Фарадей за забавление: електронно зарче без батерии: 12 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:55

Имаше голям интерес към електронните устройства, задвижвани от мускули, до голяма степен се дължи на успеха на Perpetual TorchPerpetual Torch, известен също като LED факел без батерии. Факелът без батерии се състои от генератор на напрежение за захранване на светодиодите, електронна верига за кондициониране и съхраняване на напрежението, генерирано от генератора на напрежение, и високоефективни бели светодиоди. Генераторът на напрежение, задвижван от мускули, се основава на закона на Фарадей, състоящ се от тръба с цилиндрични магнити. Тръбата се навива с намотка от магнитна жица. Тъй като тръбата се разклаща, магнитите преминават по дължината на тръбата напред и назад, като по този начин променят магнитния поток през бобината и следователно бобината произвежда променливо напрежение. Ще се върнем към това по -късно в Instructable. This Instructable ви показва как да изградите електронни зарове без удар. Снимка на построената единица се вижда по -долу. Но първо малко фон -

Стъпка 1: Електронно зарче

Вместо традиционни зарове, е хубаво и готино да използвате електронни зарове. Обикновено такова зарче ще се състои от електронна схема и LED дисплей. LED дисплеят може да бъде седем сегментен дисплей, който може да показва числа между 1 и 6, както е показано по -долу или може би, за да имитира традиционния модел на зарове, може да се състои от 7 светодиода, подредени, както е показано на втората фигура. И двата дизайна на зарове имат превключвател, който потребителят трябва да натисне, когато иска да „хвърли заровете“(или „да хвърли кубчето“?). Превключвателят задейства програмиран в микроконтролера генератор на случайни числа и след това случайният номер се показва на седем сегментния дисплей или LED дисплея. Когато потребителят иска нов номер, превключвателят трябва да бъде натиснат отново.

Стъпка 2: Захранване за заровете

И двата дизайна, показани в предишната стъпка, се нуждаят от подходящо захранване, което може да бъде получено от брадавица на стената, подходящ токоизправител, изглаждащ кондензатор и подходящ регулатор +5V. Ако потребителят желае преносимостта на заровете, тогава трансформаторът за брадавици на стената трябва да бъде заменен с подходяща батерия, да речем 9V батерия. Съществуват и други опции за батерията, например, за да можете да управлявате заровете от една батерия AA или AAA, нормален линеен регулатор няма да работи. За да се извлече +5V за операцията със зарове, трябва да се използва подходящ DC-DC преобразувател от тип усилване. Фигура илюстрира +5V захранване, подходящо за работа със зарове от стенна 9V батерия, а другата фигура показва схемата за +5V захранване от батерия тип 1.5V AA или AAA, използвайки TPS61070 усилващ DC-DC преобразувател.

Стъпка 3: Свободна мощност: Използвайте мускулите си …

Тази стъпка описва генератора на напрежение, захранван от мускули. Генераторът се състои от тръба Perspex с дължина 6 инча и външен диаметър 15 мм. Вътрешният диаметър е 12 мм. На външната повърхност на тръбата се обработва жлеб с дълбочина около 1 мм и дължина 2 инча. Този жлеб е навит с около 1500 оборота с 30 SWG магнитна жица. В тръбата е поставен набор от три редкоземни цилиндрични магнита. Магнитите са с диаметър 10 мм и дължина 10 мм. След като поставите магнитите в тръбата, краищата на тръбата се запечатват с кръгли парчета от гола ПХБ материал и се залепват с двукомпонентна епоксидна смола и с някои амортизиращи подложки вътре (използвах IC опаковъчна пяна). Такава тръба се предлага от McMaster (mcmaster.com), номер на част: 8532K15. Магнитите могат да бъдат закупени от amazingmagnets.com. Част # D375D.

Стъпка 4: Производителност на генератора на напрежение

Колко добре работи генераторът на напрежение на мускулите? Ето няколко екранни снимки с осцилоскоп. С леко разклащане, генераторът осигурява около 15V пик до пик. Токът на късо съединение е около 680mA. Напълно достатъчно за този проект.

Стъпка 5: Схема на зарове

Тази стъпка показва електрическата схема на заровете. Състои се от токоизправителна диодна мостова верига за коригиране на променливотоково напрежение, генерирано от генератора на Фарадей и филтрирано с електролитен кондензатор 4700uF/25V. Напрежението на кондензатора се регулира с LDO, LP-2950 с изходно напрежение 5V, което се използва за осигуряване на захранващо напрежение към останалата част на веригата, състоящо се от микроконтролер и светодиоди. Използвах 7 високоефективни 3 мм сини светодиода в прозрачна опаковка, подредени под формата на „зарове“. Светодиодите се управляват от 8-пинов AVR микроконтролер, ATTiny13. Изходното напрежение от генератора на Фарадей е импулсен изход. Този импулсен изход е обусловен с помощта на резистор (1.2KOhm) и ценеров диод (4.7V). Условните импулси на напрежение се засичат от микроконтролера, за да се определи дали тръбата се разклаща. Докато тръбата се разклаща, микроконтролерът чака. След като потребителят спре да разклаща тръбата, микроконтролерът генерира произволно число, използвайки вътрешен 8-битов таймер, работещ в режим на свободна работа и извежда произволното число между 1 и 6, на изходните светодиоди. След това микроконтролерът отново чака потребителят да разклати тръбата отново. След като светодиодите показват произволно число, наличният заряд на кондензатора е достатъчен, за да светне светодиодите за средно време от около 10 секунди. За да получи ново произволно число, потребителят трябва да разклати тръбата отново няколко пъти.

Стъпка 6: Програмиране на микроконтролера

Микроконтролерът Tiny13 работи с вътрешен RC осцилатор, програмиран да генерира тактов сигнал 128KHz. Това е най -ниският тактов сигнал, който Tiny13 може да генерира вътрешно и е избран да минимизира консумирания от микроконтролера ток. Контролерът е програмиран на C с помощта на компилатора AVRGCC и схемата на потока е показана тук. Битовете с предпазители за контролера също са Използвах STK500 за програмиране на моя Tiny, но можете да се обърнете към тази инструкция, ако предпочитате AVR Dragon програмист: https://www.instructables.com/id/Help%3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- към-8-бит-AVR-Pr/

Стъпка 7: Контрол на софтуера

/*Електронна батерия По -малко зарове*//*Dhananjay Gadre*//*20 септември 2007* 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4 Импулсният вход от бобината е на PB0*/ #include #include #include #includeconst char ledcode PROGMEM = {0xfc, 0xee, 0xf8, 0xf2, 0xf0, 0xe2, 0xfe}; main () { char temp = 0; int count = 0; DDRB = 0xfe; /*PB0 е вход*/TCCR0B = 2; /*разделете на 8*/TCCR0A = 0; TCNT0 = 0; PORTB = 254; /*забранете всички светодиоди*/while (1) {/*изчакайте импулсът да се повиши*/while ((PINB & 0x01) == 0); _delay_loop_2 (50); /*изчакайте пулсът да намалее*/ while ((PINB & 0x01) == 0x01); _delay_loop_2 (50); брой = 5000; while ((count> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {count--; } if (count == 0) /* няма повече пулс, така че покажете произволно число* / {PORTB = 0xfe; /*всички светодиоди са изключени*/ _delay_loop_2 (10000); temp = TCNT0; temp = temp%6; temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp]); PORTB = температура; }}}

Стъпка 8: Сглобяване на веригата

Ето няколко снимки от етапите на сглобяване на електронните зарове. Електронната верига е сглобена на перфорирана дъска, достатъчно тясна, за да влезе в тръба от перспекс. За ограждане на електронната верига се използва идентична тръба от перспекс, използвана за генератора на напрежение.

Стъпка 9: Завършен монтаж

Генераторът на напрежение Фарадей и електронната схема на заровете вече са свързани заедно, механично и електрически. Изходните клеми на тръбата на генератора на напрежение са свързани към 2-пиновия входен конектор на електронната верига за зарове. И двете тръби са свързани заедно с кабелна връзка и за допълнителна безопасност, залепени заедно с 2-частна епоксидна смола. Използвах AralditeAraldite.

Стъпка 10: Използване на електронни зарове без батерии

След като монтажът е завършен и двете тръби са закрепени заедно, заровете са готови за употреба. Просто го разклатете няколко пъти и ще се появи произволно число. Разклатете го отново и се появява друг случаен случай. Видеоклип на заровете в действие е тук, също публикуван във видеото на Instructables:

Стъпка 11: Препратки и файлове за проектиране

Този проект се основава на моите публикувани по -рано статии. а именно:

1. "Генератор на мощност за преносими приложения", Изходна верига, октомври 2006 г. 2. "Кинетично дистанционно управление", марка:, ноември 2007 г., брой 12. Файлът с изходния код на C е достъпен тук. Тъй като проектът за първи път беше прототипиран, направих печатна платка с орел. Ето как изглежда сега. Схематичните и бордови файлове на Eagle са тук. Моля, обърнете внимание, че в сравнение с прототипа, компонентите на крайната печатна платка са подредени малко по -различно. Актуализация (15 септември 2008 г.): Добавен е спецификационен файл

Стъпка 12: Знам, че искаш повече

Електронно зарче само с един дисплей? Но аз играя много игри, които се нуждаят от две зарове. Добре, знам, че искаш това. Ето какво се опитвам да изградя. Имам готова платка за тази по -нова версия, просто чакам малко свободно време за попълване на кода и тестване на платката. Ще публикувам проект тук, след като приключи … До тогава се наслаждавайте на единичните зарове..