ფარადეი გასართობად: ელექტრონული ბატარეის გარეშე კამათელი: 12 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:21

დიდი ინტერესი იყო კუნთების ენერგიაზე მომუშავე ელექტრონული მოწყობილობების მიმართ, რაც დიდწილად განპირობებულია მუდმივი ჩირაღდნის წარმატებით, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ბატარეის გარეშე LED ლამპარი. ბატარეის გარეშე ჩირაღდანი შედგება ძაბვის გენერატორისგან, რომელიც აძლიერებს LED- ებს, ელექტრონულ წრეს, ძაბვის გენერატორის და მაღალი ეფექტურობის თეთრი LED- ების ძაბვის მდგომარეობისა და შესანახად. კუნთების ძაბვის გენერატორი ემყარება ფარადეის კანონს, რომელიც შედგება ცილინდრული მაგნიტების მქონე მილისგან. მილის დაჭრა ხდება მაგნიტური მავთულის კოჭით. მილის შერყევისას, მაგნიტები მიდიან მილის სიგრძეზე წინ და უკან, რითაც იცვლება მაგნიტური ნაკადი კოჭის გავლით და კოჭა წარმოქმნის AC ძაბვას. ჩვენ ამას დავუბრუნდებით მოგვიანებით Instructable– ში. ეს Instructable გიჩვენებთ თუ როგორ უნდა ავაშენოთ ელექტრონული, უნაკლო კამათელი. ქვემოთ ნაჩვენებია აშენებული ერთეულის ფოტოსურათი. მაგრამ ჯერ რამდენიმე ფონი -

ნაბიჯი 1: ელექტრონული კამათელი

ტრადიციული კამათლის ნაცვლად, სასიამოვნო და მაგარია გამოიყენოთ ელექტრონული კამათელი. ჩვეულებრივ, ასეთი კამათელი შედგებოდა ელექტრონული წრისა და LED დისპლეისგან. LED დისპლეი შეიძლება იყოს შვიდ სეგმენტიანი ეკრანი, რომელსაც შეუძლია აჩვენოს 1 – დან 6 – მდე რიცხვები, როგორც ქვემოთ ჩანს ან, ალბათ, ტრადიციული კამათლის ნიმუშის იმიტირებისთვის, ის შეიძლება შედგებოდეს 7 LED– ისგან, როგორც მეორე ფიგურაშია ნაჩვენები. კამათლის ორივე დიზაინს აქვს გადამრთველი, რომელსაც მომხმარებელი უნდა დააჭიროს, როდესაც მას სურს "კამათლის გაშლა" (ან "გააფართოვოს კვდება"?). გადამრთველი იწვევს მიკროკონტროლერში დაპროგრამებულ შემთხვევითი რიცხვების გენერატორს და შემთხვევითი რიცხვი შემდეგ ნაჩვენებია შვიდი სეგმენტის ეკრანზე ან LED ეკრანზე. როდესაც მომხმარებელს სურს ახალი ნომერი, გადამრთველი კვლავ უნდა იყოს დაჭერილი.

ნაბიჯი 2: კვება კამათლისთვის

ორივე ნაბიჯს, რომელიც ნაჩვენებია წინა საფეხურზე, საჭიროა შესაბამისი კვების ბლოკი, რომელიც შეიძლება გამოვიდეს კედლის მეჭეჭიდან, შესაფერისი გამასწორებელი, გამათბობელი კონდენსატორი და შესაბამისი +5V რეგულატორი. თუ მომხმარებელს სურს კამათლის პორტაბელურობა, მაშინ მეჭეჭის კედლის ტრანსფორმატორი უნდა შეიცვალოს შესაბამისი ბატარეით, ვთქვათ 9 ვ ბატარეით. ბატარეის სხვა ვარიანტები არსებობს, მაგალითად, რომ შეძლოთ კამათლის მართვა ერთი AA ან AAA ბატარეიდან, ნორმალური ხაზოვანი მარეგულირებელი არ იმუშავებს. კამათლის ოპერაციისთვის +5V გამოსაყენებლად უნდა გამოიყენოთ შესაფერისი გამაძლიერებელი ტიპის DC-DC გადამყვანი. ფიგურა ასახავს +5V დენის წყაროს, რომელიც განკუთვნილია კამათლებისთვის კედლის 9 ვ ბატარეიდან, ხოლო მეორე ფიგურა გვიჩვენებს სქემა +5 ვ დენის წყაროსთვის 1.5V AA ან AAA ტიპის ბატარეიდან TPS61070 გამაძლიერებელი DC-DC გადამყვანის გამოყენებით.

ნაბიჯი 3: თავისუფალი ძალა: გამოიყენეთ თქვენი კუნთები…

ეს ნაბიჯი აღწერს კუნთების ძაბვის გენერატორს. გენერატორი შედგება Perspex მილისგან, რომლის სიგრძეა 6 ინჩი და გარე დიამეტრი 15 მმ. შიდა დიამეტრი 12 მმ. მილის გარე ზედაპირზე დამუშავებულია ღარი დაახლოებით 1 მმ სიღრმისა და 2 ინჩის სიგრძისა. ეს ღარი დაჭრილია დაახლოებით 1500 ბრუნვით 30 SWG მაგნიტური მავთულით. სამი იშვიათი დედამიწის ცილინდრული მაგნიტის ნაკრები მოთავსებულია მილში. მაგნიტების დიამეტრი 10 მმ და სიგრძე 10 მმ. მაგნიტების მილში ჩასმის შემდეგ, მილის ბოლოები დალუქულია შიშველი PCB მასალის წრიული ნაჭრებით და წებოვანია ორ ნაწილად ეპოქსიდური და შიგნით დარტყმის შემწოვი ბალიშებით (მე გამოვიყენე IC შეფუთვის ქაფი). ასეთი მილი ხელმისაწვდომია McMaster– დან (mcmaster.com), ნაწილის ნომერი: 8532K15. მაგნიტების შეძენა შეგიძლიათ amazingmagnets.com– დან. ნაწილი # D375D.

ნაბიჯი 4: ძაბვის გენერატორის მოქმედება

რამდენად კარგად მუშაობს კუნთების ენერგიის ძაბვის გენერატორი? აქ არის რამოდენიმე ოსცილოსკოპის ეკრანის სურათი. ნაზი შერყევით, გენერატორი უზრუნველყოფს დაახლოებით 15 ვ პიკს მწვერვალამდე. მოკლე ჩართვის დენი არის დაახლოებით 680mA. საკმაოდ საკმარისია ამ პროექტისათვის.

ნაბიჯი 5: კამათლის სქემა

ეს ნაბიჯი გვიჩვენებს კამათლის სქემის დიაგრამას. იგი შედგება მაკორექტირებელი დიოდური ხიდის სქემისგან, რათა გამოსწორდეს ფარადეის გენერატორის მიერ წარმოებული AC ძაბვა და გაფილტრული 4700uF/25V ელექტროლიტური კონდენსატორით. კონდენსატორის ძაბვა რეგულირდება LDO, LP-2950 5V გამომავალი ძაბვით, რომელიც გამოიყენება დანარჩენი წრედის მიწოდების ძაბვის უზრუნველსაყოფად, რომელიც შედგება მიკროკონტროლერისა და LED- ებისგან. მე გამოვიყენე 7 მაღალი ეფექტურობის 3 მმ-იანი ლურჯი LED- ები გამჭვირვალე შეფუთვაში, მოწყობილი "კამათლის" ფორმით. LED- ები კონტროლდება 8 პინიანი AVR მიკროკონტროლით, ATTiny13. ფარადეის გენერატორიდან ძაბვის გამომუშავება არის იმპულსური გამომუშავება. ეს იმპულსური გამომუშავება განპირობებულია რეზისტორის (1.2KOhm) და ზენერის დიოდის (4.7V) დახმარებით. მიკროკონტროლის მიერ იგრძნობა განპირობებული ძაბვის იმპულსები, რათა დადგინდეს მილის შერყევა. სანამ მილი შეირყა, მიკროკონტროლი ელოდება. მას შემდეგ, რაც მომხმარებელი შეწყვეტს მილის შერყევას, მიკროკონტროლერი წარმოქმნის შემთხვევით რიცხვს, შიდა 8-ბიტიანი ტაიმერის გამოყენებით, რომელიც მუშაობს თავისუფალ რეჟიმში და გამოაქვს შემთხვევითი რიცხვი 1-დან 6-მდე, გამომავალ LED- ებზე. მიკროკონტროლერი კვლავ ელოდება, რომ მომხმარებელი კვლავ შეარყევს მილს. მას შემდეგ, რაც LED- ები აჩვენებენ შემთხვევით რიცხვს, კონდენსატორზე არსებული მუხტი საკმარისია იმისათვის, რომ LED- ები აანთოს საშუალოდ დაახლოებით 10 წამის განმავლობაში. ახალი შემთხვევითი რიცხვის მისაღებად მომხმარებელმა რამდენჯერმე უნდა შეანჯღრიოს მილი.

ნაბიჯი 6: მიკროკონტროლერის დაპროგრამება

Tiny13 მიკროკონტროლერი მუშაობს შიდა RC ოსცილატორით, რომელიც დაპროგრამებულია 128 KHz საათის სიგნალის შესაქმნელად. ეს არის ყველაზე დაბალი საათის სიგნალი, რომელიც Tiny13– ს შეუძლია წარმოქმნას შინაგანად და არჩეულია მიკროკონტროლერის მიერ მოხმარებული დენის შესამცირებლად. კონტროლერი დაპროგრამებულია C– ში AVRGCC შემდგენლის გამოყენებით და ნაკადის დიაგრამა ნაჩვენებია აქ. კონტროლერის დაუკრავენ ბიტებს ასევე ნაჩვენებია აქ. მე გამოვიყენე STK500 ჩემი პაწაწინა პროგრამირებისთვის, მაგრამ შეგიძლიათ მიმართოთ ამ ინსტრუქციას, თუ გირჩევნიათ AVR Dragon პროგრამისტი: https://www.instructables.com/id/Help%3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- to-8-Bit-AVR-Pr/

ნაბიჯი 7: კონტროლის პროგრამული უზრუნველყოფა

/*ელექტრონული ბატარეა ნაკლები კამათელი*//*Dhananjay Gadre*//*2007 წლის 20 სექტემბერი*//*Tiny13 პროცესორი @ 128KHz შიდა RC ოსცილატორი*//*7 LED ნათურა დაკავშირებულია შემდეგნაირად 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4 პულსი შეყვანიდან არის PB0*/ #მოიცავს #მოიცავს #მოიცავს #მოიცავს char temp = 0; int რაოდენობა = 0; DDRB = 0xfe; /*PB0 არის შეყვანა*/TCCR0B = 2; /*გაყოფა 8*/TCCR0A = 0; TCNT0 = 0; PORTB = 254; /*გამორთეთ ყველა LED*/სანამ (1) {/*დაელოდეთ სანამ პულსი გაიზრდება*/სანამ ((PINB & 0x01) == 0); _გადადება_სწორი_2 (50); /*დაელოდეთ პულსის შემცირებას*/ სანამ ((PINB & 0x01) == 0x01); _გვიანდება_გორდი_2 (50); დათვლა = 5000; ხოლო ((რაოდენობა> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {რაოდენობა--; } if (ითვლი == 0) /* აღარ არის პულსი ასე რომ აჩვენე შემთხვევითი რიცხვი* / {PORTB = 0xfe; /*ყველა LED- ები გამორთულია*/ _delay_loop_2 (10000); temp = TCNT0; temp = temp%6; temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp]); PORTB = ტემპერატურა; }}}

ნაბიჯი 8: წრის შეკრება

აქ არის რამოდენიმე სურათი ელექტრონული კამათლის შეკრების ეტაპებზე. ელექტრონული წრე იკრიბება პერფორდზე საკმარისად ვიწროდ, რომ წავიდეს პერსპექსის მილში. იდენტური პერსპექსური მილი, რომელიც გამოიყენება ძაბვის გენერატორისთვის, გამოიყენება ელექტრონული წრედის ჩასართავად.

ნაბიჯი 9: დასრულებული ასამბლეა

ფარადეის ძაბვის გენერატორი და კამათლის ელექტრონული წრე ახლა ერთმანეთთან არის დაკავშირებული მექანიკურად და ელექტრონულად. ძაბვის გენერატორის მილის გამომავალი ტერმინალები უკავშირდება ელექტრონული კამათლის წრედის 2-პინიან შეყვანის კონექტორს. ორივე მილი მიბმულია საკაბელო ჰალსტუხით და დამატებითი უსაფრთხოებისათვის, წებოვანია 2 ნაწილის ეპოქსიდთან ერთად. მე გამოვიყენე AralditeAraldite.

ნაბიჯი 10: ბატარეის გარეშე ელექტრონული კამათლის გამოყენება

მას შემდეგ, რაც შეკრება დასრულდება და ორი მილაკი ერთმანეთთან არის დამაგრებული, კამათელი მზადაა გამოსაყენებლად. უბრალოდ რამდენჯერმე შეანჯღრიეთ და შემთხვევითი რიცხვი გამოჩნდება. კვლავ შეანჯღრიეთ და გამოჩნდება კიდევ ერთი შემთხვევითი. აქ მოცემულია კამათლის ვიდეო, ასევე განთავსებულია ამ ინსტრუქციის ვიდეოში:

ნაბიჯი 11: მითითებები და დიზაინის ფაილები

ეს პროექტი ემყარება ჩემს ადრე გამოქვეყნებულ სტატიებს. კერძოდ:

1. "დენის გენერატორი პორტატული პროგრამებისთვის", მიკროსქემის მარანი, 2006 წ. ოქტომბერი 2. "კინეტიკური დისტანციური მართვა", მარკა: 2007 წლის ნოემბერი, გამოცემა 12. C კოდის ფაილი ხელმისაწვდომია აქ. მას შემდეგ, რაც პროექტი პირველად შეიქმნა პროტოტიპის სახით, მე გავაკეთე PCB არწივის გამოყენებით. აი, როგორ გამოიყურება ახლა. არწივის სქემატური და დაფის ფაილები აქ არის. გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ პროტოტიპთან შედარებით, საბოლოო PCB კომპონენტები განლაგებულია ოდნავ განსხვავებულად. განახლება (2008 წლის 15 სექტემბერი): დამატებულია BOM ფაილი

ნაბიჯი 12: მე ვიცი, რომ შენ გინდა მეტი

ელექტრონული კამათელი მხოლოდ ერთი ჩვენებით? მაგრამ მე ვთამაშობ ბევრ თამაშს, რომელსაც თქვენ ამბობთ ორი კამათელი სჭირდება. კარგი, ვიცი რომ შენ ეს გინდა. აქ არის ის, რის შექმნასაც ვცდილობდი. მე მაქვს PCB ამ უახლესი ვერსიისთვის მზადაა, მხოლოდ თავისუფალ დროს ველოდები კოდის შესავსებად და დაფის შესამოწმებლად. მე გამოვაქვეყნებ პროექტს აქ დასრულების შემდეგ … მანამდე ისიამოვნეთ ერთი კამათლით..