Faraday pentru distracție: un zar electronic fără baterie: 12 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

A existat un mare interes pentru dispozitivele electronice alimentate cu mușchi, datorate în mare parte succesului Torței perpetue, cunoscută și sub numele de torță cu LED fără baterie. Torța fără baterie constă dintr-un generator de tensiune pentru alimentarea LED-urilor, un circuit electronic pentru condiționarea și stocarea tensiunii produse de generatorul de tensiune și LED-uri albe de înaltă eficiență. Generatorul de tensiune alimentat de mușchi se bazează pe legea lui Faraday, constând dintr-un tub cu magneți cilindrici. Tubul este înfășurat cu o bobină de sârmă magnetică. Pe măsură ce tubul este agitat, magneții traversează lungimea tubului înainte și înapoi, schimbând astfel fluxul magnetic prin bobină și bobina produce, prin urmare, o tensiune alternativă. Vom reveni la acest lucru mai târziu în Instructable. Acest Instructable vă arată cum să construiți un zar electronic, fără bătăi. O fotografie a unității construite este văzută mai jos. Dar mai întâi un anumit fundal -

Pasul 1: un zar electronic

În loc de un zar tradițional, este frumos și mișto să folosești un zar electronic. De obicei, un astfel de zar ar consta dintr-un circuit electronic și un afișaj LED. Afișajul cu LED-uri ar putea fi un afișaj cu șapte segmente care ar putea afișa numere între 1 și 6 așa cum se vede mai jos sau poate, pentru a imita modelul tradițional de zaruri, ar putea consta din 7 LED-uri aranjate așa cum se arată în a doua figură. Ambele modele de zaruri au un comutator, pe care utilizatorul trebuie să îl apese când dorește să „arunce zarurile” (sau „să arunce matrița”?). Comutatorul declanșează un generator de numere aleatorii programat în microcontroler și numărul aleatoriu este apoi afișat pe afișajul cu șapte segmente sau pe afișajul cu LED-uri. Când utilizatorul dorește un număr nou, comutatorul trebuie apăsat din nou.

Pasul 2: sursa de alimentare pentru zaruri

Ambele modele prezentate în pasul anterior au nevoie de o sursă de alimentare adecvată care poate fi derivată dintr-un neg de perete, un redresor adecvat, condensator de netezire și un regulator adecvat + 5V. Dacă utilizatorul dorește portabilitatea zarurilor, atunci transformatorul de negi de perete ar trebui înlocuit cu o baterie adecvată, să zicem o baterie de 9V. Există și alte opțiuni pentru baterie, de exemplu, pentru a putea opera zarurile dintr-o singură baterie AA sau AAA, un regulator liniar normal nu va funcționa. Pentru a obține + 5V pentru operația de zaruri, trebuie utilizat un convertor DC-DC de tip boost adecvat. Figura ilustrează o sursă de alimentare de + 5V adecvată pentru funcționarea zarurilor de la o baterie de perete de 9V, iar cealaltă figură prezintă schema pentru o sursă de alimentare de + 5V de la o baterie de 1,5V tip AA sau AAA utilizând un convertor DC-DC TPS61070 boost.

Pasul 3: Putere gratuită: folosiți-vă mușchii …

Acest pas descrie generatorul de tensiune alimentat de mușchi. Generatorul este format dintr-un tub Perspex de 6 inch lungime și un diametru exterior de 15 mm. Diametrul interior este de 12 mm. O canelură de aproximativ 1 mm adâncime și 2 cm lungime este prelucrată pe suprafața exterioară a tubului. Această canelură este înfășurată cu aproximativ 1500 de rotații cu 30 de fire magnet SWG. Un set de trei magneți cilindrici din pământuri rare sunt plasate în tub. Magneții au 10 mm în diametru și 10 mm în lungime. După introducerea magneților în tub, capetele tubului sunt etanșate cu bucăți circulare din material PCB gol și lipite cu un epoxidic în două părți și cu niște tampoane de absorbție a șocurilor în interior (am folosit spumă de ambalare IC). Un astfel de tub este disponibil de la McMaster (mcmaster.com), numărul piesei: 8532K15. Magneții pot fi cumpărați de pe amazingmagnets.com. Partea # D375D.

Pasul 4: Performanța generatorului de tensiune

Cât de bine funcționează generatorul de tensiune musculară? Iată câteva capturi de ecran cu osciloscop. Cu scuturări ușoare, generatorul oferă aproximativ 15V vârf la vârf. Curentul de scurtcircuit este de aproximativ 680mA. Destul de suficient pentru acest proiect.

Pasul 5: Schema de zaruri

Acest pas arată schema circuitului pentru zaruri. Se compune dintr-un circuit de punte de diodă redresor pentru a rectifica tensiunea alternativă produsă de generatorul Faraday și filtrată cu un condensator electrolitic 4700uF / 25V. Tensiunea condensatorului este reglată cu un LDO, LP-2950 cu o tensiune de ieșire de 5V, care este utilizată pentru a furniza tensiunea de alimentare către restul circuitului, constând dintr-un microcontroler și LED-uri. Am folosit 7 LED-uri albastre de 3 mm de înaltă eficiență în ambalaje transparente, aranjate sub forma „zaruri”. LED-urile sunt controlate de un microcontroler AVR cu 8 pini, ATTiny13. Ieșirea de tensiune de la generatorul faraday este o ieșire pulsată. Această ieșire pulsată este condiționată cu ajutorul unui rezistor (1,2KOhm) și a unei diode Zener (4,7V). Impulsurile de tensiune condiționate sunt detectate de microcontroler pentru a determina dacă tubul este agitat. Atâta timp cât tubul este agitat, microcontrolerul așteaptă. Odată ce utilizatorul încetează să scuture tubul, microcontrolerul generează un număr aleatoriu, utilizând un temporizator intern de 8 biți care funcționează în modul de rulare liberă și transmite numărul aleatoriu între 1 și 6, pe LED-urile de ieșire. Microcontrolerul așteaptă din nou ca utilizatorul să scuture din nou tubul. Odată ce LED-urile afișează un număr aleatoriu, încărcarea disponibilă pe condensator este suficientă pentru aprinderea LED-urilor pentru un timp mediu de aproximativ 10 secunde. Pentru a obține un nou număr aleatoriu, utilizatorul trebuie să scuture tubul din nou de câteva ori.

Pasul 6: Programarea microcontrolerului

Microcontrolerul Tiny13 funcționează cu un oscilator RC intern programat pentru a genera un semnal de ceas de 128KHz. Acesta este cel mai mic semnal de ceas pe care Tiny13 îl poate genera intern și este ales pentru a reduce la minimum curentul consumat de microcontroler. afișat aici. Am folosit STK500 pentru a-mi programa Tiny, dar puteți consulta acest Instructable dacă preferați un programator AVR Dragon: https://www.instructables.com/id/Help%3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- la-8-Bit-AVR-Pr /

Pasul 7: Software de control

/ * Baterie electronică Less Dice * // * Dhananjay Gadre * // * 20 septembrie 2007 * // * Tiny13 Processor @ 128KHz oscilator RC intern * // * 7 LED-uri conectate după cum urmează LED0 - PB1LED1, 2 - PB2LED3, 4 - PB3LED5, 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4Pulse input from coil is on PB0 * / # include #include #include #includeeconst char ledcode PROGMEM = {0xfc, 0xee, 0xf8, 0xf2, 0xf0, 0xe2, 0xfe}; main () {unsigned char temp = 0; int count = 0; DDRB = 0xfe; / * PB0 este introdus * / TCCR0B = 2; / * împarte la 8 * / TCCR0A = 0; TCNT0 = 0; PORTB = 254; / * dezactivați toate LED-urile * / while (1) {/ * așteptați ca impulsul să crească * / while ((PINB & 0x01) == 0); _delay_loop_2 (50); / * așteptați ca pulsul să scadă * / while ((PINB & 0x01) == 0x01); _delay_loop_2 (50); număr = 5000; while ((count> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {count--; } if (count == 0) / * nu mai există impuls, așa că afișați un număr aleatoriu * / {PORTB = 0xfe; / * toate LED-urile stinse * / _delay_loop_2 (10000); temp = TCNT0; temp = temp% 6; temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp]); PORTB = temp; }}}

Pasul 8: Asamblarea circuitului

Iată câteva imagini cu etapele de asamblare a zarurilor electronice. Circuitul electronic este asamblat pe o placă de perfecțiune suficient de îngustă pentru a merge într-un tub din perspex. Un tub perspex identic cu cel utilizat pentru generatorul de tensiune este utilizat pentru a închide circuitul electronic.

Pasul 9: Asamblarea finalizată

Generatorul de tensiune Faraday și circuitul electronic de zaruri sunt acum conectori împreună, mecanic și electric. Terminalele de ieșire ale tubului generatorului de tensiune sunt conectate la conectorul de intrare cu 2 pini al circuitului de zaruri electronice. Ambele tuburi sunt legate împreună cu o legătură de cablu și pentru o siguranță suplimentară, lipite împreună cu un epoxidic din 2 părți. Am folosit Araldite.

Pasul 10: Utilizarea zarurilor electronice fără baterie

Odată ce ansamblul este complet și cele două tuburi sunt fixate împreună, zarurile sunt gata de utilizare. Doar agitați-l de câteva ori și va apărea un număr aleatoriu. Se agită din nou și apare un alt întâmplător. Un videoclip cu zarurile în acțiune este aici, postat și în acest videoclip Instructables:

Pasul 11: Referințe și fișiere de proiectare

Acest proiect se bazează pe articolele mele publicate anterior. și anume:

1. "Generator de energie pentru aplicații portabile", Circuit Cellar, octombrie 2006 2. "Telecomandă cinetică", marca:, noiembrie 2007, numărul 12. Fișierul cod sursă C este disponibil aici. De când proiectul a fost prototipat pentru prima dată, am realizat PCB folosind Eagle. Iată cum arată acum. Schema Eagle și fișierele de bord sunt aici. Vă rugăm să rețineți că, în comparație cu prototipul, componentele de pe PCB-ul final sunt aranjate ușor diferit. Actualizare (15 septembrie 2008): fișier BOM adăugat

Pasul 12: Știu că vrei mai mult

Un zar electronic cu un singur afișaj? Dar joc multe jocuri care au nevoie de două zaruri pe care le spui tu. OK, știu că vrei asta. Iată ce am încercat să construiesc. Am pregătit PCB-ul pentru această versiune mai nouă, așteaptă doar un timp liber pentru a completa codul și a testa placa. Voi posta un proiect aici odată ce acesta este complet … Până atunci mă bucur de zarurile unice..