Faraday for Fun: elektronická kostka bez baterie: 12 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

O svalová elektronická zařízení byl velký zájem, z velké části díky úspěchu Perpetual Torch, také známého jako bateriová LED svítilna. Bez bateriový hořák se skládá z generátoru napětí pro napájení LED, elektronického obvodu pro úpravu a ukládání napětí generovaného generátorem napětí a vysoce účinných bílých LED. Svalově poháněný generátor napětí je založen na Faradayově zákoně a skládá se z trubice s válcovými magnety. Trubice je navinuta cívkou magnetického drátu. Při třepání trubice magnety procházejí délkou trubice tam a zpět, čímž mění magnetický tok cívkou a cívka proto vytváří střídavé napětí. K tomu se vrátíme později v Instructable. This Instructable vám ukáže, jak postavit elektronickou kostku bez těsta. Fotografie postavené jednotky je vidět níže, ale nejprve nějaké pozadí -

Krok 1: Elektronické kostky

Místo tradičních kostek je hezké a cool použít elektronické kostky. Obvykle by taková kostka sestávala z elektronického obvodu a LED displeje. LED displej by mohl být sedmisegmentový, který by mohl zobrazovat čísla mezi 1 a 6, jak je vidět níže, nebo aby napodobil tradiční kostkový vzor, mohl by sestávat ze 7 LED uspořádaných podle druhého obrázku. Oba návrhy kostek mají přepínač, který uživatel musí stisknout, když chce „hodit kostkou“(nebo „hod kostkou“?). Přepínač spustí generátor náhodných čísel naprogramovaný v mikrokontroléru a náhodné číslo se poté zobrazí na sedmisegmentovém displeji nebo LED displeji. Když chce uživatel nové číslo, musí být přepínač znovu stisknut.

Krok 2: Napájení kostek

Oba návrhy uvedené v předchozím kroku vyžadují vhodný napájecí zdroj, který lze odvodit ze stěnové bradavice, vhodný usměrňovač, vyhlazovací kondenzátor a vhodný regulátor +5V. Pokud si uživatel přeje přenositelnost kostek, měl by být nástěnný bradavičný transformátor nahrazen vhodnou baterií, řekněme 9V baterií. Existují další možnosti pro baterii, například aby bylo možné ovládat kostky z jedné baterie AA nebo AAA, normální lineární regulátor nebude fungovat. Pro odvození +5V pro kostkovou operaci je třeba použít vhodný DC-DC měnič typu boost. Obrázek ukazuje napájecí zdroj +5 V vhodný pro provoz s kostkami ze stěnové 9V baterie a druhý obrázek ukazuje schéma pro napájení +5 V z 1,5 V baterie typu AA nebo AAA pomocí převodníku DC-DC boost TPS61070.

Krok 3: Volná síla: Použijte své svaly…

Tento krok popisuje svalový generátor napětí. Generátor se skládá z trubice Perspex o délce 6 palců a vnějším průměru 15 mm. Vnitřní průměr je 12 mm. Na vnějším povrchu trubky je obrobena drážka hluboká asi 1 mm a dlouhá 2 palce. Tato drážka je navinuta asi 1500 otáčkami pomocí magnetického drátu 30 SWG. V trubici je umístěna sada tří válcových magnetů vzácných zemin. Magnety mají průměr 10 mm a délku 10 mm. Po vložení magnetů do trubice jsou konce trubice utěsněny kruhovými kousky holého materiálu PCB a přilepeny dvousložkovým epoxidem a uvnitř vložkami tlumícími nárazy (použil jsem obalovou pěnu IC). Taková trubice je k dispozici od společnosti McMaster (mcmaster.com), číslo dílu: 8532K15. Magnety lze zakoupit na webu amazingmagnets.com. Část # D375D.

Krok 4: Výkon generátoru napětí

Jak dobře funguje generátor napětí svalové energie? Zde jsou některé snímky obrazovky osciloskopu. Při mírném chvění generátor poskytuje přibližně 15 V od špičky k vrcholu. Zkratový proud je asi 680 mA. Pro tento projekt zcela dostačující.

Krok 5: Schéma kostek

Tento krok ukazuje schéma zapojení kostek. Skládá se z usměrňovacího diodového můstkového obvodu k usměrnění střídavého napětí generovaného Faradayovým generátorem a filtrovaného elektrolytickým kondenzátorem 4700uF/25V. Napětí kondenzátoru je regulováno pomocí LDO, LP-2950 s výstupním napětím 5 V, které slouží k zajištění napájecího napětí pro zbytek obvodu, sestávající z mikrokontroléru a LED diod. Použil jsem 7 vysoce účinných 3 mm modrých LED diod v průhledném obalu uspořádaných ve formě „kostek“. LED diody jsou ovládány 8kolíkovým mikrokontrolérem AVR ATTiny13. Napěťový výstup z generátoru faraday je pulzní výstup. Tento pulzní výstup je podmíněn odporem (1,2 KOhm) a Zenerovou diodou (4,7 V). Upravené napěťové impulsy jsou snímány mikrokontrolérem, aby se zjistilo, zda se trubicí otřásá. Dokud je trubka třepána, mikrokontrolér čeká. Jakmile uživatel přestane třepat zkumavkou, mikrokontrolér vygeneruje náhodné číslo pomocí interního 8bitového časovače pracujícího v režimu volného provozu a na výstupní LED diody vydá náhodné číslo mezi 1 a 6. Mikrokontrolér poté opět čeká, až uživatel znovu zatřepe zkumavkou. Jakmile LED diody zobrazí náhodné číslo, dostupný náboj na kondenzátoru stačí k rozsvícení LED diod průměrně asi 10 sekund. Aby uživatel získal nové náhodné číslo, musí zkumavkou znovu několikrát zatřást.

Krok 6: Programování mikrokontroléru

Mikrokontrolér Tiny13 pracuje s interním RC oscilátorem naprogramovaným pro generování hodinového signálu 128KHz. Toto je nejnižší hodinový signál, který může Tiny13 generovat interně, a je zvolen tak, aby minimalizoval proud spotřebovaný mikrokontrolérem. Řadič je naprogramován v C pomocí kompilátoru AVRGCC a zde je zobrazen vývojový diagram. Pojistkové bity pro řadič jsou také Zde jsem použil STK500 k programování svého Tiny, ale pokud dáváte přednost programátoru AVR Dragon, můžete se podívat na tento Instructable: https://www.instructables.com/id/Help%3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- to-8-Bit-AVR-Pr/

Krok 7: Ovládací software

/*Elektronická baterie Méně kostek*//*Dhananjay Gadre*//*20. září 2007*//*Procesor Tiny13 @ 128KHz interní RC oscilátor*//*7 LED zapojeno následovně LED0 - PB1LED1, 2 - PB2LED3, 4 - PB3LED5, 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4Pulse vstup z cívky je na 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 je vstup*/TCCR0B = 2; /*děleno 8*/TCCR0A = 0; TCNT0 = 0; PORTB = 254; /*deaktivujte všechny LED*/while (1) {/*čekejte, až se puls zvýší*/while ((PINB & 0x01) == 0); _delay_loop_2 (50); /*počkejte, až se puls sníží*/ while ((PINB & 0x01) == 0x01); _delay_loop_2 (50); počet = 5000; while ((count> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {count--; } if (count == 0) /* no more pulse so display a random number* / {PORTB = 0xfe; /*všechny LED zhasnuté*/ _delay_loop_2 (10 000); temp = TCNT0; temp = temp%6; temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp]); PORTB = teplota; }}}

Krok 8: Sestavení obvodu

Zde je několik obrázků z fází montáže elektronických kostek. Elektronický obvod je sestaven na dostatečně úzké perfboardové desce, aby šel do plexisklové trubice. K uzavření elektronického obvodu je použita stejná trubice z plexiskla, jaká se používá pro generátor napětí.

Krok 9: Dokončená montáž

Faradayův napěťový generátor a obvod elektronických kostek jsou nyní spojeny dohromady, mechanicky a elektricky. Výstupní svorky elektronky generátoru napětí jsou připojeny ke 2kolíkovému vstupnímu konektoru obvodu elektronických kostek. Obě trubky jsou k sobě svázány stahovací páskou a pro větší bezpečnost jsou slepeny 2dílným epoxidem. Použil jsem AralditeAraldite.

Krok 10: Použití elektronických kostek bez baterií

Jakmile je sestava kompletní a obě trubky jsou k sobě zajištěny, je kostka připravena k použití. Stačí několikrát zatřepat a objeví se náhodné číslo. Znovu zatřepejte a objeví se další náhodný. Zde je video z kostek v akci, také zveřejněné v tomto videu Instructables:

Krok 11: Reference a soubory návrhu

Tento projekt vychází z mých dříve publikovaných článků. a to:

1. „Generátor energie pro přenosné aplikace“, Circuit Cellar, říjen 2006 2. „Kinetic Remote Control“, značka:, listopad 2007, vydání 12. Soubor zdrojového kódu C je k dispozici zde. Protože byl projekt poprvé prototypován, vyrobil jsem PCB pomocí orla. Takhle to teď vypadá. Schématické a deskové soubory Eagle jsou zde. Vezměte prosím na vědomí, že ve srovnání s prototypem jsou součásti na konečném PCB uspořádány mírně odlišně. Aktualizace (15. září 2008): Přidán soubor rozpisky

Krok 12: Vím, že chcete víc

Elektronické kostky s jediným displejem? Ale já hraji mnoho her, které vyžadují dvě kostky, říkáte. Dobře, vím, že to chceš. Zde je to, co jsem se snažil vybudovat. PCB pro tuto novější verzi mám připravenou, jen čekám na nějaký volný čas na dokončení kódu a otestování desky. Jakmile bude kompletní, zveřejním zde projekt … Do té doby si užívejte jednotlivé kostky..