Faraday for Fun: isang Electronic Batteryless Dice: 12 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Nagkaroon ng maraming interes sa mga elektronikong aparato na pinapatakbo ng kalamnan, dahil sa malaking bahagi sa tagumpay ng Perpetual TorchPerpetual Torch, na kilala rin bilang LED na tanglaw na walang baterya. Ang baterya na walang baterya ay binubuo ng isang generator ng boltahe upang mapagana ang mga LED, isang elektronikong circuit upang kundisyon at iimbak ang boltahe na ginawa ng boltahe na generator at mataas na kahusayan ng mga puting LED. Ang generator ng boltahe na pinapatakbo ng kalamnan ay batay sa batas ni Faraday, na binubuo ng isang tubo na may mga cylindrical magnet. Ang tubo ay sugat ng isang likid ng magnet wire. Tulad ng pag-alog ng tubo, daanan ng mga magnet ang haba ng tubo pabalik-balik, sa gayon ay binabago ang magnetic flux sa pamamagitan ng coil at ng coil samakatuwid ay gumagawa ng isang boltahe ng AC. Babalikan natin ito sa paglaon sa Instructable. Ipinapakita sa iyo ng Instructable na ito kung paano bumuo ng isang elektronikong, batterless dice. Ang isang larawan ng built built na yunit ay makikita sa ibaba. Ngunit unang ilang background -

Hakbang 1: Isang Elektronikong Dice

Sa halip na isang tradisyonal na dice, maganda at cool na gumamit ng isang electronic dice. Karaniwan tulad ng isang dice ay binubuo ng isang electronic circuit at isang LED display. Ang LED display ay maaaring isang pitong segment display na maaaring magpakita ng mga numero sa pagitan ng 1 at 6 tulad ng nakikita sa ibaba o marahil, upang gayahin ang tradisyonal na pattern ng dice, maaari itong binubuo ng 7 LEDs na nakaayos tulad ng ipinakita sa pangalawang pigura. Ang parehong mga disenyo ng dice ay may switch, kung saan kailangang pindutin ng gumagamit kapag nais niyang "i-roll ang dice" (o "roll the die"?). Ang switch ay nagpapalitaw ng isang random number generator na naka-program sa microcontroller at ang random na numero ay ipinapakita sa pitong segment na display o sa LED display. Kapag nais ng gumagamit ng isang bagong numero, ang switch ay kailangang mapindot muli.

Hakbang 2: Power Supply para sa Dice

Ang parehong mga disenyo na ipinakita sa nakaraang hakbang ay nangangailangan ng isang naaangkop na supply ng kuryente na maaaring makuha mula sa isang kulugo sa dingding, isang naaangkop na rectifier, smoothening capacitor at isang naaangkop na + 5V regulator. Kung nais ng gumagamit ang kakayahang dalhin ng dice, kung gayon ang transpormer ng wall wart ay dapat mapalitan ng isang angkop na baterya, sabihin ang isang 9V na baterya. Ang iba pang mga pagpipilian para sa baterya ay mayroon, halimbawa, upang maipatakbo ang dice mula sa isang solong baterya ng AA o AAA, ang isang normal na linear regulator ay hindi gagana. Upang makuha ang + 5V para sa operasyon ng dice, dapat gamitin ang isang angkop na uri ng boost DC-DC converter. Ang larawan ay naglalarawan ng isang supply ng kuryente na + 5V na angkop para sa operasyon ng dice mula sa isang baterya ng pader na 9V at ipinapakita ng iba pang pigura ang iskema para sa isang supply ng kuryente na + 5V mula sa isang baterya na 1.5V AA o AAA na gumagamit ng isang TPS61070 boost DC-DC converter.

Hakbang 3: Libreng Kapangyarihan: Gamitin ang Iyong Mga kalamnan …

Inilalarawan ng hakbang na ito ang generator ng boltahe na pinapatakbo ng kalamnan. Ang generator ay binubuo ng isang Perspex tube na 6 na pulgada ang haba at isang panlabas na diameter na 15 mm. Ang panloob na lapad ay 12 mm. Ang isang uka na halos 1 mm ang lalim at 2 pulgada ang haba ay na-machining sa panlabas na ibabaw ng tubo. Ang uka na ito ay nasugatan ng humigit-kumulang na 1500 na liko na may 30 SWG magnet wire. Ang isang hanay ng tatlong mga bihirang-lupa na cylindrical na magnet ay inilalagay sa tubo. Ang mga magnet ay 10 mm ang lapad at 10 mm ang haba. Matapos ipasok ang mga magnet sa tubo, ang mga dulo ng tubo ay tinatakan ng pabilog na mga piraso ng hubad na materyal na PCB at nakadikit sa isang dalawang bahagi epoxy at may ilang mga shock absorbing pad sa loob (Gumamit ako ng IC packaging foam). Ang nasabing tubo ay magagamit mula sa McMaster (mcmaster.com), bahagi ng numero: 8532K15. Maaaring mabili ang mga magnet mula sa amazingmagnets.com. Bahagi # D375D.

Hakbang 4: Pagganap ng Generator ng Boltahe

Gaano kahusay gumagana ang generator ng boltahe ng lakas ng kalamnan? Narito ang ilang mga pag-shot ng screen ng oscilloscope. Sa banayad na pagyanig, nagbibigay ang generator ng tungkol sa 15V rurok hanggang rurok. Ang kasalukuyang kasalukuyang circuit ay tungkol sa 680mA. Sapat na sapat para sa proyektong ito.

Hakbang 5: Dice Schematic

Ipinapakita ng hakbang na ito ang circuit diagram para sa dice. Ito ay binubuo ng isang rectifier diode bridge circuit upang maitama ang boltahe ng AC na ginawa ng generator ng Faraday at sinala gamit ang 4700uF / 25V electrolytic capacitor. Ang boltahe ng capacitor ay kinokontrol ng isang LDO, LP-2950 na may isang boltahe ng output na 5V, na ginagamit upang magbigay ng boltahe ng suplay sa natitirang circuit, na binubuo ng isang microcontroller at LEDs. Gumamit ako ng 7 mataas na kahusayan na 3-mm na asul na mga LED sa transparent na packaging, na nakaayos sa form na 'dice'. Ang mga LED ay kinokontrol ng isang 8-pin AVR microcontroller, ang ATTiny13. Ang output ng boltahe mula sa faraday generator ay isang pulsed output. Ang pulsed output na ito ay nakakondisyon sa tulong ng isang risistor (1.2KOhm) at isang Zener diode (4.7V). Ang mga nakakondisyon na boltahe na pulso ay nadama ng microcontroller upang matukoy kung ang tubo ay naiiling. Hangga't ang tubo ay inalog, naghihintay ang microcontroller. Kapag ang gumagamit ay tumigil sa pag-alog ng tubo, ang microcontroller ay bumubuo ng isang random na numero, gamit ang isang panloob na 8-bit timer na tumatakbo sa libreng mode na tumatakbo at naglalabas ng random na numero sa pagitan ng 1 at 6, sa mga output na LED. Naghihintay muli ang microcontroller para sa gumagamit na iling muli ang tubo. Kapag ang mga LED ay nagpapakita ng isang random na numero, ang magagamit na pagsingil sa kapasitor ay sapat na upang magaan ang mga LED sa isang average na oras ng halos 10 segundo. Upang makakuha ng isang bagong random na numero, ang gumagamit ay dapat na iling muli ang tubo ng ilang beses.

Hakbang 6: Programming ang Microcontroller

Ang Tiny13 microcontroller ay nagpapatakbo ng isang panloob na RC oscillator na naka-program upang makabuo ng signal ng orasan na 128KHz. Ito ang pinakamababang signal ng orasan na ang Tiny13 ay maaaring makabuo ng panloob at napili upang i-minimize ang kasalukuyang natupok ng microcontroller. Ang controller ay na-program sa C gamit ang AVRGCC compiler at ang flow chart ay ipinapakita dito. ipinakita dito. Ginamit ko ang STK500 upang i-program ang aking Tiny, ngunit maaari kang mag-refer sa Instructable na ito kung mas gusto mo ang isang AVR Dragon programmer: https://www.instructables.com/id/Help%3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- to-8-Bit-AVR-Pr /

Hakbang 7: Kontrolin ang Software

/ * Electronic baterya Mas Mababang Dice * // * Dhananjay Gadre * // * Ika-20 ng Setyembre 2007 * // * Tiny13 Processor @ 128KHz internal RC oscillator * // * 7 LEDs na konektado tulad ng sumusunodLED0 - PB1LED1, 2 - PB2LED3, 4 - PB3LED5, 6 - Ang PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4Pulse input mula sa coil ay nasa PB0 * / # isama ang # isama ang #include #includeconst char ledcode PROGMEM = {0xfc, 0xee, 0xf8, 0xf2, 0xf0, 0xe2, 0xfe}; main () {unsigned char temp = 0; int count = 0; DDRB = 0xfe; / * Ang PB0 ay input * / TCCR0B = 2; / * hatiin ng 8 * / TCCR0A = 0; TCNT0 = 0; PORTB = 254; / * huwag paganahin ang lahat ng mga LED * / habang (1) {/ * maghintay para sa mataas na pulso * / habang ((PINB & 0x01) == 0); _delay_loop_2 (50); / * hintayin ang pulso na maging mababa * / habang ((PINB & 0x01) == 0x01); _delay_loop_2 (50); bilang = 5000; habang ((count> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {count--; } kung (count == 0) / * wala nang pulso kaya magpakita ng isang random na numero * / {PORTB = 0xfe; / * lahat ng mga LED off * / _delay_loop_2 (10000); temp = TCNT0; temp = temp% 6; temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp]); PORTB = temp; }}}

Hakbang 8: Pag-iipon ng Circuit

Narito ang ilang mga larawan ng mga yugto ng pagpupulong ng electronic dice. Ang electronic circuit ay binuo sa isang perfboard na sapat na makitid upang makapunta sa isang tube ng perspex. Ang isang magkaparehong tubo ng perspex tulad ng ginamit para sa boltahe generator, ay ginagamit upang maipaloob ang elektronikong circuit.

Hakbang 9: Nakumpleto na ang Assembly

Ang generator ng Faraday Voltage at ang electronic dice circuit ay magkakabit na ngayon, mekanikal at elektrisiko. Ang mga terminal ng output ng tubo ng generator ng boltahe ay konektado sa 2-pin input konektor ng electronic dice circuit. Ang parehong mga tubo ay nakatali kasama ang isang kurbatang kurbata at para sa labis na kaligtasan, nakadikit kasama ng isang 2-bahagi epoxy. Gumamit ako ng AralditeAraldite.

Hakbang 10: Paggamit ng Batteryless Electronic Dice

Kapag ang pagpupulong ay kumpleto na at ang dalawang tubo ay na-secure nang magkasama, ang dice ay handa nang gamitin. Iling lamang ito ng ilang beses at lilitaw ang isang random na numero. Iling muli ito at isa pang random ang lumabas. Ang isang video ng dice na kumikilos ay narito, nai-post din sa video na Instructables na ito:

Hakbang 11: Mga Sanggunian at Disenyo ng Mga File

Ang proyektong ito ay batay sa dati kong nai-publish na mga artikulo. namely:

1. "Power Generator for Portable Applications", Circuit Cellar, Oktubre2006 2. "Kinetic Remote Control", Gumawa:, Nobyembre 2007, Isyu 12. Ang C source code file ay magagamit dito. Dahil ang proyekto ay unang prototyped, gumawa ako ng PCB gamit ang agila. Narito ang hitsura nito ngayon. Narito ang mga eskematiko ng Eagle at board file. Mangyaring tandaan na kumpara sa prototype, ang mga bahagi sa huling PCB ay nakaayos nang bahagyang naiiba. Update (Ika-15 ng Setyembre 2008): Naidagdag ang file ng BOM

Hakbang 12: Alam Ko Na Gusto Mo Pa

Isang electronic dice na may isang display lang? Ngunit naglalaro ako ng maraming mga laro na nangangailangan ng dalawang dice na sinasabi mo. OK, alam kong gusto mo yun. Narito ang sinusubukan kong buuin. Mayroon akong PCB para sa mas bagong bersyon na ito, naghihintay lamang para sa ilang libreng oras upang makumpleto ang code at subukan ang board. Magpo-post ako ng isang proyekto dito sa sandaling ito ay kumpleto na … Hanggang sa masisiyahan ang solong dice..