ماندگاری چشم انداز فیجت اسپینر: 8 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

این یک چرخش گیج کننده است که از اثر Persistence of Vision استفاده می کند که یک توهم نوری است که به موجب آن چندین تصویر گسسته در یک تصویر واحد در ذهن انسان ترکیب می شوند.

با استفاده از یک برنامه رایانه ای که در LabVIEW برنامه ریزی کرده ام یا با استفاده از یک برنامه تلفن هوشمند BLE که رایگان در دسترس است ، می توانید متن یا گرافیک را از طریق پیوند Bluetooth Low Energy تغییر دهید.

همه فایلها موجود است. شماتیک و سیستم عامل به این دستورالعمل متصل شده است. فایل های Gerber در این پیوند موجود است زیرا من نمی توانم فایلهای zip را در اینجا بارگذاری کنم: Gerbers

مرحله 1: تفاوت بین سایر دستگاه های POV موجود در بازار

یکی از مهمترین مشخصه ها این است که گرافیک نمایش داده شده به دلیل سرعت حلقه به دلیل راه حل خلاقانه ای که در جهت پیگیری زاویه چرخش دارد ، بستگی ندارد. بدین معنا که گرافیک نمایش داده شده در هر دو سرعت دورانی بالاتر و پایین یکسان تلقی می شود (به عنوان مثال ، هنگامی که سرعت چرخش در هنگام کند شدن در دست کاهش می یابد). در مرحله 3 در این مورد بیشتر توضیح دهید.

این نیز یکی از اصلی ترین تفاوت بین دستگاه های مختلف POV در بازار (ساعت POV و غیره) است که باید سرعت چرخش ثابتی داشته باشند تا تصویر به درستی نمایش داده شود. همچنین لازم به ذکر است که همه اجزا برای کمترین مصرف انرژی ممکن در جهت افزایش طول عمر باتری انتخاب شده اند

مرحله 2: توضیحات فنی

از میکروکنترلر تقویت شده Microchip PIC 16F1619 به عنوان هسته اصلی خود استفاده می کند. MCU دارای یک ابزار جانبی تایمر زاویه دار است که از سنسور همه قطبی هال DRV5033 و یک آهن ربا برای نگه داشتن زاویه چرخش فعلی استفاده می کند.

گرافیک با استفاده از مجموع 32 LED ، 16 دیود ساطع کننده سبز و 16 قرمز (جریان نامی 2 میلی آمپر) نمایش داده می شود. دیودها توسط دو درایور 16 کاناله تغییر جریان ثابت 16 کاناله TLC59282 در زنجیره دیزی متصل می شوند. به منظور دسترسی از راه دور به دستگاه ، ماژول Bluetooth Low Energy RN4871 وجود دارد که از طریق رابط UART به میکروکنترلر ارتباط می یابد. دسترسی به دستگاه از طریق رایانه شخصی یا تلفن هوشمند امکان پذیر است. دستگاه با استفاده از یک دکمه لمسی خازنی که در زیر ماسک لحیم کاری روی برد مدار چاپی تعبیه شده است روشن می شود. خروجی IC IC خازنی PCF8883 به دروازه منطقی OR BU4S71G2 تغذیه می شود. ورودی دیگر به دروازه های OR یک سیگنال از MCU است. خروجی از گیت های OR به پین Enable یک مبدل قدم به پایین TPS62745 متصل می شود. با استفاده از این تنظیمات می توانم دستگاه را تنها با استفاده از یک دکمه لمسی روشن یا خاموش کنم. همچنین می توان از دکمه خازنی برای تغییر حالت های مختلف عملکرد یا برای روشن کردن رادیو بلوتوث فقط در صورت نیاز به منظور صرفه جویی در انرژی استفاده کرد.

مبدل گام به گام TPS62745 6 ولت اسمی را از باتری ها به پایدار 3.3 ولت تبدیل می کند. من این مبدل را انتخاب کرده ام زیرا دارای بازده بالا با بارهای سبک ، جریان آرام آرام ، با یک سیم پیچ کوچک 4.7uH کار می کند ، دارای سوئیچ ولتاژ ورودی یکپارچه است که از آن برای اندازه گیری ظرفیت باتری با حداقل مصرف جریان و ولتاژ خروجی کاربر استفاده می کنم. با چهار ورودی به جای مقاومت بازخورد (BOM را کاهش می دهد). دستگاه پس از 5 دقیقه عدم فعالیت به طور خودکار به خواب می رود. مصرف فعلی در خواب کمتر از 7uA است.

همانطور که در عکس نشان داده شده است ، باتری ها در پشت قرار دارند.

مرحله 3: پیگیری زاویه چرخش

زاویه چرخش "توسط سخت افزار" و نه با نرم افزار بدین معناست که CPU زمان بیشتری برای انجام کارهای دیگر در اختیار دارد. برای این منظور من از لوازم جانبی Angular Timer استفاده کرده ام که در میکروکنترلر مورد استفاده PIC 16F1619 تعبیه شده است.

ورودی به تایمر زاویه ای یک سیگنال از سنسور Hall DRV5033 است. سنسور هال هر بار که آهن ربا از کنار آن عبور می کند ، پالس ایجاد می کند. سنسور Hall در قسمت چرخان دستگاه قرار دارد در حالی که آهن ربا بر روی یک قسمت ایستا قرار دارد که کاربر دستگاه را برای آن نگه می دارد. از آنجا که من فقط از یک آهن ربا استفاده کردم ، این بدان معناست که سنسور Hall یک پالس تولید می کند که هر 360 درجه تکرار می شود. در عین حال ، Angular Timer در هر دور 180 پالس تولید می کند که در آن هر پالس 2 درجه چرخش را نشان می دهد. من 180 پالس را انتخاب می کنم ، و نه 360 درجه ، به عنوان مثال ، زیرا 2 درجه فاصله کامل بین دو ستون یک کاراکتر چاپ شده است. تایمر زاویه ای تمام محاسبه را به طور خودکار انجام می دهد و اگر زمان بین دو پالس سنسور به دلیل تغییر سرعت چرخش تغییر کند ، به طور خودکار تنظیم می شود. پوزیتون مگنت و سنسور هال در عکس پیوست نشان داده شده است.

مرحله 4: دسترسی از راه دور

من می خواستم راهی برای تغییر متن نمایش داده شده به صورت پویا و نه فقط کدگذاری سخت آن در کد داشته باشم. من BLE را انتخاب کردم زیرا از مقدار بسیار کمی انرژی استفاده می کند و تراشه مورد استفاده RN4871 فقط 9x11.5 میلی متر در ابعاد است.

از طریق پیوند BT می توانید متن نمایش داده شده و رنگ آن را تغییر دهید - قرمز یا سبز. همچنین می توان میزان باتری را برای اطلاع از زمان تعویض باتری ها کنترل کرد. دستگاه را می توان از طریق برنامه رایانه ای برنامه ریزی شده در محیط برنامه نویسی گرافیکی LabVIEW یا با استفاده از برنامه های کاربردی BLE تلفن هوشمند که دارای قابلیت نوشتن مستقیم بر روی ویژگی های BLE انتخاب شده دستگاه متصل است ، کنترل کرد. برای ارسال اطلاعات از رایانه شخصی/تلفن هوشمند به دستگاه ، من از یک سرویس با سه ویژگی استفاده کردم که هریک با یک دسته مشخص می شد.

مرحله 5: برنامه کامپیوتر

در گوشه بالا سمت چپ ما کنترل هایی را برای راه اندازی برنامه سرور National Instruments BLE در اختیار داریم. این یک برنامه خط فرمان از NI است که پلی بین ماژول BLE در رایانه و LabVIEW ایجاد می کند. از پروتکل HTTP برای برقراری ارتباط استفاده می کند. دلیل استفاده از این برنامه این است که LabVIEW فقط از Bluetooth Classic پشتیبانی می کند و نه از BLE.

پس از اتصال موفق ، آدرس MAC دستگاه متصل در سمت راست نمایش داده می شود و آن قسمت دیگر خاکستری نمی شود. در آنجا می توانیم گرافیک متحرک و رنگ آن را تنظیم کنیم یا فقط الگویی برای روشن یا خاموش کردن LED ها هنگامی که دستگاه نمی چرخد ارسال کنیم ، من از آن برای آزمایش استفاده کردم.

مرحله 6: قلم

حروف الفبای انگلیسی با استفاده از یک نرم افزار آزاد "The Dot Factory" ایجاد شد ، اما قبل از بارگذاری آن روی میکروکنترلر ، نیاز به اصلاحاتی داشتم.

دلیل آن چیدمان PCB است که "مرتب نیست" ، بدین معنی که خروجی 0 از درایور LED ممکن است به PC 0 در PCB متصل نباشد ، OUT 1 به LED 1 وصل نشده است ، به عنوان مثال به LED15 ، و و غیره.. دلیل دیگر این است که نرم افزار فقط می تواند فونت 2x8bit تولید کند ، اما دستگاه دارای 16 LED برای هر رنگ است ، بنابراین من نیاز به یک فونت 16bit دارم. بنابراین من باید نرم افزاری تهیه کنم که چند بیت را برای جبران طرح PCB تغییر دهد. و آنها را با یک مقدار 16 بیت ترکیب می کنم. به همین دلیل من یک برنامه جداگانه در LabVIEW ایجاد کردم که فونت تولید شده در "کارخانه نقطه" را به عنوان ورودی می گیرد و آن را متناسب با نیازهای این پروژه تبدیل می کند. از آنجا که طرح بندی قرمز و سبز LED PCB متفاوت است ، من نیاز به استفاده از دو فونت داشتم. خروجی فونت سبز در تصویر زیر نشان داده شده است.

مرحله 7: برنامه نویسی Jig

در تصویر می توانید برنامه برنامه نویسی را مشاهده کنید که برای برنامه ریزی دستگاه استفاده شده است.

از آنجا که پس از هر برنامه نویسی ، باید دستگاه را برداشته و آن را بچرخانم تا تغییراتی را ببینم که نمی خواستم از سرصفحه های برنامه نویسی استاندارد استفاده کنم یا فقط سیم های برنامه نویسی را لحیم کنم. من از پین های Pogo استفاده کردم که دارای یک فنر کوچک در داخل آنها هستند ، بنابراین آنها بسیار محکم با ویاس روی PCB قرار می گیرند. با استفاده از این تنظیمات ، من می توانم میکروکنترلر را بسیار سریع برنامه ریزی کنم و نیازی به نگرانی در مورد برنامه نویسی سیم ها یا لحیم کاری باقی مانده پس از لحیم کاری آن سیم ها نیست.

مرحله 8: نتیجه گیری

به طور خلاصه ، می خواهم اشاره کنم که با استفاده از دستگاه انگول تایمر محیطی ، من با موفقیت به یک دستگاه POV دست یافتم که به سرعت چرخش بستگی ندارد ، بنابراین کیفیت گرافیک نمایش داده شده در هر دو سرعت بالاتر و پایین ثابت می ماند.

با طراحی دقیق ، موفق به اجرای راه حل کم مصرف شد که عمر باتری را افزایش می دهد. در مورد معایب این پروژه می خواهم اشاره کنم که هیچ راهی برای شارژ باتری های استفاده شده وجود ندارد ، بنابراین هرازگاهی نیاز به تعویض باتری است. باتری های بدون نام فروشگاه محلی با استفاده روزانه حدود 1 ماه دوام آوردند. موارد استفاده: این دستگاه می تواند در اهداف مختلف تبلیغاتی یا به عنوان کمک آموزشی در کلاس های الکتروتکنیک یا فیزیک استفاده شود. همچنین می تواند به عنوان یک کمک درمانی برای افزایش توجه افراد مبتلا به اختلال نقص توجه / بیش فعالی (ADHD) یا علائم آرام اضطراب مورد استفاده قرار گیرد.

جایزه اول در چالش طراحی PCB