آشکارساز سوسو زدن نور: 3 مرحله (همراه با تصاویر)

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

من همیشه مجذوب این واقعیت بودم که لوازم الکترونیکی ما را همراهی می کند. فقط همه جا هست. هنگامی که ما در مورد منابع نوری صحبت می کنیم (نه طبیعی مانند ستاره) ، باید چندین پارامتر را در نظر بگیریم: روشنایی ، رنگ و در مورد صفحه نمایش رایانه شخصی که در مورد آن صحبت می کنیم ، کیفیت تصویر.

هنگامی که مشهورترین آنها از طریق مدولاسیون پالس عرض (PWM) است ، درک بصری نور یا روشنایی منبع نور الکترونیکی را می توان به طرق مختلف کنترل کرد - به سادگی دستگاه را خیلی سریع روشن و خاموش کنید تا گذرا برای چشم انسان "نامرئی" به نظر برسد. اما ، همانطور که به نظر می رسد ، برای استفاده طولانی مدت برای چشم انسان مناسب نیست.

وقتی برای مثال صفحه نمایش لپ تاپ را در نظر می گیریم و روشنایی آن را کاهش می دهیم - ممکن است تیره تر به نظر برسد ، اما تغییرات زیادی روی صفحه رخ می دهد - سوسو می زند. (نمونه های بیشتر در این مورد را می توانید در اینجا پیدا کنید)

من از ایده این ویدیوی YouTube بسیار الهام گرفتم ، توضیح و سادگی آن فقط فوق العاده است. با اتصال دستگاههای ساده خارج از قفسه ، امکان ایجاد یک دستگاه تشخیص سوسو زدن کاملا قابل حمل وجود دارد.

دستگاهی که ما در حال ساخت آن هستیم یک آشکارساز چشمک زن منبع نور است که از باتری خورشیدی کوچک به عنوان منبع نور استفاده می کند و از بلوک های زیر تشکیل شده است:

1. پنل خورشیدی کوچک
2. تقویت کننده صوتی یکپارچه
3. گوینده
4. در صورت تمایل برای تست با حساسیت بیشتر ، جک برای اتصال هدفون
5. باتری لیتیوم یون قابل شارژ به عنوان منبع تغذیه
6. اتصال USB Type-C برای اتصال شارژ
7. نشانگر LED قدرت

تدارکات

قطعات الکترونیکی

• تقویت کننده قدرت صوتی یکپارچه
• بلندگوی 8 اهم
• باتری 3.7V 850mAh Li-Ion
• جک صوتی 3.5 میلی متری
• مینی باتری خورشیدی پلی کریستالی
• TP4056 - برد شارژ لیتیوم یون
• RGB LED (بسته TH)

• 2 مقاومت 330 اهم (بسته TH)

اجزای مکانیکی

• دستگیره پتانسیومتر
• محفظه چاپ سه بعدی (ممکن است از جعبه پروژه اختیاری ، خارج از قفسه استفاده شود)
• پیچ با قطر 4 در 5 میلی متر

ابزارها

• آهن لحیم کاری
• چسب حرارتی تفنگی
• پیچ گوشتی فیلیپس
• سیم تک هسته ای
• چاپگر سه بعدی (اختیاری)
• پلان
• موچین
• کاتر

مرحله 1: نظریه عملیات

همانطور که در مقدمه ذکر شد ، سوسو زدن ناشی از PWM. طبق ویکی پدیا ، چشم انسان می تواند تا 12 فریم در ثانیه بگیرد. اگر نرخ فریم از این عدد فراتر رود ، حرکت بینایی انسان محسوب می شود. بنابراین ، اگر تغییر سریع شیء مشاهده شود ، ما به جای توالی فریم های جدا شده ، شدت متوسط آن را مشاهده می کنیم. یک هسته ایده برای PWM در مدارهای کنترل روشنایی وجود دارد: از آنجا که ما می توانیم میانگین شدت فریم بالاتر از 12 فریم بر ثانیه را مشاهده کنیم (باز هم ، طبق ویکی پدیا) ، می توانیم به راحتی روشنایی (چرخه وظیفه) منبع تغذیه منبع تغذیه را از طریق تغییر دوره های زمانی ، هنگامی که نور روشن یا خاموش است (بیشتر در PWM) ، که در آن فرکانس سوئیچ ثابت است و بسیار بیشتر از 12Hz است.

این پروژه دستگاهی را توصیف می کند که حجم صدا و فرکانس آن متناسب با صدای سوسو زدن ناشی از PWM است.

مینی پنل پلی کریستالی

هدف اصلی این دستگاهها تبدیل قدرت حاصل از منبع نور به نیروی الکتریکی است که به راحتی قابل برداشت است. یکی از ویژگیهای کلیدی این باتری این است که اگر منبع نور شدت ثابتی ثابت ایجاد نکند و در طول زمان تغییر کند ، تغییرات مشابهی روی ولتاژ خروجی این پنل ایجاد می شود. بنابراین ، این چیزی است که ما قرار است تشخیص دهیم - تغییرات شدت در طول زمان

تقویت کننده صدا

خروجی تولید شده از پنل خورشیدی متناسب با سطح شدت متوسط (DC) با تغییرات اضافی شدت در طول زمان (AC) است. ما علاقه مند به تشخیص ولتاژ متناوب و ساده ترین راه برای دستیابی به آن - اتصال سیستم صوتی هستیم. تقویت کننده صوتی که در این طرح استفاده شد ، PCB تک منبع است و خازن های مسدود کننده DC در هر طرف ، هر دو ورودی و خروجی. بنابراین ، خروجی پنل خورشیدی مستقیماً به تقویت کننده صوتی متصل می شود. آمپر مورد استفاده در این طرح دارای یک پتانسیومتر با سوئیچ ON/OFF داخلی است ، بنابراین کنترل کامل قدرت دستگاه و میزان بلندگو وجود دارد.

مدیریت باتری لیتیوم یون

مدار شارژر باتری Li-Ion TP4056 به منظور قابل حمل و قابل شارژ شدن دستگاه به این پروژه اضافه شد. اتصال USB-C به عنوان ورودی شارژر عمل می کند و باتری مورد استفاده 850mAh ، 3.7V است که برای اهداف مورد نیاز ما با این دستگاه کافی است. ولتاژ باتری به عنوان منبع تغذیه اصلی تقویت کننده صدا ، بنابراین برای کل دستگاه عمل می کند.

بلندگو به عنوان خروجی سیستم

بلندگو نقش اصلی را در دستگاه ایفا می کند. من یک نمونه نسبتاً کوچک را انتخاب کردم ، با چسبندگی محکم به محفظه ، بنابراین فرکانس های پایین تری نیز می شنیدم. همانطور که قبلاً ذکر شد ، فرکانس و میزان بلندگو را می توان به شرح زیر تعریف کرد:

f (بلندگو) = f (AC از پنل خورشیدی) [هرتز]

P (بلندگو) = K*I (شدت پیک تا پیک سیگنال AC از پنل خورشیدی) [W]

K - یک ضریب حجم است

جک صوتی

جک 3.5 میلی متری در موردی که می خواهیم هدفون را به هم متصل کنیم استفاده می شود. در این دستگاه ، جک دارای یک پین تشخیص اتصال است که در صورت وصل شدن صدا به پین سیگنال قطع می شود. این روش به گونه ای طراحی شده است که در آن زمان خروجی را در یک مسیر واحد - بلندگو یا هدفون - ارائه می دهد.

LED RGB

در اینجا LED دوبار کار می کند - هنگامی که دستگاه در حال شارژ شدن است یا دستگاه روشن است ، روشن می شود.

مرحله 2: محوطه - طراحی و چاپ

چاپگر سه بعدی یک ابزار عالی برای محفظه ها و موارد سفارشی است. محوطه این پروژه دارای ساختار بسیار اساسی با برخی ویژگی های مشترک است. بیایید گام به گام آن را گسترش دهیم:

آماده سازی و FreeCAD

محفظه در FreeCAD طراحی شده است (فایل پروژه در پایین این مرحله برای بارگیری در دسترس است) ، جایی که ابتدا بدنه دستگاه ساخته شد و یک پوشش جامد به عنوان یک قسمت جداگانه نسبت به بدنه ساخته شد. پس از طراحی دستگاه ، نیاز به صادرات آن به عنوان بدنه و پوشش جداگانه وجود دارد.

مینی پنل خورشیدی بر روی کاور با مساحت اندازه ثابت نصب شده است ، جایی که محل برش برای سیم ها اختصاص داده شده است. رابط کاربر در هر دو طرف موجود است: قطع USB و LED | جک | سوراخ های پتانسیومتر. اسپیکر دارای ناحیه اختصاصی خود است که مجموعه ای از حفره ها در قسمت پایین بدنه است. باتری در مجاورت اسپیکر قرار دارد ، برای هر یک از قطعات محلی وجود دارد ، بنابراین هنگام مونتاژ دستگاه به طور کلی نیازی به ناامیدی نداریم.

برش و Ultimaker Cura

از آنجا که فایل های STL داریم ، می توانیم به فرایند تبدیل G-Code ادامه دهیم. روش های زیادی برای انجام این کار وجود دارد ، من فقط پارامترهای اصلی چاپ را در اینجا می گذارم:

• نرم افزار: Ultimaker Cura 4.4
• ارتفاع لایه: 0.18 میلی متر
• ضخامت دیوار: 1.2 میلی متر
• تعداد لایه های بالا/پایین: 3
• پر کردن: 20
• نازل: 0.4 میلی متر ، 215*C
• تخت: شیشه ای ، 60*C
• پشتیبانی: بله ، 15

مرحله 3: لحیم کاری و مونتاژ

لحیم کاری

در حالی که پرینتر سه بعدی مشغول چاپ محفظه ما است ، اجازه دهید فرآیند لحیم کاری را پوشش دهیم. همانطور که در نمودارها مشاهده می کنید ، آن را به حداقل می رسانیم - به این دلیل که تمام قسمت هایی که ما به طور کلی به آنها متصل می کنیم به عنوان بلوک های یکپارچه مستقل در دسترس هستند. خوب ، دنباله به شرح زیر است:

1. لحیم کردن پایانه های باتری Li-Ion به TP4056 BAT+ و BAT-Pins
2. لحیم کاری VO+ و VO- از TP4056 به پایانه های VCC و GND تقویت کننده صوتی
3. لحیم کردن پایانه "+" پنل خورشیدی کوچک به VIN (اعم از L یا R) تقویت کننده صوتی ، و "-" به زمین آمپر صدا
4. اتصال LED دو رنگ یا RGB به دو مقاومت 220R با جداسازی مناسب
5. لحیم اولین آند LED به پایانه سوئیچ تقویت کننده صوتی (اتصال باید روی پایانه سوئیچ انجام شود). بررسی اینکه کدام ترمینال سوئیچ در قسمت پایینی PCB به VCC متصل است توصیه می شود - یکی که نیست گزینه ما است
6. آند LED دوم باید به آند یکی از دو LED SMD لحیم شود - آنها اتصال آند مشترک دارند
7. لحیم کاتد LED به GROUND تقویت کننده صدا
8. پایانه های بلندگو را به خروجی تقویت کننده صدا لحیم کنید (مطمئن شوید که همان کانال را در ورودی ، چپ یا راست انتخاب کرده اید)
9. به منظور وادار کردن بلندگو به حالت خاموش ، پایانه های جک استریو 3.5 میلی متری را لحیم کنید که از جریان جاری در بلندگو جلوگیری می کند.
10. به منظور ایجاد صدا در هدفون در هر طرف - L و R ، پایانه های توضیح داده شده در مرحله قبل را با هم کوتاه کنید.

مونتاژ

پس از چاپ محفظه ، توصیه می شود قسمت به قسمت با توجه به ارتفاع قطعه مونتاژ شود:

1. ساخت قاب از چسب حرارتی با توجه به پوشش داخلی محیط و قرار دادن پنل خورشیدی در آنجا
2. اتصال پتانسیومتر با مهره و واشر در طرف مقابل
3. چسب بلندگو با چسب حرارتی
4. چسباندن باتری با چسب حرارتی
5. چسباندن جک 3.5 میلی متری با چسب حرارتی
6. چسباندن باتری با … چسب حرارتی
7. چسباندن TP4056 با USB با استفاده از چسب حرارتی به خارج از منطقه جدا شده اختصاصی آن اشاره می کند
8. قرار دادن دستگیره روی پتانسیومتر
9. روکش و بدنه را با چهار پیچ محکم کنید

آزمایش کردن

دستگاه ما آماده است و آماده کار است! برای بررسی صحیح دستگاه ، باید منبع نوری را پیدا کنید که ممکن است شدت متناوب را ارائه دهد. توصیه می کنم از کنترل از راه دور IR استفاده کنید ، زیرا شدت متناوبی را ارائه می دهد که فرکانس آن در ناحیه پهنای باند شنوایی انسان قرار دارد [20Hz: 20KHz].

فراموش نکنید که تمام منابع نوری خود را در خانه آزمایش کنید.

ممنون که خواندید!:)