Faraday for Fun: 'n elektroniese, batterylose dobbelsteen: 12 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:28

Daar is groot belangstelling in spieraangedrewe elektroniese toestelle, grootliks te wyte aan die sukses van Perpetual Torch Perpetual Torch, ook bekend as batterylose LED-fakkel. Die batteryvrye fakkel bestaan uit 'n spanningsgenerator om die LED's aan te dryf, 'n elektroniese stroombaan om die spanning wat deur die spanningsopwekker opgewek word, te kondisioneer en op te slaan en wit LED's met 'n hoë doeltreffendheid. Die spierspanningsopwekker is gebaseer op die wet van Faraday, bestaande uit 'n buis met silindriese magnete. Die buis word met 'n spoel magneetdraad gewikkel. As die buis geskud word, loop die magnete deur die lengte van die buis heen en weer, en verander sodoende die magnetiese vloed deur die spoel en die spoel produseer dus 'n wisselspanning. Ons kom later hierop terug in die Instructable. This Instructable wys jou hoe om 'n elektroniese, beslaglose dobbelsteen te bou. 'N Foto van die geboude eenheid word hieronder gesien, maar eers 'n agtergrond -

Stap 1: 'n Elektroniese dobbelsteen

In plaas van 'n tradisionele dobbelsteen, is dit lekker om 'n elektroniese dobbelsteen te gebruik. Gewoonlik bestaan so 'n dobbelsteen uit 'n elektroniese stroombaan en 'n LED -skerm. Die LED -skerm kan 'n sewesegmentweergawe wees wat getalle tussen 1 en 6 kan vertoon, soos hieronder gesien, of om die tradisionele dobbelsteenpatroon na te boots, kan dit bestaan uit 7 LED's wat gerangskik is soos in die tweede figuur getoon. Beide die dobbelsteenontwerpe het 'n skakelaar, wat die gebruiker moet druk wanneer hy/sy die dobbelsteen wil gooi (of die dobbelsteen wil gooi?). Die skakelaar aktiveer 'n ewekansige getalgenerator wat in die mikrobeheerder geprogrammeer is, en die ewekansige getal word dan op die sewe segmentskerm of die LED -skerm vertoon. As die gebruiker 'n nuwe nommer wil hê, moet die skakelaar weer ingedruk word.

Stap 2: Kragtoevoer vir die dobbelsteen

Beide die ontwerpe wat in die vorige stap getoon is, benodig 'n geskikte kragtoevoer wat verkry kan word uit 'n muurwrat, 'n geskikte gelykrigter, versagtingskondensator en 'n geskikte +5V -reguleerder. As die gebruiker die dobbelsteen wil dra, moet die transformator van die muurwrat vervang word deur 'n geskikte battery, sê 'n 9V -battery. Ander opsies vir die battery bestaan, byvoorbeeld, om die dobbelsteen van 'n enkele AA- of AAA -battery te kan gebruik, 'n normale lineêre reguleerder sal nie werk nie. 'N Geskikte DC-DC-omskakelaar moet 'n geskikte DC-DC-omskakelaar gebruik word om +5V vir die dobbelsteen te verkry. Figuur illustreer 'n +5V-kragtoevoer wat geskik is vir die dobbelsteenbediening vanaf 'n muur-9V-battery en die ander figuur toon die skema vir 'n +5V-kragtoevoer van 'n 1.5V AA- of AAA-tipe battery met 'n TPS61070 boost DC-DC-omskakelaar.

Stap 3: Gratis krag: gebruik u spiere …

Hierdie stap beskryf die spieraangedrewe spanningsgenerator. Die kragopwekker bestaan uit 'n Perspex -buis van 6 duim lank en 'n buitedeursnee van 15 mm. Die binnediameter is 12 mm. 'N Groef van ongeveer 1 mm diep en 2 duim lank word aan die buitekant van die buis bewerk. Hierdie groef word met ongeveer 1500 draaie met 30 SWG -magneetdraad gewikkel. 'N Stel van drie seldsame aard-silindriese magnete word in die buis geplaas. Die magnete is 10 mm in deursnee en 10 mm in lengte. Nadat die magnete in die buis geplaas is, word die eindpunte van die buis verseël met sirkelvormige stukke kaal PCB -materiaal en vasgeplak met 'n tweedelige epoxy en 'n paar skokabsorberende pads binne (ek het IC -verpakkingsskuim gebruik). So 'n buis is beskikbaar by McMaster (mcmaster.com), onderdeelnommer: 8532K15. Magnete kan gekoop word by amazingmagnets.com. Deel # D375D.

Stap 4: Prestasie van spanningopwekker

Hoe goed werk die kragopwekker van spierspanning? Hier is 'n paar skermskote van die ossilloskoop. Met sagte skommelinge bied die kragopwekker ongeveer 15V piek tot piek. Die kortsluitstroom is ongeveer 680mA. Heeltemal voldoende vir hierdie projek.

Stap 5: Skematiese dobbelstene

Hierdie stap toon die stroombaan diagram vir die dobbelsteen. Dit bestaan uit 'n gelykrigter -diode -kring om die wisselspanning wat deur die Faraday -kragopwekker geproduseer word, reg te stel en gefiltreer met 'n elektrolitiese kondensator van 4700uF/25V. Die kondensatorspanning word gereguleer met 'n LDO, LP-2950 met 'n 5V-uitgangsspanning, wat gebruik word om die spanning van die res van die stroombaan te voorsien, bestaande uit 'n mikrobeheerder en LED's. Ek gebruik 7 hoë-doeltreffende 3 mm blou LED's in deursigtige verpakking, in die 'dobbelsteen'-vorm. Die LED's word beheer deur 'n 8-pins AVR-mikrobeheerder, die ATTiny13. Die spanningsuitset van die faraday -generator is 'n gepulseerde uitset. Hierdie gepulseerde uitset word gekondisioneer met behulp van 'n weerstand (1.2KOhm) en 'n Zenerdiode (4.7V). Die gekondisioneerde spanningspulse word deur die mikrobeheerder gemerk om te bepaal of die buis geskud word. Solank die buis geskud word, wag die mikrobeheerder. Sodra die gebruiker ophou om die buis te skud, genereer die mikrobeheerder 'n ewekansige getal met behulp van 'n interne 8-bis-timer wat in die vryloopmodus werk en die ewekansige getal tussen 1 en 6 op die uitvoer-LED's afgee. Die mikrobeheerder wag dan weer op die gebruiker om die buis weer te skud. Sodra die LED's 'n ewekansige getal vertoon, is die beskikbare lading op die kapasitor voldoende om die LED's gemiddeld ongeveer 10 sekondes aan te steek. Om 'n nuwe ewekansige getal te kry, moet die gebruiker die buis 'n paar keer weer skud.

Stap 6: Programmering van die mikrobeheerder

Die Tiny13 -mikrokontroleerder werk met 'n interne RC -ossillator wat geprogrammeer is om 128KHz kloksein te genereer. Dit is die laagste kloksignaal wat die Tiny13 intern kan genereer en word gekies om die stroom wat deur die mikrobeheerder verbruik word, te verminder. Die beheerder word in C geprogrammeer met behulp van die AVRGCC -samesteller en die vloeidiagram word hier getoon. Ek het STK500 gebruik om my Tiny te programmeer, maar u kan na hierdie instruksie verwys as u 'n AVR Dragon-programmeerder verkies: https://www.instructables.com/id/Help%3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- tot-8-bis-AVR-Pr/

Stap 7: Beheer sagteware

/*Elektroniese battery Minder dobbelstene*//*Dhananjay Gadre*//*20 September 2007*//*Tiny13 -verwerker @ 128KHz interne RC -ossillator*//*7 LED's soos volg verbind LED0 - PB1LED1, 2 - PB2LED3, 4 - PB3LED5, 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4 Pulsinvoer van die spoel is op PB0*/ #sluit in #include #include #includeconst char ledcode PROGMEM = {0xfc, 0xee, 0xf8, 0xf2, 0xf0, 0xe2, 0xfe}; main () {unsigned char temp = 0; int count = 0; DDRB = 0xfe; /*PB0 is input*/TCCR0B = 2; /*deel deur 8*/TCCR0A = 0; TCNT0 = 0; PORTB = 254; /*deaktiveer alle LED's*/terwyl (1) {/*wag totdat die pols hoog word*/while ((PINB & 0x01) == 0); _vertraging_loop_2 (50); /*wag totdat die pols laag word*/ while ((PINB & 0x01) == 0x01); _vertraging_loop_2 (50); telling = 5000; terwyl ((telling> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {count--; } as (tel == 0) /* nie meer polsslag nie, so toon 'n ewekansige getal* / {PORTB = 0xfe; /*alle LED's af*/ _delay_loop_2 (10000); temp = TCNT0; temp = temp%6; temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp]); PORTB = temp; }}}

Stap 8: Monteer die stroombaan

Hier is 'n paar foto's van die samestellingsfases van die elektroniese dobbelsteen. Die elektroniese stroombaan is saamgestel op 'n bord wat smal genoeg is om in 'n perspex -buis te kom. 'N Identiese perspex -buis wat vir die spanningsgenerator gebruik word, word gebruik om die elektroniese stroombaan om te sluit.

Stap 9: Voltooide vergadering

Die Faraday -spanningsgenerator en die elektroniese dobbelsteenbaan is nou meganies en elektries verbind. Die uitgangsklemme van die spanningsgeneratorbuis is gekoppel aan die 2-pen-ingangskoppelstuk van die elektroniese dobbelsteenbaan. Beide die buise word met 'n kabelbinder vasgemaak en vir ekstra veiligheid, vasgeplak met 'n tweedelige epoxy. Ek het AralditeAraldite gebruik.

Stap 10: Gebruik die batterylose elektroniese dobbelsteen

Sodra die samestelling voltooi is en die twee buise aan mekaar vasgemaak is, is die dobbelsteen gereed vir gebruik. Skud dit net 'n paar keer en 'n ewekansige getal verskyn. Skud dit weer en 'n ander lukraak kom op. 'N Video van die dobbelsteen in aksie is hier, ook geplaas in hierdie Instructables-video:

Stap 11: Verwysings en ontwerp lêers

Hierdie projek is gebaseer op my voorheen gepubliseerde artikels. naamlik:

1. "Kragopwekker vir draagbare toepassings", Kringkelder, Oktober 2006 2. "Kinetiese afstandbeheer", Merk:, November 2007, Uitgawe 12. Die C -bronkode lêer is hier beskikbaar. Aangesien die projek vir die eerste keer prototipeer is, het ek PCB gemaak met arend. Hier is hoe dit nou lyk. Eagle skematiese en bord lêers is hier. Let daarop dat die komponente op die finale PCB in vergelyking met die prototipe effens anders gerangskik is. Opdatering (15 September 2008): BOM -lêer bygevoeg

Stap 12: Ek weet dat u meer wil hê

'N Elektroniese dobbelsteen met net een skerm? Maar ek speel baie speletjies wat twee dobbelstene benodig, sê jy. OK, ek weet jy wil dit hê. Hier is wat ek probeer bou het. Ek het die PCB vir hierdie nuwer weergawe gereed, wag net 'n rukkie om die kode te voltooi en die bord te toets. Ek sal 'n projek hier plaas sodra dit voltooi is … Tot dan geniet ek die enkele dobbelsteen..