Korkeajännitteiset vuorottelevat tukosharjoituslasit [ATtiny13]: 5 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Ensimmäisessä ohjeessani olen kuvannut kuinka rakentaa laite, jonka pitäisi olla varsin hyödyllinen jollekin, joka haluaa hoitaa amblyopiaa (laiska silmä). Suunnittelu oli hyvin yksinkertaista ja sillä oli joitain haittoja (se vaati kahden pariston käyttöä ja nestekidepaneelit olivat matalajännitteisiä). Päätin parantaa suunnittelua lisäämällä jännitekerrointa ja ulkoisia kytkentätransistoreita. Suurempi monimutkaisuus edellytti SMD -komponenttien käyttöä.

Vaihe 1: Vastuuvapauslauseke

Tällaisen laitteen käyttö voi aiheuttaa epileptisiä kohtauksia tai muita haittavaikutuksia pienelle osalle laitteen käyttäjiä. Tällaisen laitteen rakentaminen vaatii kohtalaisen vaarallisia työkaluja ja voi aiheuttaa vahinkoa tai omaisuusvahinkoja. Rakennat ja käytät kuvattua laitetta omalla vastuullasi

Vaihe 2: Osat ja työkalut

Osat ja materiaalit:

aktiiviset suljin -3D -lasit

ATTINY13A-SSU

18x12 mm ON-OFF-lukituspainike (jotain tällaista, käyttämässäni kytkimessä oli suorat, kapeammat johdot)

2x SMD 6x6mm kosketuspainikkeet

2x 10 uF 16V kotelo 1206 tantaalikondensaattori

100 nF 0805 kondensaattori

3x 330 nF 0805 kondensaattori

4x SS14 DO-214AC (SMA) schottky-diodi

10k 0805 vastus

15k 1206 vastus

22k 1206 vastus

9x 27ohm 0805 vastus

3x 100k 1206 vastus

6x BSS138 SOT-23 transistori

3x BSS84 SOT-23 transistori

61x44mm kuparipinnoitettu levy

muutama lanka

3 V: n akku (CR2025 tai CR2032)

eristysteippi

teippi

Työkalut:

lävistäjäleikkuri

pihdit

litteäteräinen ruuvimeisseli

pieni ristipääruuvimeisseli

pinsetit

yleisveitsi

saha tai muu työkalu, joka voi leikata piirilevyä

0,8 mm: n poranterä

porakone tai pyörivä työkalu

natriumpersulfaatti

muovisäiliö ja muovityökalu, joita voidaan käyttää PCB: n poistamiseen etsausliuoksesta

juotosasema

juottaa

alumiinifolio

AVR -ohjelmoija (itsenäinen ohjelmoija, kuten USBasp tai voit käyttää ArduinoISP: tä)

Laser-tulostin

kiiltävä paperi

silitysrauta

1000 hiekan kuiva/märkä hiekkapaperi

kerma puhdistaja

liuotin (esimerkiksi asetoni tai hankausalkoholi)

pysyvä valmistaja

Vaihe 3: Piirilevyn valmistus väriaineen siirtomenetelmällä

Sinun on tulostettava F. Cu: n peilikuva (etupuoli) kiiltävälle paperille lasertulostimella (ilman väriaineen säästöasetuksia). Tulostetun kuvan ulkoisten mittojen tulisi olla 60,96x43,434 mm (tai niin lähellä kuin mahdollista). Olen käyttänyt yksipuolista kuparipinnoitettua levyä ja tehnyt liitännät toiselle puolelle ohuilla johtimilla, joten minun ei tarvinnut huolehtia kahden kuparikerroksen kohdistamisesta. Voit halutessasi käyttää kaksipuolisia piirilevyjä, mutta seuraavat ohjeet koskevat vain yksipuolisia piirilevyjä.

Leikkaa piirilevy tulostetun kuvan kokoon, voit halutessasi lisätä muutaman mm PCB: n kummallekin puolelle (varmista, että piirilevy sopii silmälaseihisi). Seuraavaksi sinun on puhdistettava kuparikerros märällä hienolla hiekkapaperilla ja poistettava hiekkapaperin jättämät hiukkaset kermapuhdistusaineella (voit käyttää myös pesuainetta tai saippuaa). Puhdista se sitten liuottimella. Tämän jälkeen sinun on oltava erittäin varovainen, ettet kosketa kuparia sormillasi.

Aseta painettu kuva piirilevyn päälle ja kohdista se levylle. Aseta sitten piirilevy tasaiselle pinnalle ja peitä se maksimilämpötilaan asetetulla silitysraudalla. Hetken kuluttua paperin pitäisi tarttua piirilevyyn. Pidä rauta painettuna piirilevyyn ja paperiin, silloin tällöin voit muuttaa raudan asentoa. Odota vähintään muutama minuutti, kunnes paperin väri muuttuu keltaiseksi. Laita sitten PCB ja paperi veteen (voit lisätä kermapuhdistusainetta tai astianpesuainetta) 20 minuutiksi. Seuraavaksi hiero paperia piirilevystä. Jos on paikkoja, joissa väriaine ei tarttunut kupariin, vaihda väriaine pysyvällä merkillä.

Sekoita makea vesi natriumpersulfaattiin ja laita PCB etsausliuokseen. Yritä pitää liuos 40 ° C: ssa. Voit asettaa muovisäiliön jäähdyttimen tai muun lämmönlähteen päälle. Sekoita aika ajoin liuos astiaan. Odota, että paljastamaton kupari liukenee kokonaan. Kun se on valmis, poista PCB liuoksesta ja huuhtele se vedellä. Poista väriaine asetonilla tai hiekkapaperilla.

Poraa reikiä piirilevyyn. Käytin ruuvia keskirei'ittäjänä reikien keskusten merkitsemiseen ennen porausta.

Vaihe 4: Mikro -ohjaimen juottaminen ja ohjelmointi

Peitä kuparikiskot juotoksessa. Jos raidat ovat liuenneet etsausliuokseen, vaihda ne ohuisiin lankoihin. Juotos ATtiny PCB: hen sekä johdot, jotka yhdistävät mikro -ohjaimen ohjelmoijaan. Lataa hv_glasses.hex, säilytä oletussulakebitit (H: FF, L: 6A). Käytin USBasp ja AVRDUDE.. Hex -tiedoston lataaminen vaati minua suorittamaan seuraavan komennon:

avrdude -c usbasp -p t13 -B 16 -U salama: w: hv_glasses.hex

Saatat huomata, että minun piti muuttaa -B (bitclock) -arvo 8: sta, jota käytin ATtiny -ohjelman ohjelmoinnissa ensimmäisessä ohjeessa, arvoon 16. Se hidastaa latausprosessia, mutta joskus on välttämätöntä sallia oikea viestintä ohjelmoijan ja mikro -ohjaimen välillä.

Kun olet ladannut.hex -tiedoston ATtiny -laitteeseen, irrota ohjelmointijohdot PCB: ltä. Muiden komponenttien juottaminen paitsi isot SW1 ON/OFF -kytkimet ja transistorit. Tee liitännät levyn toiselle puolelle johdoilla. Peitä koko piirilevy lukuun ottamatta transistorityynyjä alumiinifoliolla suojaamaan MOSFET -sähköstaattista purkausta. Varmista, että juotosasema on maadoitettu oikein. Komponenttien sijoittamiseen käytettävien pinsettien tulee olla antistaattisia ESD-pinsettejä. Käytin vanhoja pinsettejä, jotka olivat makaamassa, mutta liitin ne maahan langalla. Voit juottaa BSS138-transistorit ensin ja peittää piirilevyn enemmän kalvolla, kun ne ovat valmiit, koska P-kanavaiset BSS84 MOSFET -laitteet ovat erityisen alttiita sähköstaattisille purkauksille.

Juotin SW1 viimeinen, kulma johtoja niin, että se näyttää samalta kuin SS14 -diodit tai tantaalikondensaattorit. Jos SW1-johdot ovat leveämpiä kuin piirilevyn tyynyt ja ne oikosulkevat muita raitoja, katkaise ne, jotta ne eivät aiheuta ongelmia. Käytä kunnollista määrää juotetta yhdistäessäsi SW1: n PCB: hen, koska teippi, joka pitää piirilevyn ja lasikehyksen yhdessä, menee suoraan SW1: n päälle ja voi aiheuttaa jännitystä juotosliitoksiin. En asettanut mitään J1-J4: een, LC-paneelijohdot juotetaan suoraan piirilevyyn. Kun olet valmis, juota akkuun menevät johdot, aseta akku niiden väliin ja kiinnitä kaikki paikalleen eristysteipillä. Voit käyttää yleismittaria tarkistaaksesi, muodostaako täydellinen piirilevy muuttuvia jännitteitä J1-J4-tyynyille. Jos ei, mittaa jännitteet aikaisemmissa vaiheissa, tarkista mahdolliset oikosulut, irralliset johdot ja katkenneet raidat. Kun piirilevysi tuottaa jännitteitä J1-J4: ssä, jotka värähtelevät välillä 0V ja 10-11V, voit juottaa LC-paneelit J1-J4: ksi. Teet juottamisen tai mittaukset vain, kun akku on irrotettu.

Kun kaikki on koottu yhteen sähköisestä näkökulmasta, voit peittää piirilevyn takaosan eristysteipillä ja liittää piirilevyn lasikehykseen asettamalla teipin niiden ympärille. Piilota johdot, jotka yhdistävät LC -paneelit piirilevyyn paikkaan, jossa alkuperäinen paristokotelo oli.

Vaihe 5: Yleiskatsaus suunnitteluun

Käyttäjän näkökulmasta suurjännitteiset vuorottelevat tukoslasit toimivat samalla tavalla kuin ensimmäisessä ohjeessani kuvatut lasit. SW2, joka on kytketty 15 k: n vastukseen, muuttaa laitteen taajuutta (2,5 Hz, 5,0 Hz, 7,5 Hz, 10,0 Hz, 12,5 Hz) ja SW3, joka on kytketty 22 k: n vastukseen, muuttaa kuinka kauan kukin silmä on suljettu (L-10%: R-90%, L-30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). Kun olet määrittänyt asetukset, sinun on odotettava noin 10 sekuntia (10 sekuntia koskematta mihinkään painikkeisiin), ennen kuin ne tallennetaan EEPROM -laitteeseen ja ladataan virrankatkaisun jälkeen, kun laite käynnistetään seuraavan kerran. Molempien painikkeiden painaminen samanaikaisesti asettaa oletusarvot.

Käytin kuitenkin vain PB5 (RESET, ADC0) -tapin ATtiny -tuloa. Käytän ADC: tä lukemaan jännitteen R1-R3: sta valmistetun jännitteenjakajan lähdöstä. Voin muuttaa tätä jännitettä painamalla SW2 ja SW3. Jännite ei ole koskaan tarpeeksi alhainen käynnistämään RESET.

Diodit D1-D4 ja kondensaattorit C3-C6 muodostavat 3-vaiheisen Dickson-latauspumpun. Latauspumppua käyttävät mikro -ohjaimen PB1 (OC0A) ja PB1 (OC0B) -nastat. OC0A- ja OC0B -lähdöt tuottavat kaksi 4687,5 Hz: n neliöaaltomuotoa, jotka vaihesiirtyvät 180 astetta (kun OC0A on KORKEA, OC0B on MATALA ja päinvastoin). Mikro-ohjaimen nastojen jännitteiden muuttaminen nostaa C3-C5-kondensaattorilevyjen jännitteitä ylös ja alas +BATT-jännitteellä. Diodit antavat varauksen virrata kondensaattorista, jonka ylälevyssä (diodiin kytketyssä) on korkeampi jännite kuin siinä, jonka ylälevyssä on pienempi jännite. Tietenkin diodit toimivat vain yhteen suuntaan, joten varaus virtaa vain yhteen suuntaan, joten jokainen seuraava kondensaattori latautuu järjestyksessä korkeammalle jännitteelle. Olen käyttänyt Schottky -diodeja, koska niillä on alhainen jännitehäviö. Jännitteettömänä jännitteen kertolasku on 3,93. Käytännön näkökulmasta vain latauspumpun ulostulon kuormitus on 100 000 vastusta (virta kulkee 1 tai 2 niistä samanaikaisesti). Tässä kuormituksessa latauspumpun lähtöjännite on 3,93*(+BATT) miinus noin 1 V ja latauspumppujen hyötysuhde on noin 75%. D4 ja C6 eivät lisää jännitettä, ne vain vähentävät jännitteen aaltoja.

Transistorit Q1, Q4, Q7 ja 100k vastukset muuntavat pienjännitteen mikrokontrollerilähtöistä latauspumpun lähdöstä tulevaan jännitteeseen. Olen käyttänyt MOSFET -laitteita LC -paneelien ajamiseen, koska virta kulkee porttiensa läpi vain, kun portin jännite muuttuu. 27 ohmin vastukset suojaavat transistoreita suurilta ylijännitesulkuvirroilta.

Laite kuluttaa noin 1,5 mA.