ثبات الرؤية فيدجيت سبينر: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

هذا هو تململ الدوار الذي يستخدم تأثير استمرار الرؤية وهو خداع بصري حيث يتم دمج العديد من الصور المنفصلة في صورة واحدة في العقل البشري.

يمكن تغيير النص أو الرسومات عبر رابط Bluetooth Low Energy باستخدام أحد تطبيقات الكمبيوتر الشخصي التي قمت ببرمجتها في LabVIEW أو باستخدام تطبيق BLE للهاتف الذكي المتاح مجانًا.

جميع الملفات متوفرة. التخطيطي والبرامج الثابتة مرفقة بهذا Instructable. تتوفر ملفات Gerber على هذا الرابط حيث لا يمكنني تحميل ملفات مضغوطة هنا: Gerbers

الخطوة 1: الفرق بين أجهزة POV الأخرى في السوق

من أهم الخصائص أن الرسومات المعروضة لا تعتمد على سرعة الدوران بفضل حلها المبتكر للحفاظ على مسار زاوية الدوران. بمعنى أن الرسم المعروض يُنظر إليه على نفس المستوى عند كل من سرعات الدوران الأعلى والأقل (على سبيل المثال ، عندما يتباطأ الدوار الدوار عند الإمساك به في اليد). المزيد عن هذا في الخطوة 3.

يعد هذا أيضًا أحد الاختلافات الرئيسية بين أجهزة POV المختلفة في السوق (ساعات POV ، وما إلى ذلك) والتي يجب أن يكون لها سرعة دوران ثابتة حتى يتم عرض الصورة بشكل صحيح. تجدر الإشارة أيضًا إلى أنه تم اختيار جميع المكونات للحصول على أقل استخدام ممكن للطاقة في محاولة لإطالة عمر البطارية

الخطوة الثانية: الوصف الفني

يستخدم متحكم Microchip PIC 16F1619 المحسن باعتباره جوهره. يحتوي MCU على جهاز طرفية Angular Timer مدمج يستخدم مستشعر القاعة متعدد الأقطاب DRV5033 ومغناطيس واحد لتتبع زاوية الدوران الحالية.

يتم عرض الرسومات باستخدام ما مجموعه 32 مصباحًا ثنائيًا ضوئيًا و 16 ضوءًا أخضر و 16 صمامًا ضوئيًا أحمر (التيار الاسمي 2 مللي أمبير). الثنائيات مدفوعة بسائقين TLC59282 المتصلين بسلسلة ديزي 16 قناة. من أجل الوصول عن بعد إلى الجهاز ، توجد وحدة Bluetooth منخفضة الطاقة RN4871 التي تتصل بالمتحكم الدقيق عبر واجهة UART. يمكن الوصول إلى الجهاز من جهاز كمبيوتر شخصي أو هاتف ذكي. يتم تشغيل الجهاز باستخدام زر اللمس السعوي المضمن تحت قناع اللحام على لوحة الدوائر المطبوعة. يتم تغذية الإخراج من IC PCF8883 بالسعة إلى البوابة المنطقية OR BU4S71G2. المدخل الآخر إلى بوابات OR هو إشارة من MCU. يتم توصيل الإخراج من بوابات OR إلى دبوس Enable لمحول التنحي TPS62745. باستخدام هذا الإعداد ، يمكنني تشغيل / إيقاف تشغيل الجهاز باستخدام زر يعمل بلمسة واحدة فقط. يمكن أيضًا استخدام الزر السعوي للتغيير بين أوضاع التشغيل المختلفة أو على سبيل المثال لتشغيل راديو البلوتوث فقط عند الحاجة لتوفير الطاقة.

محول التنحي TPS62745 يحول 6V الاسمية من البطاريات إلى 3.3V مستقرة. لقد اخترت هذا المحول لأنه يتمتع بكفاءة عالية مع الأحمال الخفيفة ، والتيار الهادئ المنخفض ، ويعمل بملف صغير 4.7uH ، ويحتوي على مفتاح جهد إدخال متكامل أستخدمه لقياس سعة البطارية مع الحد الأدنى من الاستهلاك الحالي والجهد الناتج هو المستخدم- يمكن تحديده من خلال أربعة مدخلات بدلاً من مقاومات التغذية الراجعة (يقلل من قائمة مكونات الصنف). ينتقل الجهاز إلى وضع السكون تلقائيًا بعد 5 دقائق من عدم النشاط. الاستهلاك الحالي في النوم أقل من 7uA.

البطاريات موجودة في الخلف كما هو موضح في الصورة.

الخطوة 3: الحفاظ على مسار زاوية الدوران

يتم تتبع زاوية الدوران "بواسطة الأجهزة" بدلاً من البرنامج مما يعني أن وحدة المعالجة المركزية لديها الكثير من الوقت تحت تصرفها للقيام بمهام أخرى. لذلك استخدمت Angular Timer الطرفية المضمنة في متحكم PIC 16F1619 المستخدم.

الإدخال إلى Angular Timer هو إشارة من مستشعر Hall DRV5033. سيولد مستشعر Hall نبضة في كل مرة يمر بها مغناطيس. يقع مستشعر Hall في الجزء الدوار من الجهاز بينما يقع المغناطيس على جزء ثابت يحمل المستخدم الجهاز من أجله. نظرًا لأنني استخدمت مغناطيسًا واحدًا فقط ، فهذا يعني أن مستشعر هول سينتج نبضًا يتكرر كل 360 درجة ، وفي نفس الوقت سيولد Angular Timer 180 نبضة في كل دورة حيث تمثل كل نبضة 2 درجة من الدوران. اخترت 180 نبضة ، وليس 360 درجة على سبيل المثال ، لأنني وجدت أن 2 درجة هي المسافة المثالية بين عمودين للحرف المطبوع. يقوم Angular Timer بمعالجة كل هذه الحسابات تلقائيًا وسوف يتم ضبطه تلقائيًا إذا تغير الوقت بين نبضات المستشعر بسبب تغير سرعة الدوران. يظهر موضع المغناطيس ومستشعر القاعة في الصورة المرفقة.

الخطوة 4: الوصول عن بعد

أردت طريقة لتغيير نص العرض ديناميكيًا وليس فقط عن طريق ترميزه في الكود. لقد اخترت BLE لأنه يستخدم كمية صغيرة جدًا من الطاقة والرقاقة المستخدمة RN4871 يبلغ حجمها 9x11.5 ملم فقط.

من خلال رابط BT ، من الممكن تغيير النص المعروض ولونه - أحمر أو أخضر. يمكن أيضًا مراقبة مستوى البطارية لمعرفة الوقت المناسب لاستبدال البطاريات. يمكن التحكم في الجهاز عبر تطبيق كمبيوتر مبرمج في بيئة برمجة رسومات LabVIEW أو باستخدام تطبيقات BLE للهواتف الذكية المتاحة مجانًا والتي لديها القدرة على الكتابة مباشرة إلى خصائص BLE المحددة لجهاز متصل. لإرسال المعلومات من جهاز كمبيوتر / هاتف ذكي إلى الجهاز ، استخدمت خدمة واحدة بثلاث خصائص ، تم تحديد كل منها بواسطة مقبض.

الخطوة 5: تطبيق الكمبيوتر

في الزاوية العلوية اليسرى ، لدينا عناصر تحكم لبدء تشغيل تطبيق خادم National Instruments BLE. هذا هو تطبيق سطر الأوامر من NI الذي ينشئ جسرًا بين وحدة BLE على الكمبيوتر و LabVIEW. يستخدم بروتوكول HTTP للتواصل. سبب استخدام هذا التطبيق هو أن LabVIEW لديه دعم أصلي فقط لـ Bluetooth Classic وليس لـ BLE.

عند الاتصال بنجاح ، يتم عرض عنوان MAC الخاص بالجهاز المتصل على اليمين ولم يعد هذا الجزء باللون الرمادي. هناك يمكننا ضبط الرسومات المتحركة ولونها أو إرسال بعض الأنماط لتشغيل أو إيقاف تشغيل مصابيح LED عندما لا يدور الجهاز ، وقد استخدمت ذلك لأغراض الاختبار.

الخطوة 6: الخط

تم إنشاء خط الأبجدية الإنجليزية باستخدام برنامج "The Dot Factory" المتاح مجانًا ولكني كنت بحاجة إلى إجراء بعض التعديلات قبل تحميله على وحدة التحكم الدقيقة.

والسبب في ذلك هو تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور "ليس بالترتيب" ، مما يعني أن الناتج 0 من مشغل LED ربما لا يكون متصلاً بمصباح LED 0 على PCB ، والمخرج 1 غير متصل بـ LED 1 بل بـ LED15 على سبيل المثال ، و إلخ.. السبب الآخر هو أنه لا يُسمح للبرنامج إلا بإنشاء خط 2x8bit ولكن الجهاز يحتوي على 16 مؤشر LED لكل لون لذلك كنت بحاجة إلى خط عالي 16 بت. لذلك كنت بحاجة إلى إنشاء برنامج من شأنه أن يتحول بضع بتات للتعويض عن تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور ودمجها في قيمة واحدة 16 بت ، ولهذا السبب قمت بتطوير تطبيق منفصل في LabVIEW يأخذ الخط الذي تم إنشاؤه في "The Dot Factory" كمدخلات ويحوله ليناسب احتياجات هذا المشروع. نظرًا لأن تخطيطات LED PCB باللونين الأحمر والأخضر مختلفة ، فقد احتجت إلى استخدام خطين. يظهر ناتج الخط الأخضر في الصورة أدناه.

الخطوة 7: برمجة Jig

في الصورة يمكنك رؤية الرقصة البرمجية التي تم استخدامها لبرمجة الجهاز.

نظرًا لأنه بعد كل برمجة ، أحتاج إلى التقاط الجهاز وتدويره لرؤية التغييرات التي لم أرغب في استخدام رؤوس البرمجة القياسية أو لحام أسلاك البرمجة فقط. لقد استخدمت دبابيس Pogo التي تحتوي على زنبرك صغير بداخلها بحيث تتلاءم بإحكام شديد مع الفتحات الموجودة على PCB. باستخدام هذا الإعداد ، يمكنني برمجة وحدة التحكم الدقيقة بسرعة كبيرة ولا داعي للقلق بشأن أسلاك البرمجة أو اللحام المتبقي بعد فك تلك الأسلاك.

الخطوة 8: الخاتمة

للتلخيص ، أود أن أشير إلى أنه باستخدام Angul Timer peripheral ، نجحت في تحقيق جهاز POV لا يعتمد على سرعة الدوران ، لذلك يتم الحفاظ على جودة الرسومات المعروضة على حالها عند السرعات الأعلى والأقل.

من خلال التصميم الدقيق ، تمكنت من تنفيذ حل منخفض الطاقة من شأنه إطالة عمر البطاريات. بالنسبة إلى سلبيات هذا المشروع ، أود أن أوضح أنه لا توجد طريقة لشحن البطاريات المستخدمة ، لذلك يلزم استبدال البطارية بين الحين والآخر. استمرت البطاريات التي لا تحمل أسماء من المتجر المحلي لمدة شهر تقريبًا مع الاستخدام اليومي. الاستخدامات: يمكن استخدام هذا الجهاز في أغراض ترويجية متنوعة أو كمساعدات تعليمية في دروس التقنيات الكهربية أو الفيزياء على سبيل المثال. يمكن استخدامه أيضًا كوسيلة مساعدة علاجية لزيادة الانتباه لأولئك الذين يعانون من اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه (ADHD) أو تهدئة أعراض القلق.

الجائزة الأولى في تحدي تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور