მაღალი ძაბვის ალტერნატიული ოკლუზიის სასწავლო სათვალე [ATtiny13]: 5 ნაბიჯი (სურათებით)

2025 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2025-01-23 14:50

ჩემს პირველ სასწავლო ინსტრუქციაში მე აღვწერე, თუ როგორ უნდა ავაშენოთ მოწყობილობა, რომელიც საკმაოდ გამოსადეგი იქნება მათთვის, ვისაც სურს ამბლიოპიის მკურნალობა (ზარმაცი თვალი). დიზაინი იყო ძალიან გამარტივებული და გააჩნდა გარკვეული ნაკლოვანებები (საჭირო იყო ორი ბატარეის გამოყენება და თხევადი ბროლის პანელები გამოწვეული იყო დაბალი ძაბვით). მე გადავწყვიტე დიზაინის გაუმჯობესება ძაბვის მულტიპლიკატორის და გარე გადართვის ტრანზისტორების დამატებით. უფრო მაღალი სირთულე მოითხოვს SMD კომპონენტების გამოყენებას.

ნაბიჯი 1: პასუხისმგებლობის უარყოფა

ასეთი მოწყობილობის გამოყენებამ შეიძლება გამოიწვიოს ეპილეფსიური კრუნჩხვები ან სხვა გვერდითი მოვლენები მოწყობილობის მომხმარებელთა მცირე ნაწილში. ასეთი მოწყობილობის მშენებლობა მოითხოვს ზომიერად სახიფათო ინსტრუმენტების გამოყენებას და შეიძლება ზიანი მიაყენოს ქონებას. თქვენ აშენებთ და იყენებთ აღწერილ მოწყობილობას თქვენივე რისკით

ნაბიჯი 2: ნაწილები და ინსტრუმენტები

ნაწილები და მასალები:

აქტიური ჩამკეტი 3D სათვალე

ATTINY13A-SSU

18x12 მმ ON-OFF ჩამკეტი ღილაკის გადამრთველი (რაღაც მსგავსი, გადამრთველს, რომელსაც ვიყენებდი, ჰქონდა სწორი, ვიწრო ბილიკები)

2x SMD 6x6 მმ ტაქტილური გადართვის ღილაკები

2x 10 uF 16V Case A 1206 ტანტალის კონდენსატორი

100 nF 0805 კონდენსატორი

3x 330 nF 0805 კონდენსატორი

4x SS14 DO-214AC (SMA) schottky დიოდი

10k 0805 რეზისტორი

15k 1206 რეზისტორი

22k 1206 რეზისტორი

9x 27ohm 0805 რეზისტორი

3x 100k 1206 რეზისტორი

6x BSS138 SOT-23 ტრანზისტორი

3x BSS84 SOT-23 ტრანზისტორი

61x44 მმ სპილენძის დაფარული დაფა

რამდენიმე ცალი მავთული

3V ბატარეა (CR2025 ან CR2032)

საიზოლაციო ლენტი

სკოჩის ლენტი

ინსტრუმენტები:

დიაგონალური საჭრელი

ფანქარი

ბრტყელტერფიანი ხრახნიანი

პატარა ფილიპსის ხრახნიანი

პინცეტი

სასარგებლო დანა

ხერხი ან სხვა ინსტრუმენტი, რომელსაც შეუძლია შეწყვიტოს PCB

საბურღი 0.8 მმ

საბურღი pres ან მბრუნავი ინსტრუმენტი

ნატრიუმის პერსულფატი

პლასტმასის კონტეინერი და პლასტიკური ინსტრუმენტი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას PCB ამოსაღებად ხსნარიდან

შედუღების სადგური

solder

ალუმინის კილიტა

AVR პროგრამისტი (დამოუკიდებელი პროგრამისტი, როგორიცაა USBasp ან შეგიძლიათ გამოიყენოთ ArduinoISP)

ლაზერული პრინტერი

პრიალა ქაღალდი

ტანსაცმლის უთო

1000 გრეი მშრალი/სველი შპალერი

კრემის გამწმენდი

გამხსნელი (მაგალითად, აცეტონი ან ალკოჰოლი)

მუდმივი შემქმნელი

ნაბიჯი 3: PCB- ის დამზადება ტონერის გადაცემის მეთოდის გამოყენებით

თქვენ უნდა დაბეჭდოთ F. Cu- ს სარკისებური სურათი პრიალა ქაღალდზე ლაზერული პრინტერის გამოყენებით (ტონერის დაზოგვის პარამეტრების ჩართვის გარეშე). დაბეჭდილი სურათის გარე ზომები უნდა იყოს 60.96x43.434 მმ (ან რაც შეიძლება ახლოს). მე გამოვიყენე სპილენძის დაფარული ცალმხრივი დაფა და მეორე მხარეს დავამყარე კავშირები თხელი მავთულხლართებით, ასე რომ არ მჭირდებოდა ფიქრი სპილენძის ორი ფენის გასწორებაზე. თუ გსურთ, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ორმხრივი PCB, მაგრამ შემდეგი ინსტრუქციები იქნება მხოლოდ ცალმხრივი PCB– სთვის.

გაჭერით PCB ნაბეჭდი სურათის ზომაზე, თუ გსურთ, დაამატეთ რამდენიმე მმ PCB თითოეულ მხარეს (დარწმუნდით, რომ PCB მოერგება თქვენს სათვალეებს). შემდეგ თქვენ დაგჭირდებათ სპილენძის ფენის გაწმენდა სველი წვრილფეხა ფურცლის გამოყენებით, შემდეგ ამოიღეთ დაფქული ნაწილაკები კრემის გამწმენდით (ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ სარეცხი სითხე ან საპონი). შემდეგ გაწმინდეთ გამხსნელით. ამის შემდეგ ძალიან ფრთხილად უნდა იყოთ, რომ თითებით არ შეეხოთ სპილენძს.

მოათავსეთ დაბეჭდილი სურათი PCB– ის თავზე და გაათანაბრეთ იგი დაფაზე, შემდეგ დადგით PCB ბრტყელ ზედაპირზე და გადააფარეთ ტანსაცმლის უთოთი მაქსიმალურ ტემპერატურაზე დაყენებული. მცირე ხნის შემდეგ ქაღალდი უნდა დაერთოს PCB- ს. შეინახეთ რკინა PCB და ქაღალდზე, დროდადრო თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ რკინის პოზიცია. დაელოდეთ სულ მცირე რამდენიმე წუთს, სანამ ქაღალდი არ შეიცვლება ყვითლად. შემდეგ ჩადეთ PCB ქაღალდით წყალში (შეგიძლიათ დაამატოთ კრემის გამწმენდი ან სარეცხი საშუალება) 20 წუთის განმავლობაში. შემდეგი, გახეხეთ ქაღალდი PCB– დან. თუ არის ადგილები, სადაც ტონერი არ ეჭირა სპილენძს, გამოიყენეთ მუდმივი მარკერი ტონერის შესაცვლელად.

შეურიეთ სუფთა წყალი ნატრიუმის პერსულფატს და ჩადეთ PCB გრავირების ხსნარში. შეეცადეთ შეინახოთ ხსნარი 40 ° C ტემპერატურაზე. თქვენ შეგიძლიათ პლასტიკური კონტეინერი მოათავსოთ რადიატორის თავზე ან სხვა სითბოს წყაროს თავზე. დროდადრო აურიეთ ხსნარი კონტეინერში. დაელოდეთ დაფარული სპილენძის მთლიანად დაშლას. დასრულების შემდეგ ამოიღეთ PCB ხსნარიდან და ჩამოიბანეთ წყალში. ამოიღეთ ტონერი აცეტონით ან ქვიშაქვით.

საბურღი ხვრელები PCB– ში. მე გამოვიყენე ხრახნი, როგორც ცენტრალური ხვრელი ბურღვის წინ ხვრელების ცენტრების აღსანიშნავად.

ნაბიჯი 4: მიკროკონტროლერის შედუღება და დაპროგრამება

დაფარეთ სპილენძის ბილიკები შედუღებაში. თუ რაიმე ბილიკი დაიშალა გრავირების ხსნარში, შეცვალეთ ისინი თხელი მავთულით. Solder ATtiny PCB– ზე, ასევე მავთულები, რომლებიც დააკავშირებს მიკროკონტროლერს პროგრამისტთან. ატვირთეთ hv_glasses.hex, შეინახეთ ნაგულისხმევი დაუკრავენ ბიტებს (H: FF, L: 6A). გამოვიყენე USBasp და AVRDUDE.. Hex ფაილის ატვირთვამ მომთხოვა შემდეგი ბრძანების შესრულება:

avrdude -c usbasp -p t13 -B 16 -U flash: w: hv_glasses.hex

თქვენ შეიძლება შეამჩნიოთ, რომ მე მჭირდება -B (bitclock) -ის მნიშვნელობის შეცვლა 8 -დან, რომელსაც მე ვიყენებდი ATtiny– ს პროგრამისთვის ჩემს პირველ ინსტრუქციამდე 16 – მდე. ეს ანელებს ატვირთვის პროცესს, მაგრამ ზოგჯერ აუცილებელია პროგრამისტსა და მიკროკონტროლერს შორის სწორი კომუნიკაციის დაშვება.

მას შემდეგ რაც თქვენ ატვირთვის.hex ფაილი ATtiny, desolder პროგრამისტი მავთულები PCB. შეაერთეთ დანარჩენი კომპონენტები გარდა მოცულობითი SW1 ჩართვის/გამორთვის გადამრთველისა და ტრანზისტორებისა. დააკავშირეთ დაფის მეორე მხარეს მავთულხლართებით. დაფარეთ მთელი PCB გარდა ტრანზისტორი ბალიშებისა ალუმინის კილიტა, რათა დაიცვას MOSFET– ები, რომლებიც ქმნიან ელექტროსტატიკურ გამონადენს. დარწმუნდით, რომ თქვენი soldering სადგური სათანადოდ დასაბუთებულია. პინცეტი, რომელსაც იყენებთ კომპონენტების დასაყენებლად, უნდა იყოს ანტისტატიკური ESD. მე ვიყენებდი ძველ პინცეტს, რომელიც ირგვლივ იწვა, მაგრამ მე მათ მავთულით ვუკავშირებდი. თქვენ შეგიძლიათ შეაერთოთ BSS138 ტრანზისტორი პირველად და დაფაროთ PCB მეტი კილიტა მათი დასრულების შემდეგ, რადგან P- არხის BSS84 MOSFET– ები განსაკუთრებით დაუცველია ელექტროსტატიკური გამონადენის მიმართ.

Solder SW1 ბოლო, კუთხე მისი ლიდერები ისე გამოიყურება SS14 დიოდების ან ტანტალის კონდენსატორების მსგავსად. თუ SW1 გამყვანი უფრო ფართოა ვიდრე ბალიშები PCB– ზე და ისინი მოკლედ შედიან სხვა ბილიკებზე, გაჭერით ისინი ისე, რომ არ შექმნან პრობლემები. SW1– ით PCB– თან შეერთებისას გამოიყენეთ ღირსეული რაოდენობის შედუღება, რადგან ფირზე, რომელიც PCB და სათვალეების ჩარჩოებს ერთმანეთთან დააკავშირებს, უშუალოდ გადავა SW1– ზე და ამან შეიძლება გარკვეული დაძაბულობა მოახდინოს შედუღების სახსრებზე. J1-J4– ში მე არაფერი დამიყენებია, LC პანელის მავთულები პირდაპირ PCB– ზე გაიყიდება. დასრულებისთანავე შეაერთეთ მავთულები, რომლებიც გადადის ბატარეაზე, მოათავსეთ ბატარეა მათ შორის და დააფიქსირეთ ეს ყველაფერი იზოლაციის ლენტით. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ მულტიმეტრი იმის შესამოწმებლად, გამოიმუშავებს თუ არა სრული PCB ძაბვას ცვლადი J1-J4 ბალიშებზე. თუ არა, გაზომეთ ძაბვები ადრინდელ საფეხურებზე, შეამოწმეთ მოკლე ჩართვა, დაუკავშირებელი ბილიკები, გატეხილი ბილიკები. როდესაც თქვენი PCB გამოიმუშავებს ძაბვებს J1-J4– ზე, რომელიც მერყეობს 0V– დან 10-11V– მდე, თქვენ შეგიძლიათ შეაერთოთ LC პანელები J1-J4– ზე. თქვენ აკეთებთ ნებისმიერ შედუღებას ან გაზომვას მხოლოდ მაშინ, როდესაც ბატარეა გათიშულია.

როდესაც ყველაფერი გაერთიანებულია ელექტრული თვალსაზრისით, თქვენ შეგიძლიათ დაფაროთ PCB უკანა ნაწილი იზოლაციის ლენტით და შეუერთოთ PCB სათვალეების ჩარჩოთი მათ გარშემო ფირის დაყენებით. დამალეთ მავთულები, რომლებიც აკავშირებს LC პანელებს PCB- თან იმ ადგილას, სადაც იყო ბატარეის ორიგინალური საფარი.

ნაბიჯი 5: დიზაინის მიმოხილვა

მომხმარებლის თვალსაზრისით, მაღალი ძაბვის ალტერნატიული ოკლუზიის სასწავლო სათვალე მუშაობს ისევე, როგორც ჩემს პირველ ინსტრუქციებში აღწერილი სათვალე. 15k რეზისტორთან დაკავშირებული SW2 ცვლის მოწყობილობების სიხშირეს (2.5Hz, 5.0Hz, 7.5Hz, 10.0Hz, 12.5Hz) და SW3 უკავშირდება 22k რეზისტორს, რამდენ ხანს არის დახშული თითოეული თვალი (L-10%: R-90%, L-30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). პარამეტრების დაყენების შემდეგ, თქვენ უნდა დაელოდოთ დაახლოებით 10 წამი (10 წამი არ შეეხოთ არცერთ ღილაკს), სანამ ისინი შეინახება EEPROM– ში და იტვირთება გამორთვის შემდეგ, მოწყობილობის შემდეგი გაშვებისას. ორივე ღილაკის ერთდროულად დაჭერა ადგენს ნაგულისხმევ მნიშვნელობებს.

თუმცა, მე შევიყვანე მხოლოდ PB5 (RESET, ADC0) pin ATtiny როგორც შეყვანა. მე ვიყენებ ADC– ს ძაბვის წასაკითხად R1-R3– ისგან დამზადებული ძაბვის გამყოფზე. ამ ძაბვის შეცვლა შემიძლია SW2 და SW3 დაჭერით. ძაბვა არასოდეს არის იმდენად დაბალი, რომ გამოიწვიოს გადატვირთვა.

დიოდები D1-D4 და კონდენსატორები C3-C6 ქმნიან 3 საფეხურის დიქსონის დატენვის ტუმბოს. დატენვის ტუმბოს მართავს PB1 (OC0A) და PB1 (OC0B) მიკროკონტროლერის ქინძისთავები. OC0A და OC0B გამომავალი წარმოქმნის ორ 4687.5 ჰც კვადრატულ ტალღის ფორმას, რომლებიც ფაზაში გადადის 180 გრადუსით (როდესაც OC0A მაღალია, OC0B დაბალია და პირიქით). მიკროკონტროლერის ქინძისთავებზე ძაბვების შეცვლა ზრდის C3-C5 კონდენსატორის ფირფიტებზე ძაბვებს +BATT ძაბვით. დიოდები იძლევა კონდენსატორისგან მუხტის გადინების საშუალებას, რომლის ზედა ფირფიტაზე (რომელიც დაკავშირებულია დიოდებთან) უფრო მაღალი ძაბვა აქვს იმასთან, რომლის ზედა ფირფიტაზე დაბალი ძაბვაა. რა თქმა უნდა, დიოდები მუშაობენ მხოლოდ ერთი მიმართულებით, ამიტომ მუხტი მიედინება მხოლოდ ერთი მიმართულებით, ამიტომ ყოველი მომდევნო კონდენსატორი თანმიმდევრობით იტვირთება ძაბვაზე, რომელიც უფრო მაღალია ვიდრე წინა კონდენსატორთან შედარებით. მე გამოვიყენე შოთკის დიოდები, რადგან მათ აქვთ დაბალი ძაბვის ვარდნა. დატვირთვის გარეშე ძაბვის გამრავლება არის 3.93. პრაქტიკული თვალსაზრისით, მხოლოდ ტუმბოს დატვირთვა არის 100k რეზისტორი (მიმდინარე მიედინება 1 ან 2 მათგანში ერთდროულად). ამ დატვირთვის პირობებში, დატენვის ტუმბოს გამომავალი ძაბვა არის 3.93*(+BATT) მინუს დაახლოებით 1 ვ, ხოლო დამუხტვის ტუმბოების ეფექტურობაა დაახლოებით 75%. D4 და C6 არ გაზრდის ძაბვას, ისინი მხოლოდ ამცირებენ ძაბვის ტალღებს.

ტრანზისტორები Q1, Q4, Q7 და 100k რეზისტორები გარდაქმნიან დაბალ ძაბვას მიკროკონტროლერის გამოსვლიდან ძაბვაზე დამუხტული ტუმბოს გამომუშავებიდან. მე გამოვიყენე MOSFET– ები LC პანელების გადასატანად, რადგან დენი მიედინება მათ კარიბჭეებში მხოლოდ მაშინ, როდესაც კარიბჭის ძაბვა იცვლება. 27 ოჰმეტიანი რეზისტორები იცავს ტრანზისტორებს დიდი დენის დენისგან.

მოწყობილობა მოიხმარს დაახლოებით 1.5 mA.