Vztrajnost Vision Fidget Spinner: 8 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

To je fidget spinner, ki uporablja učinek Persistence of Vision, ki je optična iluzija, pri kateri se več diskretnih podob zlije v eno samo sliko v človeškem umu.

Besedilo ali grafiko lahko spremenite prek povezave Bluetooth Low Energy z uporabo računalniške aplikacije, ki sem jo programiral v programu LabVIEW, ali s prosto dostopno aplikacijo BLE za pametni telefon.

Vse datoteke so na voljo. Shema in vdelana programska oprema so priloženi temu navodilu. Gerberjeve datoteke so na voljo na tej povezavi, ker tukaj ne morem naložiti zip datotek: Gerbers

1. korak: Razlika med drugimi napravami POV na trgu

Ena najpomembnejših značilnosti je, da prikazana grafika ni odvisna od hitrosti vrtenja, zahvaljujoč inovativni rešitvi za sledenje kota vrtenja. To pomeni, da je prikazana grafika enaka pri obeh, višjih in nižjih hitrostih vrtenja (na primer, ko se vrtenje vrtenja upočasni, ko jo držite v roki). Več o tem v 3. koraku.

To je tudi ena glavnih razlik med različnimi napravami POV na trgu (ure POV itd.), Ki morajo imeti konstantno hitrost vrtenja, da se lahko slika pravilno prikaže. Omeniti velja tudi, da so vse komponente izbrane tako, da imajo čim nižjo porabo energije, da bi podaljšale življenjsko dobo baterije

2. korak: Tehnični opis

Kot jedro uporablja izboljšani mikrokrmilnik Microchip PIC 16F1619. MCU ima vgrajeno zunanjo stran kotnega merilnika časa, ki uporablja omnipolarni Hallov senzor DRV5033 in en magnet za sledenje trenutnemu kotu vrtenja.

Grafika je prikazana s skupno 32 LED diodami, 16 zelenimi in 16 rdečimi diodami (nominalni tok 2 mA). Diode poganjata dva 16 -kanalna gonilnika registra s stalnim tokom TLC59282, povezana v verižico marjetice. Za oddaljeni dostop do naprave je na voljo nizkoenergijski modul Bluetooth RN4871, ki komunicira z mikrokrmilnikom prek vmesnika UART. Do naprave lahko dostopate iz osebnega računalnika ali pametnega telefona. Naprava se vklopi s kapacitivnim gumbom na dotik, ki je vgrajen pod masko za spajkanje na tiskanem vezju. Izhod iz kapacitivnega IC PCF8883 se napaja na logična vrata OR BU4S71G2. Drugi vhod v vrata OR je signal iz MCU. Izhod iz vrat OR je povezan z zatičem za omogočanje stopenjskega pretvornika TPS62745. Z uporabo te nastavitve lahko vklopim/izklopim napravo le z enim gumbom na dotik. Kapacitivni gumb lahko uporabite tudi za preklapljanje med različnimi načini delovanja ali na primer za vklop radia Bluetooth le, kadar je to potrebno za varčevanje z energijo.

Pretvornik TPS62745 pretvori pretvornik 6V iz baterij v stabilnih 3,3V. Za ta pretvornik sem se odločil, ker ima visoko učinkovitost pri majhnih obremenitvah, nizek tok mirovanja, deluje z majhno tuljavo 4,7 uH, ima vgrajeno stikalo za vhodno napetost, ki ga uporabljam za merjenje kapacitete baterije z minimalno porabo toka, izhodna napetost pa je uporabniška. izberejo štirje vhodi in ne povratni upori (zmanjša BOM). Naprava samodejno preklopi v stanje mirovanja po 5 minutah nedejavnosti. Trenutna poraba v spanju je manjša od 7uA.

Baterije so nameščene na zadnji strani, kot je prikazano na fotografiji.

3. korak: Sledite kotu vrtenja

Kotu vrtenja sledimo "strojno", namesto programske opreme, kar pomeni, da ima CPE na voljo veliko več časa za opravljanje drugih nalog. Za to sem uporabil periferijo kotnega časovnika, ki je vgrajena v rabljeni mikrokrmilnik PIC 16F1619.

Vhod v kotni časovnik je signal Hallovega senzorja DRV5033. Hall senzor bo vsakič, ko magnet preide mimo njega, ustvaril impulz. Hall senzor se nahaja na vrtljivem delu naprave, magnet pa na statičnem delu, za katerega uporabnik drži napravo. Ker sem uporabil samo en magnet, to pomeni, da bo Hall senzor proizvedel impulz, ki se ponavlja vsakih 360 °. Hkrati bo kotni časovnik ustvaril 180 impulzov na vrtljaj, pri katerem vsak impulz predstavlja 2 ° vrtenja. Izberem 180 impulzov in ne na primer 360 °, ker sem ugotovil, da je 2 ° popolna razdalja med dvema stolpcema natisnjenega znaka. Kotni časomer samodejno obravnava ves ta izračun in se samodejno prilagodi, če se čas med dvema impulzoma senzorja spremeni zaradi spreminjanja hitrosti vrtenja. Položaj magneta in Hall senzorja je prikazan na priloženi fotografiji.

4. korak: Oddaljeni dostop

Želel sem način za dinamično spreminjanje prikazanega besedila in ne samo s trdim kodiranjem v kodo. Odločil sem se za BLE, ker porabi zelo majhno količino energije, uporabljeni čip RN4871 pa ima dimenzije le 9x11,5 mm.

Prek povezave BT je mogoče spremeniti prikazano besedilo in njegovo barvo - rdečo ali zeleno. Raven baterije lahko spremljate tudi, da veste, kdaj je čas za zamenjavo baterij. Napravo lahko upravljate prek računalniške aplikacije, programirane v grafičnem programskem okolju LabVIEW, ali z uporabo prosto dostopnih aplikacij BLE za pametne telefone, ki imajo možnost neposrednega pisanja v izbrane značilnosti BLE povezane naprave. Za pošiljanje podatkov iz računalnika/pametnega telefona v napravo sem uporabil eno storitev s tremi značilnostmi, od katerih je vsaka označena z ročico.

5. korak: aplikacija za računalnik

V zgornjem levem kotu imamo kontrole za zagon strežniške aplikacije National Instruments BLE. To je aplikacija iz ukazne vrstice iz NI, ki ustvari most med modulom BLE v računalniku in LabVIEW. Za komunikacijo uporablja protokol HTTP. Razlog za uporabo te aplikacije je, da ima LabVIEW samo izvorno podporo za Bluetooth Classic in ne za BLE.

Po uspešni povezavi se na desni prikaže naslov MAC povezane naprave in ta del ni več siv. Tam lahko nastavimo gibljivo grafiko in njeno barvo ali pa pošljemo kakšen vzorec za vklop ali izklop LED, ko se naprava ne vrti, to sem uporabil za namene testiranja.

6. korak: Pisava

Pisava angleške abecede je bila ustvarjena s prosto dostopno programsko opremo "The Dot Factory", vendar sem jo moral nekaj spremeniti, preden sem jo naložil v mikrokrmilnik.

Razlog za to je postavitev tiskanega vezja, ki "ni v redu", kar pomeni, da izhod 0 iz gonilnika LED morda ni povezan z LED 0 na tiskanem vezju, OUT 1 ni povezan z LED 1, temveč na primer z LED15, in itd.. Drugi razlog je, da lahko programska oprema ustvari le 2x8 -bitno pisavo, vendar ima naprava 16 LED za vsako barvo, zato sem potreboval 16 -bitno pisavo. Zato sem moral narediti programsko opremo, ki bi premaknila nekaj bitov za kompenzacijo postavitve tiskanega vezja. in jih združimo v eno vrednost 16 bitov. Ker sta rdeča in zelena postavitev LED PCB različna, sem potreboval dve pisavi. Izhod za zeleno pisavo je prikazan na spodnji sliki.

7. korak: Programiranje Jig -a

Na sliki lahko vidite programsko opremo, ki je bila uporabljena za programiranje naprave.

Ker moram po vsakem programiranju dvigniti napravo in jo zavrteti, da vidim spremembe, za katere nisem hotel uporabiti standardnih programskih glav ali samo spajkati programske žice. Uporabil sem pogonske zatiče, ki imajo v sebi majhno vzmet, tako da se zelo tesno prilegajo viasom na tiskanem vezju. Z uporabo te nastavitve lahko zelo hitro programiram mikrokrmilnik in mi ni treba skrbeti za programiranje žic ali preostalo spajkanje po tem, ko smo te žice razpakirali.

8. korak: Zaključek

Če povzamem, bi rad poudaril, da sem z uporabo periferne enote Angul Timer uspešno dosegel napravo POV, ki ni odvisna od hitrosti vrtenja, zato je kakovost prikazane grafike pri višjih in nižjih hitrostih enaka.

S skrbno zasnovo je uspelo uvesti nizkoenergijsko rešitev, ki bo podaljšala življenjsko dobo baterij. Kar zadeva slabosti tega projekta, bi rad poudaril, da izrabljenih baterij ni mogoče napolniti, zato je vsake toliko časa potrebna zamenjava baterij. Baterije brez imena iz lokalne trgovine so ob vsakodnevni uporabi zdržale približno 1 mesec. Uporaba: Ta naprava se lahko uporablja v različne promocijske namene ali kot učni pripomoček na primer pri elektrotehniki ali fiziki. Uporablja se lahko tudi kot terapevtska pomoč za povečanje pozornosti pri tistih z motnjo pozornosti in hiperaktivnostjo (ADHD) ali umirjenimi simptomi tesnobe.

Prva nagrada na PCB Design Challenge