Жарық жыпылықтау детекторы: 3 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Мені электрониканың бізбен бірге жүретіні әрқашан мені қызықтырды. Бұл барлық жерде ғана. Біз жарық көздері туралы айтатын болсақ (жұлдыз сияқты табиғи емес), біз бірнеше параметрлерді ескеруіміз керек: жарықтық, түс және, егер бұл біз айтып отырған ДК дисплейі болса, сурет сапасы.

Жарықтың визуалды қабылдауын немесе электронды жарық көзінің жарықтығын әр түрлі жолмен басқаруға болады, егер ең танымал импульстік ені модуляциясы (PWM) арқылы болса - құрылғыны өте тез қосыңыз және өшіріңіз, сондықтан өтпелі кезеңдер адам көзіне «көрінбейтін» болып көрінеді. Бірақ, көрініп тұрғандай, бұл ұзақ уақыт қолдану үшін адам көзіне тым жақсы емес.

Мысалы, ноутбуктің дисплейі мен оның жарықтығын төмендететін болсақ - бұл күңгірт болып көрінуі мүмкін, бірақ экранда көптеген өзгерістер болады - жыпылықтайды. (Бұл туралы қосымша мысалдарды мына жерден табуға болады)

Мені YouTube -тегі бұл бейне идеясы қатты шабыттандырды, оның түсіндірмесі мен қарапайымдылығы керемет. Сөреден тыс қарапайым құрылғыларды қосу арқылы мүлдем портативті жыпылықтауды анықтайтын құрылғыны құру мүмкіндігі бар.

Біз құрғалы отырған құрылғы - бұл кіші күн батареясын жарық көзі ретінде қолданатын жарық көзі жыпылықтайтын детектор және келесі блоктардан тұрады:

1. Шағын күн батареясы
2. Біріктірілген дыбыс күшейткіші
3. Динамик
4. Құлаққапты қосуға арналған ұя, егер біз жоғары сезімталдықпен тексергіміз келсе
5. Қайта зарядталатын Li-Ion батареясы қуат көзі ретінде
6. Зарядтауға арналған USB Type-C қосқышы
7. Жарық диодты индикатор

Жабдықтар

Электронды компоненттер

• Біріктірілген аудио күшейткіш
• 8 Ом динамигі
• 3.7V 850mAh Li-Ion батареясы
• 3,5 мм аудио ұясы
• Мини поликристалды күн батареясы
• TP4056 - Li -Ion зарядтау тақтасы
• RGB жарық диоды (TH пакеті)

• 2 x 330 Ом резисторы (TH пакеті)

Механикалық компоненттер

• Потенциометрдің тұтқасы
• 3D-басып шығарылған корпус (қосымша емес, жобалық қорапты қолдануға болады)
• 4х5 мм диаметрлі бұрандалар

Аспаптар

• Пісіру темірі
• Ыстық желім қаруы
• Филлипс бұрағыш
• Бір ядролы сым
• 3D принтері (міндетті емес)
• Плиер
• Пинцет
• Кескіш

1 -қадам: Операция теориясы

Кіріспеде айтылғандай, PWM туындаған жыпылықтау. Уикипедия бойынша адамның көзі секундына 12 кадрға дейін қабылдай алады. Егер кадр жиілігі бұл саннан асып кетсе, бұл адамның көру қабілеті үшін қозғалыс болып саналады. Демек, егер объектінің тез өзгеруі байқалса, біз бөлінген кадрлар тізбегінің орнына оның орташа қарқындылығын көреміз. Жарықтықты басқару тізбектерінде PWM идеясының өзегі бар: біз кадр жылдамдығының 12 кадр / с жылдамдығынан орташа қарқындылығын ғана көре алатындықтан (тағы да, википедияға сәйкес), біз жарық көзінің қуатының жарықтығын (жұмыс циклын) оңай реттей аламыз. ауысу жиілігі тұрақты және 12 Гц -тен әлдеқайда үлкен болатын жарық қосулы немесе сөнген кездегі уақыттың өзгеруі (PWM -де толығырақ).

Бұл жоба дыбыс деңгейі мен жиілігі PWM тудыратын жыпылықтаған шуылға пропорционалды болатын құрылғыны сипаттайды.

Шағын поликристалды панель

Бұл құрылғылардың негізгі мақсаты - жарық көзінен алынатын қуатты оңай жиналатын электр энергиясына айналдыру. Бұл батареяның негізгі қасиеттерінің бірі, егер жарық көзі тұрақты тұрақты интенсивтілікті қамтамасыз етпесе және уақыт өте келе өзгерсе, бұл панельдің шығыс кернеуінде де осындай өзгерістер болады. Осылайша, біз анықтайтын нәрсе - уақыт бойынша қарқындылықтың өзгеруі

Дыбыс күшейткіші

Күн батареясынан шығатын өнім қарқындылықтың орташа деңгейіне (тұрақты ток) пропорционалды, уақыт бойынша қарқындылықтың қосымша өзгеруімен (айнымалы ток). Біз тек ауыспалы кернеуді анықтауға мүдделіміз және оған жетудің ең оңай жолы - аудио жүйені қосу. Бұл конструкцияда қолданылатын дыбыс күшейткіші бір жақты ПХД болып табылады, оның әр жағында кіріс пен шығыс бойынша тұрақты токқа тосқауыл конденсаторлары бар. Сонымен, күн батареясының шығысы дыбыс күшейткішке тікелей қосылады. Бұл конструкцияда қолданылатын амперде ҚОСУ/ӨШІРУ қосқышы бар потенциометр бар, осылайша құрылғының қуаты мен динамиктің дыбыс деңгейін толық бақылау мүмкіндігі бар.

Ли-иондық батареяларды басқару

Бұл жобаға құрылғыны портативті және қайта зарядталатын ету үшін TP4056 Li-Ion аккумуляторлық зарядтау схемасы қосылды. USB-C қосқышы зарядтағышқа кіріс ретінде қызмет етеді, ал батарея 850 мАч, 3,7 В құрайды, бұл осы құрылғы үшін қажет мақсаттар үшін жеткілікті. Батарея кернеуі дыбыс күшейткіштің негізгі қуат көзі болып табылады, осылайша тұтас құрылғы үшін.

Жүйелік шығыс ретінде динамик

Құрылғыда динамик негізгі рөл атқарады. Мен корпусқа берік бекітілген, салыстырмалы түрде кіші өлшемді таңдадым, сондықтан мен төмен жиілікті де естимін. Жоғарыда айтылғандай, динамиктің жиілігі мен дыбыс деңгейін келесідей анықтауға болады:

f (Динамик) = f (Күн панелінен айнымалы ток) [Гц]

P (Динамик) = K*I (Күн панелінен айнымалы ток сигналының қарқындылығы шыңына дейін) [W]

K - көлемдік коэффициент

Аудио ұяшығы

Құлаққапты қосқымыз келетін жағдайда 3,5 мм ұя қолданылады. Бұл құрылғыда ұяшықта аудио штепсель жалғанған кезде сигналдың түйреуішінен ажыратылатын қосылатын анықтау түйреуіші бар. Ол сол кезде бір жолға шығуды қамтамасыз етуге арналған - динамик немесе құлаққап.

RGB жарық диоды

Мұнда светодиод қосарлы түрде жұмыс істейді - құрылғы зарядталғанда немесе құрылғы қосылғанда жанады.

2 -қадам: Қоршау - Дизайн және басып шығару

3D принтері - жеке корпустар мен корпустар үшін тамаша құрал. Бұл жобаның корпусы кейбір жалпы мүмкіндіктері бар өте қарапайым құрылымға ие. Оны кезең-кезеңмен кеңейтейік:

Дайындық және FreeCAD

Қоршау FreeCAD -та жасалған (жоба файлы осы қадамның төменгі жағында жүктеуге болады), онда алдымен құрылғының корпусы құрастырылды, ал корпусқа қатысты бөлек бөлік ретінде берік қақпақ жасалды. Құрылғы құрастырылғаннан кейін оны бөлек корпус пен қақпақ ретінде экспорттау қажет.

Мини күн панелі бекітілген өлшемі бар қақпаққа орнатылады, онда кесу аймағы сымдарға арналған. Қолданушы интерфейсі екі жағынан да қол жетімді: USB кесу және жарықдиодты | Ұя | Потенциометр саңылаулары. Динамиктің корпустың төменгі жағындағы тесіктерден тұратын арнайы бөлімі бар. Батарея динамикке жақын, оның әр бөлігіне орын бар, сондықтан құрылғыны толығымен жинау кезінде ренжудің қажеті жоқ.

Кесу және Ultimaker Cura

Бізде STL файлдары болғандықтан, біз G-кодты түрлендіру процесіне көше аламыз. Бұл үшін көптеген әдістер бар, мен мұнда басып шығарудың негізгі параметрлерін қалдырамын:

• Бағдарламалық қамтамасыз ету: Ultimaker Cura 4.4
• Қабаттың биіктігі: 0,18 мм
• Қабырғасының қалыңдығы: 1,2 мм
• Жоғарғы/төменгі қабаттар саны: 3
• Толтыру: 20%
• Саптама: 0,4 мм, 215*С
• Төсек: шыны, 60*C
• Қолдау: иә, 15%

3 -қадам: Дәнекерлеу және жинау

Дәнекерлеу

3D принтері біздің қоршауды басып шығарумен айналысып жатқанда, дәнекерлеу процесін қарастырайық. Схемада көріп отырғаныңыздай, бұл ең төменгі деңгейге дейін жеңілдетілген - сондықтан біз қосатын барлық бөлшектер тәуелсіз біріктірілген блоктар түрінде қол жетімді. Жақсы, реттілік:

1. Li-Ion батарея терминалдарын TP4056 BAT+ және BAT- түйреуіштеріне дәнекерлеу
2. Дыбыс күшейткіштің VCC және GND терминалдарына TP4056 VO+ және VO- дәнекерлеу
3. Кішкентай күн панелінің «+» терминалын дыбыс күшейткіштің VIN-ге (L немесе R), ал дыбыс күшейткіштің жерге «-» дәнекерлеу
4. Екі түсті немесе RGB светодиодты екі оқшауланған 220R резисторға бекіту
5. Дыбысты күшейткіштің қосқыш терминалына бірінші жарықдиодты анодты дәнекерлеу (қосылу коммутатордың терминалында болуы керек). ПХД -ның төменгі жағындағы коммутатордың қай терминалы VCC -ге қосылғанын тексеру ұсынылады - бұл біздің опция емес.
6. Екінші жарықдиодты анодты екі SMD жарықдиодты анодқа дәнекерлеу керек - оларда жалпы анодтық байланыс бар
7. Жарықдиодты катодтарды аудио күшейткіштің GROUND -ге дәнекерлеу
8. Дыбыс күшейткішінің шығуына арналған дәнекерлеу терминалдары (сол арнаны сол жақта немесе сол жақта таңдағаныңызға көз жеткізіңіз)
9. Динамикті сөндіруге мәжбүр ету үшін 3,5 мм стерео ұясын жалғаңыз, олар динамик арқылы ағымның өтуіне жол бермейді.
10. Құлаққаптар екі жағынан да дыбыс шығаруы үшін - L және R, алдыңғы қадамда сипатталған терминалдар қысқа.

Ассамблея

Қоршауды басып шығарғаннан кейін бөлшектердің биіктігіне байланысты бөлшектеп жинау ұсынылады:

1. Қаптаманың ішкі периметрі бойынша ыстық желімнен рамка жасау және сол жерге күн панелін орналастыру
2. Қарама -қарсы жағында гайка мен шайба бар потенциометрді бекіту
3. Динамикті ыстық желіммен жабыстыру
4. Батареяны ыстық желіммен желімдеу
5. Ыстық желіммен 3,5 мм ұяны желімдеу
6. Батареяны ыстық желіммен желімдеу
7. USB көмегімен TP4056 желімделуі ыстық желіммен арнайы бөлінген аймақтың сыртында
8. Потенциометрге тұтқаны қою
9. Бекіткіш қақпақ пен корпус төрт бұрандамен

Сынақ

Біздің құрылғы дайын және пайдалануға дайын! Құрылғыны дұрыс тексеру үшін баламалы интенсивтілікті қамтамасыз ететін жарық көзін табу қажет. Мен IR қашықтан басқару пультін қолдануды ұсынамын, себебі ол жиілігі адамның есту жолағының ені [20Гц: 20КГц] аймағында болатын ауыспалы интенсивтілікті қамтамасыз етеді.

Барлық жарық көздерін үйде тексеруді ұмытпаңыз.

Оқығаныңыз үшін рахмет!:)