KHz*//*7 נוריות מחוברות כדלקמן LED0 - PB1LED1, 2 - PB2LED3, 4 - PB3LED5, 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4 קלט הדופק מהסליל נמצא על PB0*/ #כוללים #include #include #includeconst char ledcode PROGMEM = {0xfc, 0xee, 0xf8, 0xf2, 0xf0, 0xe2, 0xfe}; main () {unsigned char temp = 0; int count = 0; DDRB = 0xfe; /*PB0 הוא קלט*/TCCR0B = 2; /*לחלק ב 8*/TCCR0A = 0; TCNT0 = 0; PORTB = 254; /*השבת את כל הנורות*/while (1) {/*המתן עד שהדופק יעלה גבוה*/while ((PINB & 0x01) == 0); _ delay_loop_2 (50); /*המתן עד שהדופק ירד*/ while ((PINB & 0x01) == 0x01); _ delay_loop_2 (50); ספירה = 5000; while ((count> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {count--; } אם (count == 0) /* אין עוד דופק אז הצג מספר אקראי* / {PORTB = 0xfe; /*כל הלדים כבויים*/ _delay_loop_2 (10000); temp = TCNT0; טמפ '= טמפ'%6; temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp]); PORTB = טמפ '; }}}

שלב 8: הרכבת המעגל

להלן כמה תמונות של שלבי ההרכבה של הקוביות האלקטרוניות. המעגל האלקטרוני מורכב על לוח לוח צר מספיק כדי להיכנס לצינור פרספקס. צינור פרספקס זהה לזה שמשמש לגנרטור המתח, משמש לסגירת המעגל האלקטרוני.

שלב 9: ההרכבה הושלמה

מחולל המתח של פאראדיי ומעגל הקוביות האלקטרוני מחוברים כעת יחד, מכנית וחשמלית. מסופי הפלט של צינור מחולל המתח מחוברים למחבר הכניסה בן 2 הפינים של מעגל הקוביות האלקטרוני. שתי הצינורות נקשרים יחד עם עניבה וכדי להבטיח בטיחות נוספת, מודבקים יחד עם אפוקסי דו-חלקי. השתמשתי ב- AralditeAraldite.

שלב 10: שימוש בקוביות האלקטרוניות ללא סוללה

לאחר השלמת ההרכבה ושתי הצינורות מאובטחים יחד, הקוביות מוכנות לשימוש. פשוט לנער אותו מספר פעמים ויופיע מספר אקראי. לנער אותו שוב ואקראי נוסף יעלה. סרטון של הקוביות בפעולה נמצא כאן, ופורסם גם בסרטון Instructables זה:

שלב 11: הפניות וקבצי עיצוב

פרויקט זה מבוסס על המאמרים שלי שפורסמו בעבר. כלומר:

1. "מחולל חשמל ליישומים ניידים", מרתף מעגלים, אוקטובר 2006 2. "שלט קינטי", יצרן:, נובמבר 2007, גיליון 12. קובץ קוד המקור C זמין כאן. מכיוון שהפרויקט נוצר לראשונה אב טיפוס, הכנתי PCB באמצעות נשר. הנה איך זה נראה עכשיו. קבצים סכמטיים ולוח של נשר נמצאים כאן. שים לב כי בהשוואה לאב -הטיפוס, הרכיבים במחשב הלוח הסופי מסודרים מעט אחרת. עדכון (15 בספטמבר 2008): קובץ BOM נוסף

שלב 12: אני יודע שאתה רוצה עוד

קוביה אלקטרונית עם תצוגה אחת בלבד? אבל אני משחק הרבה משחקים שצריך שתי קוביות אתה אומר. בסדר, אני יודע שאתה רוצה את זה. הנה מה שניסיתי לבנות. יש לי את הלוח PCB לגרסה החדשה יותר מוכנה, אני רק מחכה לזמן פנוי להשלים את הקוד ולבדוק את הלוח. אפרסם כאן פרויקט לאחר השלמתו … עד אז תהנה מהקוביות הבודדות..