Perzistentnost Vision Fidget Spinner: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Ovo je fidget spinner koji koristi efekt Persistence of Vision koji je optička iluzija pri čemu se više diskretnih slika stapa u jednu sliku u ljudskom umu.

Tekst ili grafika mogu se promijeniti putem Bluetooth Low Energy veze pomoću računarske aplikacije koju sam programirao u LabVIEW -u ili pomoću slobodno dostupne aplikacije BLE za pametne telefone.

Sve datoteke su dostupne. Sheme i firmver su priloženi ovom uputstvu. Gerber datoteke su dostupne na ovoj vezi jer ne mogu otpremiti zip datoteke ovdje: Gerbers

Korak 1: Razlika između drugih POV uređaja na tržištu

Jedna od najvažnijih karakteristika je da prikazana grafika ne ovisi o brzini rotacije zahvaljujući inovativnom rješenju za držanje kuta rotacije. Što znači da se prikazana grafika podjednako percipira i pri većoj i pri manjoj brzini rotacije (na primjer, kada se fidget spinner usporava dok se drži u ruci). Više o ovome u koraku 3.

Ovo je također jedna od glavnih razlika između različitih POV uređaja na tržištu (POV satovi itd.) Koji moraju imati konstantnu brzinu rotacije kako bi se slika ispravno prikazala. Također je vrijedno napomenuti da su sve komponente odabrane tako da imaju što manju potrošnju energije u nastojanju da se produži vijek trajanja baterije

Korak 2: Tehnički opis

Kao jezgro koristi poboljšani mikrokontroler Microchip PIC 16F1619. MCU ima ugrađeni periferni kutni mjerač vremena koji koristi omnipolarni Hall senzor DRV5033 i jedan magnet za praćenje trenutnog kuta rotacije.

Grafika se prikazuje pomoću ukupno 32 LED diode, 16 zelenih i 16 crvenih dioda (nominalna struja 2mA). Diode pokreću dva 16 -kanalna upravljačka programa registra promjenjive struje TLC59282 spojena u lanac. Da biste imali daljinski pristup uređaju, postoji Bluetooth Low Energy modul RN4871 koji komunicira s mikrokontrolerom putem UART sučelja. Uređaju se može pristupiti sa ličnog računara ili pametnog telefona. Uređaj se uključuje pomoću kapacitivnog tastera na dodir koji je ugrađen ispod maske za lemljenje na štampanoj ploči. Izlaz iz kapacitivnog IC PCF8883 dovodi se na ILI logičku kapiju BU4S71G2. Drugi ulaz na vrata ILI je signal iz MCU -a. Izlaz iz vrata ILI spojen je na pin za omogućavanje stepenastog pretvarača TPS62745. Korištenjem ove postavke mogu uključiti/isključiti uređaj pomoću samo jednog dugmeta za dodir. Kapacitivno dugme se također može koristiti za prebacivanje između različitih načina rada ili na primjer za uključivanje bluetooth radija samo kada je to potrebno radi uštede energije.

Stepenični pretvarač TPS62745 pretvara nominalno 6 V iz baterija u stabilnih 3,3 V. Odabrao sam ovaj pretvarač jer ima visoku efikasnost pri malim opterećenjima, nisku struju mirovanja, radi sa sićušnom zavojnicom od 4,7 uH, ima integrirani prekidač ulaznog napona koji koristim za mjerenje kapaciteta baterije uz minimalnu potrošnju struje, a izlazni napon je korisnički- mogu se birati putem četiri ulaza umjesto otpornika povratne sprege (smanjuje BOM). Uređaj automatski prelazi u stanje mirovanja nakon 5 minuta neaktivnosti. Trenutna potrošnja u snu je manja od 7uA.

Baterije se nalaze na poleđini, kao što je prikazano na fotografiji.

Korak 3: Pratite kut rotacije

Rotacijski kut se prati "hardverski", a više softverski, što znači da CPU ima na raspolaganju mnogo više vremena za obavljanje drugih zadataka. Za to sam koristio periferiju Angular Timer koja je ugrađena u rabljeni mikrokontroler PIC 16F1619.

Ulaz u kutni mjerač vremena je signal iz Hall senzora DRV5033. Hall senzor će generirati impuls svaki put kada magnet prođe pored njega. Hall senzor nalazi se na prednjem dijelu uređaja, dok se magnet nalazi na statičkom dijelu za koji korisnik drži uređaj. Budući da sam koristio samo jedan magnet, to znači da će Hall senzor proizvesti impuls koji se ponavlja svakih 360 °. U isto vrijeme Angular Timer će generirati 180 impulsa po okretu u kojem svaki impuls predstavlja 2 ° rotacije. Biram 180 impulsa, a ne 360 ° na primjer, jer sam otkrio da je 2 ° savršena udaljenost između dvije kolone odštampanog znaka. Ugaoni mjerač vremena automatski upravlja svim tim proračunom i automatski će se prilagoditi ako se vrijeme između dva impulsa senzora promijeni zbog promjene brzine rotacije. Položaj magneta i Hall senzora prikazan je na priloženoj fotografiji.

Korak 4: Daljinski pristup

Htio sam način za dinamički promjenu prikazanog teksta, a ne samo njegovim teškim kodiranjem u kod. Odabrao sam BLE jer koristi vrlo malu količinu energije, a korišteni čip RN4871 ima samo 9x11,5 mm u dimenziji.

Preko BT linka moguće je promijeniti tekst koji se prikazuje i njegovu boju - crvenu ili zelenu. Nivo baterije se takođe može pratiti kako bi se znalo kada je vreme za zamenu baterija. Uređajem se može upravljati putem računarske aplikacije programirane u grafičkom programskom okruženju LabVIEW ili pomoću slobodno dostupnih BLE aplikacija za pametne telefone koje imaju mogućnost direktnog pisanja na odabrane BLE karakteristike povezanog uređaja. Za slanje podataka s računara/pametnog telefona na uređaj koristio sam jednu uslugu s tri karakteristike, od kojih je svaka identificirana ručkom.

Korak 5: PC aplikacija

U gornjem lijevom kutu imamo kontrole za pokretanje aplikacije BLE servera National Instruments. To je aplikacija komandne linije iz NI -a koja stvara most između BLE modula na računaru i LabVIEW -a. Za komunikaciju koristi HTTP protokol. Razlog korištenja ove aplikacije je što LabVIEW ima samo izvornu podršku za Bluetooth Classic, a ne i za BLE.

Nakon uspješnog povezivanja, MAC adresa povezanog uređaja prikazuje se s desne strane i taj dio više nije zasivljen. Tamo možemo postaviti pokretnu grafiku i njenu boju ili samo poslati neki uzorak za uključivanje ili isključivanje LED dioda kada se uređaj ne okreće, to sam koristio u svrhe testiranja.

Korak 6: Font

Font engleske abecede generiran je pomoću slobodno dostupnog softvera "The Dot Factory", ali morao sam napraviti nekoliko izmjena prije nego što sam ga postavio na mikrokontroler.

Razlog za to je raspored PCB -a koji "nije u redu", što znači da izlaz 0 iz LED upravljačkog programa možda nije spojen na LED 0 na PCB -u, OUT 1 nije spojen na LED 1, već na LED15 na primjer, i itd. Drugi razlog je što je softveru dozvoljeno generiranje 2x8 -bitnog fonta, ali uređaj ima 16 LED -a za svaku boju pa mi je trebao 16 -bitni font. Tako sam morao napraviti softver koji bi pomaknuo nekoliko bitova kako bi kompenzirao raspored PCB -a i kombinirati ih u jednu vrijednost od 16 bita.. Zbog toga sam razvio zasebnu aplikaciju u LabVIEW -u koja uzima font generiran u "The Dot Factory" kao ulaz i transformira ga tako da odgovara potrebama ovog projekta. Budući da su crveni i zeleni LED PCB -ovi različiti, trebao sam koristiti dva fonta. Izlaz za zeleni font prikazan je na donjoj slici.

Korak 7: Programiranje Jig -a

Na slici možete vidjeti programski šablon koji je korišten za programiranje uređaja.

Budući da nakon svakog programiranja moram podići uređaj i okretati ga da vidim promjene koje nisam želio koristiti standardna programska zaglavlja ili samo lemiti programske žice. Koristio sam Pogo pinove koji imaju malu oprugu u sebi tako da se jako čvrsto uklapaju u vias na PCB -u. Korištenjem ove postavke mogu vrlo brzo programirati mikrokontroler i ne moram brinuti o programiranju žica ili preostalom lemljenju nakon odlemljivanja tih žica.

Korak 8: Zaključak

Da rezimiram, želio bih istaknuti da sam pomoću periferije Angul Timer uspješno postigao POV uređaj koji ne ovisi o brzini rotacije, pa se kvaliteta prikazane grafike održava istom i pri većim i pri manjim brzinama.

Pažljivim dizajnom uspjelo je implementirati niskoenergetsko rješenje koje će produžiti vijek trajanja baterija. Što se tiče nedostataka ovog projekta, želio bih naglasiti da ne postoji način punjenja istrošenih baterija, pa je potrebna povremena zamjena baterija. Neimenovane baterije iz lokalne trgovine izdržale su oko 1 mjesec uz svakodnevnu upotrebu. Upotrebe: Ovaj uređaj se može koristiti u različite promotivne svrhe ili kao nastavno sredstvo na primjer u elektrotehnici ili na časovima fizike. Može se koristiti i kao terapeutska pomoć za povećanje pažnje za osobe s poremećajem pažnje i hiperaktivnošću (ADHD) ili smirene simptome anksioznosti.

Prva nagrada u PCB Design Challenge -u