Vision Fidget Spinner тұрақтылығы: 8 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Бұл оптикалық иллюзия болып табылатын көздің тұрақтылығы эффектісін қолданатын бұралмалы спиннер, онда көптеген дискретті бейнелер адам санасында бір суретке біріктіріледі.

Мәтінді немесе графиканы Bluetooth Low Energy сілтемесі арқылы LabVIEW бағдарламалаған компьютерлік қосымшаның көмегімен немесе еркін қол жетімді смартфон BLE қосымшасының көмегімен өзгертуге болады.

Барлық файлдар қол жетімді. Нұсқаулыққа схемалық және микробағдарлама бекітілген. Gerber файлдары мына сілтемеде бар, себебі мен мұнда zip файлдарын жүктей алмаймын: Gerbers

1 -қадам: нарықтағы басқа POV құрылғыларының арасындағы айырмашылық

Маңызды сипаттамалардың бірі - дисплейдің айналу бұрышын бақылауға арналған инновациялық шешімі арқасында айналу жылдамдығына тәуелді емес. Көрсетілген графика айналу жиілігінде де, жоғарыда да, төменде де бірдей қабылданады дегенді білдіреді (мысалы, айналдырғыш қолмен ұсталғанда баяулайды). Бұл туралы толығырақ 3 -қадамда.

Бұл сонымен қатар нарықтағы әр түрлі POV қондырғыларының (POV сағаттары және т. Батареяның қызмет ету мерзімін ұзарту үшін барлық компоненттер энергияны барынша аз пайдалану үшін таңдалғанын атап өткен жөн

2 -қадам: Техникалық сипаттамасы

Ол ядро ретінде жақсартылған Microchip PIC 16F1619 микроконтроллерін қолданады. MCU қондырылған бұрыштық таймер перифериялық қондырғысы бар, ол айналмалы бұрышты қадағалау үшін DRV5033 холл-сенсорлы холл сенсоры мен бір магнитті қолданады.

Графика барлығы 32 жарықдиодты, 16 жасыл және 16 қызыл жарық диодтары (номиналды ток 2мА) арқылы көрсетіледі. Диодтар ромашка тізбегіне жалғанған TLC59282 екі тұрақты 16 каналды тұрақты токты тіркеу драйверлерімен басқарылады. Құрылғыға қашықтан қол жеткізу үшін UART интерфейсі арқылы микроконтроллермен байланысатын RN4871 төмен энергиялы Bluetooth модулі бар. Құрылғыға дербес компьютерден де, смартфоннан да кіруге болады. Құрылғы басылған тақтадағы дәнекерлеу маскасының астына салынған сыйымдылықты басу арқылы қосылады. PCF8883 сыйымдылықтағы IC шығысы OR логикалық BU4S71G2 есігіне беріледі. НЕМЕСЕ қақпаларының басқа кірісі MCU сигнал болып табылады. OR қақпаларынан шығыс TPS62745 төмендететін түрлендіргіштің қосу штырына қосылады. Бұл қондырғыны пайдалану арқылы мен құрылғыны тек бір рет басу арқылы қосуға/өшіруге болады. Сыйымдылық түймесі әр түрлі жұмыс режимдерін ауыстыру үшін немесе мысалы, bluetooth радиосын энергияны үнемдеу үшін қажет болғанда ғана қосу үшін пайдаланылуы мүмкін.

TPS62745 төмендеткіш түрлендіргіші 6В номиналды аккумуляторлардан тұрақты 3.3В -қа түрлендіреді. Мен бұл түрлендіргішті таңдадым, себебі ол жеңіл жүктемелермен, төмен токпен жоғары тиімділікпен, шағын 4.7uH катушкасымен жұмыс істейді, менде аккумулятордың сыйымдылығын минималды ток шығынымен өлшеу үшін қолданылатын кіріс кернеуінің қосқышы бар және шығыс кернеуі пайдаланушы болып табылады. кері байланыс резисторларынан гөрі төрт кіріс арқылы таңдалады (БОМ төмендетеді). Құрылғы 5 минут әрекетсіздіктен кейін автоматты түрде ұйқыға кетеді. Ұйқыдағы ағымдағы тұтыну 7uA -дан төмен.

Батареялар фотода көрсетілгендей артқы жағында орналасқан.

3 -қадам: Айналмалы бұрышты бақылау

Айналу бұрышы «аппараттық құралдар арқылы» бақыланады, бұл процессордың басқа тапсырмаларды орындауға көбірек уақыты бар екенін білдіреді, ол үшін мен PIC 16F1619 микроконтроллеріне орнатылған бұрыштық таймерді қолдандым.

Бұрыштық таймерге енгізу - бұл Hall сенсорының DRV5033 сигналы. Холл сенсоры магнит өткен сайын импульсті тудырады. Холл сенсоры құрылғының айналатын бөлігінде, ал магнит пайдаланушы құрылғыны ұстайтын статикалық бөлігінде орналасқан. Мен тек бір магнитті қолдандым, бұл Холл сенсоры 360 ° сайын қайталанатын импульсті шығарады дегенді білдіреді. Сонымен қатар бұрыштық таймер бір айналымда 180 импульс шығарады, онда әрбір импульс 2 ° айналуды білдіреді. Мен 360 ° емес, 180 импульсті таңдаймын, себебі мен 2 ° басылған таңбаның екі бағанының арасындағы тамаша қашықтықты таптым. Бұрыштық таймер барлық есептеулерді автоматты түрде өңдейді және айналу жылдамдығының өзгеруіне байланысты екі сенсор импульсінің арасындағы уақыт өзгерсе, автоматты түрде реттеледі. Магнит пен Холл сенсорының позициясы қоса берілген фотода көрсетілген.

4 -қадам: Қашықтан қатынау

Мен мәтінді кодқа қатаң кодтау арқылы емес, динамикалық түрде өзгертуді қалаймын. Мен BLE -ді таңдадым, себебі ол өте аз энергия жұмсайды және қолданылған RN4871 чипі тек 9x11,5 мм өлшемді.

BT сілтемесі арқылы мәтінді және оның түсін қызыл немесе жасылға өзгертуге болады. Батареяларды қашан ауыстыру керектігін білу үшін батарея деңгейін бақылауға болады. Құрылғыны LabVIEW графикалық бағдарламалау ортасында бағдарламаланған компьютерлік қосымша арқылы немесе қосылған құрылғының таңдалған BLE сипаттамаларына тікелей жазу мүмкіндігі бар еркін қол жетімді смартфон BLE қосымшаларының көмегімен басқаруға болады. Ақпаратты компьютерден/смартфоннан құрылғыға жіберу үшін мен әрқайсысы тұтқамен анықталған үш сипаттамасы бар бір қызметті қолдандым.

5 -қадам: ДК қосымшасы

Жоғарғы сол жақ бұрышта National Instruments BLE серверлік қосымшасын іске қосуды басқару элементтері бар. Бұл NI пәрмен жолының қосымшасы, ол компьютердегі BLE модулі мен LabVIEW арасында көпір жасайды. Байланыс үшін HTTP протоколы қолданылады. Бұл қосымшаны қолданудың себебі - LabVIEW тек Bluetooth Classic -ке қолдау көрсетеді, ал BLE үшін емес.

Сәтті қосылғаннан кейін қосылған құрылғының MAC мекенжайы оң жақта көрсетіледі және бұл бөлік енді сұр түске боялмайды. Онда біз жылжымалы графиканы және оның түсін орната аламыз немесе құрылғы айналмаған кезде жарық диодты қосу немесе өшіру үшін кейбір үлгі жібере аламыз, мен мұны тестілеу мақсатында қолдандым.

6 -қадам: қаріп

Ағылшын алфавитінің қарпі «Dot Factory» еркін қол жетімді бағдарламалық жасақтамасының көмегімен жасалды, бірақ оны микроконтроллерге жүктемес бұрын маған бірнеше өзгерту қажет болды.

Мұның себебі - «реттелмеген» ПХД орналасуы, яғни жарықдиодты драйверден шығыс 0 ПХД -дағы 0 -светодиодқа жалғанбаған болуы мүмкін, OUT 1 -светодиод 1 -ге емес, мысалы, LED15 -ке қосылған, және Басқа себеп - бұл бағдарламалық қамтамасыз етуде тек 2х8 биттік қаріп шығаруға рұқсат етілген, бірақ құрылғыда әр түс үшін 16 жарық диоды бар, сондықтан маған 16 биттік қаріп қажет болды, сондықтан мен ПХД орналасуын өтеу үшін бірнеше битті ауыстыратын бағдарламалық жасақтама жасауым керек болды. және оларды 16 биттік мәнге біріктіріңіз. Сондықтан мен LabVIEW -те «Нүктелік фабрикада» жасалған қаріпті кіріс ретінде қабылдайтын және оны осы жобаның қажеттіліктеріне сәйкес түрлендіретін бөлек қосымшаны жасадым. Қызыл және жасыл жарықдиодты ПХД орналасуы әр түрлі болғандықтан, маған екі қаріп қажет болды. Жасыл қаріптің шығысы төмендегі суретте көрсетілген.

7 -қадам: Jig бағдарламалау

Суретте сіз құрылғыны бағдарламалауға арналған бағдарламалау қондырғысын көре аласыз.

Әр бағдарламалаудан кейін мен стандартты бағдарламалау тақырыптарын қолдануды немесе бағдарламалау сымдарын дәнекерлеуді қаламайтын өзгерістерді көру үшін құрылғыны алып, айналдыруым керек. Мен Pogo түйреуіштерін қолдандым, олардың ішінде кішкене серіппесі бар, сондықтан олар ПХД -дегі виасқа өте жақсы сәйкес келеді. Бұл қондырғыны қолдана отырып, мен микроконтроллерді өте жылдам бағдарламалай аламын және сымдарды түссіздендіргеннен кейін сымдар немесе қалған дәнекерлеу туралы алаңдамаймын.

8 -қадам: Қорытынды

Қорытындылай келе, мен Angul Timer перифериялық құрылғысын қолдану арқылы айналу жылдамдығына тәуелді емес POV құрылғысына сәтті қол жеткіздім, сондықтан көрсетілген графиканың сапасы жоғары және төмен жылдамдықта сақталады.

Мұқият жобаланған кезде батареялардың қызмет ету мерзімін ұзартатын энергияны үнемдейтін шешім қабылданды. Бұл жобаның кемшіліктеріне келетін болсақ, қолданылған батареяларды зарядтауға болмайды, сондықтан батареяны анда -санда ауыстыру қажет. Жергілікті дүкендегі атаусыз батареялар күнделікті қолданумен шамамен 1 айға созылды. Қолданылуы: Бұл құрылғыны әр түрлі жарнамалық мақсаттарда немесе мысалы, электротехника немесе физика сабақтарында оқу құралы ретінде пайдалануға болады. Ол сондай -ақ назардың жетіспеушілігінің гиперактивтілігінің бұзылуы (СДВГ) немесе мазасыздық симптомдары бар адамдарға зейінді жоғарылату үшін емдік көмекші құрал ретінде қолданыла алады.

PCB Design Challenge бірінші сыйлығы