Kegigihan Penglihatan Fidget Spinner: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Ini adalah fidget spinner yang menggunakan kesan Persistence of Vision yang merupakan ilusi optik di mana beberapa gambar diskrit bergabung menjadi satu gambar dalam minda manusia.

Teks atau grafik dapat diubah melalui pautan Tenaga Rendah Bluetooth dengan menggunakan aplikasi PC yang telah saya atur di LabVIEW atau dengan menggunakan aplikasi BLE telefon pintar yang tersedia secara bebas.

Semua fail ada. Skema dan firmware dilampirkan pada Instructable ini. Fail gerber boleh didapati di pautan ini kerana saya tidak dapat memuat naik fail zip di sini: Gerbers

Langkah 1: Perbezaan Antara Peranti POV Lain di Pasaran

Salah satu ciri yang paling penting adalah bahawa grafik yang dipaparkan tidak bergantung pada kecepatan putaran berkat penyelesaian inovatifnya untuk menjaga jejak sudut putaran. Bermaksud bahawa grafik yang dipaparkan dirasakan sama pada kedua, kecepatan putaran yang lebih tinggi dan lebih rendah (misalnya, ketika fidget spinner semakin perlahan ketika dipegang di tangan). Lebih lanjut mengenai perkara ini dalam Langkah 3.

Ini juga merupakan salah satu perbezaan utama antara pelbagai peranti POV di pasaran (jam POV, dll.) Yang mesti mempunyai kelajuan putaran tetap agar gambar dapat dipaparkan dengan betul. Perlu juga diperhatikan bahawa semua komponen dipilih untuk menggunakan penggunaan tenaga serendah mungkin dalam usaha memanjangkan hayat bateri

Langkah 2: Penerangan Teknikal

Ia menggunakan mikrokontroler Microchip PIC 16F1619 yang dipertingkatkan sebagai terasnya. MCU mempunyai periferal Timer Angular terbina dalam yang menggunakan sensor Hall omnipolar DRV5033 dan satu magnet untuk mengesan sudut putaran semasa.

Grafik dipaparkan dengan menggunakan 32 LED, 16 hijau dan 16 diod pemancar cahaya merah (arus nominal 2mA). Diod didorong oleh dua pemacu daftar pemalar arus tetap 16 saluran TLC59282 yang disambungkan dalam rantaian daisy. Untuk memiliki akses jarak jauh ke peranti, ada modul Bluetooth Low Energy RN4871 yang berkomunikasi dengan mikrokontroler melalui antara muka UART. Peranti boleh diakses dari komputer peribadi atau telefon pintar. Peranti dihidupkan dengan menggunakan butang sentuh kapasitif yang tertanam di bawah topeng solder pada papan litar bercetak. Keluaran dari IC PCF8883 kapasitif dimasukkan ke pintu logik OR BU4S71G2. Input lain ke gerbang OR adalah isyarat dari MCU. Keluaran dari gerbang OR disambungkan ke pin Aktifkan penukar step-down TPS62745. Dengan menggunakan persediaan ini saya dapat menghidupkan / mematikan peranti dengan hanya menggunakan satu butang sentuh. Butang kapasitif juga dapat digunakan untuk mengubah antara mode operasi yang berbeda atau misalnya untuk menghidupkan radio bluetooth hanya bila diperlukan untuk menjimatkan tenaga.

Langkah ke bawah penukar TPS62745 menukar nominal 6V dari bateri ke 3.3V yang stabil. Saya memilih penukar ini kerana ia mempunyai kecekapan tinggi dengan beban ringan, arus sepi rendah, beroperasi dengan gegelung 4.7uH kecil, ia mempunyai suis voltan input bersepadu yang saya gunakan untuk mengukur kapasiti bateri dengan penggunaan arus minimum dan voltan keluaran adalah pengguna- boleh dipilih oleh empat input dan bukannya perintang maklum balas (mengurangkan BOM). Peranti akan tidur secara automatik setelah 5 minit tidak aktif. Penggunaan semasa tidur kurang dari 7uA.

Bateri terletak di bahagian belakang seperti yang ditunjukkan dalam foto.

Langkah 3: Menjaga Trek Sudut Putaran

Sudut putaran dilacak "oleh perkakasan" dan bukan dengan perisian yang bermaksud bahawa CPU mempunyai lebih banyak masa yang ada untuk melakukan tugas-tugas lain. Untuk itu saya telah menggunakan periferal Angular Timer yang dibina di dalam mikrokontroler PIC 16F1619 yang digunakan.

Input ke Angular Timer adalah isyarat dari Hall Hall DRV5033. Sensor Hall akan menghasilkan nadi setiap kali magnet melaluinya. Sensor Hall terletak di bahagian berputar peranti sementara magnet terletak pada bahagian statik yang mana pengguna memegang peranti tersebut. Oleh kerana saya hanya menggunakan satu magnet yang bermaksud bahawa sensor Hall akan menghasilkan denyutan yang berulang setiap 360 °. Pada masa yang sama Angular Timer akan menghasilkan 180 denyutan per revolusi di mana setiap denyut mewakili 2 ° putaran. Saya memilih 180 denyutan, dan bukan 360 ° misalnya, kerana saya mendapati jarak 2 ° adalah jarak yang sempurna antara dua lajur watak yang dicetak. Pemasa Sudut menangani semua pengiraan itu secara automatik dan akan disesuaikan secara automatik jika masa antara kedua denyut sensor berubah kerana halaju putaran berubah. Posisi magnet dan sensor Hall ditunjukkan pada foto yang dilampirkan.

Langkah 4: Akses Jauh

Saya mahukan cara untuk menukar teks paparan secara dinamik dan bukan hanya dengan keras memasukkannya ke dalam kod. Saya memilih BLE kerana menggunakan tenaga yang sangat kecil dan cip terpakai RN4871 hanya berdimensi 9x11.5 mm.

Melalui pautan BT adalah mungkin untuk mengubah teks yang dipaparkan dan warnanya - merah atau hijau. Tahap bateri juga dapat dipantau untuk mengetahui kapan tiba masanya untuk mengganti bateri. Peranti ini dapat dikendalikan melalui aplikasi komputer yang diprogramkan dalam lingkungan pengaturcaraan grafik LabVIEW atau dengan menggunakan aplikasi BLE smartphone yang tersedia secara bebas yang memiliki kemampuan untuk langsung menulis ke Karakteristik BLE yang dipilih dari peranti yang disambungkan. Untuk menghantar maklumat dari PC / telefon pintar ke peranti saya menggunakan satu Perkhidmatan dengan tiga Karakteristik, masing-masing dikenal pasti oleh Pegangan.

Langkah 5: Aplikasi PC

Di sudut kiri atas, kami mempunyai kawalan untuk memulakan aplikasi pelayan National Instruments BLE. Itu adalah aplikasi baris perintah dari NI yang mewujudkan jambatan antara modul BLE pada komputer dan LabVIEW. Ia menggunakan protokol HTTP untuk berkomunikasi. Sebab penggunaan aplikasi ini adalah kerana LabVIEW hanya mempunyai sokongan asli untuk Bluetooth Classic dan bukan untuk BLE.

Setelah berjaya disambungkan, alamat MAC dari peranti yang disambungkan akan dipaparkan di sebelah kanan dan bahagian itu tidak berwarna kelabu lagi. Di sana kita dapat mengatur grafik bergerak dan warnanya atau hanya mengirim beberapa corak untuk menyalakan atau mematikan LED ketika peranti tidak berputar, saya telah menggunakannya untuk tujuan pengujian.

Langkah 6: Fon

Fon abjad Inggeris dihasilkan menggunakan perisian yang tersedia secara bebas "The Dot Factory" tetapi saya perlu membuat beberapa pengubahsuaian sebelum memuat naiknya ke mikrokontroler.

Sebabnya ialah susun atur PCB yang "tidak teratur", yang bermaksud output 0 dari pemacu LED mungkin tidak disambungkan ke LED 0 pada PCB, OUT 1 tidak disambungkan ke LED 1 melainkan ke LED15 misalnya, dan dan lain-lain.. Sebab lain ialah perisian hanya dibenarkan menghasilkan fon 2x8bit tetapi peranti ini mempunyai 16 LED untuk setiap warna jadi saya memerlukan fon tinggi 16 bit. Oleh itu, saya perlu membuat perisian yang akan menukar beberapa bit untuk mengimbangi susun atur PCB dan menggabungkannya menjadi satu nilai 16bit. Oleh kerana itu, saya mengembangkan aplikasi yang terpisah di LabVIEW yang menjadikan fon yang dihasilkan di "The Dot Factory" sebagai input dan mengubahnya agar sesuai dengan keperluan projek ini. Oleh kerana susun atur PCB LED merah dan hijau berbeza, saya perlu menggunakan dua fon. Keluaran untuk fon hijau ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Langkah 7: Pengaturcaraan Jig

Pada gambar anda dapat melihat jig pengaturcaraan yang digunakan untuk memprogram perangkat.

Oleh kerana, setelah setiap pengaturcaraan, saya perlu mengambil peranti dan memutarnya untuk melihat perubahan yang saya tidak mahu gunakan tajuk pengaturcaraan standard atau hanya menyolder kabel pengaturcaraan. Saya menggunakan pin Pogo yang mempunyai pegas kecil di dalamnya sehingga mereka pas dengan ketat pada lubang pada PCB. Dengan menggunakan persediaan ini, saya dapat memprogram mikrokontroler dengan sangat pantas dan tidak perlu bimbang tentang kabel pengaturcaraan atau pateri yang tersisa setelah memotong kabel tersebut.

Langkah 8: Kesimpulannya

Sebagai kesimpulan, saya ingin menunjukkan bahawa dengan menggunakan periferal Angul Timer saya berjaya mencapai peranti POV yang tidak bergantung pada halaju putaran, jadi kualiti grafik yang dipaparkan tetap sama pada kedua-dua kelajuan yang lebih tinggi dan lebih rendah.

Dengan reka bentuk yang teliti berjaya menerapkan penyelesaian tenaga rendah yang akan memanjangkan hayat bateri. Mengenai kekurangan projek ini, saya ingin menunjukkan bahawa tidak ada cara untuk mengecas bateri terpakai, jadi diperlukan penggantian bateri sesekali. Bateri tanpa nama dari kedai tempatan bertahan sekitar 1 bulan dengan penggunaan setiap hari. Kegunaan: Peranti ini boleh digunakan dalam pelbagai tujuan promosi atau sebagai alat bantu mengajar di kelas elektroteknik atau fizik. Ia juga dapat digunakan sebagai bantuan terapi untuk meningkatkan perhatian bagi mereka yang mengalami Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) atau menenangkan gejala kecemasan.

Hadiah Pertama dalam Cabaran Reka Bentuk PCB