Faraday for moro: en elektronisk batteriløs terning: 12 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:26

Det har vært stor interesse for muskeldrevne elektroniske enheter, hovedsakelig på grunn av suksessen til Perpetual Torch Perpetual Torch, også kjent som batteriløs LED-lommelykt. Den batteriløse fakkelen består av en spenningsgenerator for å drive lysdiodene, en elektronisk krets for å kondisjonere og lagre spenningen produsert av spenningsgeneratoren og høyeffektive hvite lysdioder. Den muskeldrevne spenningsgeneratoren er basert på Faradays lov, bestående av et rør med sylindriske magneter. Røret vikles med en spole med magnettråd. Når røret ristes, krysser magnetene lengden på røret frem og tilbake, og endrer dermed den magnetiske fluksen gjennom spolen og spolen produserer derfor en AC -spenning. Vi kommer tilbake til dette senere i Instructable. This Instructable viser deg hvordan du bygger en elektronisk, batterless terning. Et fotografi av den bygde enheten er sett nedenfor. Men først litt bakgrunn -

Trinn 1: En elektronisk terning

I stedet for en tradisjonell terning, er det fint og kult å bruke en elektronisk terning. Vanligvis vil en slik terning bestå av en elektronisk krets og en LED -skjerm. LED -displayet kan være et syv segment display som kan vise tall mellom 1 og 6 som vist nedenfor, eller for å etterligne det tradisjonelle terningsmønsteret, kan det bestå av 7 lysdioder arrangert som vist i den andre figuren. Begge terningdesignene har en bryter, som brukeren må trykke på når hun/han vil "kaste terningen" (eller "kaste terningen"?). Bryteren utløser en tilfeldig tallgenerator som er programmert i mikrokontrolleren, og det tilfeldige tallet vises deretter på displayet med syv segmenter eller LED -displayet. Når brukeren ønsker et nytt nummer, må du trykke på bryteren igjen.

Trinn 2: Strømforsyning for terningene

Begge designene vist i forrige trinn trenger en passende strømforsyning som kan hentes fra en veggvorter, en passende likeretter, utjevningskondensator og en passende +5V regulator. Hvis brukeren ønsker å overføre terningen, må veggvortransformatoren byttes ut med et passende batteri, si et 9V batteri. Andre alternativer for batteriet finnes, for eksempel for å kunne bruke terningene fra et enkelt AA- eller AAA -batteri, vil en normal lineær regulator ikke fungere. For å utlede +5V for terningoperasjonen må en passende DC-DC-omformer brukes. Figuren illustrerer en +5V strømforsyning som er egnet for terningdriften fra et 9V veggbatteri, og den andre figuren viser skjematisk en +5V strømforsyning fra et 1,5V AA- eller AAA-batteri med en TPS61070 boost DC-DC-omformer.

Trinn 3: Gratis kraft: Bruk musklene …

Dette trinnet beskriver den muskeldrevne spenningsgeneratoren. Generatoren består av et Perspex -rør på 6 tommers lengde og en ytre diameter på 15 mm. Den indre diameteren er 12 mm. Et spor på omtrent 1 mm dypt og 2 tommer langt er maskinert på rørets ytre overflate. Dette sporet er viklet med ca 1500 svinger med 30 SWG magnettråd. Et sett med tre sylindriske magneter med sjelden jord er plassert i røret. Magnetene er 10 mm i diameter og 10 mm i lengde. Etter at magnetene er satt inn i røret, blir endene på røret forseglet med sirkulære biter av bare PCB -materiale og limt med en todelt epoxy og med noen støtdempende puter inni (jeg brukte IC -emballasjeskum). Et slikt rør er tilgjengelig fra McMaster (mcmaster.com), delenummer: 8532K15. Magneter kan kjøpes fra amazingmagnets.com. Del # D375D.

Trinn 4: Ytelse for spenningsgenerator

Hvor godt fungerer muskelspenningsgeneratoren? Her er noen oscilloskopskjermbilder. Med milde rister gir generatoren omtrent 15V topp til topp. Kortslutningsstrømmen er ca 680mA. Ganske tilstrekkelig for dette prosjektet.

Trinn 5: Terningskjematisk

Dette trinnet viser kretsdiagrammet for terningene. Den består av en likeretterdiodebrokrets for å rette opp AC -spenningen produsert av Faraday -generatoren og filtrert med en 4700uF/25V elektrolytisk kondensator. Kondensatorspenningen reguleres med en LDO, LP-2950 med en 5V utgangsspenning, som brukes til å gi forsyningsspenning til resten av kretsen, bestående av en mikrokontroller og lysdioder. Jeg brukte 7 høyeffektive 3 mm blå lysdioder i gjennomsiktig emballasje, ordnet i "terning" -form. Lysdiodene styres av en 8-pinners AVR-mikrokontroller, ATTiny13. Spenningsutgangen fra faraday -generatoren er en pulsert utgang. Denne pulserende utgangen er betinget ved hjelp av en motstand (1.2KOhm) og en Zenerdiode (4.7V). De kondisjonerte spenningspulsene blir registrert av mikrokontrolleren for å avgjøre om røret ristes. Så lenge røret ristes, venter mikrokontrolleren. Når brukeren slutter å riste på røret, genererer mikrokontrolleren et tilfeldig tall ved hjelp av en intern 8-biters timer som fungerer i friløpsmodus og sender ut det tilfeldige tallet mellom 1 og 6 på utgangs-LEDene. Mikrokontrolleren venter igjen på at brukeren skal riste røret igjen. Når lysdiodene viser et tilfeldig tall, er den tilgjengelige ladningen på kondensatoren tilstrekkelig til å tenne lysdiodene i en gjennomsnittlig tid på omtrent 10 sekunder. For å få et nytt tilfeldig tall, må brukeren riste røret et par ganger igjen.

Trinn 6: Programmering av mikrokontrolleren

Tiny13 -mikrokontrolleren opererer med en intern RC -oscillator som er programmert til å generere 128KHz klokkesignal. Dette er det laveste klokkesignalet som Tiny13 kan generere internt og er valgt for å minimere strømmen som forbrukes av mikrokontrolleren. Kontrolleren er programmert i C ved hjelp av AVRGCC -kompilatoren og flytdiagrammet er vist her. Sikringsbitene for kontrolleren er også Jeg brukte STK500 til å programmere min lille, men du kan referere til denne instruksjonsboken hvis du foretrekker en AVR Dragon programmerer: https://www.instructables.com/id/Help%3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- til-8-biters-AVR-Pr/

Trinn 7: Kontrollprogramvare

/*Elektronisk batteri Mindre terninger*//*Dhananjay Gadre*//*20. september 2007*//*Tiny13 -prosessor @ 128KHz intern RC -oscillator*//*7 lysdioder tilkoblet som følger LED0 - PB1LED1, 2 - PB2LED3, 4 - PB3LED5, 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4 Pulsinngang fra spolen er på PB0*/ #include #include #include #includeconst char ledcode PROGMEM = {0xfc, 0xee, 0xf8, 0xf2, 0xf0, 0xe2, 0xfe}; main () {unsigned char temp = 0; int count = 0; DDRB = 0xfe; /*PB0 er input*/TCCR0B = 2; /*divider med 8*/TCCR0A = 0; TCNT0 = 0; PORTB = 254; /*deaktiver alle lysdioder*/mens (1) {/*venter på at pulsen skal gå høyt*/mens ((PINB & 0x01) == 0); _forsinkelse_loop_2 (50); /*vent på at pulsen blir lav*/ while ((PINB & 0x01) == 0x01); _forsinkelse_loop_2 (50); telle = 5000; mens ((count> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {count--; } hvis (count == 0) /* ikke mer puls, så vis et tilfeldig tall* / {PORTB = 0xfe; /*alle lysdioder av*/ _delay_loop_2 (10000); temp = TCNT0; temp = temp%6; temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp]); PORTB = temp; }}}

Trinn 8: Montering av kretsen

Her er noen bilder av monteringsstadiene til de elektroniske terningene. Den elektroniske kretsen er satt sammen på et perfboard som er smalt nok til å gå i et perspexrør. Et identisk perspex -rør som brukes til spenningsgeneratoren, brukes til å omslutte den elektroniske kretsen.

Trinn 9: Fullført montering

Faraday spenningsgeneratoren og den elektroniske terningskretsen er nå koblet sammen, mekanisk og elektrisk. Utgangsterminalene til spenningsgeneratorrøret er koblet til 2-pinners inngangskontakt på den elektroniske terningskretsen. Begge rørene er bundet sammen med et kabelbinder og for ekstra sikkerhet, limt sammen med en 2-delt epoxy. Jeg brukte AralditeAraldite.

Trinn 10: Bruke batteriløse elektroniske terninger

Når monteringen er fullført og de to rørene er festet sammen, er terningen klar til bruk. Bare rist den et par ganger, så vises et tilfeldig tall. Rist den igjen, og en annen tilfeldig dukker opp. En video av terningene i aksjon er her, også lagt ut i denne Instructables-videoen:

Trinn 11: Referanser og designfiler

Dette prosjektet er basert på mine tidligere publiserte artikler. nemlig:

1. "Power Generator for Portable Applications", Circuit Cellar, October2006 2. "Kinetic Remote Control", Make:, November 2007, Issue 12. C kildekodefilen er tilgjengelig her. Siden prosjektet først ble prototypet, laget jeg PCB ved hjelp av ørn. Slik ser det ut nå. Eagle skjematisk og tavlefiler er her. Vær oppmerksom på at komponentene på den siste PCB -en er sammenlignet med prototypen litt annerledes. Oppdatering (15. september 2008): Liste over filer er lagt til

Trinn 12: Jeg vet at du vil ha mer

En elektronisk terning med bare ett display? Men jeg spiller mange kamper som trenger to terninger sier du. OK, jeg vet at du vil ha det. Her er det jeg har prøvd å bygge. Jeg har PCB for denne nyere versjonen klar, og venter bare på litt ledig tid for å fullføre koden og teste brettet. Jeg legger ut et prosjekt her når det er fullført … Nyt så enkelt terningen..