Kõrgepinge vahelduva oklusiooni treeningprillid [ATtiny13]: 5 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Oma esimeses juhendis olen kirjeldanud, kuidas ehitada seade, mis peaks olema üsna kasulik kellelegi, kes soovib ravida amblüoopiat (laisk silm). Disain oli väga lihtne ja sellel oli mõningaid puudusi (see nõudis kahe patarei kasutamist ja vedelkristallpaneelid olid madalpinge all). Otsustasin disaini parandada, lisades pinge kordaja ja välised lülitustransistorid. Suurem keerukus nõudis SMD komponentide kasutamist.

1. samm: lahtiütlemine

Sellise seadme kasutamine võib vähesel osal seadme kasutajatest põhjustada epilepsiahooge või muid kahjulikke mõjusid. Sellise seadme ehitamiseks on vaja kasutada mõõdukalt ohtlikke tööriistu ja see võib kahjustada või kahjustada vara. Kirjutate ja kasutate kirjeldatud seadet omal vastutusel

Samm: osad ja tööriistad

Osad ja materjalid:

aktiivse katiku 3D -prillid

ATTINY13A-SSU

18x12mm ON-OFF lukustusnupu lüliti (midagi sellist, minu kasutatud lülitil olid sirged kitsamad juhtmed)

2x SMD 6x6mm kombatavad lüliti nupud

2x 10 uF 16V korpus A 1206 tantaalkondensaator

100 nF 0805 kondensaator

3x 330 nF 0805 kondensaator

4x SS14 DO-214AC (SMA) schottky diood

Takisti 10k 0805

15k 1206 takisti

22k 1206 takisti

9x 27 oomi 0805 takisti

3x 100k 1206 takisti

6x BSS138 SOT-23 transistor

3x BSS84 SOT-23 transistor

61x44mm vaskkattega plaat

paar tükki traati

3 V aku (CR2025 või CR2032)

isoleerlint

kleeplint

Tööriistad:

diagonaalne lõikur

tangid

lameda kruvikeerajaga

väike kruvikeeraja

pintsetid

tarbenuga

saag või muu tööriist, mis võib trükkplaate lõigata

0,8 mm puur

puuripress või pöörlev tööriist

naatriumpersulfaat

plastmahuti ja plastist tööriist, mida saab kasutada PCB eemaldamiseks söövitamise lahusest

jootmisjaam

jootma

alumiiniumfoolium

AVR -i programmeerija (eraldiseisev programmeerija nagu USBasp või saate kasutada ArduinoISP -d)

laserprinter

läikiv paber

riideid rauast

1000 liivapaberiga kuiv/märg liivapaber

kreemi puhastaja

lahusti (näiteks atsetoon või alkohol)

alaline tegija

Samm: trükkplaadi valmistamine tooneri ülekandemeetodi abil

Peate prindima F. Cu peegelpildi (esikülg) läikivale paberile, kasutades laserprinterit (ilma tooneri säästmise seadistusteta). Trükitud pildi välismõõtmed peaksid olema 60,96x43,434 mm (või nii lähedal kui võimalik). Olen kasutanud ühepoolset vaskkattega plaati ja tegin õhukeste juhtmetega ühendused teisel pool, nii et ma ei pidanud muretsema kahe vasekihi joondamise pärast. Soovi korral saate kasutada kahepoolset trükkplaati, kuid järgmised juhised on ainult ühepoolse trükkplaadi jaoks.

Lõigake trükkplaat trükitud pildi suuruseks, soovi korral saate PCB mõlemale küljele lisada paar mm (veenduge, et trükkplaat sobiks teie prillidega). Järgmisena peate vaskkihi puhastama märja peene liivapaberiga, seejärel eemaldama liivapaberist jäänud osakesed kreemipuhastusvahendiga (võite kasutada ka nõudepesuvahendit või seepi). Seejärel puhastage see lahustiga. Pärast seda peaksite olema väga ettevaatlik, et mitte puudutada sõrmedega vaske.

Asetage trükitud pilt trükkplaadi peale ja joondage see plaadiga. Seejärel asetage PCB tasasele pinnale ja katke see maksimaalsele temperatuurile seatud riideraudadega. Mõne aja pärast peaks paber PCB -le kleepuma. Hoidke rauda trükkplaadile ja paberile surutud, aeg -ajalt võite raua asendit muuta. Oodake vähemalt mõni minut, kuni paber muutub kollaseks. Seejärel pange PCB koos paberiga vette (võite lisada kreemipuhastusvahendit või nõudepesuvahendit) 20 minutiks. Seejärel hõõruge trükkplaadilt paberit. Kui on kohti, kus tooner ei kleepunud vase külge, kasutage tooneri asendamiseks püsimarkerit.

Segage värske vesi naatriumpersulfaadiga ja pange PCB söövituslahusesse. Püüdke hoida lahust temperatuuril 40 ° C. Võite panna plastmahuti radiaatori või muu soojusallika peale. Aeg -ajalt segage lahust anumas. Oodake, kuni katmata vask on täielikult lahustunud. Kui see on tehtud, eemaldage PCB lahusest ja loputage seda vees. Eemaldage tooner atsetooni või liivapaberiga.

Puurige augud trükkplaadile. Enne puurimist kasutasin aukude keskpunktide märgistamiseks kruvi.

Samm: mikrokontrolleri jootmine ja programmeerimine

Katke vaskjäljed joodisega. Kui söövituslahuses on lahustunud mõni rada, asendage need õhukeste juhtmetega. Jootke ATtiny trükkplaadile, samuti juhtmed, mis ühendavad mikrokontrolleri programmeerijaga. Laadige üles hv_glasses.hex, hoidke vaikimisi kaitsmebitte (H: FF, L: 6A). Kasutasin USBaspi ja AVRDUDE'i.. Hex -faili üleslaadimisel pidin täitma järgmise käsu:

avrdude -c usbasp -p t13 -B 16 -U flash: w: hv_glasses.hex

Võite märgata, et mul oli vaja muuta -B (bitclock) väärtust 8 -st, mida kasutasin ATtiny programmeerimiseks oma esimeses juhendis, 16. -ks. See aeglustab üleslaadimisprotsessi, kuid mõnikord on vaja võimaldada programmeerija ja mikrokontrolleri vahel õiget suhtlust.

Pärast.hex -faili ATtiny -sse üleslaadimist eemaldage programmeerimisjuhtmed PCB -lt. Ülejäänud komponentide jootmine, välja arvatud mahukas SW1 ON/OFF lüliti ja transistorid. Tehke juhtmetega ühendused plaadi teisel küljel. Katke kogu trükkplaat, välja arvatud transistoripadjad, alumiiniumfooliumiga, et kaitsta MOSFET -sid elektrostaatilise laengu eest. Veenduge, et teie jootmisjaam oleks korralikult maandatud. Komponentide paigutamiseks kasutatavad pintsetid peaksid olema antistaatilised ESD. Ma kasutasin mõnda vana pintsetti, mis lamasid ringi, kuid ühendasin need traadiga maa külge. Esmalt võite joota BSS138 transistorid ja katta trükkplaadi rohkem fooliumiga, kui need on valmis, sest P-kanaliga BSS84 MOSFET-id on elektrostaatilise tühjenemise suhtes eriti tundlikud.

Jootke SW1 viimasena, pöörake juhtmeid nurga alla, nii et see näeb välja sarnaselt SS14 dioodide või tantaalkondensaatoritega. Kui SW1 juhtmed on laiemad kui trükkplaadil olevad padjad ja neil on lühis teiste radadega, lõigake need nii, et need ei tekitaks probleeme. Kasutage SW1 ühendamisel trükkplaadiga korralikku kogust jootet, kuna trükkplaati ja prilliraami koos hoidev lint läheb otse üle SW1 ja võib jooteühendustele pinget avaldada. Ma ei pannud midagi J1-J4-sse, LC-paneeli juhtmed joodetakse otse trükkplaadile. Kui olete lõpetanud, jootke juhtmed, mis lähevad aku juurde, pange aku nende vahele ja kinnitage see isoleerlindiga. Võite kasutada multimeetrit, et kontrollida, kas täielik trükkplaat tekitab J1-J4 padjadel muutuva pinge. Kui ei, siis mõõtke pingeid varasematel etappidel, kontrollige, kas neil pole lühiseid, ühendamata juhtmeid, katkiseid radu. Kui teie trükkplaat tekitab J1-J4 pingeid, mis võnguvad vahemikus 0V kuni 10-11V, võite LC-paneelid jootma J1-J4-ks. Jootmist või mõõtmisi teete ainult siis, kui aku on lahti ühendatud.

Kui kõik on elektri seisukohast kokku pandud, saate PCB tagakülje katta isoleerlindiga ja ühendada prilliraamiga PCB, pannes nende ümber lindi. Peida juhtmed, mis ühendavad LC -paneele trükkplaadiga kohas, kus oli originaalaku kate.

5. samm: disaini ülevaade

Kasutaja seisukohast töötavad kõrgepinge vahelduva oklusiooniga treeningprillid samamoodi nagu minu esimeses juhendis kirjeldatud prillid. SW2, mis on ühendatud 15 k takistiga, muudab seadmete sagedust (2,5 Hz, 5,0 Hz, 7,5 Hz, 10,0 Hz, 12,5 Hz) ja SW3, mis on ühendatud 22 k takistiga, muudab iga silma sulgemise aega (L-10%: R-90%, L-30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). Pärast seadete seadistamist peate ootama umbes 10 sekundit (10 sekundit, et mitte ühtegi nuppu puudutada), kuni need salvestatakse EEPROM -i ja laaditakse pärast seadme väljalülitamist järgmisel seadme käivitamisel. Mõlema nupu üheaegne vajutamine määrab vaikeväärtused.

Sisendina kasutasin siiski ainult PB5 (RESET, ADC0) tihvti ATtiny. Ma kasutan ADC-d, et lugeda pinget R1-R3-st valmistatud pingejaguri väljundist. Ma saan seda pinget muuta, vajutades SW2 ja SW3. Pinge pole kunagi RESET -i käivitamiseks piisavalt madal.

Dioodid D1-D4 ja kondensaatorid C3-C6 moodustavad kolmeastmelise Dicksoni laadimispumba. Laadimispumpa juhivad mikrokontrolleri tihvtid PB1 (OC0A) ja PB1 (OC0B). OC0A ja OC0B väljundid genereerivad kaks 4687,5 Hz ruudukujulist lainekuju, mis on faasi nihutatud 180 kraadi võrra (kui OC0A on KÕRGE, OC0B on madal ja vastupidi). Pinge muutmine mikrokontrolleri tihvtidel surub C3-C5 kondensaatorplaatide pingeid üles ja alla +BATT pinge võrra. Dioodid lasevad laengu kondensaatorist, mille ülemine plaat (dioodidega ühendatud) on kõrgema pingega kui see, mille ülemine plaat on madalama pingega. Loomulikult töötavad dioodid ainult ühes suunas, nii et laeng voolab ainult ühes suunas, nii et iga järgmine kondensaator laeb järjestikku pingele, mis on suurem kui eelmisel kondensaatoril. Olen kasutanud Schottky dioode, kuna neil on väike pingelang. Koormuseta pinge korrutamine on 3,93. Praktilisest seisukohast on laadimispumba väljundi koormuseks ainult 100 000 takistit (vool voolab läbi ühe või kaks neist korraga). Selle koormuse korral on laadimispumba väljundi pinge 3,93*(+BATT) miinus umbes 1 V ja laadimispumpade efektiivsus on ligikaudu 75%. D4 ja C6 ei suurenda pinget, vaid vähendavad pingelainetust.

Transistorid Q1, Q4, Q7 ja 100k takistid muudavad madalpinge mikrokontrolleri väljunditest laadimispumba väljundi pingeks. Olen kasutanud MOSFET -sid LC -paneelide juhtimiseks, sest vool voolab nende väravast läbi ainult siis, kui värava pinge muutub. 27 oomi takistid kaitsevad transistore suurte liigpingevoolude eest.

Seade tarbib umbes 1,5 mA.