Faraday for Fun: sebuah Dadu Tanpa Bateri Elektronik: 12 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:13

Terdapat banyak minat pada alat elektronik bertenaga otot, sebahagian besarnya disebabkan oleh kejayaan Perpetual Torch, Perpetual Torch, juga dikenal sebagai obor LED tanpa bateri. Obor tanpa bateri terdiri daripada penjana voltan untuk menghidupkan LED, litar elektronik untuk mengatur dan menyimpan voltan yang dihasilkan oleh penjana voltan dan LED putih kecekapan tinggi. Penjana voltan bertenaga otot berdasarkan undang-undang Faraday, yang terdiri daripada tiub dengan magnet silinder. Tiub dililit dengan gegelung dawai magnet. Semasa tiub digoncang, magnet melintasi panjang tiub bolak-balik, sehingga mengubah fluks magnet melalui gegelung dan gegelung dengan itu menghasilkan voltan AC. Kami akan kembali kepada ini kemudian di Instructable. Instructable ini menunjukkan kepada anda bagaimana membina dadu elektronik tanpa bateri. Gambar unit yang dibina dilihat di bawah. Tetapi pertama-tama beberapa latar belakang -

Langkah 1: Dadu Elektronik

Daripada dadu tradisional, lebih baik dan sejuk menggunakan dadu elektronik. Biasanya dadu seperti itu terdiri daripada litar elektronik dan paparan LED. Paparan LED boleh menjadi paparan tujuh segmen yang dapat menampilkan angka antara 1 dan 6 seperti yang terlihat di bawah atau mungkin, untuk meniru corak dadu tradisional, itu dapat terdiri dari 7 LED yang disusun seperti yang ditunjukkan pada gambar kedua. Kedua-dua reka bentuk dadu mempunyai tombol, yang harus ditekan oleh pengguna ketika dia ingin "menggulung dadu" (atau "menggulung dadu"?). Suis memicu penjana nombor rawak yang diprogram dalam mikrokontroler dan nombor rawak kemudian dipaparkan pada paparan tujuh segmen atau paparan LED. Apabila pengguna mahukan nombor baru, suis harus ditekan lagi.

Langkah 2: Bekalan Kuasa untuk Dadu

Kedua-dua reka bentuk yang ditunjukkan pada langkah sebelumnya memerlukan bekalan kuasa yang sesuai yang dapat dihasilkan dari kutil dinding, penyearah yang sesuai, kapasitor pelicin dan pengatur +V yang sesuai. Sekiranya pengguna menginginkan daya dadu yang mudah dibawa, maka pengubah ketuat dinding harus diganti dengan bateri yang sesuai, katakan bateri 9V. Pilihan lain untuk bateri ada, misalnya, untuk dapat mengendalikan dadu dari bateri AA atau AAA tunggal, pengatur linier biasa tidak akan berfungsi. Untuk memperoleh + 5V untuk operasi dadu, penukar DC-DC jenis penambah yang sesuai mesti digunakan. Rajah menunjukkan bekalan kuasa + 5V yang sesuai untuk operasi dadu dari bateri dinding 9V dan gambar lain menunjukkan skema untuk bekalan kuasa + 5V dari bateri jenis 1.5V AA atau AAA menggunakan penukar DC-DC TPS61070.

Langkah 3: Kekuatan Percuma: Gunakan Otot Anda …

Langkah ini menerangkan penjana voltan bertenaga otot. Penjana terdiri daripada tiub Perspex dengan panjang 6 inci dan diameter luar 15 mm. Diameter dalamannya ialah 12 mm. Alur sedalam kira-kira 1 mm dan panjang 2 inci dimesin di permukaan luar tiub. Alur ini dililit dengan kira-kira 1500 putaran dengan 30 wayar magnet SWG. Satu set tiga magnet silinder tanah jarang diletakkan di dalam tiub. Magnet berdiameter 10 mm dan panjang 10 mm. Setelah memasukkan magnet ke dalam tiub, hujung tiub ditutup dengan kepingan bulat dari bahan PCB yang telanjang dan dilekatkan dengan epoksi dua bahagian dan dengan beberapa pad penyerap kejutan di dalamnya (saya menggunakan busa pembungkusan IC). Tiub seperti itu boleh didapati dari McMaster (mcmaster.com), nombor bahagian: 8532K15. Magnet boleh dibeli dari amazingmagnets.com. Bahagian # D375D.

Langkah 4: Prestasi Penjana Voltan

Sejauh manakah penjana voltan kuasa otot berfungsi? Berikut adalah beberapa tangkapan skrin osiloskop. Dengan gegaran lembut, penjana memberikan sekitar 15V puncak ke puncak. Arus litar pintas kira-kira 680mA. Cukup mencukupi untuk projek ini.

Langkah 5: Skema Dadu

Langkah ini menunjukkan gambarajah litar untuk dadu. Ia terdiri daripada litar jambatan diod penyearah untuk membetulkan voltan AC yang dihasilkan oleh penjana Faraday dan disaring dengan kapasitor elektrolit 4700uF / 25V. Voltan kapasitor diatur dengan LDO, LP-2950 dengan voltan keluaran 5V, yang digunakan untuk memberikan voltan bekalan ke rangkaian lain, yang terdiri dari mikrokontroler dan LED. Saya menggunakan 7 LED biru 3-mm kecekapan tinggi dalam pembungkusan telus, disusun dalam bentuk 'dadu'. LED dikendalikan oleh mikrokontroler AVR 8-pin, ATTiny13. Output voltan dari penjana faraday adalah output berdenyut. Output berdenyut ini dikondisikan dengan bantuan perintang (1.2KOhm) dan diod Zener (4.7V). Denyut voltan yang dikondisikan oleh sensor mikrokontroler untuk menentukan sama ada tiub sedang digoncang. Selagi tiub digoncang, mikrokontroler menunggu. Setelah pengguna berhenti menggegarkan tiub, pengawal mikro menghasilkan nombor rawak, menggunakan pemasa 8-bit dalaman yang beroperasi dalam mod berjalan bebas dan mengeluarkan nombor rawak antara 1 dan 6, pada LED output. Mikrokontroler sekali lagi menunggu pengguna menggegarkan tiub semula. Sebaik sahaja LED memaparkan nombor rawak, cas yang tersedia pada kapasitor cukup untuk menyalakan LED untuk waktu rata-rata sekitar 10 saat. Untuk mendapatkan nombor rawak baru, pengguna mesti menggegarkan tiub beberapa kali lagi.

Langkah 6: Memprogram Pengawal Mikro

Mikrokontroler Tiny13 beroperasi dengan pengayun RC dalaman yang diprogramkan untuk menghasilkan isyarat jam128KHz. Ini adalah isyarat jam terendah yang dapat dihasilkan oleh Tiny13 secara dalaman dan dipilih untuk meminimumkan arus yang dimakan oleh mikrokontroler. Pengawal diprogramkan dalam C menggunakan penyusun AVRGCC dan carta alir ditunjukkan di sini. Bit fius untuk pengawal juga ditunjukkan di sini. Saya menggunakan STK500 untuk memprogram Tiny saya, tetapi anda boleh merujuk kepada Instructable ini jika anda lebih suka programmer AVR Dragon: https://www.instructables.com/id/Help%3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- ke-8-Bit-AVR-Pr /

Langkah 7: Perisian Kawalan

/ * Bateri elektronik Kurang Dadu * // * Dhananjay Gadre * // * 20 September 2007 * // * Tiny13 Processor @ 128KHz RC oscillator * // * 7 LED disambungkan seperti berikutLED0 - PB1LED1, 2 - PB2LED3, 4 - PB3LED5, 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4Pasukan nadi dari gegelung ada pada PB0 * / # include #include #include #includeconst char ledcode PROGMEM = {0xfc, 0xee, 0xf8, 0xf2, 0xf0, 0xe2, 0xfe}; main () {unsigned char temp = 0; bilangan int = 0; DDRB = 0xfe; / * PB0 adalah input * / TCCR0B = 2; / * bahagikan dengan 8 * / TCCR0A = 0; TCNT0 = 0; PORTB = 254; / * lumpuhkan semua LED * / sementara (1) {/ * tunggu nadi naik tinggi * / sementara ((PINB & 0x01) == 0); _delay_loop_2 (50); / * tunggu nadi turun * / sementara ((PINB & 0x01) == 0x01); _delay_loop_2 (50); kiraan = 5000; sementara ((kiraan> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {kiraan--; } jika (hitung == 0) / * tidak ada lagi nadi jadi paparkan nombor rawak * / {PORTB = 0xfe; / * semua LED mati * / _delay_loop_2 (10000); temp = TCNT0; temp = temp% 6; temp = pgm_read_byte (& ledcode [temp]); PORTB = temp; }}}

Langkah 8: Memasang Litar

Berikut adalah beberapa gambar peringkat pemasangan dadu elektronik. Litar elektronik dipasang pada papan sempit yang cukup sempit untuk masuk dalam tiub perspex. Tiub perspex yang sama seperti yang digunakan untuk penjana voltan, digunakan untuk menutup litar elektronik.

Langkah 9: Perhimpunan Selesai

Penjana Voltan Faraday dan litar dadu elektronik kini disambungkan bersama, secara mekanikal dan elektrikal. Terminal output tiub penjana voltan disambungkan ke penyambung input 2-pin litar dadu elektronik. Kedua-dua tiub diikat bersama dengan tali leher dan untuk keselamatan tambahan, dilekatkan bersama dengan epoksi 2 bahagian. Saya menggunakan AralditeAraldite.

Langkah 10: Menggunakan Dadu Elektronik Tanpa Bateri

Setelah pemasangan selesai dan kedua tiub diikat bersama, dadu siap digunakan. Goncangkannya beberapa kali dan nombor rawak akan muncul. Goncangkan lagi dan rawak lain muncul. Video dadu beraksi ada di sini, juga disiarkan dalam video Instructables ini:

Langkah 11: Rujukan dan Reka Bentuk Fail

Projek ini berdasarkan artikel saya yang pernah diterbitkan. iaitu:

1. "Penjana Kuasa untuk Aplikasi Mudah Alih", Circuit Cellar, Oktober2006 2. "Alat Kawalan Jauh Kinetik", Buat:, November 2007, Isu 12. Fail kod sumber C boleh didapati di sini. Oleh kerana projek ini pertama kali dibuat prototaip, saya membuat PCB menggunakan helang. Inilah rupanya sekarang. Fail skema dan papan helang ada di sini. Perlu diketahui bahawa dibandingkan dengan prototaip, komponen pada PCB akhir disusun sedikit berbeza. Kemas kini (15 September 2008): Fail BOM ditambahkan

Langkah 12: Saya Tahu Anda Mahukan Lebih Banyak

Dadu elektronik dengan hanya satu paparan? Tetapi saya bermain banyak permainan yang memerlukan dua dadu. OK, saya tahu anda mahukan itu. Inilah yang telah saya cuba bina. Saya mempunyai PCB untuk versi yang lebih baru ini, hanya menunggu masa lapang untuk melengkapkan kod dan menguji papan. Saya akan menghantar projek di sini setelah selesai … Sehingga kemudian nikmati satu dadu..