Faraday for Fun: një zar elektronik pa bateri: 12 hapa (me fotografi)

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

Ka pasur shumë interes për pajisjet elektronike të mundësuara nga muskujt, për shkak të suksesit të pishtarit të përhershëmPerpetual Torch, i njohur gjithashtu si pishtari LED pa bateri. Pishtari pa bateri përbëhet nga një gjenerator tensioni për të fuqizuar LED-të, një qark elektronik për të kushtëzuar dhe ruajtur tensionin e prodhuar nga gjeneratori i tensionit dhe LED të bardhë me efikasitet të lartë. Gjeneratori i tensionit i mundësuar nga muskujt bazohet në ligjin e Faraday, i përbërë nga një tub me magnet cilindrik. Tubi është i mbështjellë me një spirale teli magnetik. Ndërsa tubi tronditet, magnetët përshkojnë gjatësinë e tubit mbrapa dhe me radhë, duke ndryshuar kështu fluksin magnetik përmes spirales dhe spiralja prodhon kështu një tension AC. Ne do të kthehemi në këtë më vonë në Instructable. Ky Instructable ju tregon se si të ndërtoni një zare elektronike, pa brumë. Një fotografi e njësisë së ndërtuar shihet më poshtë. Por së pari disa sfond -

Hapi 1: Një zar elektronik

Në vend të një zareje tradicionale, është mirë të përdorni një zare elektronike. Zakonisht një zare e tillë do të përbëhej nga një qark elektronik dhe një ekran LED. Ekrani LED mund të jetë një ekran me shtatë segmente që mund të shfaqë numrat midis 1 dhe 6 siç shihet më poshtë ose ndoshta, për të imituar modelin tradicional të zareve, mund të përbëhet nga 7 LED të rregulluar siç tregohet në figurën e dytë. Të dy modelet e zareve kanë një ndërprerës, të cilin përdoruesi duhet ta shtypë kur ajo/ai dëshiron të "hedhë zarin" (ose "të rrokulliset"?). Ndërprerësi shkakton një gjenerator të numrave të rastit të programuar në mikrokontrollues dhe numri i rastit shfaqet më pas në ekranin me shtatë segmente ose ekranin LED. Kur përdoruesi dëshiron një numër të ri, çelësi duhet të shtypet përsëri.

Hapi 2: Furnizimi me energji elektrike për Zaret

Të dy modelet e treguara në hapin e mëparshëm kanë nevojë për një furnizim të përshtatshëm të energjisë i cili mund të rrjedhë nga një lyth i murit, një ndreqës të përshtatshëm, kondensator zbutës dhe një rregullator të përshtatshëm +5V. Nëse përdoruesi dëshiron transportueshmërinë e zarit, atëherë transformatori i lythave në mur duhet të zëvendësohet me një bateri të përshtatshme, të themi një bateri 9V. Ekzistojnë mundësi të tjera për baterinë, për shembull, për të qenë në gjendje të përdorni zare nga një bateri e vetme AA ose AAA, një rregullator normal linear nuk do të funksionojë. Për të nxjerrë +5V për funksionimin e zareve, duhet të përdoret një konvertues i përshtatshëm i tipit nxitës DC-DC. Figura ilustron një furnizim me energji +5V të përshtatshme për funksionimin e zareve nga një bateri 9V në mur dhe figura tjetër tregon skemën për një furnizim me energji +5V nga një bateri 1.5V AA ose AAA duke përdorur një konvertues DC-DC të rritur TPS61070.

Hapi 3: Fuqia falas: Përdorni muskujt tuaj…

Ky hap përshkruan gjeneratorin e tensionit të mundësuar nga muskujt. Gjeneratori përbëhet nga një tub Perspex me gjatësi 6 inç dhe një diametër të jashtëm prej 15 mm. Diametri i brendshëm është 12 mm. Një zakon me një thellësi prej rreth 1 mm dhe 2 inç i gjatë përpunohet në sipërfaqen e jashtme të tubit. Kjo zakon është e mbështjellë me rreth 1500 kthesa me tela magnetik 30 SWG. Një grup prej tre magnetësh cilindrikë të rrallë janë vendosur në tub. Magnetët janë 10 mm në diametër dhe 10 mm në gjatësi. Pas futjes së magneteve në tub, skajet e tubit vulosen me copa rrethore të materialit PCB të zhveshur dhe ngjiten me një epoksi dypjesësh dhe me disa jastëkë thithës të goditjes brenda (kam përdorur shkumë paketimi IC). Një tub i tillë është në dispozicion nga McMaster (mcmaster.com), numri i pjesës: 8532K15. Magnet mund të blihen nga amazingmagnets.com. Pjesa # D375D.

Hapi 4: Performanca e Gjeneratorit të Tensionit

Sa mirë funksionon gjeneratori i tensionit të fuqisë së muskujve? Këtu janë disa fotografi të ekranit të oshiloskopit. Me dridhje të buta, gjeneratori siguron rreth 15V kulm në kulm. Rryma e qarkut të shkurtër është rreth 680mA. Mjaft e mjaftueshme për këtë projekt.

Hapi 5: Skema e zareve

Ky hap tregon diagramin e qarkut për zarin. Ai përbëhet nga një qark urë diodë ndreqëse për të ndrequr tensionin AC të prodhuar nga gjeneratori Faraday dhe i filtruar me një kondensator elektrolitik 4700uF/25V. Tensioni i kondensatorit rregullohet me një LDO, LP-2950 me një tension dalës 5V, i cili përdoret për të siguruar tension furnizimi në pjesën tjetër të qarkut, i përbërë nga një mikrokontrollues dhe LED. Kam përdorur 7 LED blu me efikasitet të lartë 3 mm në paketim transparent, të rregulluar në formën "zare". LED-të kontrollohen nga një mikrokontrollues AVR me 8 kunja, ATTiny13. Tensioni dalës nga gjeneratori faraday është një dalje pulsuese. Ky dalje pulsuese kushtëzohet me ndihmën e një rezistence (1.2KOhm) dhe një diodë Zener (4.7V). Pulset e tensionit të kushtëzuar ndihen nga mikrokontrolluesi për të përcaktuar nëse tubi po tronditet. Përderisa tubi tronditet, mikrokontrolluesi pret. Sapo përdoruesi të ndalojë tundjen e tubit, mikrokontrolluesi gjeneron një numër të rastësishëm, duke përdorur një kohëmatës të brendshëm 8-bit që funksionon në modalitetin e funksionimit të lirë dhe nxjerr numrin e rastit midis 1 dhe 6, në LED-të e daljes. Mikrokontrolluesi pastaj përsëri pret që përdoruesi të shkundë tubin përsëri. Pasi LEDs shfaqin një numër të rastësishëm, ngarkesa e disponueshme në kondensator është e mjaftueshme për të ndezur LED për një kohë mesatare prej rreth 10 sekondash. Për të marrë një numër të ri të rastësishëm, përdoruesi duhet të shkundë tubin disa herë përsëri.

Hapi 6: Programimi i Mikrokontrolluesit

Mikrokontrolluesi Tiny13 funksionon me një oshilator të brendshëm RC të programuar për të gjeneruar sinjalin e orës 128KHz. Ky është sinjali më i ulët i orës që Tiny13 mund të gjenerojë brenda dhe zgjidhet për të minimizuar rrymën e konsumuar nga mikrokontrolluesi. Kontrolluesi programohet në C duke përdorur përpiluesin AVRGCC dhe grafiku i rrjedhës tregohet këtu. Bitet e siguresave për kontrolluesin janë gjithashtu treguar këtu. Kam përdorur STK500 për të programuar Tiny tim, por mund t'i referoheni këtij Instructable nëse preferoni një programues AVR Dragon: https://www.instructables.com/id/Help%3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- te-8-Bit-AVR-Pr/

Hapi 7: Softueri i Kontrollit

/*Bateri elektronike Më pak zare*//*Dhananjay Gadre*//*20 Shtator 2007*//*Tiny13 Processor @ 128KHz oshilator i brendshëm RC*//*7 LED të lidhura si më poshtëLED0 - PB1LED1, 2 - PB2LED3, 4 - PB3LED5, 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4Hyrja e pulsit nga spiralja është në PB0*/ #include #include #include #includeconst charcode led PROGMEM = {0xfc, 0xee, 0xf8, 0xf2, 0xf0, 0xe2, 0xfe} (kryesore) (char temp = 0; int count = 0; DDRB = 0xfe; /*PB0 është input*/TCCR0B = 2; /*pjesëtoni me 8*/TCCR0A = 0; TCNT0 = 0; PORTB = 254; /*çaktivizoni të gjitha LED -të*/ndërsa (1) {/*prisni që pulsi të rritet*/ndërsa ((PINB & 0x01) == 0); _vonesa_loop_2 (50); /*prisni që pulsi të ulet*/ ndërsa ((PINB & 0x01) == 0x01); _vonesa_loop_2 (50); numëroni = 5000; ndërsa ((numërimi> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {numërimi--; } nëse (numëroni == 0) /* nuk ka më puls, kështu që shfaqni një numër të rastit* / {PORTB = 0xfe; /*të gjitha LED -të e fikura*/ _delay_loop_2 (10000); temp = TCNT0; temp = temp%6; temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp]); PORTB = temp; }}}

Hapi 8: Montimi i qarkut

Këtu janë disa fotografi të fazave të montimit të zarit elektronik. Qarku elektronik është mbledhur në një dërrasë të ngushtë mjaft të ngushtë për të kaluar në një tub perspeks. Një tub identik perspex siç përdoret për gjeneratorin e tensionit, përdoret për të mbyllur qarkun elektronik.

Hapi 9: Kuvendi i përfunduar

Gjeneratori i Tensionit Faraday dhe qarku elektronik i zareve tani janë lidhur së bashku, mekanikisht dhe elektrikisht. Terminalet e daljes së tubit të gjeneratorit të tensionit janë të lidhur me lidhësin hyrës me 2 kunja të qarkut elektronik të zareve. Të dy tubat janë të lidhur së bashku me një lidhës kabllor dhe për siguri shtesë, ngjitur së bashku me një epoksi 2 pjesësh. Kam përdorur AralditeAraldite.

Hapi 10: Përdorimi i zareve elektronike pa bateri

Pasi montimi të ketë përfunduar dhe të dy tubat të jenë siguruar së bashku, zari është gati për përdorim. Thjesht shkundni atë disa herë dhe do të shfaqet një numër i rastësishëm. Shkundeni përsëri dhe del një rastësi tjetër. Një video e zarit në veprim është këtu, gjithashtu e postuar në këtë video Instructables:

Hapi 11: Referencat dhe Skedarët e Dizajnit

Ky projekt bazohet në artikujt e mi të botuar më parë. gjegjësisht:

1. "Gjeneratori i energjisë për aplikacionet portative", Bodrumi i Qarkut, Tetor 2006 2. "Telekomanda Kinetike", Markë:, Nëntor 2007, Çështja 12. Skedari i kodit burimor C është i disponueshëm këtu. Meqenëse projekti u prototipizua për herë të parë, unë bëra PCB duke përdorur shqiponjë. Ja si duket tani. Skedarët skematikë dhe bordi të Eagle janë këtu. Ju lutemi vini re se në krahasim me prototipin, përbërësit në PCB -në përfundimtare janë rregulluar pak më ndryshe. Përditësim (15 shtator 2008): Skedari BOM u shtua

Hapi 12: E di që doni më shumë

Një zar elektronik me vetëm një ekran? Por unë luaj shumë lojëra për të cilat keni nevojë për dy zare. Mirë, e di që e dëshiron këtë. Këtu është ajo që jam përpjekur të ndërtoj. Unë kam PCB për këtë version më të ri gati, vetëm duke pritur pak kohë të lirë për të kompletuar kodin dhe për të testuar tabelën. Unë do të postoj një projekt këtu pasi të ketë përfunduar … Deri atëherë shijoni zarin e vetëm..