„Vision Fidget Spinner“patvarumas: 8 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Tai nerimastingas suktukas, kuris naudoja regėjimo pastovumo efektą, kuris yra optinė iliuzija, kai keli atskiri vaizdai susilieja į vieną žmogaus proto vaizdą.

Tekstą ar grafiką galima pakeisti naudojant „Bluetooth Low Energy“nuorodą, naudojant kompiuterio programą, kurią užprogramavau „LabVIEW“, arba naudodami laisvai prieinamą išmaniojo telefono BLE programą.

Galimi visi failai. Schema ir programinė įranga pridedama prie šios instrukcijos. Gerber failus galite rasti šioje nuorodoje, nes negaliu įkelti ZIP failų čia: Gerbers

1 žingsnis: Skirtumas tarp kitų rinkoje esančių POV įrenginių

Viena iš svarbiausių savybių yra ta, kad rodoma grafika nepriklauso nuo sukimosi greičio dėl naujoviško sprendimo, leidžiančio išlaikyti sukimosi kampo sekimą. Tai reiškia, kad rodomas grafikas suvokiamas vienodai tiek esant didesniam, tiek mažesniam sukimosi greičiui (pvz., Kai sukimosi greitis sulėtėja, kai jis laikomas rankoje). Daugiau apie tai - 3 veiksme.

Tai taip pat yra vienas iš pagrindinių skirtumų tarp įvairių rinkoje esančių POV įrenginių (POV laikrodžių ir pan.), Kurie turi turėti pastovų sukimosi greitį, kad vaizdas būtų rodomas teisingai. Taip pat verta paminėti, kad visi komponentai yra atrenkami taip, kad sunaudotų kuo mažiau energijos, kad būtų prailgintas akumuliatoriaus veikimo laikas.

2 žingsnis: techninis aprašymas

Jis naudoja patobulintą „Microchip PIC 16F1619“mikrovaldiklį. MCU turi įmontuotą kampinio laikmačio periferinį įrenginį, kuris naudoja omnipolinį Hall jutiklį DRV5033 ir vieną magnetą, kad būtų galima sekti dabartinį sukimosi kampą.

Grafika rodoma iš viso naudojant 32 šviesos diodus, 16 žalių ir 16 raudonų šviesos diodų (vardinė srovė 2 mA). Diodus valdo dvi 16 kanalų nuolatinės srovės perjungimo registro tvarkyklės TLC59282, sujungtos į daisy grandinę. Norėdami turėti nuotolinę prieigą prie įrenginio, yra „Bluetooth“mažos energijos modulis RN4871, kuris perduoda ryšį su mikrovaldikliu per UART sąsają. Prietaisą galima pasiekti iš asmeninio kompiuterio arba išmaniojo telefono. Įrenginys įjungiamas naudojant talpinį jutiklinį mygtuką, įterptą po spausdinimo plokštės po litavimo kauke. Išvestis iš talpinio IC PCF8883 tiekiama į OR loginius vartus BU4S71G2. Kitas įėjimas į OR vartus yra signalas iš MCU. Išėjimas iš ARBA vartų yra prijungtas prie sumažinto keitiklio TPS62745 įjungimo kaiščio. Naudodamas šią sąranką galiu įjungti/išjungti įrenginį tik vienu mygtuko paspaudimu. Talpinis mygtukas taip pat gali būti naudojamas norint perjungti skirtingus darbo režimus arba, pavyzdžiui, įjungti „Bluetooth“radiją tik tada, kai to reikia, kad būtų taupoma energija.

Sumažinimo keitiklis TPS62745 konvertuoja 6 V nominalųjį akumuliatorių į stabilų 3,3 V. Aš pasirinkau šį keitiklį, nes jis yra labai efektyvus esant nedidelėms apkrovoms, maža ramybės srovė, veikia su maža 4.7uH ritė, turi integruotą įėjimo įtampos jungiklį, kurį naudoju akumuliatoriaus talpos matavimui su minimaliomis srovės sąnaudomis, o išėjimo įtampa yra vartotojo galima pasirinkti keturiais įėjimais, o ne grįžtamojo ryšio rezistoriais (sumažina BOM). Įrenginys automatiškai užmiega po 5 minučių neveikimo. Dabartinis suvartojimas miego metu yra mažesnis nei 7uA.

Baterijos yra galinėje pusėje, kaip parodyta nuotraukoje.

3 žingsnis: sukimosi kampo stebėjimas

Sukimosi kampą stebi „aparatinė įranga“, o ne programinė įranga, o tai reiškia, kad procesorius turi daug daugiau laiko atlikti kitas užduotis. Tam naudoju „Angular Timer“išorinį įrenginį, įmontuotą į naudojamą mikrovaldiklį PIC 16F1619.

Įvestis į kampinį laikmatį yra signalas iš Hall jutiklio DRV5033. „Hall“jutiklis generuos impulsą kiekvieną kartą, kai pro jį praeis magnetas. „Hall“jutiklis yra besisukančioje prietaiso dalyje, o magnetas - ant statinės dalies, kuriai naudotojas laiko prietaisą. Kadangi aš naudoju tik vieną magnetą, tai reiškia, kad „Hall“jutiklis generuos impulsą, kuris kartojasi kas 360 °. Tuo pačiu metu kampinis laikmatis sukuria 180 impulsų per apsisukimą, kuriame kiekvienas impulsas reiškia 2 ° sukimąsi. Aš renkuosi 180 impulsų, o ne 360 °, pavyzdžiui, nes radau, kad 2 ° yra puikus atstumas tarp dviejų spausdinto simbolio stulpelių. Kampinis laikmatis automatiškai atlieka visus skaičiavimus ir automatiškai sureguliuos, jei pasikeis sukimosi greičio laikas tarp dviejų jutiklių impulsų. Magneto ir Hall jutiklio padėtis parodyta pridedamoje nuotraukoje.

4 veiksmas: nuotolinė prieiga

Norėjau būdo, kaip dinamiškai keisti rodomą tekstą, o ne tik jį sunkiai užkoduoti į kodą. Aš pasirinkau BLE, nes jis sunaudoja labai mažai energijos, o naudojamos mikroschemos RN4871 matmenys yra tik 9x11,5 mm.

Per BT nuorodą galima pakeisti rodomą tekstą ir jo spalvą - raudoną arba žalią. Taip pat galima stebėti akumuliatoriaus įkrovos lygį ir žinoti, kada laikas keisti baterijas. Prietaisą galima valdyti naudojant kompiuterinę programą, užprogramuotą „LabVIEW“grafikos programavimo aplinkoje, arba naudojant laisvai prieinamas išmaniojo telefono BLE programas, kurios turi galimybę tiesiogiai rašyti į pasirinktą prijungto įrenginio BLE charakteristikas. Informacijai iš kompiuterio/išmaniojo telefono į įrenginį siųsti naudoju vieną paslaugą su trimis charakteristikomis, kurių kiekviena identifikuojama rankena.

5 žingsnis: kompiuterio taikymas

Viršutiniame kairiajame kampe yra „National Instruments BLE“serverio programos paleidimo valdikliai. Tai NI komandinės eilutės programa, sukurianti tiltą tarp kompiuterio BLE modulio ir „LabVIEW“. Bendravimui jis naudoja HTTP protokolą. Šios programos naudojimo priežastis yra ta, kad „LabVIEW“palaiko tik „Bluetooth Classic“, o ne „BLE“.

Sėkmingai prisijungus, prijungto įrenginio MAC adresas rodomas dešinėje ir ta dalis nebėra pilka. Ten mes galime nustatyti judančią grafiką ir jos spalvą arba tiesiog nusiųsti tam tikrą modelį, kad įjungtų arba išjungtų šviesos diodus, kai įrenginys nesisuka, aš tai panaudojau bandymams.

6 žingsnis: šriftas

Anglų abėcėlės šriftas buvo sukurtas naudojant laisvai prieinamą programinę įrangą „The Dot Factory“, tačiau prieš įkeliant jį į mikrovaldiklį, turėjau atlikti keletą pakeitimų.

To priežastis yra „netinkamas“PCB išdėstymas, o tai reiškia, kad išvestis 0 iš LED tvarkyklės gali būti neprijungta prie PCB esančio LED 0, OUT 1 nėra prijungtas prie 1 LED, o, pavyzdžiui, prie LED15, ir Kita priežastis yra ta, kad programinei įrangai leidžiama kurti tik 2x8 bitų šriftą, tačiau įrenginyje yra 16 šviesos diodų kiekvienai spalvai, todėl man reikėjo 16 bitų aukšto šrifto. Taigi man reikėjo sukurti programinę įrangą, kuri pakeistų kelis bitus, kad kompensuotų PCB išdėstymą ir sujungti juos į vieną 16 bitų vertę. Todėl sukūriau atskirą programą „LabVIEW“, kuri naudoja „The Dot Factory“sukurtą šriftą kaip įvestį ir paverčia jį atitinkančiu šio projekto poreikius. Kadangi raudonos ir žalios šviesos diodų PCB išdėstymai skiriasi, man reikėjo naudoti du šriftus. Žaliojo šrifto išvestis parodyta paveikslėlyje žemiau.

7 žingsnis: „Jig“programavimas

Nuotraukoje galite pamatyti programavimo įrenginį, kuris buvo naudojamas programuoti įrenginį.

Kadangi po kiekvieno programavimo turiu paimti įrenginį ir jį sukti, kad pamatyčiau pakeitimus, todėl nenorėjau naudoti standartinių programavimo antraščių ar tiesiog lituoti programavimo laidų. Aš naudojau „Pogo“kaiščius, kurių viduje yra maža spyruoklė, todėl jie labai tvirtai priglunda prie plokštės. Naudodamas šią sąranką galiu labai greitai užprogramuoti mikrovaldiklį ir man nereikia jaudintis dėl laidų programavimo ar likusio lituoklio po šių laidų litavimo.

8 žingsnis: Išvada

Apibendrinant norėčiau atkreipti dėmesį į tai, kad naudojant „Angul Timer“periferinį įrenginį aš sėkmingai pasiekiau POV įrenginį, kuris nepriklauso nuo sukimosi greičio, todėl rodomos grafikos kokybė išlieka ta pati tiek esant didesniam, tiek mažesniam greičiui.

Kruopščiai suprojektavus, pavyko įgyvendinti mažos energijos sprendimą, kuris prailgins baterijų tarnavimo laiką. Kalbant apie šio projekto minusus, norėčiau atkreipti dėmesį į tai, kad nėra galimybės įkrauti panaudotų baterijų, todėl akumuliatorių reikia keisti kaskart. Neįvardytos baterijos iš vietinės parduotuvės truko apie 1 mėnesį, naudojant kiekvieną dieną. Naudojimas: Šis prietaisas gali būti naudojamas įvairiems reklamos tikslams arba kaip mokymo priemonė, pavyzdžiui, elektrotechnikos ar fizikos pamokose. Jis taip pat gali būti naudojamas kaip terapinė pagalba, siekiant padidinti dėmesį tiems, kurie turi dėmesio trūkumo ir hiperaktyvumo sutrikimą (ADHD) arba ramina nerimo simptomus.

Pirmasis prizas PCB dizaino iššūkyje