Faraday for Fun: elektroninen paristoton noppa: 12 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:04

Lihasvoimalla toimivia elektronisia laitteita kohtaan on ollut paljon kiinnostusta, mikä johtuu suurelta osin Perpetual TorchPerpetual Torchin, joka tunnetaan myös nimellä paristoton LED-taskulamppu, menestyksestä. Paristovapaa taskulamppu koostuu jännitegeneraattorista LED-valojen syöttämiseksi, elektronisesta piiristä jännitegeneraattorin tuottaman jännitteen säätämiseksi ja tallentamiseksi sekä tehokkaista valkoisista LED-valoista. Lihaskäyttöinen jännitegeneraattori perustuu Faradayn lakiin, joka koostuu putkesta, jossa on lieriömäiset magneetit. Putki kääritään magneettilangalla. Kun putkea ravistellaan, magneetit kulkevat putken pituuden edestakaisin, jolloin magneettivuo muuttuu kelan läpi ja kela tuottaa siten vaihtojännitteen. Palaamme tähän myöhemmin Instructable -ohjelmassa. Valokuva rakennetusta yksiköstä näkyy alla, mutta ensin hieman taustaa -

Vaihe 1: Sähköinen noppa

Perinteisen nopan sijasta on mukavaa ja siistiä käyttää sähköistä noppaa. Yleensä tällainen noppa koostuisi elektronisesta piiristä ja LED -näytöstä. LED -näyttö voisi olla seitsemän segmentin näyttö, joka voisi näyttää numeroita välillä 1 ja 6, kuten alla on nähtävissä, tai ehkä, jäljittelemään perinteistä noppaa, se voisi koostua seitsemästä LEDistä, jotka on järjestetty toisessa kuvassa esitetyllä tavalla. Molemmissa nopparakenteissa on kytkin, jota käyttäjän on painettava, kun hän haluaa "heittää noppaa" (tai "heittää noppaa"?). Kytkin laukaisee mikrokontrolleriin ohjelmoidun satunnaislukugeneraattorin ja satunnaisluku näytetään sitten seitsemän segmentin näytössä tai LED -näytössä. Kun käyttäjä haluaa uuden numeron, kytkintä on painettava uudelleen.

Vaihe 2: Nopan virtalähde

Molemmat edellisessä vaiheessa esitetyt mallit tarvitsevat sopivan virtalähteen, joka voidaan johtaa seinästä, sopivasta tasasuuntaajasta, tasoituskondensaattorista ja asianmukaisesta +5 V: n säätimestä. Jos käyttäjä haluaa nopan siirrettävyyden, seinäsyylämuuntaja on vaihdettava sopivaan akkuun, esimerkiksi 9 V: n paristoon. Paristolle on olemassa muita vaihtoehtoja, esimerkiksi nopan käyttäminen yhdellä AA- tai AAA -paristolla, normaali lineaarinen säädin ei toimi. Noppaustoiminnon +5 V johtamiseksi on käytettävä sopivaa tehostustyyppistä DC-DC-muunninta. Kuva havainnollistaa +5V virtalähteen, joka soveltuu noppatoimintaan 9 V: n seinäparistosta, ja toinen kuva esittää kaavion +5 V: n virtalähteestä 1,5 V: n AA- tai AAA-paristosta TPS61070-tehostetun DC-DC-muuntimen avulla.

Vaihe 3: Vapaa voima: Käytä lihaksia…

Tässä vaiheessa kuvataan lihaskäyttöinen jännitegeneraattori. Generaattori koostuu Perspex -putkesta, jonka pituus on 6 tuumaa ja ulkohalkaisija 15 mm. Sisähalkaisija on 12 mm. Putken ulkopinnalle on työstetty noin 1 mm syvä ja 2 tuumaa pitkä ura. Tämä ura on kierretty noin 1500 kierroksella 30 SWG -magneettilangalla. Putkeen sijoitetaan kolmen harvinaisten maametallien lieriömäisen magneetin sarja. Magneettien halkaisija on 10 mm ja pituus 10 mm. Kun magneetit on asetettu putkeen, putken päät suljetaan pyöreillä paljailla PCB -materiaaleilla ja liimataan kaksikomponenttisella epoksilla ja joidenkin iskunvaimentavien tyynyjen sisällä (käytin IC -pakkausvaahtoa). Tällainen putki on saatavana McMasterilta (mcmaster.com), osanumero: 8532K15. Magneetteja voi ostaa osoitteesta amazingmagnets.com. Osa # D375D.

Vaihe 4: Jännitegeneraattorin suorituskyky

Kuinka hyvin lihasjännitegeneraattori toimii? Tässä muutamia oskilloskoopin näyttökuvia. Hellävaraisilla ravistuksilla generaattori tuottaa noin 15 V: n huipusta huippuun. Oikosulkuvirta on noin 680 mA. Riittää tähän projektiin.

Vaihe 5: Noppakaavio

Tämä vaihe näyttää nopan kytkentäkaavion. Se koostuu tasasuuntaajan diodisiltapiiristä Faraday -generaattorin tuottaman ja 4700uF/25V elektrolyyttikondensaattorilla suodatetun vaihtojännitteen korjaamiseksi. Kondensaattorin jännitettä säädetään LDO: lla, LP-2950: llä, jossa on 5 V: n lähtöjännite. Käytin 7 tehokasta 3 mm: n sinistä LEDiä läpinäkyvässä pakkauksessa, jotka oli järjestetty nopan muotoon. LED-valoja ohjaa 8-nastainen AVR-mikrokontrolleri ATTiny13. Faraday -generaattorin jännitelähtö on pulssilähtö. Tämä pulssilähtö on ilmastoitu vastuksen (1,2KOhm) ja Zener -diodin (4,7V) avulla. Mikro -ohjain tunnistaa ehdolliset jännitepulssit sen määrittämiseksi, ravistetaanko putkea. Mikro -ohjain odottaa niin kauan kuin putkea ravistellaan. Kun käyttäjä lopettaa putken ravistamisen, mikrokontrolleri luo satunnaisluvun käyttämällä sisäistä 8-bittistä ajastinta, joka toimii vapaakäytössä, ja antaa satunnaisluvun 1-6 lähtö LED-valolle. Mikro -ohjain odottaa jälleen, että käyttäjä ravistelee putkea uudelleen. Kun LEDit näyttävät satunnaislukua, kondensaattorin varaus riittää sytyttämään LEDit keskimäärin noin 10 sekuntia. Saadakseen uuden satunnaisluvun käyttäjän on ravistettava putkea muutaman kerran uudelleen.

Vaihe 6: Mikro -ohjaimen ohjelmointi

Tiny13 -mikrokontrolleri toimii sisäisen RC -oskillaattorin kanssa, joka on ohjelmoitu tuottamaan 128 KHz: n kellosignaali. Tämä on pienin kellosignaali, jonka Tiny13 voi tuottaa sisäisesti, ja se on valittu minimoimaan mikrokontrollerin kuluttama virta. Käytin STK500: ta Tiny-ohjelman ohjelmointiin, mutta voit katsoa tätä Instructable-ohjelmaa, jos haluat AVR Dragon -ohjelmoijan: https://www.instructables.com/id/Help%3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- to-8-bit-AVR-Pr/

Vaihe 7: Ohjausohjelmisto

/*Elektroninen akku Vähemmän noppaa*//*Dhananjay Gadre*//*20. syyskuuta 2007*//*Tiny13 -prosessori @ 128KHz sisäinen RC -oskillaattori*//*7 LEDiä kytketty seuraavasti 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4 Kelan pulssitulo on PB0*/ #include #include #include #includeconst char ledcode PROGMEM = {0xfc, 0xee, 0xf8, 0xf2, 0xf0, 0xe2, 0xfe}; main () {unsigned char temp = 0; int count = 0; DDRB = 0xfe; /*PB0 on tulo*/TCCR0B = 2; /*jaa 8*/TCCR0A = 0; TCNT0 = 0; PORTB = 254; /*poista kaikki LEDit käytöstä*/samalla (1) {/*odota, kunnes pulssi nousee korkealle*/samalla ((PINB & 0x01) == 0); _viive_loop_2 (50); /*odota pulssin laskua*/ while ((PINB & 0x01) == 0x01); _viive_loop_2 (50); määrä = 5000; while ((määrä> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {count--; } if (count == 0) /* ei enää pulssia, joten näytä satunnaisluku* / {PORTB = 0xfe; /*kaikki LEDit pois päältä*/ _delay_loop_2 (10000); lämpötila = TCNT0; lämpötila = lämpötila%6; temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp]); PORTB = lämpötila; }}}

Vaihe 8: Piirin kokoaminen

Tässä muutamia kuvia sähköisen nopan kokoamisvaiheista. Elektroninen piiri on koottu riittävän kapealle laudalle menemään perspex -putkeen. Elektronisen piirin kotelointiin käytetään identtistä perspex -putkea, jota käytetään jännitegeneraattorissa.

Vaihe 9: Kokoonpano valmis

Faraday -jännitegeneraattori ja elektroninen noppapeli on nyt liitetty yhteen mekaanisesti ja sähköisesti. Jännitegeneraattoriputken lähtöliittimet on kytketty elektronisen noppapuolen 2-nastaiseen tuloliittimeen. Molemmat putket on sidottu toisiinsa nippusiteellä ja lisäsuojaksi liimattu yhteen 2-osaisella epoksilla. Käytin AralditeAralditea.

Vaihe 10: Paristottoman elektronisen nopan käyttäminen

Kun kokoonpano on valmis ja kaksi putkea on kiinnitetty yhteen, noppa on käyttövalmis. Ravista vain muutama kerta ja satunnainen luku tulee näkyviin. Ravista uudestaan ja toinen satunnainen tulee esiin. Video nopasta toiminnassa on täällä, myös tässä Instructables-videossa:

Vaihe 11: Viitteet ja suunnittelutiedostot

Tämä projekti perustuu aikaisemmin julkaistuihin artikkeleihini. nimittäin:

1. "Power Generator for Portable Applications", Circuit Cellar, lokakuu 2006 2. "Kinetic Remote Control", merkki:, marraskuu 2007, numero 12. C -lähdekooditiedosto on saatavana täältä. Koska projekti oli ensimmäinen prototyyppi, tein piirilevyä kotkan avulla. Tältä se näyttää nyt. Eaglen kaavamaiset ja taulutiedostot ovat täällä. Huomaa, että prototyyppiin verrattuna lopullisen piirilevyn komponentit on järjestetty hieman eri tavalla. Päivitys (15. syyskuuta 2008): BOM -tiedosto lisätty

Vaihe 12: Tiedän, että haluat enemmän

Sähköinen noppa, jossa on vain yksi näyttö? Mutta pelaan monia pelejä, jotka vaativat kaksi noppaa. OK, tiedän, että haluat sen. Tässä on mitä olen yrittänyt rakentaa. Minulla on valmiina tämän uudemman version PCB, odotan vain vapaata aikaa koodin suorittamiseen ja levyn testaamiseen. Lähetän projektin tänne, kun se on valmis … Nauti siihen asti yksittäisistä nopoista.