Këmbëngulja e Vision Fidget Spinner: 8 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:12

Ky është një rrotullues që përdor efektin Persistence of Vision i cili është një iluzion optik ku imazhe të shumta diskrete përzihen në një imazh të vetëm në mendjen e njeriut.

Teksti ose grafika mund të ndryshohen përmes lidhjes Bluetooth Low Energy duke përdorur një aplikacion PC që kam programuar në LabVIEW ose duke përdorur një aplikacion të lirë të disponueshëm BLE për smartphone.

Të gjitha skedarët janë në dispozicion. Skematike dhe firmware i bashkëngjiten këtij Udhëzuesi. Skedarët Gerber janë në dispozicion në këtë lidhje pasi nuk mund të ngarkoj skedarë zip këtu: Gerbers

Hapi 1: Dallimi midis Pajisjeve të tjera POV në Treg

Një nga karakteristikat më të rëndësishme është se grafika e shfaqur nuk varet nga shpejtësia e rrotullimit falë zgjidhjes së saj novatore për të mbajtur gjurmët e këndit të rrotullimit. Do të thotë që grafiku i shfaqur perceptohet i njëjtë me të dy, shpejtësitë më të larta dhe më të ulëta të rrotullimit (për shembull, kur rrotulluesi i ngadalshëm ngadalësohet kur mbahet në dorë). Më shumë për këtë në Hapin 3.

Ky është gjithashtu një nga ndryshimet kryesore midis pajisjeve të ndryshme POV në treg (orë POV, etj.) Të cilat duhet të kenë një shpejtësi konstante rrotullimi në mënyrë që imazhi të shfaqet në mënyrë korrekte. Gjithashtu vlen të përmendet se të gjithë përbërësit janë përzgjedhur që të kenë përdorimin më të ulët të mundshëm të energjisë në përpjekje për të zgjatur jetën e baterisë

Hapi 2: Përshkrimi teknik

Ai përdor mikrokontrolluesin e zgjeruar të mikroçipit PIC 16F1619 si thelbin e tij. MCU ka periferikësh të integruar të Kohëmatësit Angular i cili përdor sensorin omnipolar Hall DRV5033 dhe një magnet për të mbajtur gjurmët e këndit aktual të rrotullimit.

Grafika shfaqet duke përdorur gjithsej 32 LED, 16 dioda emetuese të gjelbër dhe 16 të kuqe (rryma nominale 2mA). Diodat drejtohen nga dy drejtues të regjistrit të ndryshimeve të vazhdueshme me 16 kanale TLC59282 të lidhur në zinxhirin e margaritar. Për të pasur një qasje në distancë në pajisje, ekziston një modul Bluetooth Low Energy RN4871 i cili komunikon me mikrokontrolluesin përmes ndërfaqes UART. Pajisja mund të arrihet ose nga një kompjuter personal ose nga një smartphone. Pajisja ndizet duke përdorur një buton prekës kapacitiv i cili është ngulitur nën maskën e saldimit në tabelën e qarkut të shtypur. Dalja nga IC PCF8883 kapacitiv furnizohet me portën logjike OR BU4S71G2. Hyrja tjetër në portat OR është një sinjal nga MCU. Dalja nga portat OR është e lidhur me kunjin Enable të një konvertuesi zbritës TPS62745. Duke përdorur këtë konfigurim, unë jam në gjendje të ndez/fik pajisjen duke përdorur vetëm një buton të prekjes. Butoni kapacitiv mund të përdoret gjithashtu për të ndryshuar midis mënyrave të ndryshme të funksionimit ose për shembull për të ndezur radio bluetooth vetëm kur është e nevojshme për të kursyer energji.

Konvertuesi hap poshtë TPS62745 konverton nominalin 6V nga bateritë në një 3.3V të qëndrueshëm. Unë kam zgjedhur këtë konvertues sepse ka efikasitet të lartë me ngarkesa të lehta, rrymë të ulët qetësuese, funksionon me një spirale të vogël 4.7uH, ka ndërprerës të integruar të tensionit hyrës të cilin e përdor për të matur kapacitetin e baterisë me konsumin minimal aktual dhe tensioni i daljes është përdorues- mund të zgjidhet me katër hyrje dhe jo me rezistorë reagimi (zvogëlon BOM). Pajisja shkon në gjumë automatikisht pas 5 minutash pasiviteti. Konsumi aktual në gjumë është më pak se 7uA.

Bateritë janë të vendosura në anën e pasme siç tregohet në foto.

Hapi 3: Mbajtja e gjurmëve të këndit rrotullues

Këndi i rrotullimit gjurmohet "nga pajisjet kompjuterike" më tepër nga softueri që do të thotë se CPU ka shumë më tepër kohë në dispozicion për të kryer detyra të tjera. Për këtë kam përdorur periferikësh Angular Timer i cili është i integruar në mikrokontrolluesin e përdorur PIC 16F1619.

Hyrja në Kohëmatësin Këndor është një sinjal nga sensori Hall DRV5033. Sensori Hall do të krijojë një puls sa herë që një magnet kalon pranë tij. Sensori Hall ndodhet në pjesën rrotulluese të pajisjes ndërsa magneti ndodhet në një pjesë statike për të cilën përdoruesi mban pajisjen. Meqenëse kam përdorur vetëm një magnet që do të thotë se sensori Hall do të prodhojë një impuls që përsëritet çdo 360 °. Në të njëjtën kohë Timer Angular do të gjenerojë 180 impulse për revolucion në të cilat çdo puls përfaqëson 2 ° rrotullim. Unë zgjedh 180 pulse, dhe jo 360 ° për shembull, sepse kam gjetur se 2 ° është distanca perfekte midis dy kolonave të një karakteri të shtypur. Kohëmatësi Këndor trajton të gjithë atë llogaritje automatikisht dhe do të rregullohet automatikisht nëse koha midis dy pulseve të sensorit ndryshon për shkak të ndryshimit të shpejtësisë së rrotullimit. Pozitoni i magnetit dhe sensorit Hall tregohet në foton e bashkangjitur.

Hapi 4: Qasja në distancë

Doja një mënyrë për të ndryshuar tekstin e shfaqur në mënyrë dinamike dhe jo thjesht duke e koduar atë në kod. Unë kam zgjedhur BLE sepse përdor një sasi shumë të vogël energjie dhe çipi i përdorur RN4871 është vetëm 9x11.5 mm në dimension.

Përmes lidhjes BT është e mundur të ndryshoni tekstin e shfaqur dhe ngjyrën e tij - të kuqe ose jeshile. Niveli i baterisë gjithashtu mund të monitorohet për të ditur se kur është koha për të zëvendësuar bateritë. Pajisja mund të kontrollohet përmes aplikacionit kompjuterik të programuar në mjedisin e programimit grafik LabVIEW ose duke përdorur një aplikacion BLE smartphone të disponueshëm lirisht i cili ka aftësinë për të shkruar drejtpërdrejt në karakteristikat e zgjedhura BLE të një pajisjeje të lidhur. Për dërgimin e informacionit nga një kompjuter/smartphone në pajisje kam përdorur një Shërbim me tre Karakteristika, secili i identifikuar nga një Dorezë.

Hapi 5: Aplikimi për PC

Në këndin e sipërm të majtë kemi kontrolle për fillimin e aplikacionit të serverit National Instruments BLE. Ky është një aplikim i linjës komanduese nga NI që krijon një urë midis modulit BLE në një kompjuter dhe LabVIEW. Përdor protokollin HTTP për të komunikuar. Arsyeja për përdorimin e këtij aplikacioni është se LabVIEW ka mbështetje amtare vetëm për Bluetooth Classic dhe jo për BLE.

Pas lidhjes së suksesshme, adresa MAC e një pajisjeje të lidhur shfaqet në të djathtë dhe ajo pjesë nuk është më e thinjur. Aty mund të vendosim grafikën lëvizëse dhe ngjyrën e saj ose thjesht të dërgojmë një model për të ndezur ose fikur LED -të kur pajisja nuk rrotullohet, e kam përdorur atë për qëllime testimi.

Hapi 6: Fonti

Shkronja e alfabetit anglez u krijua duke përdorur një softuer të disponueshëm lirshëm "The Dot Factory", por më duhej të bëja disa modifikime para se ta ngarkoja në mikrokontrollues.

Arsyeja për këtë është paraqitja e PCB -së e cila "nuk është në rregull", që do të thotë se dalja 0 nga drejtuesi LED ndoshta nuk është i lidhur me LED 0 në PCB, OUT 1 nuk është i lidhur me LED 1 por më tepër me LED15 për shembull, dhe etj.. Arsyeja tjetër është se programi kompjuterik lejohet vetëm të gjenerojë font 2x8bit, por pajisja ka 16 LED për çdo ngjyrë, kështu që më duhej një font i lartë 16bit. Kështu që më duhej të bëja një softuer që do të zhvendoste disa bit për të kompensuar paraqitjen e PCB dhe i kombinoj ato në një vlerë 16bit. Për shkak të kësaj unë zhvillova një aplikacion të veçantë në LabVIEW që merr fontin e gjeneruar në "The Dot Factory" dhe e transformon atë për t'iu përshtatur nevojave të këtij projekti. Meqenëse paraqitjet e PCB -së LED të kuqe dhe jeshile janë të ndryshme, më duhej të përdorja dy shkronja. Dalja për fontin e gjelbër tregohet në figurën më poshtë.

Hapi 7: Programimi i Jig

Në foto ju mund të shihni programin e programimit i cili është përdorur për të programuar pajisjen.

Meqenëse, pas çdo programimi, më duhet të marr pajisjen dhe ta rrotulloj për të parë ndryshimet që nuk doja të përdorja titujt standardë të programimit ose thjesht të lidhja telat e programimit. Kam përdorur kunjat Pogo të cilat kanë një pranverë të vogël brenda tyre kështu që ato përshtaten shumë fort me viat në PCB. Duke përdorur këtë konfigurim, unë jam në gjendje të programoj mikrokontrolluesin shumë shpejt dhe nuk kam nevojë të shqetësohem për programimin e telave ose lidhësin e mbetur pas shkrirjes së atyre telave.

Hapi 8: Përfundimi

Për ta përmbledhur, do të doja të theksoja se duke përdorur Angul Timer periferik kam arritur me sukses një pajisje POV e cila nuk varet nga shpejtësia rrotulluese, kështu që cilësia e grafikëve të shfaqur mbahet e njëjtë si me shpejtësi më të lartë ashtu edhe me të ulët.

Me një dizajn të kujdesshëm u arrit të zbatohet një zgjidhje me energji të ulët e cila do të zgjasë jetën e baterive. Sa i përket disavantazheve të këtij projekti do të doja të theksoja se nuk ka asnjë mënyrë për të ngarkuar bateritë e përdorura, kështu që kërkohet zëvendësimi i baterisë herë pas here. Bateritë pa emër nga dyqani lokal zgjatën rreth 1 muaj me përdorim të përditshëm. Përdorimet: Kjo pajisje mund të përdoret në qëllime të ndryshme promovuese ose si ndihmë mësimore në klasat e elektroteknikës ose fizikës, për shembull. Mund të përdoret gjithashtu si një ndihmë terapeutike për të rritur vëmendjen për ata me çrregullim të mungesës së vëmendjes dhe hiperaktivitetit (ADHD) ose simptoma të qeta të ankthit.

Çmimi i parë në Sfidën e Dizajnimit të PCB