სინათლის ციმციმის დეტექტორი: 3 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

მე ყოველთვის მოხიბლული ვიყავი იმით, რომ ელექტრონიკა ჩვენთან ერთად მოდის. ის უბრალოდ ყველგან არის. როდესაც ჩვენ ვსაუბრობთ სინათლის წყაროებზე (არა ვარსკვლავების მსგავსად ბუნებრივზე), ჩვენ უნდა გავითვალისწინოთ რამდენიმე პარამეტრი: სიკაშკაშე, ფერი და იმ შემთხვევაში, თუ ჩვენ ვსაუბრობთ კომპიუტერის ჩვენებაზე, სურათის ხარისხზე.

სინათლის ვიზუალური აღქმა ან ელექტრონული სინათლის წყაროს სიკაშკაშე შეიძლება კონტროლდებოდეს სხვადასხვა გზით, როდესაც ყველაზე პოპულარულია პულსის სიგანის მოდულაცია (PWM) - უბრალოდ ჩართეთ და გამორთეთ მოწყობილობა ძალიან სწრაფად, რათა გარდამავალი ჩანდეს "უხილავი" ადამიანის თვალისთვის. მაგრამ, როგორც ჩანს, ეს არ არის ძალიან კარგი ადამიანის თვალისთვის ხანგრძლივი გამოყენებისათვის.

როდესაც ჩვენ ვიღებთ მაგალითად, ლეპტოპის ეკრანს და ვამცირებთ მის სიკაშკაშეს - ის შეიძლება მუქი ჩანდეს, მაგრამ ეკრანზე ბევრი ცვლილება ხდება - ციმციმებს. (ამის მეტი მაგალითები შეგიძლიათ იხილოთ აქ)

მე ძალიან შთაგონებული ვიყავი ამ YouTube ვიდეოს იდეით, მისი ახსნა და სიმარტივე უბრალოდ გასაოცარია. თაროზე მარტივი მოწყობილობების მიმაგრებით, არსებობს პოტენციალი სრულად პორტატული მბჟუტავი აღმოჩენის მოწყობილობის შესაქმნელად.

მოწყობილობა, რომლის მშენებლობასაც ჩვენ ვაპირებთ, არის სინათლის წყაროების მბჟუტავი დეტექტორი, რომელიც იყენებს მცირე მზის ბატარეას, როგორც სინათლის წყაროს და შედგება შემდეგი ბლოკებისგან:

1. პატარა მზის პანელი
2. ინტეგრირებული აუდიო გამაძლიერებელი
3. სპიკერი
4. ჯეკი ყურსასმენების კავშირისთვის, თუ გვსურს უფრო დიდი მგრძნობელობით შევამოწმოთ
5. დატენვის Li-Ion ბატარეა, როგორც ენერგიის წყარო
6. USB Type-C კონექტორი კავშირის დასატენად
7. სიმძლავრის LED მაჩვენებელი

მარაგები

Ელექტრონული ნაწილები

• ინტეგრირებული აუდიო სიმძლავრის გამაძლიერებელი
• 8 Ohm სპიკერი
• 3.7V 850mAh Li-Ion ბატარეა
• 3.5 მმ აუდიო ჯეკი
• მინი პოლისკრისტალური მზის ბატარეა
• TP4056 - Li -Ion დატენვის დაფა
• RGB LED (TH პაკეტი)
• 2 x 330 Ohm რეზისტორები (TH პაკეტი)

მექანიკური კომპონენტები

• პოტენომეტრის ღილაკი
• 3D- დაბეჭდილი დანართი (სურვილისამებრ, შეიძლება გამოყენებულ იქნას თაროდან პროექტის ყუთი)
• 4 x 5 მმ დიამეტრის ხრახნები

ინსტრუმენტები

• გასაყიდი რკინა
• ცხელი წებოს იარაღი
• ფილიპსის ხრახნიანი
• ერთი ბირთვიანი მავთული
• 3D პრინტერი (სურვილისამებრ)
• პლიერი
• პინცეტი
• საჭრელი

ნაბიჯი 1: ოპერაციის თეორია

როგორც შესავალში აღინიშნა, PWM– ით გამოწვეული მოციმციმე. ვიკიპედიის თანახმად, ადამიანის თვალს შეუძლია წამში 12 კადრის დაჭერა. თუ კადრების სიხშირე აღემატება ამ რიცხვს, იგი განიხილება როგორც მოძრაობა ადამიანის ხედვისთვის. მაშასადამე, თუ ხდება ობიექტის სწრაფი ცვლილება, ჩვენ ვხედავთ მის საშუალო ინტენსივობას გამოყოფილი ჩარჩოების თანმიმდევრობის ნაცვლად. სიკაშკაშის კონტროლის სქემებში არის PWM იდეის ბირთვი: ვინაიდან ჩვენ ვხედავთ მხოლოდ 12fps– ზე მაღალი ჩარჩოს საშუალო ინტენსივობას (კიდევ ერთხელ, ვიკიპედიის მიხედვით), ჩვენ შეგვიძლია მარტივად შევცვალოთ სინათლის წყაროს სიკაშკაშე (Duty Cycle) დროის პერიოდების შეცვლა, როდესაც შუქი ჩართულია ან გამორთულია (მეტი PWM– ზე), სადაც გადართვის სიხშირე მუდმივია და გაცილებით მეტია ვიდრე 12 ჰც.

ეს პროექტი აღწერს მოწყობილობას, რომლის ხმის მოცულობა და სიხშირე პროპორციულია PWM– ით გამოწვეული მბჟუტავი ხმაურისა.

მინი პოლიკრისტალური პანელი

ამ მოწყობილობების მთავარი მიზანია სინათლის წყაროდან მიღებული ენერგიის ელექტროენერგიად გარდაქმნა, რომლის ადვილად აღებაც შესაძლებელია. ამ ბატარეის ერთ -ერთი მთავარი თვისება არის ის, რომ თუ სინათლის წყარო არ უზრუნველყოფს სტაბილურ მუდმივ ინტენსივობას და იცვლება დროთა განმავლობაში, იგივე ცვლილებები გამოჩნდება ამ პანელის გამომავალ ძაბვაზე. ეს არის ის, რასაც ჩვენ ვაპირებთ გამოვავლინოთ - ინტენსივობის ცვლილებები დროთა განმავლობაში

აუდიო გამაძლიერებელი

მზის პანელიდან გამომავალი პროპორციულია საშუალო ინტენსივობის დონესთან (DC) დროთა განმავლობაში ინტენსივობის დამატებითი ცვლილებებით (AC). ჩვენ დაინტერესებული ვართ მხოლოდ ალტერნატიული ძაბვის გამოვლენით და მისი მიღწევის უმარტივესი გზა - აუდიო სისტემის დაკავშირება. ამ დიზაინში გამოყენებული აუდიო გამაძლიერებელი არის ერთჯერადი PCB, DC- ბლოკირების კონდენსატორებით თითოეულ მხარეს, როგორც შეყვანის, ასევე გამომავალი. ასე რომ, მზის პანელის გამომუშავება პირდაპირ უკავშირდება აუდიო გამაძლიერებელს. ამ დიზაინში გამოყენებულ გამაძლიერებელს უკვე აქვს პოტენომეტრი, ჩაშენებული ON/OFF გადამრთველით, ამრიგად, სრული კონტროლია მოწყობილობის სიმძლავრეზე და დინამიკის მოცულობაზე.

Li-Ion ბატარეის მართვა

TP4056 Li-Ion ბატარეის დამტენი ჩართულია ამ პროექტში, რათა მოწყობილობა იყოს პორტატული და დასატენად. USB-C კონექტორი მოქმედებს როგორც დამტენი, ხოლო გამოყენებული ბატარეა არის 850 mAh, 3.7V, რაც საკმარისია იმ მიზნებისთვის, რომლებიც ჩვენ გვჭირდება ამ მოწყობილობით. ბატარეის ძაბვა მოქმედებს როგორც მთავარი კვების წყარო აუდიო გამაძლიერებლისთვის, შესაბამისად მთელი მოწყობილობისთვის.

სპიკერი, როგორც სისტემის გამომავალი

სპიკერი თამაშობს მთავარ როლს მოწყობილობაში. მე ავირჩიე შედარებით მცირე ზომის, მყარად მიმაგრებული დანართზე, ასე რომ მესმოდა ქვედა სიხშირეებიც. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, სპიკერის სიხშირე და მოცულობა შეიძლება განისაზღვროს შემდეგნაირად:

f (სპიკერი) = f (AC მზის პანელიდან) [Hz]

P (სპიკერი) = K*I (მზის პანელის AC სიგნალის ინტენსივობა პიკიდან პიკამდე) [W]

K - არის მოცულობის კოეფიციენტი

აუდიო ჯეკი

3.5 მმ ჯეკი გამოიყენება იმ შემთხვევაში, როდესაც ჩვენ გვსურს ყურსასმენების დაკავშირება. ამ მოწყობილობაში, ჯეკს აქვს კავშირის გამოვლენის პინი, რომელიც გათიშულია სიგნალის პინიდან, როდესაც აუდიო დანამატი არის ჩართული. იგი შექმნილია ამ გზით, რათა უზრუნველყოს გამოსავალი ერთ დროს - დინამიკი ან ყურსასმენი.

RGB LED

აქ LED არის ორმაგი მოვალეობა - ის ანათებს, როდესაც მოწყობილობა იტენება ან მოწყობილობა ჩართულია.

ნაბიჯი 2: დანართი - დიზაინი და ბეჭდვა

3D პრინტერი არის დიდი ინსტრუმენტი მორგებული შიგთავსებისთვის და შემთხვევისთვის. ამ პროექტის დანართს აქვს ძალიან ძირითადი სტრუქტურა რამდენიმე საერთო მახასიათებლით. მოდით გავაფართოვოთ იგი ეტაპობრივად:

მომზადება და FreeCAD

დანართი შემუშავებულია FreeCAD– ში (პროექტის ფაილი ხელმისაწვდომია ამ ნაბიჯის ბოლოში ჩამოსატვირთად), სადაც მოწყობილობის კორპუსი პირველად აშენდა, ხოლო მყარი საფარი აშენდა როგორც სხეულის ცალკე ნაწილი. მას შემდეგ, რაც მოწყობილობა შეიქმნა, საჭიროა მისი ექსპორტი როგორც ცალკე სხეული და საფარი.

მინი მზის პანელი დამონტაჟებულია საფარით ფიქსირებული ზომის ფართობით, სადაც გაჭრილი რეგიონი განკუთვნილია მავთულისთვის. მომხმარებლის ინტერფეისი ხელმისაწვდომია ორივე მხარეს: USB გათიშვა და LED | ჯეკი | პოტენციომეტრის ხვრელები. სპიკერს აქვს საკუთარი გამოყოფილი ტერიტორია, რომელიც არის ხვრელების მასივი სხეულის ქვედა ნაწილში. ბატარეა სპიკერის გვერდით არის, თითოეული ნაწილისთვის არის ადგილი, შესაბამისად, ჩვენ არ დაგვჭირდება იმედგაცრუება მოწყობილობის მთლიანად აწყობისას.

დაჭრა და Ultimaker Cura

ვინაიდან ჩვენ გვაქვს STL ფაილები, ჩვენ შეგვიძლია გავაგრძელოთ G-Code კონვერტაციის პროცესი. ამის გაკეთების მრავალი მეთოდი არსებობს, მე აქ დავტოვებ დაბეჭდვის მთავარ პარამეტრებს:

• პროგრამული უზრუნველყოფა: Ultimaker Cura 4.4
• ფენის სიმაღლე: 0.18 მმ
• კედლის სისქე: 1.2 მმ
• ზედა/ქვედა ფენების რაოდენობა: 3
• შევსება: 20%
• საქშენები: 0.4 მმ, 215*C
• საწოლი: მინა, 60*C
• მხარდაჭერა: დიახ, 15%

ნაბიჯი 3: შედუღება და შეკრება

შედუღება

სანამ 3D პრინტერი დაკავებულია ჩვენი შიგთავსის დაბეჭდვით, მოდით განვიხილოთ შედუღების პროცესი. როგორც თქვენ ხედავთ სქემაში, ის გამარტივებულია მინიმუმამდე - ეს არის იმ მიზეზით, რომ ყველა ის ნაწილი, რომელსაც ჩვენ მთლიანად დავამაგრებთ, ხელმისაწვდომია როგორც დამოუკიდებელი ინტეგრირებული ბლოკები. ისე, თანმიმდევრობა ასეთია:

1. შედუღების Li-Ion ბატარეის ტერმინალები TP4056 BAT+ და BAT- ქინძისთავებზე
2. შედუღება VO+ და VO- TP4056 აუდიო გამაძლიერებლის VCC და GND ტერმინალებზე
3. მცირე მზის პანელის "+" ტერმინალის შედუღება აუდიო გამაძლიერებლის VIN (ან L ან R) და "-" აუდიო გამაძლიერებლის ადგილზე
4. მიამაგრეთ Bi-color ან RGB LED ორ 220R რეზისტორზე სათანადო იზოლაციით
5. პირველი LED ანოდის შედუღება აუდიო გამაძლიერებლის გადართვის ტერმინალზე (კავშირი უნდა მოხდეს გადამრთველის ტერმინალზე). მკაცრად რეკომენდირებულია PCB– ის ქვედა მხარეს გადართვის რომელი ტერმინალის შემოწმება VCC– ის, რაც არ არის, არის ჩვენი ვარიანტი
6. მეორე LED ანოდი უნდა იყოს შეკრული ან SMD ორი LED– ის ანოდზე - მათ აქვთ საერთო ანოდური კავშირი
7. LED კათოდების შედუღება აუდიო გამაძლიერებლის GROUND– ზე
8. შემაერთებელი სპიკერის ტერმინალები აუდიო გამაძლიერებლის გამოსასვლელში (დარწმუნდით, რომ თქვენ აირჩიეთ ერთი და იგივე არხი შეყვანისას, მარცხნივ ან მარჯვნივ)
9. სპიკერის მდგომარეობის გამორთვის მიზნით, შეაერთეთ 3.5 მმ -იანი სტერეო ჯეკის ტერმინალები, რომლებიც ხელს უშლიან დინამიკის დინებას.
10. იმისათვის, რომ ყურსასმენებმა გამოიღონ ხმა თითოეულ მხარეს - L და R, მოკლედ შეაერთეთ წინა საფეხურზე აღწერილი ტერმინალები ერთად.

შეკრება

დანართის დაბეჭდვის შემდეგ, მიზანშეწონილია ნაწილ-ნაწილ შეკრება ნაწილის სიმაღლეზე:

1. ცხელი წებოსგან ჩარჩოს დამზადება საფარის შიდა პერიმეტრის მიხედვით და მზის პანელის განთავსება იქ
2. საპირისპირო მხარეს პოტენომეტრის მიმაგრება თხილით და გამრეცხი საშუალებით
3. წებოვანი სპიკერი ცხელი წებოთი
4. ბატარეის შეწებება ცხელი წებოთი
5. წებოვანი 3.5 მმ ბუდე ცხელი წებოთი
6. ბატარეის წებო… ცხელი წებოთი
7. შემაერთეთ TP4056 USB- ით, რომელიც მიუთითებს მისი გამოყოფილი რეგიონის გარეთ ცხელი წებოთი
8. ღილაკის დადება პოტენომეტრზე
9. დამაგრებითი საფარი და სხეული ოთხი ხრახნით

ტესტირება

ჩვენი მოწყობილობა დაყენებულია და მზად არის წასასვლელად! მოწყობილობის სწორად შესამოწმებლად, საჭიროა სინათლის წყაროს პოვნა, რომელიც უზრუნველყოფს ალტერნატიულ ინტენსივობას. მე გირჩევთ გამოიყენოთ IR დისტანციური მართვა, რადგან ის უზრუნველყოფს ალტერნატიულ ინტენსივობას, რომლის სიხშირე ადამიანის სმენის გამტარუნარიანობის რეგიონშია [20Hz: 20KHz].

ნუ დაგავიწყდებათ, რომ შეამოწმოთ თქვენი შუქის ყველა წყარო სახლში.

Მადლობა წაკითხვისთვის!:)