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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:38

Bilo je veliko zanimanje za elektroničke uređaje na mišiće, dobrim dijelom zahvaljujući uspjehu Perpetual TorchPerpetual Torch, poznate 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 učinkovitosti. Generator napona na mišiće temelji se na Faradayevom zakonu i sastoji se od cijevi s cilindričnim magnetima. Cijev je namotana zavojnicom magnetske žice. Dok se cijev trese, magneti prelaze duljinu cijevi naprijed -natrag, mijenjajući tako magnetski tok kroz zavojnicu, pa zavojnica stvara izmjenični napon. Vratit ćemo se ovome kasnije u Instructable. This Instructable pokazuje vam kako izgraditi elektroničku kockicu bez udarca. Fotografija izgrađene jedinice vidi se ispod. Ali prvo nešto pozadine -

Korak 1: Elektronička kocka

Umjesto tradicionalnih kockica, lijepo je i cool koristiti elektroničke kockice. Obično bi se takve kockice sastojale od elektroničkog kruga i LED zaslona. LED zaslon mogao bi biti zaslon sa sedam segmenata koji bi mogao prikazati brojeve između 1 i 6 kako je prikazano dolje ili bi se možda, kako bi oponašao tradicionalni uzorak kockica, mogao sastojati od 7 LED dioda raspoređenih kako 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 se broj tada prikazuje na sedmosegmentnom zaslonu ili LED zaslonu. Kada korisnik želi novi broj, prekidač se mora ponovno pritisnuti.

Korak 2: Napajanje za kockice

Obje izvedbe prikazane 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 9V. Postoje i druge mogućnosti za bateriju, na primjer, da biste mogli upravljati kockicama iz jedne AA ili AAA baterije, normalni linearni regulator neće raditi. Za izvođenje +5V za rad s 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 DC-DC pretvarača za pojačavanje TPS61070.

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. Unutarnji promjer je 12 mm. Na vanjskoj površini cijevi obrađen je utor dubok oko 1 mm i dug 2 inča. Ovaj utor je namotan s oko 1500 zavoja s 30 SWG magnetske žice. Skup od tri cilindrična magneta rijetke zemlje smješten je u cijev. Magneti su promjera 10 mm i duljine 10 mm. Nakon umetanja magneta u cijev, krajevi cijevi zabrtvljeni su kružnim komadima golog PCB materijala i zalijepljeni dvodijelnim epoksidom i s nekim jastučićima koji apsorbiraju udarce (koristio sam IC ambalažnu pjenu). Takva cijev dostupna je kod tvrtke McMaster (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 zaslona osciloskopa. S blagim podrhtavanjem, generator daje oko 15V od vrha do vrha. Struja kratkog spoja je oko 680mA. Sasvim dovoljno za ovaj projekt.

Korak 5: Shema kockica

Ovaj korak prikazuje dijagram kola za kockice. Sastoji se od sklopa 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 plavih LED dioda visoke učinkovitosti 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 uvjetovan je pomoću otpornika (1,2KOhm) i Zener diode (4,7V). Mikrokontroler osjeća impulse uvjetovanog napona kako bi utvrdio je li cijev tresena. Sve dok se cijev trese, mikrokontroler čeka. Nakon što korisnik prestane tresti cijev, mikrokontroler generira slučajni 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 ponovno čeka da korisnik ponovno protrese cijev. Kad LED diode pokažu slučajni 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 nekoliko puta ponovno protresti cijev.

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. Upravljač 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- na-8-Bit-AVR-Pr/

Korak 7: Kontrola softvera

/*Elektronička baterija Manje kockica*//*Dhananjay Gadre*//*20. rujna 2007.*//*Tiny13 procesor @ 128KHz unutarnji 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 #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) {/*pričekajte da se puls poveća*/while ((PINB & 0x01) == 0); _delay_loop_2 (50); /*pričekajte 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 prikaži slučajni 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 elektroničkih kockica. Elektronički krug sastavljen 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: Dovršena montaža

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

Korak 10: Korištenje elektroničkih kockica bez baterije

Nakon što je sklop dovršen i dvije cijevi međusobno pričvršćene, kockice su spremne za uporabu. Samo ga protresite nekoliko puta i pojavit će se slučajni broj. Ponovno ga protresite i pojavi se još jedna nasumična. Videozapis kockica na djelu je ovdje, također objavljen u ovom videu Instructables:

Korak 11: Reference i datoteke za dizajn

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

1. "Generator energije za prijenosne aplikacije", Podrumski krug, listopad 2006. 2. "Kinetički daljinski upravljač", Marka:, studeni 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 nalaze se ovdje. Imajte na umu da su u usporedbi s prototipom komponente na konačnoj PCB -u malo drugačije raspoređene. Ažuriranje (15. rujna 2008): dodana BOM datoteka

Korak 12: Znam da želiš više

Elektronička kocka sa samo jednim zaslonom? Ali igram mnoge igre za koje su potrebne dvije kockice. OK, znam da to želiš. Evo što 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 kad završi … Do tada uživajte u jednoj kocki..