Vision Fidget Spinner püsivus: 8 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

See on fidget spinner, mis kasutab nägemise püsivuse efekti, mis on optiline illusioon, mille korral mitmed diskreetsed pildid sulanduvad inimmõistuses üheks pildiks.

Teksti või graafikat saab muuta Bluetooth Low Energy lingi kaudu, kasutades LabVIEW -is programmeeritud arvutirakendust või vabalt saadaval olevat nutitelefoni BLE -rakendust.

Kõik failid on saadaval. Sellele juhendile on lisatud skeem ja püsivara. Gerberi failid on saadaval sellel lingil, kuna ma ei saa siia zip -faile üles laadida: Gerbers

Samm: erinevus teiste turul olevate POV -seadmete vahel

Üks olulisemaid omadusi on see, et kuvatav graafika ei sõltu pöörlemiskiirusest tänu oma uuenduslikule lahendusele pöördenurga jälgimiseks. See tähendab, et kuvatavat graafikat tajutakse ühtviisi nii suuremal kui ka madalamal pöörlemiskiirusel (näiteks siis, kui liigutuste ketas aeglustab käes hoides). Lisateavet selle kohta leiate sammust 3.

See on ka üks peamisi erinevusi turul olevate erinevate POV -seadmete (POV -kellad jne) vahel, millel peab olema pildi pööramiseks õige pöörlemiskiirus. Samuti väärib märkimist, et kõik komponendid on valitud nii, et need tarbiksid võimalikult vähe energiat, et pikendada aku kasutusaega

2. samm: tehniline kirjeldus

Selle südamikuks on täiustatud mikrokiibi PIC 16F1619 mikrokontroller. MCU-l on sisseehitatud nurgataimeriga välisseade, mis kasutab praeguse pöördenurga jälgimiseks omnipolaarset Hall-sensorit DRV5033 ja ühte magnetit.

Graafikat kuvatakse, kasutades kokku 32 LED -i, 16 rohelist ja 16 punast valgusdioodi (nimivool 2mA). Dioode juhivad kaks 16 -kanalilist konstantse voolu nihkeregistri draiverit TLC59282, mis on ühendatud ahelaga. Seadme kaugjuurdepääsuks on olemas Bluetooth Low Energy moodul RN4871, mis suhtleb mikrokontrolleriga UART -liidese kaudu. Seadmele pääseb ligi nii personaalarvutist kui ka nutitelefonist. Seade lülitatakse sisse mahtuvusliku puutetundliku nupu abil, mis on sisseehitatud trükkplaadi jootmismaski alla. Mahtuvusliku IC PCF8883 väljund suunatakse VÕI loogikaväravasse BU4S71G2. Teine väravate sisend on signaal MCU -lt. VÕI väravate väljund on ühendatud astmelise muunduri TPS62745 lubamisnõelaga. Seda seadistust kasutades saan seadme sisse/välja lülitada ainult ühe nupuvajutusega. Mahtuvusnuppu saab kasutada ka erinevate töörežiimide vahel vahetamiseks või näiteks Bluetooth -raadio sisselülitamiseks ainult vajaduse korral, et säästa energiat.

Alamastme muundur TPS62745 muudab 6V nominaalse aku patareidest stabiilseks 3,3 V pingeks. Olen valinud selle muunduri, kuna sellel on kõrge kasutegur kergete koormustega, madal puhkevool, töötab väikese 4,7uH mähisega, sellel on integreeritud sisendpinge lüliti, mida kasutan aku võimsuse mõõtmiseks minimaalse voolutarbega ja väljundpinge on kasutaja- valitav pigem nelja sisendi kui tagasiside takistite abil (vähendab BOM -i). Seade läheb automaatselt magama pärast 5 -minutilist tegevusetust. Praegune tarbimine unes on alla 7uA.

Patareid asuvad tagaküljel, nagu fotol näidatud.

3. samm: pöörlemisnurga jälgimine

Pöörlemisnurka jälgib "riistvara", pigem tarkvara, mis tähendab, et protsessoril on palju rohkem aega muude ülesannete täitmiseks. Selleks olen kasutanud kasutatud mikrokontrolleri PIC 16F1619 sisseehitatud perifeerset nurgataimerit.

Nurgataimeri sisend on Hall -anduri DRV5033 signaal. Halli andur genereerib impulsi iga kord, kui magnet sellest möödub. Halli andur asub seadme pöörlevas osas, magnet aga staatilises osas, mille jaoks kasutaja seadet hoiab. Kuna ma kasutasin ainult ühte magnetit, tähendab see, et Halli andur tekitab impulsi, mis kordub iga 360 °. Samal ajal tekitab nurgataimer 180 impulssi pöörde kohta, kus iga impulss tähistab 2 ° pöörlemist. Valin 180 impulsi, mitte näiteks 360 °, sest leidsin, et 2 ° on ideaalne kaugus trükitud tegelase kahe veeru vahel. Nurgataimer tegeleb kogu selle arvutusega automaatselt ja kohandub automaatselt, kui kahe anduri impulsi vaheline aeg muutub pöörlemiskiiruse muutumise tõttu. Magneti ja Halli anduri positsioon on näidatud lisatud fotol.

Samm: kaugjuurdepääs

Ma tahtsin viisi, kuidas kuvatavat teksti dünaamiliselt muuta ja mitte lihtsalt seda kõvasti koodiks kodeerida. Olen valinud BLE, kuna see kasutab väga vähe energiat ja kasutatud kiibi RN4871 mõõtmed on vaid 9x11,5 mm.

BT lingi kaudu on võimalik muuta kuvatavat teksti ja selle värvi - punast või rohelist. Aku taset saab ka jälgida, et teada saada, millal on aeg patareid vahetada. Seadet saab juhtida arvutirakenduse kaudu, mis on programmeeritud LabVIEW graafikaprogrammeerimiskeskkonnas, või kasutades vabalt saadaval olevaid nutitelefoni BLE -rakendusi, millel on võimalus otse kirjutada ühendatud seadme valitud BLE -omadustele. Teabe saatmiseks arvutist/nutitelefonist seadmesse kasutasin ühte kolme omadusega teenust, millest igaüks on tähistatud käepidemega.

Samm: arvutirakendus

Vasakus ülanurgas on juhtnupud National Instruments BLE serverirakenduse käivitamiseks. See on NI käsurea rakendus, mis loob silla arvuti BLE mooduli ja LabVIEW vahel. See kasutab suhtlemiseks HTTP -protokolli. Selle rakenduse kasutamise põhjus on see, et LabVIEW toetab ainult Bluetooth Classicut, mitte BLE -d.

Pärast edukat ühendamist kuvatakse ühendatud seadme MAC -aadress paremal ja see osa pole enam hall. Seal saame määrata liikuva graafika ja selle värvi või lihtsalt saata mõne mustri LED -ide sisse- või väljalülitamiseks, kui seade ei pöörle, olen seda katsetamiseks kasutanud.

6. samm: font

Inglise tähestiku font loodi vabalt kättesaadava tarkvara "The Dot Factory" abil, kuid enne mikrokontrollerisse üleslaadimist pidin tegema mõned muudatused.

Selle põhjuseks on trükkplaatide paigutus, mis pole "korras", mis tähendab, et LED -draiveri väljund 0 ei pruugi olla ühendatud PCB LED -iga 0, OUT 1 ei ole ühendatud LED -iga 1, vaid näiteks LED15 -ga ja jne. Teine põhjus on see, et tarkvaral on lubatud genereerida ainult 2x8 -bitist fonti, kuid seadmel on iga värvi jaoks 16 LED -i, nii et mul oli vaja 16 -bitist fonti. Nii et mul oli vaja teha tarkvara, mis nihutaks paar bitti, et kompenseerida trükkplaadi paigutust ja ühendage need üheks 16 -bitiseks väärtuseks. Seetõttu töötasin LabVIEW -is välja eraldi rakenduse, mis kasutab sisendina "Dot Factory" loodud fonti ja muudab selle vastavalt selle projekti vajadustele. Kuna punased ja rohelised LED -trükkplaatide paigutused on erinevad, oli mul vaja kasutada kahte fonti. Rohelise fondi väljund on näidatud alloleval pildil.

Samm 7: Jigi programmeerimine

Pildil näete programmeerimisseadet, mida kasutati seadme programmeerimiseks.

Kuna pärast iga programmeerimist pean ma seadme kätte võtma ja selle keerutama, et näha muudatusi, ei tahtnud ma kasutada standardseid programmeerimispäiseid või lihtsalt programmeerimisjuhtmeid jootma. Kasutasin Pogo tihvte, mille sees on väike vedru, nii et need sobivad väga tihedalt trükkplaadile. Selle seadistuse abil saan mikrokontrolleri väga kiiresti programmeerida ja pärast nende juhtmete lahutamist ei pea muretsema juhtmete programmeerimise ega ülejääva joote pärast.

8. samm: järeldus

Kokkuvõtteks tahaksin märkida, et Angul Timer'i välisseadme abil saavutasin edukalt POV -seadme, mis ei sõltu pöörlemiskiirusest, nii et kuvatud graafika kvaliteet jääb samaks nii suuremal kui ka madalamal kiirusel.

Hoolika disainiga õnnestus rakendada vähese energiatarbega lahendus, mis pikendab patareide eluiga. Selle projekti miinuste osas tahaksin märkida, et kasutatud akusid ei ole võimalik laadida, seega on aeg -ajalt vaja patareisid vahetada. Kohaliku poe nimeta patareid kestsid igapäevase kasutamise korral umbes 1 kuu. Kasutamine: Seda seadet saab kasutada erinevatel reklaamieesmärkidel või näiteks õppevahendina elektrotehnika või füüsika tundides. Seda saab kasutada ka terapeutilise abina, et suurendada tähelepanu neile, kellel on tähelepanupuudulikkuse ja hüperaktiivsuse häire (ADHD) või rahustavad ärevuse sümptomid.

PCB disaini väljakutse esimene auhind