Faraday for fun: elektronska kocka brez baterije: 12 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

Zanimanje za elektronske naprave na mišični pogon je bilo veliko, kar je v veliki meri posledica uspeha Perpetual TorchPerpetual Torch, znanega tudi kot LED svetilka brez baterije. Gorilnik brez baterije je sestavljen iz generatorja napetosti za napajanje LED, elektronskega vezja za vzdrževanje in shranjevanje napetosti, ki ga proizvaja generator napetosti, in visoko učinkovitih belih LED. Generator napetosti na mišični osnovi temelji na Faradayjevem zakonu, sestavljen iz cevi z valjastimi magneti. Cev je navita s tuljavo magnetne žice. Ko se cev trese, magneti prečkajo dolžino cevi naprej in nazaj ter tako spremenijo magnetni tok skozi tuljavo, zato tuljava povzroči izmenično napetost. K temu se bomo vrnili kasneje v Instructable. Ta Instructable vam pokaže, kako sestaviti elektronske kocke brez udarcev. Spodaj je fotografija zgrajene enote. Najprej pa nekaj ozadja -

Korak: Elektronska kocka

Namesto tradicionalnih kock je lepo in kul uporabiti elektronsko kocko. Običajno bi bile takšne kocke sestavljene iz elektronskega vezja in LED zaslona. LED zaslon je lahko sedemsegmentni zaslon, ki bi lahko prikazal številke med 1 in 6, kot je prikazano spodaj, ali pa bi lahko, da bi posnemal tradicionalni vzorec kock, lahko sestavljen iz 7 LED, razporejenih, kot je prikazano na drugi sliki. Oba modela kock imata stikalo, ki ga mora uporabnik pritisniti, ko želi "baciti kocko" (ali "zbiti kocko"?). Stikalo sproži generator naključnih števil, programiran v mikrokrmilniku, nato pa se naključno število prikaže na sedemsegmentnem zaslonu ali LED zaslonu. Ko uporabnik želi novo številko, mora stikalo znova pritisniti.

2. korak: Napajanje za kocke

Obe izvedbi, prikazani v prejšnjem koraku, potrebujeta ustrezen napajalnik, ki ga je mogoče izvesti iz stenske bradavice, ustrezen usmernik, glajenje kondenzatorja in ustrezen regulator +5V. Če uporabnik želi prenos kock, je treba stenski bradavičasti transformator zamenjati z ustrezno baterijo, recimo 9V baterijo. Obstajajo tudi druge možnosti za baterijo, na primer, da bi lahko upravljali kocke iz ene baterije AA ali AAA, običajni linearni regulator ne bo deloval. Za izvajanje +5V za delovanje kocke je treba uporabiti ustrezen DC-DC pretvornik tipa boost. Slika prikazuje napajanje +5V, primerno za delovanje kock iz stenske baterije 9V, druga slika pa shemo za napajanje +5V iz baterije tipa 1.5V AA ali AAA z ojačevalnikom DC-DC TPS61070.

3. korak: Prosta moč: Uporabite mišice …

Ta korak opisuje generator napetosti na mišični pogon. Generator je sestavljen iz cevi Perspex dolžine 6 palcev in zunanjega premera 15 mm. Notranji premer je 12 mm. Na zunanji površini cevi je obdelan utor globine približno 1 mm in dolžine 2 cm. Ta utor je navit s približno 1500 zavoji z magnetno žico 30 SWG. V cev je nameščen komplet treh redkozemeljskih valjastih magnetov. Magneti so premera 10 mm in dolžine 10 mm. Po vstavitvi magnetov v cev so konci cevi zatesnjeni s krožnimi kosi golega PCB materiala in zlepljeni z dvodelnim epoksidom in z nekaj blazinicami za blaženje udarcev v notranjosti (uporabil sem IC embalažno peno). Takšna cev je na voljo pri McMasterju (mcmaster.com), številka dela: 8532K15. Magnete lahko kupite na spletnem mestu amazingmagnets.com. Del # D375D.

4. korak: Delovanje generatorja napetosti

Kako dobro deluje generator napetosti mišične moči? Tu je nekaj posnetkov zaslona z osciloskopom. Z rahlim tresenjem generator zagotavlja približno 15V od vrha do vrha. Tok kratkega stika je približno 680 mA. Čisto dovolj za ta projekt.

5. korak: Shema kock

Ta korak prikazuje diagram vezja za kocke. Sestavljen je iz usmerniškega diodnega mostnega vezja za popravljanje izmenične napetosti, ki jo proizvaja Faradayjev generator in filtrira z elektrolitskim kondenzatorjem 4700uF/25V. Napetost kondenzatorja je regulirana z LDO, LP-2950 z izhodno napetostjo 5V, ki se uporablja za napajanje preostalega tokokroga, sestavljeno iz mikrokrmilnika in LED. Uporabil sem 7 visoko učinkovitih 3-mm modrih LED v prozorni embalaži, razporejenih v obliki "kock". LED diode krmili 8-pinski mikrokrmilnik AVR, ATTiny13. Izhodna napetost iz generatorja faraday je impulzni izhod. Ta impulzni izhod je pogojen s pomočjo upora (1,2KOhm) in Zener diode (4,7V). Mikrokontroler zazna pogojne napetostne impulze, da ugotovi, ali se cev trese. Dokler se cev trese, mikrokrmilnik čaka. Ko uporabnik preneha tresti cevko, mikrokrmilnik ustvari naključno število z uporabo notranjega 8-bitnega časovnika, ki deluje v načinu prostega teka, in na izhodnih LED izpiše naključno število med 1 in 6. Mikrokrmilnik nato spet počaka, da uporabnik ponovno pretresi cevko. Ko LED diode prikažejo naključno število, razpoložljiva napolnjenost kondenzatorja zadostuje za osvetlitev LED v povprečju približno 10 sekund. Če želite dobiti novo naključno število, mora uporabnik cev še nekajkrat pretresati.

6. korak: Programiranje mikrokrmilnika

Mikrokrmilnik Tiny13 deluje z notranjim RC oscilatorjem, programiranim za generiranje takta 128KHz. To je najnižji signal ure, ki ga Tiny13 lahko ustvari interno in je izbran tako, da zmanjša tok, ki ga porabi mikrokrmilnik. Krmilnik je programiran v C s pomočjo prevajalnika AVRGCC in tukaj je prikazan diagram pretoka. Uporabil sem STK500 za programiranje svojega Tinyja, vendar se lahko obrnete na ta Instructable, če imate raje programer AVR Dragon: https://www.instructables.com/id/Help%3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- do-8-Bit-AVR-Pr/

7. korak: Nadzor programske opreme

/*Elektronska baterija Manj kock*//*Dhananjay Gadre*//*20. september 2007*//*Tiny13 procesor @ 128KHz notranji RC oscilator*//*7 LED, povezanih na naslednji način LED0 - PB1LED1, 2 - PB2LED3, 4 - PB3LED5, 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4Pulzni vhod iz tuljave je na PB0*/ #include #include #include #includeconst char ledcode PROGMEM = {0xfc, 0xee, 0xf8, 0xf2, 0xf0, 0xe2, 0xfe}; main () { char temp = 0; int count = 0; DDRB = 0xfe; /*PB0 je vhod*/TCCR0B = 2; /*delite z 8*/TCCR0A = 0; TCNT0 = 0; PORTB = 254; /*onemogoči vse LED diode*/while (1) {/*počakajte, da se impulz poveča*/while ((PINB & 0x01) == 0); _delay_loop_2 (50); /*počakajte, da se pulz zniža*/ while ((PINB & 0x01) == 0x01); _delay_loop_2 (50); count = 5000; medtem ko ((štetje> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {count--; } če (count == 0) /* ni več utripa, zato prikaži naključno število* / {PORTB = 0xfe; /*so izklopljene vse LED diode*/ _delay_loop_2 (10000); temp = TCNT0; temp = temp%6; temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp]); PORTB = temp; }}}

8. korak: Sestavljanje vezja

Tukaj je nekaj slik faz sestavljanja elektronskih kock. Elektronsko vezje je sestavljeno na plošči, ki je dovolj ozka, da gre v perspex cev. Za zapiranje elektronskega vezja se uporablja enaka cev iz perspeksa, ki se uporablja za generator napetosti.

9. korak: Dokončana montaža

Faradayjev generator napetosti in elektronsko vezje za kocke sta zdaj mehansko in električno povezana. Izhodne sponke cevi napetostnega generatorja so priključene na 2-polni vhodni konektor elektronskega vezja za kocke. Obe cevi sta povezani z kabelsko vezico in za dodatno varnost zlepljeni z 2-delnim epoksidom. Uporabil sem AralditeAraldite.

10. korak: Uporaba elektronskih kock brez baterije

Ko je montaža končana in sta cevi pritrjeni skupaj, so kocke pripravljene za uporabo. Nekajkrat ga pretresite in prikazalo se bo naključno število. Ponovno ga pretresite in pojavi se nov naključek. Videoposnetek kock v akciji je tukaj, objavljen tudi v tem videu Instructables:

11. korak: Reference in oblikovalske datoteke

Ta projekt temelji na mojih predhodno objavljenih člankih. in sicer:

1. "Generator energije za prenosne aplikacije", vezja, oktober 2006 2. "Kinetični daljinski upravljalnik", Znamka:, november 2007, številka 12. Datoteka izvorne kode C je na voljo tukaj. Ker je bil projekt prvič prototipiran, sem izdelal tiskano vezje z uporabo orla. Evo, kako to izgleda zdaj. Eagle shematske in ploščne datoteke so tukaj. Upoštevajte, da so komponente končnega tiskanega vezja v primerjavi s prototipom nekoliko drugače razporejene. Posodobitev (15. september 2008): dodana datoteka BOM

12. korak: Vem, da želite več

Elektronska kocka z enim samim zaslonom? Ampak igram veliko iger, ki zahtevata dve kocki. V redu, vem, da si tega želiš. Tukaj je tisto, kar sem poskušal zgraditi. Imam pripravljeno tiskano vezje za to novejšo različico, samo čakam na nekaj prostega časa, da dokončam kodo in preizkusim ploščo. Ko bo končana, bom objavil projekt tukaj … Do takrat uživajte v enojni kocki..