Aukštos įtampos kintamos okliuzijos mokymo akiniai [ATtiny13]: 5 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Savo pirmoje pamokoje aprašiau, kaip sukurti prietaisą, kuris turėtų būti labai naudingas tiems, kurie nori gydyti ambliopiją (tingus akis). Dizainas buvo labai supaprastintas ir turėjo tam tikrų trūkumų (reikėjo naudoti dvi baterijas, o skystųjų kristalų plokštės buvo varomos žemos įtampos). Aš nusprendžiau patobulinti dizainą, pridėdamas įtampos daugiklį ir išorinius perjungimo tranzistorius. Dėl didesnio sudėtingumo reikėjo naudoti SMD komponentus.

1 žingsnis: atsisakymas

Naudojant tokį prietaisą, maža dalis prietaiso vartotojų gali sukelti epilepsijos priepuolius ar kitokį neigiamą poveikį. Norint sukurti tokį prietaisą, reikia naudoti vidutiniškai pavojingus įrankius ir gali būti padaryta žala turtui. Jūs kuriate ir naudojate aprašytą įrenginį savo rizika

2 žingsnis: dalys ir įrankiai

Dalys ir medžiagos:

3D akiniai su užraktu

ATTINY13A-SSU

18x12 mm ON-OFF fiksavimo mygtuko jungiklis (kažkas panašaus, mano naudojamas jungiklis turėjo tiesius, siauresnius laidus)

2x SMD 6x6mm lytėjimo jungiklio mygtukai

2x 10 uF 16V dėklas A 1206 tantalo kondensatorius

100 nF 0805 kondensatorius

3x 330 nF 0805 kondensatorius

4x SS14 DO-214AC (SMA) Schottky diodas

10k 0805 rezistorius

15k 1206 rezistorius

22k 1206 rezistorius

9x 27 omų 0805 rezistorius

3x 100k 1206 rezistorius

6x BSS138 SOT-23 tranzistorius

3x BSS84 SOT-23 tranzistorius

61x44 mm vario plakiruota lenta

keli vielos gabalai

3 V baterija (CR2025 arba CR2032)

izoliacinė juosta

lipni juosta

Įrankiai:

įstrižainės pjaustytuvas

replės

plokščiasis atsuktuvas

mažas Phillips atsuktuvas

pincetas

naudingas peilis

pjūklas ar kitas įrankis, galintis pjauti PCB

0,8 mm gręžtuvas

gręžimo presas arba sukamasis įrankis

natrio persulfatas

plastikinis indas ir plastikinis įrankis, kuriais galima išimti PCB iš ėsdinimo tirpalo

litavimo stotis

lituoklis

aliuminio folija

AVR programuotojas (atskiras programuotojas, pvz., „USBasp“arba galite naudoti „ArduinoISP“)

Lazerinis spausdintuvas

blizgus popierius

drabužių lygintuvas

1000 grūdų sausas/šlapias švitrinis popierius

kremo valiklis

tirpiklis (pvz., acetonas arba trynimo alkoholis)

nuolatinis gamintojas

3 žingsnis: PCB gamyba naudojant dažų perkėlimo metodą

Turite atsispausdinti veidrodinį F. Cu atvaizdą (priekinė pusė) ant blizgaus popieriaus naudodami lazerinį spausdintuvą (neįjungus jokių dažų taupymo nustatymų). Išoriniai atspausdinto vaizdo matmenys turėtų būti 60,96x43,434 mm (arba kuo arčiau). Aš naudoju vienpusę variu dengtą plokštę ir sujungiau plonus laidus kitoje pusėje, todėl man nereikėjo jaudintis dėl dviejų vario sluoksnių išlyginimo. Jei norite, galite naudoti dvipusę PCB, tačiau kitos instrukcijos bus skirtos tik vienpusėms PCB.

Iškirpkite PCB iki atspausdinto vaizdo dydžio, jei norite, galite pridėti keletą mm kiekvienoje PCB pusėje (įsitikinkite, kad PCB tinka jūsų akiniams). Tada jums reikės nuvalyti vario sluoksnį drėgnu smulkiu švitriniu popieriumi, tada pašalinti švitrinio popieriaus likučius kremo valikliu (taip pat galite naudoti ploviklį arba muilą). Tada nuvalykite tirpikliu. Po to turėtumėte būti labai atsargūs ir neliesti vario pirštais.

Uždėkite atspausdintą vaizdą ant PCB viršaus ir sulygiuokite su plokšte. Tada padėkite PCB ant lygaus paviršiaus ir uždenkite skalbinių lygintuvu, nustatytu maksimalią temperatūrą. Po kurio laiko popierius turi prilipti prie PCB. Laikykite geležį prispaustą prie PCB ir popieriaus, retkarčiais galite pakeisti geležies padėtį. Palaukite bent kelias minutes, kol popieriaus spalva pasikeis į geltoną. Tada 20 minučių įpilkite PCB su popieriumi (galite pridėti grietinėlės valiklio arba ploviklio). Tada patrinkite popierių iš PCB. Jei yra vietų, kur dažai neprilipo prie vario, naudokite nuolatinį žymeklį, kad pakeistumėte dažus.

Sumaišykite gėlo vandens su natrio persulfatu ir įdėkite PCB į ėsdinimo tirpalą. Stenkitės laikyti tirpalą 40 ° C temperatūroje. Ant radiatoriaus ar kito šilumos šaltinio galite uždėti plastikinį indą. Retkarčiais maišykite tirpalą inde. Palaukite, kol neuždengtas varis visiškai ištirps. Kai tai bus padaryta, pašalinkite PCB iš tirpalo ir nuplaukite vandeniu. Pašalinkite tonerį acetonu arba švitriniu popieriumi.

Gręžkite skyles PCB. Prieš gręždamas skylių centrus pažymėjau varžtu kaip centriniu štampavimu.

4 žingsnis: Mikrovaldiklio litavimas ir programavimas

Uždenkite varinius takelius lydmetaliu. Jei bet kokie takeliai buvo ištirpę ėsdinimo tirpale, pakeiskite juos plonais laidais. Lituokite „ATtiny“prie PCB, taip pat laidus, kurie sujungs mikrovaldiklį su programuotoju. Įkelkite „hv_glasses.hex“, pasilikite numatytuosius saugiklių bitus (H: FF, L: 6A). Naudojau USBasp ir AVRDUDE. Įkeliant.hex failą reikėjo vykdyti šią komandą:

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

Galite pastebėti, kad man reikėjo pakeisti -B (bitclock) reikšmę nuo 8, kurią naudojau programuodama ATtiny savo pirmoje instrukcijoje, į 16. Tai sulėtina įkėlimo procesą, tačiau kartais reikia leisti tinkamai bendrauti tarp programuotojo ir mikrovaldiklio.

Įkėlę.hex failą į „ATtiny“, atjunkite programuotojo laidus iš PCB. Lituokite likusias dalis, išskyrus didelius SW1 įjungimo/išjungimo jungiklius ir tranzistorius. Kitoje plokštės pusėje sujunkite laidus. Uždenkite visą PCB, išskyrus tranzistorių trinkeles, aliuminio folija, kad apsaugotumėte MOSFET iš elektrostatinės iškrovos. Įsitikinkite, kad jūsų litavimo stotis yra tinkamai įžeminta. Pincetai, kuriuos naudojate komponentams sudėti, turėtų būti antistatiniai ESD. Aš naudoju keletą senų pincetų, kurie gulėjo aplink, bet juos prijungiau prie žemės viela. Pirmiausia galite lituoti BSS138 tranzistorius ir uždengti PCB daugiau folijos, kai jie bus baigti, nes P kanalo BSS84 MOSFET yra ypač pažeidžiami dėl elektrostatinės iškrovos.

Lituoklis SW1 paskutinis, pakreipkite laidus taip, kad jis atrodytų panašiai kaip SS14 diodai ar tantalo kondensatoriai. Jei SW1 laidai yra platesni nei plokštės ant PCB ir jie trumpai jungiasi prie kitų takelių, nukirpkite juos, kad nesukeltų problemų. Sujungdami SW1 su PCB, naudokite tinkamą litavimo kiekį, nes juosta, laikanti PCB ir akinių rėmą, eis tiesiai per SW1 ir gali šiek tiek įtempti lydmetalio jungtis. Aš nieko neįdėjau į J1-J4, LC skydo laidai bus lituojami tiesiai į PCB. Kai baigsite, lituokite laidus, kurie pateks į akumuliatorių, įdėkite akumuliatorių tarp jų ir pritvirtinkite visa tai izoliacine juostele. Galite naudoti multimetrą, kad patikrintumėte, ar visa PCB sukuria kintančią įtampą J1-J4 trinkelėse. Jei ne, išmatuokite įtampą ankstesniuose etapuose, patikrinkite, ar nėra trumpojo jungimo, neprijungtų laidų, sulūžusių takelių. Kai jūsų PCB generuoja įtampą J1-J4, kuri svyruoja tarp 0V ir 10-11V, galite lituoti LC plokštes į J1-J4. Lituoti ar matuoti atliekate tik tada, kai akumuliatorius yra atjungtas.

Kai viskas yra sujungta elektros požiūriu, galite uždengti PCB galinę dalį izoliacine juostele ir sujungti PCB su akinių rėmeliu, uždėdami juostelę aplink juos. Paslėpkite laidus, jungiančius LC plokštes su PCB toje vietoje, kur buvo originalus akumuliatoriaus dangtelis.

5 žingsnis: dizaino apžvalga

Vartotojo požiūriu, aukštos įtampos kintamos okliuzijos mokymo akiniai veikia taip pat, kaip ir mano pirmoje instrukcijoje aprašyti akiniai. SW2, prijungtas prie 15 k rezistoriaus, keičia įrenginio dažnį (2,5 Hz, 5,0 Hz, 7,5 Hz, 10,0 Hz, 12,5 Hz), o SW3, prijungtas prie 22 k rezistoriaus, keičia kiekvieno akies užsikimšimo laiką (L-10%: R-90%, L-30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). Nustatę nustatymus, turite palaukti apie 10 sekundžių (10 sekundžių neliesdami jokių mygtukų), kol jie bus išsaugoti EEPROM ir įkelti po maitinimo išjungimo, kitą kartą paleidžiant įrenginį. Vienu metu paspaudus abu mygtukus, nustatomos numatytosios vertės.

Tačiau kaip įvestį naudojau tik PB5 (RESET, ADC0) kaištį. Aš naudoju ADC, norėdamas nuskaityti įtampą įtampos skirstytuvo, pagaminto iš R1-R3, išvestyje. Šią įtampą galiu pakeisti paspausdamas SW2 ir SW3. Įtampa niekada nėra pakankamai žema, kad suveiktų RESET.

Diodai D1-D4 ir kondensatoriai C3-C6 sudaro 3 pakopų „Dickson“įkrovimo siurblį. Įkrovimo siurblį varo mikrovaldiklio PB1 (OC0A) ir PB1 (OC0B) kaiščiai. OC0A ir OC0B išėjimai generuoja dvi 4687,5 Hz kvadratines bangos formas, kurių fazė pasislenka 180 laipsnių kampu (kai OC0A yra AUKŠTA, OC0B yra ŽEMA ir atvirkščiai). Keičiant įtampą ant mikrovaldiklio kaiščių, C3-C5 kondensatoriaus plokštelių įtampa pakyla aukštyn ir žemyn +BATT įtampa. Diodai leidžia įkrauti krūvį iš kondensatoriaus, kurio viršutinė plokštė (kuri yra prijungta prie diodų) turi didesnę įtampą į tą, kurios viršutinė plokštė turi žemesnę įtampą. Žinoma, diodai veikia tik viena kryptimi, todėl krūvis teka tik viena kryptimi, todėl kiekvienas kitas kondensatorius iš eilės įkraunamas iki didesnės įtampos nei ankstesniame kondensatoriuje. Aš naudoju Schottky diodus, nes jie turi mažą priekinės įtampos kritimą. Be apkrovos įtampos dauginimas yra 3,93. Praktiniu požiūriu tik įkrovimo siurblio išėjimo apkrova yra 100 000 rezistorių (srovė teka per 1 arba 2 iš jų vienu metu). Esant tokiai apkrovai, įkrovimo siurblio išėjimo įtampa yra 3,93*(+BATT), atėmus maždaug 1 V, o įkrovimo siurblių efektyvumas yra maždaug 75%. D4 ir C6 nedidina įtampos, jie tik sumažina įtampos bangas.

Tranzistoriai Q1, Q4, Q7 ir 100k rezistoriai paverčia žemą įtampą iš mikrovaldiklio išėjimų į įtampą iš įkrovimo siurblio išėjimo. Aš naudoju MOSFET LC plokštėms vairuoti, nes srovė teka per jų vartus tik pasikeitus vartų įtampai. 27 omų rezistoriai apsaugo tranzistorius nuo didelių viršįtampių srovių.

Įrenginys sunaudoja apie 1,5 mA.