فارادی برای سرگرمی: یک تاس الکترونیکی بدون باتری: 12 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:58

علاقه زیادی به دستگاه های الکترونیکی با قدرت عضلانی وجود داشته است که دلیل عمده آن موفقیت مشعل پایدار است که به عنوان مشعل LED بدون باتری نیز شناخته می شود. مشعل بدون باتری شامل یک ژنراتور ولتاژ برای تغذیه LED ها ، یک مدار الکترونیکی برای تنظیم و ذخیره ولتاژ تولید شده توسط مولد ولتاژ و LED های سفید با راندمان بالا است. مولد ولتاژ ماهیچه ای بر اساس قانون فارادی است که از لوله ای با آهنرباهای استوانه ای تشکیل شده است. لوله با سیم پیچ سیم آهنربا پیچیده می شود. با تکان خوردن لوله ، آهن ربا طول لوله را به جلو و عقب می پیمایند ، بنابراین شار مغناطیسی را از طریق سیم پیچ تغییر می دهد و بنابراین سیم پیچ ولتاژ AC تولید می کند. ما بعداً در دستورالعمل به این موضوع برمی گردیم. این دستورالعمل به شما نشان می دهد که چگونه یک تاس الکترونیکی و بدون خمیر بسازید. عکسی از واحد ساخته شده در زیر دیده می شود. اما ابتدا چند زمینه -

مرحله 1: یک تاس الکترونیکی

به جای یک تاس سنتی ، استفاده از تاس الکترونیکی خوب و جالب است. معمولاً چنین تاس شامل یک مدار الکترونیکی و یک صفحه نمایش LED است. صفحه نمایش LED می تواند یک صفحه نمایش هفت قسمتی باشد که می تواند اعداد بین 1 تا 6 را در زیر نشان دهد یا شاید برای تقلید از الگوی سنتی تاس ، از 7 LED تشکیل شده باشد که در شکل دوم نشان داده شده است. هر دو طرح تاس دارای یک سوئیچ هستند که کاربر هنگامی که می خواهد تاس را بیندازد (یا "قالب را بکشد؟") باید آن را فشار دهد. سوئیچ باعث ایجاد یک عدد تصادفی می شود که در میکروکنترلر برنامه ریزی شده است و سپس عدد تصادفی در صفحه هفت بخش یا صفحه LED نمایش داده می شود. هنگامی که کاربر شماره جدیدی می خواهد ، کلید باید دوباره فشار داده شود.

مرحله 2: منبع تغذیه تاس

هر دو طرح نشان داده شده در مرحله قبل نیاز به منبع تغذیه مناسب دارند که می تواند از زگیل دیواری گرفته شود ، یکسو کننده مناسب ، خازن صاف کننده و تنظیم کننده +5V مناسب. اگر کاربر می خواهد تاس قابل حمل باشد ، ترانسفورماتور زگیل دیواری باید با یک باتری مناسب ، مثلاً باتری 9 ولت جایگزین شود. گزینه های دیگری برای باتری وجود دارد ، به عنوان مثال ، برای اینکه بتوان تاس را از یک باتری AA یا AAA استفاده کرد ، یک تنظیم کننده خطی معمولی کار نمی کند. برای به دست آوردن 5 ولت برای عملیات تاس ، باید از مبدل تقویت کننده DC-DC مناسب استفاده شود. شکل یک منبع تغذیه +5V مناسب برای عملکرد تاس را از یک باتری دیواری 9 ولت نشان می دهد و شکل دیگر شماتیک منبع تغذیه +5V را از یک باتری 1.5V AA یا AAA با استفاده از مبدل DC-DC تقویت کننده TPS61070 نشان می دهد.

مرحله 3: قدرت رایگان: از عضلات خود استفاده کنید…

این مرحله ژنراتور ولتاژ تغذیه شده توسط ماهیچه را توصیف می کند. ژنراتور شامل یک لوله پرسپکس به طول 6 اینچ و قطر خارجی 15 میلی متر است. قطر داخلی 12 میلی متر است. شیاری به عمق حدود 1 میلی متر و طول 2 اینچ بر روی سطح بیرونی لوله تراشیده می شود. این شیار با 1500 دور با سیم مگنت SWG 30 پیچ می شود. مجموعه ای از سه آهنربای استوانه ای خاکی کمیاب در لوله قرار داده شده است. قطر آهنرباها 10 میلی متر و طول آن 10 میلی متر است. پس از قرار دادن آهنرباها در لوله ، انتهای لوله با قطعات دایره ای از مواد PCB برهنه مهر و موم شده و با اپوکسی دو قسمتی و در داخل آن مقداری پد جذب شونده (از فوم بسته بندی IC استفاده کردم) چسبانده می شود. چنین لوله ای در دسترس McMaster (mcmaster.com) است ، شماره قسمت: 8532K15. آهن ربا را می توانید از amazingmagnets.com خریداری کنید. قسمت # D375D.

مرحله 4: عملکرد ژنراتور ولتاژ

ژنراتور ولتاژ قدرت ماهیچه چقدر خوب کار می کند؟ در اینجا تعدادی عکس روی صفحه از اسیلوسکوپ آمده است. با لرزش های ملایم ، ژنراتور حدود 15 ولت را به حداکثر می رساند. جریان اتصال کوتاه حدود 680 میلی آمپر است. برای این پروژه کاملاً کافی است.

مرحله 5: طرحواره تاس

این مرحله نمودار مدار تاس را نشان می دهد. این شامل یک مدار پل دیود یکسو کننده برای تصحیح ولتاژ AC تولید شده توسط ژنراتور فارادی و فیلتر شده با خازن الکترولیتی 4700uF/25V است. ولتاژ خازن با LDO ، LP-2950 با ولتاژ خروجی 5 ولت تنظیم می شود ، که برای تامین ولتاژ تغذیه بقیه مدار ، متشکل از میکروکنترلر و LED ها استفاده می شود. من از 7 LED آبی 3 میلی متری با کارایی بالا در بسته بندی شفاف که به شکل "تاس" چیده شده است استفاده کردم. LED ها توسط یک میکروکنترلر 8 پین AVR ، ATTiny13 کنترل می شوند. ولتاژ خروجی از ژنراتور فارادی خروجی پالسی است. این خروجی پالس با کمک یک مقاومت (1.2KOhm) و یک دیود زنر (4.7V) شرط بندی می شود. پالس های ولتاژ شرطی توسط میکروکنترلر تشخیص داده می شود که آیا لوله در حال تکان خوردن است یا خیر. تا زمانی که لوله تکان می خورد ، میکروکنترلر منتظر می ماند. هنگامی که کاربر تکان دادن لوله را متوقف می کند ، میکروکنترلر یک عدد تصادفی تولید می کند ، با استفاده از یک تایمر داخلی 8 بیتی که در حالت آزاد کار می کند و عدد تصادفی بین 1 تا 6 را در LED های خروجی خروجی می دهد. سپس میکروکنترلر دوباره منتظر می ماند تا کاربر دوباره لوله را تکان دهد. هنگامی که LED ها یک عدد تصادفی را نشان می دهند ، شارژ موجود روی خازن برای روشن شدن LED ها به طور متوسط حدود 10 ثانیه کافی است. برای بدست آوردن یک عدد تصادفی جدید ، کاربر باید لوله را چند بار دیگر تکان دهد.

مرحله 6: برنامه نویسی میکروکنترلر

میکروکنترلر Tiny13 با یک نوسان ساز داخلی RC کار می کند که برای تولید سیگنال کلاک 128 کیلوهرتز برنامه ریزی شده است. این کمترین سیگنال ساعت است که Tiny13 می تواند بصورت داخلی تولید کند و برای به حداقل رساندن جریان مصرف شده توسط میکروکنترلر انتخاب شده است. کنترل کننده در C با استفاده از کامپایلر AVRGCC برنامه ریزی شده است و نمودار جریان در اینجا نشان داده شده است. بیت های فیوز کنترل کننده نیز در اینجا نشان داده شده است. من از STK500 برای برنامه نویسی Tiny خود استفاده کردم ، اما اگر برنامه نویس AVR Dragon را ترجیح می دهید ، می توانید به این دستورالعمل مراجعه کنید: https://www.instructables.com/id/Help٪3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- به -8-بیت-AVR-Pr/

مرحله 7: نرم افزار کنترل

/*باتری الکترونیکی کمتر تاس*//*Dhananjay Gadre*//*20 سپتامبر 2007*//*Tiny13 Processor @ 128KHz نوسان ساز داخلی RC*//*7 LED به شرح زیر متصل LEDLE00 - PB1LED1 ، 2 - PB2LED3 ، 4 - PB3LED5 ، 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4 ورودی پالس از سیم پیچ در PB0*/ #شامل #include #include #includeconst charcode PROGMEM = {0xfc، 0xee، 0xf8، 0xf2، 0xf0، 0xe2، 0xfe}؛ char temp = 0؛ int count = 0؛ DDRB = 0xfe؛ /*PB0 ورودی است*/TCCR0B = 2 ؛ /*تقسیم بر 8*/TCCR0A = 0 ؛ TCNT0 = 0 ؛ PORTB = 254 ؛ /*همه LED ها را غیرفعال کنید*/در حالی که (1) {/*منتظر بمانید تا نبض بالا برود*/در حالی که ((PINB & 0x01) == 0) ؛ _delay_loop_2 (50) ؛ /*منتظر بمانید تا نبض کم شود*/ در حالی که ((PINB & 0x01) == 0x01) ؛ _delay_loop_2 (50) ؛ تعداد = 5000 ؛ while ((count> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {count--؛ } if (count == 0) /* دیگر ضربان ندارد بنابراین یک عدد تصادفی نمایش دهید* / {PORTB = 0xfe ؛ /*همه LED ها خاموش*/ _delay_loop_2 (10000) ؛ temp = TCNT0؛ temp = temp٪ 6؛ temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp])؛ PORTB = دما ؛ }}}

مرحله 8: مونتاژ مدار

در اینجا تصاویری از مراحل مونتاژ تاس الکترونیکی آورده شده است. مدار الکترونیکی روی یک تخته چوبی به اندازه کافی باریک مونتاژ شده است که در یک لوله پرسپکس قرار می گیرد. یک لوله پرسپکس یکسان که برای ژنراتور ولتاژ استفاده می شود ، برای محاصره مدار الکترونیکی استفاده می شود.

مرحله 9: مونتاژ کامل شده است

ژنراتور ولتاژ فارادی و مدار تاس الکترونیکی اکنون به صورت مکانیکی و الکتریکی به هم متصل شده اند. پایانه های خروجی لوله مولد ولتاژ به کانکتور ورودی 2 پین مدار تاس الکترونیکی متصل می شوند. هر دو لوله با یک کراوات کابل به هم گره خورده اند و برای ایمنی بیشتر ، با یک اپوکسی 2 قسمتی به هم چسبانده شده اند. من از AralditeAraldite استفاده کردم.

مرحله 10: استفاده از تاس الکترونیکی بدون باتری

هنگامی که مجموعه کامل شد و دو لوله به هم محکم شدند ، تاس برای استفاده آماده است. فقط کافی است آن را چند بار تکان دهید تا یک عدد تصادفی ظاهر شود. دوباره آن را تکان دهید و یک مورد تصادفی دیگر ظاهر می شود. ویدئویی از تاس در حال عمل اینجاست ، همچنین در این ویدیوی Instructables قرار داده شده است:

مرحله 11: منابع و فایلهای طراحی

این پروژه بر اساس مقالات قبلی من منتشر شده است. برای مثال:

1. "ژنراتور قدرت برای برنامه های قابل حمل" ، Circar Clarlar ، اکتبر 2006 2. "کنترل از راه دور سینتیکی" ، ساخت: نوامبر 2007 ، شماره 12. فایل کد منبع C در اینجا موجود است. از آنجا که پروژه برای اولین بار نمونه اولیه شد ، من با استفاده از عقاب PCB ساختم. در اینجا این است که چگونه به نظر می رسد در حال حاضر. فایلهای شماتیک و هیئت مدیره عقاب در اینجا آمده است. لطفاً توجه داشته باشید که در مقایسه با نمونه اولیه ، قطعات روی PCB نهایی کمی متفاوت چیده شده اند. به روز رسانی (15 سپتامبر 2008): فایل BOM اضافه شد

مرحله 12: می دانم که شما بیشتر می خواهید

یک تاس الکترونیکی فقط با یک صفحه نمایش؟ اما من بازی های زیادی انجام می دهم که شما می گویید به دو تاس نیاز دارد. خوب ، می دانم که شما این را می خواهید. در اینجا چیزی است که من سعی کرده ام آن را بسازم. من PCB این نسخه جدیدتر را آماده دارم ، فقط منتظر زمان آزاد برای تکمیل کد و تست برد هستم. وقتی یک پروژه کامل شد ، پروژه ای را در اینجا پست می کنم … تا آن زمان از تاس های واحد لذت ببرید.