Ochelari de antrenament pentru ocluzie alternativă de înaltă tensiune [ATtiny13]: 5 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

În primul meu instructable, am descris cum să construiesc un dispozitiv care ar trebui să fie destul de util pentru cineva care vrea să trateze ambliopia (ochiul leneș). Proiectarea a fost foarte simplistă și a avut unele dezavantaje (a necesitat utilizarea a două baterii, iar panourile cu cristale lichide au fost acționate de tensiune scăzută). Am decis să îmbunătățesc designul adăugând multiplicator de tensiune și tranzistoare de comutare externe. O complexitate mai mare necesită utilizarea componentelor SMD.

Pasul 1: Declinarea responsabilității

Utilizarea unui astfel de dispozitiv poate provoca convulsii epileptice sau alte efecte adverse la o mică parte din utilizatorii dispozitivului. Construcția unui astfel de dispozitiv necesită utilizarea unor instrumente moderat periculoase și poate provoca daune sau daune bunurilor. Construiți și utilizați dispozitivul descris pe propriul risc

Pasul 2: Piese și instrumente

Piese și materiale:

ochelari 3D cu obturator activ

ATTINY13A-SSU

Comutator cu buton de blocare PORNIT / OPRIT 18x12mm (ceva de genul acesta, comutatorul pe care l-am folosit avea cabluri drepte, mai înguste)

2 butoane comutatoare tactile SMD 6x6mm

2x 10 uF 16V Caz A 1206 condensator de tantal

100 nF 0805 condensator

3x condensator 330 nF 0805

4x diodă schottky SS14 DO-214AC (SMA)

Rezistor 10k 0805

Rezistor 15k 1206

22k rezistor 1206

Rezistor 9x 27ohm 0805

Rezistor 3x 100k 1206

6x tranzistor BSS138 SOT-23

3x tranzistor BSS84 SOT-23

Placă placată cu cupru 61x44mm

câteva bucăți de sârmă

Baterie de 3V (CR2025 sau CR2032)

banda izolatoare

bandă adezivă

Instrumente:

tăietor diagonal

cleşte

șurubelniță cu lamă plată

surubelnita phillips mica

pensetă

cuțit utilitar

ferăstrău sau alt instrument care poate tăia PCB

Burghie de 0,8 mm

foraj pres sau instrument rotativ

persulfat de sodiu

recipient de plastic și instrument de plastic care poate fi utilizat pentru a scoate PCB-ul din soluția de gravare

stație de lipit

lipit

folie de aluminiu

Programator AVR (programator autonom precum USBasp sau puteți utiliza ArduinoISP)

imprimanta laser

hartie lucioasa

fier de calcat

1000 șmirghel uscat / umed

curatator de crema

solvent (de exemplu, acetonă sau alcool pentru frecare)

creator permanent

Pasul 3: Realizarea PCB folosind metoda de transfer a tonerului

Trebuie să imprimați imaginea în oglindă a F. Cu (partea din față) pe hârtie lucioasă folosind imprimanta laser (fără setări de economisire a tonerului activat). Dimensiunile externe ale imaginii tipărite ar trebui să fie de 60,96x43,434mm (sau cât mai aproape posibil). Am folosit o placă placată cu cupru cu o singură față și am făcut conexiuni pe cealaltă parte cu fire subțiri, așa că nu a trebuit să-mi fac griji cu privire la alinierea a două straturi de cupru. Puteți utiliza PCB cu două fețe, dacă doriți, dar instrucțiunile următoare vor fi doar pentru PCB cu o singură față.

Tăiați PCB la dimensiunea imaginii imprimate, puteți adăuga câțiva mm pe fiecare parte a PCB-ului dacă doriți (asigurați-vă că PCB-ul se va potrivi cu ochelarii dvs.). Apoi, va trebui să curățați stratul de cupru folosind șmirghel fin umed, apoi îndepărtați particulele rămase de șmirghel cu un detergent pentru cremă (puteți folosi și lichid de spălat sau săpun). Apoi curățați-l cu solvent. După aceea ar trebui să fii foarte atent să nu atingi cuprul cu degetele.

Puneți imaginea imprimată deasupra PCB-ului și aliniați-o cu placa Apoi puneți PCB-ul pe o suprafață plană și acoperiți-l cu fierul de călcat setat la temperatura maximă. După scurt timp, hârtia trebuie să se lipească de PCB. Păstrați fierul apăsat pe PCB și hârtie, din când în când, puteți schimba poziția fierului. Așteptați cel puțin câteva minute, până când hârtia își va schimba culoarea în galben. Apoi puneți PCB-ul cu hârtie în apă (puteți adăuga curățător de cremă sau lichid de spălat) timp de 20 de minute. Apoi, frecați hârtia de pe PCB. Dacă există locuri în care tonerul nu s-a lipit de cupru, utilizați un marker permanent pentru a înlocui tonerul.

Se amestecă apă proaspătă cu persulfat de sodiu și se introduce PCB în soluția de gravare. Încercați să păstrați soluția la 40 ° C. Puteți pune recipientul din plastic deasupra radiatorului sau a altei surse de căldură. Din când în când amestecați soluția în recipient. Așteptați ca cuprul descoperit să se dizolve complet. După ce ați terminat, îndepărtați PCB-ul din soluție și clătiți-l în apă. Îndepărtați tonerul cu acetonă sau șmirghel.

Găuriți găuri în PCB. Am folosit șurubul pentru a marca centrele găurilor înainte de găurire.

Pasul 4: lipire și programare microcontroler

Acoperiți liniile de cupru. Dacă s-au dizolvat urme în soluție de gravare, înlocuiți-le cu fire subțiri. Lipire ATtiny la PCB, precum și fire care vor conecta microcontrolerul la un programator. Încărcați hv_glasses.hex, păstrați bițele de siguranță implicite (H: FF, L: 6A). Am folosit USBasp și AVRDUDE. Încărcarea fișierului.hex mi-a cerut să execut următoarea comandă:

avrdude -c usbasp -p t13 -B 16 -U flash: w: hv_glasses.hex

Este posibil să observați că trebuia să schimb valoarea -B (bitclock) de la 8 pe care am folosit-o pentru a programa ATtiny în primul meu instructable la 16. Încetinește procesul de încărcare, dar uneori este necesar să permiteți comunicarea corectă între programator și microcontroler.

După ce ați încărcat fișierul.hex în ATtiny, desprindeți cablurile programatorului de la PCB. Restul componentelor de lipit, cu excepția comutatorului voluminos SW1 ON / OFF și a tranzistoarelor. Faceți conexiuni pe cealaltă parte a plăcii cu fire. Acoperiți întregul PCB, cu excepția plăcuțelor cu tranzistoare, cu folie de aluminiu pentru a proteja MOSFET-urile de la descărcarea electrostatică. Asigurați-vă că stația de lipit este împământată corespunzător. Pensetele pe care le folosiți pentru a amplasa componentele ar trebui să fie anti-statice ESD. Am folosit niște pensete vechi care zăceau în jur, dar le-am conectat la pământ cu sârmă. Puteți să lipiți mai întâi tranzistoarele BSS138 și să acoperiți PCB-ul cu mai multă folie când acestea sunt terminate, deoarece MOSFET-urile BSS84 cu canal P sunt deosebit de vulnerabile la descărcarea electrostatică.

În ultimul rând, lipiți SW1, înclinați cablurile, astfel încât să arate similar cu diodele SS14 sau condensatoarele de tantal. Dacă cablurile SW1 sunt mai late decât plăcuțele de pe PCB și scurtcircuitează la alte piste, tăiați-le astfel încât să nu cauzeze probleme. Folosiți o cantitate decentă de lipit în timp ce conectați SW1 cu PCB, deoarece banda care va ține PCB și rama ochelarilor împreună va trece direct peste SW1 și poate pune o anumită tensiune pe îmbinările de lipit. Nu am pus nimic în J1-J4, firele panoului LC vor fi lipite direct pe PCB. Când ați terminat, lipiți firele care vor merge la baterie, puneți bateria între ele și fixați-le pe toate cu bandă de izolare. Puteți utiliza multimetrul pentru a verifica dacă PCB complet generează tensiuni variabile pe plăcuțele J1-J4. Dacă nu, măsurați tensiunile pe etapele anterioare, verificați dacă există scurtcircuite, cabluri neconectate, piste rupte. Când PCB-ul dvs. generează tensiuni pe J1-J4 care oscilează între 0V și 10-11V, puteți lipi panourile LC pe J1-J4. Efectuați orice lipire sau măsurare numai când bateria este deconectată.

Când totul este asamblat din punct de vedere electric, puteți acoperi spatele PCB cu bandă de izolare și uniți PCB cu rama ochelarilor punând bandă în jurul lor. Ascundeți firele care conectează panourile LC la PCB în locul în care se afla capacul original al bateriei.

Pasul 5: Prezentare generală a proiectului

Din punctul de vedere al utilizatorului, ochelarii de antrenament de ocluzie alternativă de înaltă tensiune funcționează la fel ca ochelarii descriși în primul meu instructable. SW2 conectat la rezistența de 15k schimbă frecvența dispozitivelor (2,5Hz, 5,0Hz, 7,5Hz, 10,0Hz, 12,5Hz) și SW3 conectat la rezistența de 22k schimbă cât timp fiecare ochi este închis (L-10%: R-90%, L-30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). După ce setați setările, trebuie să așteptați aproximativ 10 secunde (10 secunde pentru a nu atinge niciun buton) pentru ca acestea să fie stocate în EEPROM și încărcate după oprire, la următoarea lansare a dispozitivului. Apăsarea ambelor butoane în același timp setează valorile implicite.

Cu toate acestea, am folosit doar intrare PB5 (RESET, ADC0) pin de ATtiny. Folosesc ADC pentru a citi tensiunea la ieșirea divizorului de tensiune din R1-R3. Pot modifica această tensiune apăsând SW2 și SW3. Tensiunea nu este niciodată suficient de mică pentru a declanșa RESET.

Diodele D1-D4 și condensatoarele C3-C6 formează o pompă de încărcare Dickson în 3 trepte. Pompa de încărcare este acționată de pinii PB1 (OC0A) și PB1 (OC0B) ai microcontrolerului. Ieșirile OC0A și OC0B generează două forme de undă pătrate de 4687,5 Hz care sunt decalate de fază cu 180 de grade (când OC0A este HIGH, OC0B este LOW și invers). Schimbarea tensiunilor pe pinii microcontrolerului împinge tensiunile de pe plăcile condensatorului C3-C5 în sus și în jos cu + tensiune BATT. Diodele permit încărcarea să curgă de la condensator, care placă superioară (una care este conectată la diode) are tensiune mai mare față de cea care placă superioară are tensiune mai mică. Desigur, diodele funcționează numai într-o singură direcție, deci sarcina curge doar într-o singură direcție, astfel încât fiecare condensator următor se încarcă în secvență la o tensiune mai mare decât în condensatorul anterior. Am folosit diode Schottky, deoarece au o cădere de tensiune redusă. Sub tensiune fără sarcină multiplicarea este de 3,93. Din punct de vedere practic, numai sarcina la ieșirea pompei de încărcare este de 100k rezistențe (curentul curge prin 1 sau 2 dintre ele în același timp). Sub această sarcină, tensiunea la ieșirea pompei de încărcare este de 3,93 * (+ BATT) minus în jur de 1V, iar eficiența pompelor de încărcare este de aproximativ 75%. D4 și C6 nu măresc tensiunea, ci reduc doar undele de tensiune.

Rezistoarele tranzistoare Q1, Q4, Q7 și 100k convertesc tensiunea redusă de la ieșirile microcontrolerului la tensiunea de la ieșirea pompei de încărcare. Am folosit MOSFET-uri pentru a conduce panouri LC, deoarece curentul circulă prin porțile lor doar când se modifică tensiunea porții. Rezistențele de 27 ohm protejează tranzistoarele de curenții mari ai porții de supratensiune.

Dispozitivul consumă aproximativ 1,5 mA.