Vision Fidget Spinnerin pysyvyys: 8 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Tämä on fidget spinner, joka käyttää Persistence of Vision -efektiä, joka on optinen harha, jossa useat erilliset kuvat sulautuvat yhdeksi kuvaksi ihmisen mielessä.

Tekstiä tai grafiikkaa voidaan muuttaa Bluetooth Low Energy -yhteydellä käyttämällä LabVIEW -ohjelmoimaani PC -sovellusta tai vapaasti saatavilla olevaa älypuhelimen BLE -sovellusta.

Kaikki tiedostot ovat käytettävissä. Kaavio ja laiteohjelmisto on liitetty tähän oppaaseen. Gerber -tiedostot ovat saatavilla tästä linkistä, koska en voi ladata zip -tiedostoja tänne: Gerbers

Vaihe 1: Ero muiden markkinoilla olevien POV -laitteiden välillä

Yksi tärkeimmistä ominaisuuksista on se, että näytettävä grafiikka ei ole riippuvainen pyörimisnopeudesta sen innovatiivisen ratkaisun ansiosta, joka pitää pyörimiskulman. Tämä tarkoittaa sitä, että näytetty grafiikka havaitaan samalla tavalla sekä suuremmilla että pienemmillä pyörimisnopeuksilla (esimerkiksi silloin, kun lenkkeilijä hidastuu kädessä pidettäessä). Lisää tästä vaiheessa 3.

Tämä on myös yksi tärkeimmistä eroista markkinoilla olevien POV -laitteiden (POV -kellot jne.) Välillä, joiden pyörimisnopeuden on oltava vakio, jotta kuva voidaan näyttää oikein. On myös syytä huomata, että kaikki komponentit on valittu siten, että niiden energiankulutus on mahdollisimman pieni, jotta akun käyttöikää voidaan pidentää

Vaihe 2: Tekninen kuvaus

Sen ytimenä on parannettu Microchip PIC 16F1619 -mikro -ohjain. MCU: ssa on sisäänrakennettu kulma-ajastimen oheislaite, joka käyttää omnipolaarista Hall-anturia DRV5033 ja yhtä magneettia pitämään nykyisen kiertokulman jäljillä.

Grafiikka näytetään käyttäen yhteensä 32 LEDiä, 16 vihreää ja 16 punaista valodiodia (nimellisvirta 2 mA). Diodit käyttävät kahta 16 -kanavaista vakiovirtasiirtorekisteriohjainta TLC59282, jotka on kytketty ketjutukseen. Laitteen etäkäyttöä varten on Bluetooth Low Energy -moduuli RN4871, joka kommunikoi mikro -ohjaimen kanssa UART -liitännän kautta. Laitteeseen pääsee käsiksi joko tietokoneesta tai älypuhelimesta. Laite kytketään päälle käyttämällä kapasitiivista kosketuspainiketta, joka on upotettu piirilevyn juotosmaskin alle. Kapasitiivisen IC PCF8883: n lähtö syötetään TAI -logiikkaportille BU4S71G2. TAI -porttien toinen tulo on MCU: n signaali. TAI-porttien lähtö on kytketty alennusmuuntimen TPS62745 käyttöönottotappiin. Tämän asetuksen avulla voin käynnistää/sammuttaa laitteen vain yhdellä kosketuspainikkeella. Kapasitiivista painiketta voidaan käyttää myös eri toimintatilojen välillä vaihtamiseen tai esimerkiksi Bluetooth -radion kytkemiseen päälle vain tarvittaessa energian säästämiseksi.

Askelmuunnin TPS62745 muuntaa 6 V: n nimellisvirran paristoista vakaiksi 3,3 V: ksi. Olen valinnut tämän muuntimen, koska sillä on korkea hyötysuhde pienillä kuormituksilla, alhainen lepovirta, se toimii pienellä 4,7 uH: n kelalla, siinä on integroitu tulojännitekytkin, jota käytän akun kapasiteetin mittaamiseen pienellä virrankulutuksella ja lähtöjännite on käyttäjä- valittavissa neljällä tulolla kuin takaisinkytkentävastuksilla (pienentää BOM). Laite siirtyy automaattisesti nukkumaan 5 minuutin käyttämättömyyden jälkeen. Virrankulutus unessa on alle 7 uA.

Paristot ovat takana, kuten kuvassa.

Vaihe 3: Pyörimiskulman seuranta

Kiertokulmaa seuraa "laitteisto" pikemminkin ohjelmistolla, mikä tarkoittaa, että suorittimella on paljon enemmän aikaa muiden tehtävien suorittamiseen. Tätä varten olen käyttänyt kulma -ajastimen oheislaitetta, joka on sisäänrakennettu käytettyyn mikro -ohjaimeen PIC 16F1619.

Kulma -ajastimen tulo on Hall -anturin DRV5033 signaali. Hall -anturi tuottaa pulssin joka kerta, kun magneetti ohittaa sen. Hall -anturi sijaitsee laitteen pyörivässä osassa, kun taas magneetti sijaitsee staattisessa osassa, jota käyttäjä pitää laitteesta. Koska käytin vain yhtä magneettia, se tarkoittaa, että Hall -anturi tuottaa pulssin, joka toistuu joka 360 °. Samalla kulma -ajastin tuottaa 180 pulssia kierrosta kohden, jossa jokainen pulssi edustaa 2 °: n kiertoa. Valitsen 180 pulssia, ei esimerkiksi 360 °, koska havaitsin, että 2 ° on täydellinen etäisyys painetun merkin kahden sarakkeen välillä. Kulma -ajastin käsittelee kaiken laskennan automaattisesti ja säätää automaattisesti, jos kahden anturipulssin välinen aika muuttuu pyörimisnopeuden muuttuessa. Magneetin ja Hall -anturin asema näkyy liitteenä olevassa kuvassa.

Vaihe 4: Etäkäyttö

Halusin tavan muuttaa näytettävää tekstiä dynaamisesti eikä vain koodaamalla sitä kovasti koodiin. Olen valinnut BLE: n, koska se käyttää hyvin vähän energiaa ja käytetty siru RN4871 on vain 9x11,5 mm mittainen.

BT -linkin kautta voit muuttaa näytettävää tekstiä ja sen väriä - punaista tai vihreää. Akun varausta voidaan myös seurata, jotta tiedetään, milloin on aika vaihtaa paristot. Laitetta voidaan ohjata LabVIEW -grafiikkaohjelmointiympäristössä ohjelmoidun tietokoneohjelman kautta tai käyttämällä vapaasti saatavilla olevia älypuhelimen BLE -sovelluksia, joilla on mahdollisuus kirjoittaa suoraan liitetyn laitteen valittuihin BLE -ominaisuuksiin. Tietojen lähettämiseen tietokoneesta/älypuhelimesta laitteeseen käytin yhtä palvelua, jossa oli kolme ominaisuutta, joista jokainen oli tunnistettu kahvalla.

Vaihe 5: PC -sovellus

Vasemmassa yläkulmassa on säätimet National Instruments BLE -palvelinsovelluksen käynnistämiseksi. Se on NI: n komentorivisovellus, joka luo sillan tietokoneen BLE -moduulin ja LabVIEW: n välille. Se käyttää HTTP -protokollaa kommunikoidakseen. Tämän sovelluksen käyttö johtuu siitä, että LabVIEW tukee vain Bluetooth Classicia, ei BLE: tä.

Kun yhdistäminen onnistui, liitetyn laitteen MAC -osoite näkyy oikealla eikä kyseinen osa ole enää harmaana. Siellä voimme asettaa liikkuvan grafiikan ja sen värin tai lähettää vain jonkin kuvion LEDien sytyttämiseksi tai sammuttamiseksi, kun laite ei pyöri, olen käyttänyt sitä testaustarkoituksiin.

Vaihe 6: Fontti

Englantilainen aakkoskirjasin luotiin vapaasti saatavilla olevalla ohjelmistolla "The Dot Factory", mutta minun piti tehdä muutamia muutoksia ennen sen lataamista mikrokontrolleriin.

Syynä on piirilevyasettelu, joka ei ole kunnossa, eli LED -ohjaimen lähtö 0 ei ehkä ole kytketty piirilevyn LED -valoon 0, OUT 1 ei ole kytketty LEDiin 1 vaan pikemminkin esimerkiksi LED15: een, ja jne. Toinen syy on se, että ohjelmisto saa luoda vain 2x8 -bittisen fontin, mutta laitteessa on 16 LEDiä jokaiselle värille, joten tarvitsin 16 -bittisen korkean fontin. ja yhdistä ne yhdeksi 16 -bittiseksi arvoksi. Siksi kehitin LabVIEW -ohjelmassa erillisen sovelluksen, joka käyttää "The Dot Factory": ssa luotua fonttia tulona ja muuttaa sen tämän projektin tarpeisiin sopivaksi. Koska punainen ja vihreä LED -piirilevyasettelut ovat erilaisia, tarvitsin kahta fonttia. Vihreän fontin tulostus näkyy alla olevassa kuvassa.

Vaihe 7: Jigin ohjelmointi

Kuvassa näkyy ohjelmointilaite, jota käytettiin laitteen ohjelmointiin.

Koska jokaisen ohjelmoinnin jälkeen minun on otettava laite ja pyöritettävä sitä nähdäkseni muutokset, en halunnut käyttää vakio -ohjelmointiotsikoita tai vain juottaa ohjelmointijohdot. Käytin Pogo -nastoja, joissa on pieni jousi, joten ne sopivat hyvin tiukasti piirilevyn läpivienneihin. Käyttämällä tätä asetusta pystyn ohjelmoimaan mikro-ohjaimen erittäin nopeasti, eikä minun tarvitse huolehtia johtojen ohjelmoinnista tai jääneestä juotosta näiden johtojen juottamisen jälkeen.

Vaihe 8: Johtopäätös

Yhteenvetona haluan huomauttaa, että käyttämällä Angul Timer -lisälaitetta saavutin onnistuneesti POV -laitteen, joka ei riipu pyörimisnopeudesta, joten näytetyn grafiikan laatu pysyy samana sekä suuremmilla että pienemmillä nopeuksilla.

Huolellisella suunnittelulla onnistuttiin toteuttamaan vähäenerginen ratkaisu, joka pidentää paristojen käyttöikää. Tämän hankkeen haitoista haluaisin huomauttaa, että käytettyjä akkuja ei voi ladata, joten paristot on vaihdettava silloin tällöin. Paikallisen myymälän nimettömät akut kestivät noin 1 kuukauden jokapäiväisessä käytössä. Käyttö: Tätä laitetta voidaan käyttää erilaisiin myynninedistämistarkoituksiin tai opetusvälineenä esimerkiksi sähkötekniikan tai fysiikan tunneilla. Sitä voidaan käyttää myös terapeuttisena apuna lisäämään huomiota niille, joilla on tarkkaavaisuus- ja yliaktiivisuushäiriö (ADHD) tai rauhoittavat ahdistusoireita.

Ensimmäinen palkinto PCB Design Challengessa