Faraday for fun: elektronička kocka bez baterije: 12 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:09

Bilo je veliko zanimanje za elektroničke uređaje na mišiće, dobrim dijelom zahvaljujući uspjehu Perpetual TorchPerpetual Torch-a, poznatog i kao LED baterijska lampa bez baterije. Lampa bez baterije sastoji se od generatora napona za napajanje LED dioda, elektroničkog kruga za kondicioniranje i pohranu napona koji proizvodi generator napona i bijelih LED dioda visoke efikasnosti. Generator napona na mišiće zasnovan je na Faradayevom zakonu i sastoji se od cijevi s cilindričnim magnetima. Cijev je namotana zavojnicom magnetske žice. Dok se cijev trese, magneti prelaze dužinu cijevi naprijed -natrag, mijenjajući tako magnetski tok kroz zavojnicu, pa zavojnica stvara izmjenični napon. Vratit ćemo se na to kasnije u Instructable. Ovaj Instructable vam pokazuje kako izgraditi elektroničku kockicu bez udaraca. Fotografija izgrađene jedinice se vidi ispod. Ali prvo nešto pozadine -

Korak 1: Elektronska kocka

Umjesto tradicionalnih kockica, lijepo je i cool koristiti elektroničke kockice. Obično bi se takve kockice sastojale od elektroničkog kola i LED zaslona. LED displej bi mogao biti zaslon sa sedam segmenata koji bi mogao prikazati brojeve između 1 i 6, kako je prikazano ispod, ili bi se možda, da oponaša tradicionalni uzorak kockica, mogao sastojati od 7 LED dioda raspoređenih kao što je prikazano na drugoj slici. Oba dizajna kockica imaju prekidač, koji korisnik mora pritisnuti kada želi "baciti kocku" (ili "baciti kocku"?). Prekidač pokreće generator slučajnih brojeva programiran u mikrokontroleru i slučajni broj se zatim prikazuje na sedmosegmentnom displeju ili LED displeju. Kada korisnik želi novi broj, prekidač se mora ponovo pritisnuti.

Korak 2: Napajanje za kockice

Oba dizajna prikazana u prethodnom koraku trebaju odgovarajuće napajanje koje se može izvesti iz zidne bradavice, odgovarajući ispravljač, kondenzator za izravnavanje i odgovarajući regulator od 5 V. Ako korisnik želi prijenos kockica, tada zidni bradavičasti transformator treba zamijeniti odgovarajućom baterijom, recimo baterijom od 9 V. Postoje i druge opcije za bateriju, na primjer, da biste mogli upravljati kockicama iz jedne AA ili AAA baterije, normalni linearni regulator neće raditi. Za izvođenje +5V za operaciju kockicama, mora se koristiti odgovarajući DC-DC pretvarač tipa pojačanja. Slika prikazuje napajanje +5V prikladno za rad kockicama iz zidne 9V baterije, a druga slika prikazuje shemu napajanja +5V iz baterije tipa 1.5V AA ili AAA pomoću TPS61070 pretvarača DC-DC pretvarača.

Korak 3: Slobodna snaga: Koristite mišiće …

Ovaj korak opisuje generator napona na mišiće. Generator se sastoji od Perspex cijevi duljine 6 inča i vanjskog promjera 15 mm. Unutrašnji prečnik je 12 mm. Na vanjskoj površini cijevi obrađen je utor dubok oko 1 mm i dug 2 inča. Ovaj utor je namotan sa oko 1500 okreta sa 30 SWG magnetne žice. Set od tri cilindrična magneta za rijetke zemlje nalazi se u cijevi. Magneti su promjera 10 mm i dužine 10 mm. Nakon umetanja magneta u cijev, krajevi cijevi su zapečaćeni kružnim komadima golog PCB materijala i zalijepljeni dvodijelnim epoksidom i s unutarnjim jastučićima za amortiziranje (koristio sam IC ambalažnu pjenu). Takva cijev dostupna je kod McMastera (mcmaster.com), broj dijela: 8532K15. Magneti se mogu kupiti na amazingmagnets.com. Dio # D375D.

Korak 4: Performanse generatora napona

Koliko dobro radi generator napona mišićne snage? Evo nekoliko snimaka ekrana osciloskopa. S blagim podrhtavanjem, generator daje približno 15V od vrha do vrha. Struja kratkog spoja je oko 680mA. Sasvim dovoljno za ovaj projekat.

Korak 5: Shema kockica

Ovaj korak prikazuje dijagram kola za kockice. Sastoji se od ispravljačkog diodnog mosta za ispravljanje izmjeničnog napona koji proizvodi Faradayev generator i filtrira elektrolitičkim kondenzatorom od 4700uF/25V. Napon kondenzatora regulira se pomoću LDO-a, LP-2950 s izlaznim naponom od 5V, koji se koristi za napajanje ostatka kruga, koji se sastoji od mikrokontrolera i LED dioda. Koristio sam 7 visoko efikasnih plavih LED dioda od 3 mm u prozirnom pakiranju, poredanih u obliku kockica. LED diodama upravlja 8-pinski AVR mikrokontroler, ATTiny13. Izlazni napon iz faradayevog generatora je impulsni izlaz. Ovaj impulsni izlaz kondicioniran je pomoću otpornika (1,2KOhm) i Zener diode (4,7V). Mikrokontroler detektuje impulse uslovljenog napona kako bi utvrdio da li se cijev trese. Sve dok se cijev trese, mikrokontroler čeka. Jednom kada korisnik prestane tresti cijev, mikrokontroler generira nasumični broj, koristeći unutarnji 8-bitni mjerač vremena koji radi u slobodnom načinu rada i odašilje nasumični broj između 1 i 6, na izlaznim LED diodama. Mikrokontroler tada opet čeka da korisnik ponovo protrese cijev. Kad LED diode pokažu nasumičan broj, raspoloživo punjenje na kondenzatoru dovoljno je za osvjetljavanje LED dioda u prosjeku od oko 10 sekundi. Da bi dobio novi slučajni broj, korisnik mora protresti cijev još nekoliko puta.

Korak 6: Programiranje mikrokontrolera

Mikrokontroler Tiny13 radi s unutarnjim RC oscilatorom programiranim za generiranje takta od 128KHz. Ovo je najniži signal sata koji Tiny13 može generirati interno i odabran je da minimizira struju koju troši mikrokontroler. Kontroler je programiran na C pomoću AVRGCC kompajlera i ovdje je prikazana dijagram toka. Bitovi osigurača za kontroler su također Koristio sam STK500 za programiranje svog Tiny-a, ali možete se obratiti ovom uputstvu ako više volite AVR Dragon programera: https://www.instructables.com/id/Help%3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- to-8-Bit-AVR-Pr/

Korak 7: Upravljajte softverom

/*Elektronska baterija Manje kockica*//*Dhananjay Gadre*//*20. septembar 2007.*//*Tiny13 procesor @ 128KHz interni RC oscilator*//*7 LED dioda povezanih na sljedeći načinLED0 - PB1LED1, 2 - PB2LED3, 4 - PB3LED5, 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4Pulsni ulaz iz zavojnice je na PB0*/ #include #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 ulaz*/TCCR0B = 2; /*podijeli sa 8*/TCCR0A = 0; TCNT0 = 0; PORTB = 254; /*onemogućite sve LED diode*/while (1) {/*sačekajte da se puls poveća*/while ((PINB & 0x01) == 0); _delay_loop_2 (50); /*sačekajte da se puls smanji*/ while ((PINB & 0x01) == 0x01); _delay_loop_2 (50); count = 5000; while ((count> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {count--; } if (count == 0) /* nema više pulsa, pa prikažite nasumičan broj* / {PORTB = 0xfe; /*sve LED diode isključene*/ _delay_loop_2 (10000); temp = TCNT0; temp = temp%6; temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp]); PORTB = temp; }}}

Korak 8: Sastavljanje kruga

Evo nekoliko slika faza sastavljanja elektronskih kockica. Elektroničko kolo sastavljeno je na ploči koja je dovoljno uska da stane u perspex cijev. Za zatvaranje elektroničkog kruga koristi se identična cijev od perspeksa koja se koristi za generator napona.

Korak 9: Završena montaža

Faradayev generator napona i elektroničko kolo za kockice sada su spojeni zajedno, mehanički i električno. Izlazni priključci cijevi generatora napona spojeni su na 2-pinski ulazni konektor elektroničkog kruga kockica. Obje cijevi su povezane kabelskom vezicom i za dodatnu sigurnost, zalijepljene dvokomponentnim epoksidom. Koristio sam AralditeAraldite.

Korak 10: Upotreba elektronskih kockica bez baterije

Nakon što je sklop dovršen i dvije cijevi pričvršćene zajedno, kockice su spremne za upotrebu. Samo ga protresite nekoliko puta i pojavit će se slučajni broj. Protresite je ponovo i pojavi se još jedna nasumična slika. Videozapis kockica u akciji je ovdje, također objavljen u ovom videu Instructables:

Korak 11: Reference i datoteke za dizajn

Ovaj projekt se temelji na mojim prethodno objavljenim člancima. naime:

1. "Generator energije za prijenosne aplikacije", Podrumski krug, oktobar 2006. 2. "Kinetički daljinski upravljač", Marka:, novembar 2007, izdanje 12. Datoteka izvornog koda C dostupna je ovdje. Budući da je projekt prvi put prototipiran, napravio sam PCB pomoću orla. Evo kako to sada izgleda. Eagle shematske i kartonske datoteke su ovdje. Imajte na umu da su u usporedbi s prototipom komponente na konačnoj PCB -u malo drugačije raspoređene. Ažuriranje (15. septembar 2008): Dodana BOM datoteka

Korak 12: Znam da želiš više

Elektronska kocka sa samo jednim ekranom? Ali igram mnoge igre za koje su potrebne dvije kockice. OK, znam da to želiš. Evo šta sam pokušavao izgraditi. Spremio sam PCB za ovu noviju verziju, samo čekam malo slobodnog vremena da dovršim kôd i testiram ploču. Ovdje ću objaviti projekt kada završi … Do tada uživajte u jednoj kocki..