Очила за тренировка с променливо запушване с високо напрежение [ATtiny13]: 5 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

В първия си инструктаж описах как да създам устройство, което би трябвало да бъде много полезно за някой, който иска да лекува амблиопия (мързеливо око). Дизайнът беше много опростен и имаше някои недостатъци (изискваше използване на две батерии и панелите с течни кристали се задвижваха от ниско напрежение). Реших да подобря дизайна, като добавя множител на напрежение и външни превключващи транзистори. По -висока сложност изисква използването на SMD компоненти.

Стъпка 1: Отказ от отговорност

Използването на такова устройство може да причини епилептични припадъци или други неблагоприятни ефекти при малка част от потребителите на устройството. Конструкцията на такова устройство изисква използване на умерено опасни инструменти и може да причини вреда или материални щети. Вие създавате и използвате описаното устройство на свой собствен риск

Стъпка 2: Части и инструменти

Части и материали:

3D очила с активен затвор

ATTINY13A-SSU

18x12mm ON-OFF затварящ се бутон за превключване (нещо подобно, превключвателят, който използвах, имаше прави, по-тесни проводници)

2x SMD 6x6 мм тактилни бутони за превключване

2x 10 uF 16V Корпус A 1206 танталов кондензатор

100 nF 0805 кондензатор

3x 330 nF 0805 кондензатор

4x SS14 DO-214AC (SMA) Шотки диод

10k 0805 резистор

15k 1206 резистор

22k 1206 резистор

9x 27ohm 0805 резистор

3x 100k 1206 резистор

6x BSS138 SOT-23 транзистор

3x BSS84 SOT-23 транзистор

61x44 мм медна дъска

няколко парчета тел

3V батерия (CR2025 или CR2032)

изолационна лента

тиксо

Инструменти:

диагонална фреза

клещи

отвертка с плоско острие

малка отвертка Phillips

пинсети

помощен нож

трион или друг инструмент, който може да отреже печатни платки

Свредло 0,8 мм

свредло или ротационен инструмент

натриев персулфат

пластмасов контейнер и пластмасов инструмент, който може да се използва за изваждане на печатни платки от разтвора за ецване

станция за запояване

спойка

алуминиево фолио

AVR програмист (самостоятелен програмист като USBasp или можете да използвате ArduinoISP)

лазерен принтер

лъскава хартия

желязо за дрехи

Суха/мокра шкурка с 1000 зърна

почистващ препарат за крем

разтворител (например ацетон или алкохол)

постоянен производител

Стъпка 3: Направете печатна платка с помощта на метод за прехвърляне на тонер

Трябва да отпечатате огледален образ на F. Cu (предната страна) върху лъскава хартия с помощта на лазерен принтер (без включени настройки за пестене на тонер). Външните размери на отпечатаното изображение трябва да бъдат 60,96x43,434 мм (или възможно най -близо). Използвах едностранна медна дъска и направих връзки от другата страна с тънки проводници, така че не трябваше да се притеснявам за подравняване на два медни слоя. Можете да използвате двустранна печатна платка, ако желаете, но следващите инструкции ще бъдат само за едностранна печатна платка.

Нарежете печатната платка до размера на отпечатаното изображение, можете да добавите няколко мм към всяка страна на печатната платка, ако желаете (уверете се, че печатната платка ще пасне на вашите очила). След това ще трябва да почистите меден слой с мокра фина шкурка, след това да отстраните частиците, оставени от шкурка с почистващ препарат за крем (можете да използвате и течност за миене или сапун). След това го почистете с разтворител. След това трябва да внимавате да не докосвате медта с пръсти.

Поставете отпечатаното изображение върху печатната платка и я подравнете с дъската. След това поставете печатната платка върху равна повърхност и я покрийте с ютия за дрехи, настроена на максимална температура. След кратко време хартията трябва да залепне към печатни платки. Дръжте желязото притиснато към печатни платки и хартия, от време на време може да промените позицията на ютията. Изчакайте поне няколко минути, докато хартията промени цвета си в жълто. След това поставете печатни платки с хартия във вода (можете да добавите почистващ препарат за крем или течност за миене) за 20 минути. След това разтрийте хартия от печатни платки. Ако има места, където тонерът не е залепнал за мед, използвайте постоянен маркер, за да смените тонера.

Смесете прясна вода с натриев персулфат и поставете ПХБ в разтвора за ецване. Опитайте се да държите разтвора при 40 ° C. Можете да поставите пластмасов контейнер върху радиатора или друг източник на топлина. От време на време разбърквайте разтвора в контейнера. Изчакайте непокритата мед да се разтвори напълно. Когато приключи, извадете ПХБ от разтвора и го изплакнете във вода. Отстранете тонера с ацетон или шкурка.

Пробийте дупки в печатни платки. Използвах винт като централен перфоратор, за да маркирам центровете на дупки преди пробиване.

Стъпка 4: Микроконтролер за запояване и програмиране

Покрийте медни следи в спойка. Ако някакви следи са разтворени в разтвор за ецване, сменете ги с тънки проводници. Припой ATtiny към печатна платка, както и проводници, които ще свържат микроконтролера с програмист. Качете hv_glasses.hex, запазете битовете на предпазителя по подразбиране (H: FF, L: 6A). Използвах USBasp и AVRDUDE. Качването на.hex файл изискваше да изпълня следната команда:

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

Може да забележите, че трябваше да променя стойността -B (битов часовник) от 8, която използвах за програмиране на ATtiny в първата си инструкция на 16. Това забавя процеса на качване, но понякога е необходимо да се позволи правилна комуникация между програмист и микроконтролер.

След като качите.hex файл в ATtiny, разкачете проводниците на програмиста от печатната платка. Припой на останалите компоненти, с изключение на обемисти SW1 ON/OFF превключвател и транзистори. Направете връзки от другата страна на платката с проводници. Покрийте цялата печатна платка с изключение на транзисторните подложки с алуминиево фолио, за да предпазите MOSFET от образуването на електростатичен разряд. Уверете се, че вашата станция за запояване е правилно заземена. Пинцетите, които използвате за поставяне на компоненти, трябва да бъдат антистатични ESD такива. Използвах няколко стари пинсети, които лежаха наоколо, но ги свързах към земята с тел. Можете първо да запоите BSS138 транзистори и да покриете ПХБ с повече фолио, когато приключат, защото P-каналните BSS84 MOSFET са особено уязвими към електростатичен разряд.

Припой SW1 последен, ъгъл на проводниците му, така че да изглежда подобно на SS14 диоди или танталови кондензатори. Ако проводниците SW1 са по-широки от подложките на печатни платки и имат късо съединение към други песни, отрежете ги, за да не създават проблеми. Използвайте прилично количество спойка, докато се присъединявате към SW1 с печатна платка, тъй като лентата, която ще държи печатната платка и рамката на очилата, ще премине директно върху SW1 и може да окаже известно напрежение върху спойките. Не поставих нищо в J1-J4, проводниците на LC панела ще бъдат запоени директно към печатни платки. Когато приключите, запоявайте проводници, които ще отидат към батерията, поставете батерията между тях и я фиксирайте на място с изолационна лента. Можете да използвате мултицет, за да проверите дали пълната печатна платка генерира променящи се напрежения на J1-J4 подложки. Ако не, измерете напрежението на по-ранни етапи, проверете за късо съединение, несвързани проводници, прекъснати следи. Когато вашата печатна платка генерира напрежения върху J1-J4, които се колебаят между 0V и 10-11V, можете да запоявате LC панели към J1-J4. Вие правите запояване или измервания само когато батерията е изключена.

Когато всичко е сглобено от електрическа гледна точка, можете да покриете задната част на печатната платка с изолационна лента и да съедините печатната платка с рамката на очилата, като поставите лента около тях. Скрийте проводниците, които свързват LC панелите към печатната платка на мястото, където е бил оригиналният капак на батерията.

Стъпка 5: Преглед на дизайна

От гледна точка на потребителя, Високоволтовите очила за променливо запушване работят по същия начин, както очилата, описани в първата ми инструкция. SW2, свързан към 15k резистор, променя честотата на устройствата (2.5Hz, 5.0Hz, 7.5Hz, 10.0Hz, 12.5Hz), а SW3, свързан към 22k резистор, се променя за колко време всяко око е запушено (L-10%: R-90%, L-30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). След като зададете настройки, трябва да изчакате около 10 секунди (10 секунди, без да докосвате никакви бутони), за да бъдат съхранени в EEPROM и заредени след изключване на захранването при следващото стартиране на устройството. Натискането на двата бутона едновременно задава стойности по подразбиране.

Въпреки това използвах само PB5 (RESET, ADC0) щифт на ATtiny като вход. Използвам ADC за четене на напрежение на изхода на делителя на напрежение, направен от R1-R3. Мога да променя това напрежение, като натисна SW2 и SW3. Напрежението никога не е достатъчно ниско, за да задейства RESET.

Диодите D1-D4 и кондензаторите C3-C6 образуват тристепенна помпа за зареждане на Диксън. Зареждащата помпа се задвижва от щифтове PB1 (OC0A) и PB1 (OC0B) на микроконтролера. Изходите OC0A и OC0B генерират две квадратни форми на вълната от 4687,5 Hz, които са фазово изместени с 180 градуса (когато OC0A е ВИСОК, OC0B е НИСКО и обратно). Промяната на напреженията върху щифтовете на микроконтролера изтласква напреженията върху плочите на кондензатора C3-C5 нагоре и надолу с +BATT напрежение. Диодите позволяват на заряда да тече от кондензатора, чиято горна плоча (тази, която е свързана с диоди) има по -високо напрежение спрямо тази, чиято горна плоча има по -ниско напрежение. Разбира се, диодите работят само в една посока, така че зарядът тече само в една посока, така че всеки следващ кондензатор в последователност се зарежда до напрежение, което е по -високо от предишния кондензатор. Използвах диоди на Шотки, тъй като те имат нисък спад на напрежението напред. При без натоварване умножението на напрежението е 3,93. От практическа гледна точка само натоварването на изходната помпа за зареждане са 100k резистори (токът преминава през 1 или 2 от тях едновременно). При това натоварване, изходното напрежение на зареждащата помпа е 3,93*(+BATT) минус около 1V, а ефективността на зареждащите помпи е приблизително 75%. D4 и C6 не увеличават напрежението, а само намаляват вълните на напрежението.

Резисторите Q1, Q4, Q7 и 100k преобразуват ниско напрежение от изходите на микроконтролера в напрежение от изхода на зареждащата помпа. Използвал съм MOSFET за задвижване на LC панели, защото токът преминава през техните врати само при промяна на напрежението на портата. Резисторите от 27 ома предпазват транзисторите от големи токове на пренапрежение.

Устройството консумира приблизително 1,5 mA.