فاراداي للمتعة: نرد إلكتروني بدون بطارية: 12 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:42

كان هناك الكثير من الاهتمام بالأجهزة الإلكترونية التي تعمل بالعضلات ، ويرجع ذلك في جزء كبير منه إلى نجاح Perpetual TorchPerpetual Torch ، المعروف أيضًا باسم مصباح LED بدون بطارية. تتكون الشعلة التي لا تحتوي على بطارية من مولد جهد كهربائي لتشغيل مصابيح LED ، ودائرة إلكترونية لتكييف وتخزين الجهد الناتج عن مولد الجهد الكهربائي ومصابيح LED بيضاء عالية الكفاءة. يعتمد مولد الجهد العضلي على قانون فاراداي ، ويتألف من أنبوب بمغناطيس أسطواني. يتم لف الأنبوب بملف من الأسلاك المغناطيسية. عندما يتم اهتزاز الأنبوب ، تعبر المغناطيسات طول الأنبوب ذهابًا وإيابًا ، وبالتالي يغير التدفق المغناطيسي عبر الملف ، وبالتالي ينتج الملف جهدًا متناوبًا. سنعود إلى هذا لاحقًا في Instructable. يوضح لك هذا Instructable كيفية بناء نرد إلكتروني لا يضرب. تظهر أدناه صورة للوحدة المبنية ولكن أولاً بعض الخلفية -

الخطوة 1: لعبة النرد الإلكترونية

بدلاً من النرد التقليدي ، من الجيد والرائع استخدام النرد الإلكتروني. عادة ما يتكون مثل هذا النرد من دائرة إلكترونية وشاشة LED. يمكن أن تكون شاشة LED عبارة عن شاشة من سبعة أجزاء يمكنها عرض الأرقام بين 1 و 6 كما هو موضح أدناه أو ربما ، لتقليد نمط النرد التقليدي ، يمكن أن تتكون من 7 مصابيح LED مرتبة كما هو موضح في الشكل الثاني. يحتوي كلا تصميمي النرد على مفتاح ، يتعين على المستخدم الضغط عليه عندما يريد "رمي النرد" (أو "رمي النرد"؟). يقوم المفتاح بتشغيل مولد أرقام عشوائي مبرمج في متحكم ثم يتم عرض الرقم العشوائي على شاشة سبعة أجزاء أو شاشة LED. عندما يريد المستخدم رقمًا جديدًا ، يجب الضغط على المفتاح مرة أخرى.

الخطوة 2: مزود الطاقة للنرد

يحتاج كلا التصميمين الموضحين في الخطوة السابقة إلى مصدر طاقة مناسب يمكن اشتقاقه من ثؤلول الجدار ، ومعدل مناسب ، ومكثف تنعيم ومنظم مناسب + 5 فولت. إذا رغب المستخدم في إمكانية نقل النرد ، فيجب استبدال محول الثؤلول الجداري ببطارية مناسبة ، على سبيل المثال بطارية 9V. توجد خيارات أخرى للبطارية ، على سبيل المثال ، لتتمكن من تشغيل النرد من بطارية AA أو AAA واحدة ، لن يعمل المنظم الخطي العادي. لاشتقاق + 5 فولت لعملية النرد ، يجب استخدام محول DC-DC من النوع المعزز المناسب. يوضح الشكل مصدر طاقة + 5 فولت مناسب لتشغيل النرد من بطارية 9 فولت على الحائط ويظهر الشكل الآخر التخطيط لمصدر طاقة + 5 فولت من بطارية من نوع 1.5 فولت AA أو AAA باستخدام محول TPS61070 المعزز DC-DC.

الخطوة 3: الطاقة الحرة: استخدم عضلاتك …

تصف هذه الخطوة مولد الجهد العضلي. يتكون المولد من أنبوب برسبيكس بطول 6 بوصات وقطر خارجي 15 مم. القطر الداخلي 12 مم. يتم تشكيل أخدود بعمق حوالي 1 مم وطول 2 بوصة على السطح الخارجي للأنبوب. يتم لف هذا الأخدود بحوالي 1500 دورة باستخدام 30 سلك مغناطيسي SWG. يتم وضع مجموعة من ثلاثة مغناطيسات أسطوانية أرضية نادرة في الأنبوب. قطر المغناطيس 10 مم وطول 10 مم. بعد إدخال المغناطيس في الأنبوب ، يتم إغلاق نهايات الأنبوب بقطع دائرية من مادة ثنائي الفينيل متعدد الكلور العارية ولصقها بإيبوكسي من جزأين ومع بعض منصات امتصاص الصدمات بالداخل (استخدمت رغوة تغليف IC). يتوفر هذا الأنبوب من McMaster (mcmaster.com) ، رقم الجزء: 8532K15. يمكن شراء المغناطيسات من amazingmagnets.com. الجزء # D375D.

الخطوة 4: أداء مولد الجهد

ما مدى جودة عمل مولد جهد قوة العضلات؟ فيما يلي بعض لقطات شاشة راسم الذبذبات. مع الاهتزازات اللطيفة ، يوفر المولد حوالي 15 فولت من الذروة إلى الذروة. تيار الدائرة القصيرة حوالي 680mA. يكفي تماما لهذا المشروع.

الخطوة 5: تخطيط النرد

توضح هذه الخطوة مخطط الدائرة للنرد. وهو يتألف من دائرة جسر الصمام الثنائي المعدل لتصحيح جهد التيار المتردد الناتج عن مولد فاراداي ويتم ترشيحه باستخدام مكثف إلكتروليتي 4700 فائق التوهج / 25 فولت. يتم تنظيم جهد المكثف باستخدام LDO ، LP-2950 بجهد خرج 5 فولت ، والذي يستخدم لتوفير جهد الإمداد لبقية الدائرة ، والتي تتكون من متحكم دقيق ومصابيح LED. لقد استخدمت 7 مصابيح LED زرقاء عالية الكفاءة 3 مم في عبوات شفافة ، مرتبة على شكل "نرد". يتم التحكم في المصابيح بواسطة متحكم AVR ذي 8 سنون ، ATTiny13. ناتج الجهد من مولد فاراداي هو خرج نبضي. يتم تكييف هذا الخرج النبضي بمساعدة المقاوم (1.2KOhm) والصمام الثنائي Zener (4.7V). يتم استشعار نبضات الجهد المكيف بواسطة المتحكم الدقيق لتحديد ما إذا كان الأنبوب يهتز أم لا. طالما تم اهتزاز الأنبوب ، ينتظر المتحكم الدقيق. بمجرد أن يتوقف المستخدم عن اهتزاز الأنبوب ، يقوم المتحكم الدقيق بإنشاء رقم عشوائي ، باستخدام مؤقت 8 بت داخلي يعمل في وضع التشغيل الحر ويخرج الرقم العشوائي بين 1 و 6 ، على مصابيح LED للإخراج. ثم ينتظر الميكروكونترولر مرة أخرى حتى يقوم المستخدم بهز الأنبوب مرة أخرى. بمجرد أن تعرض مصابيح LED رقمًا عشوائيًا ، تكون الشحنة المتاحة على المكثف كافية لإضاءة المصابيح لمدة 10 ثوانٍ في المتوسط تقريبًا. للحصول على رقم عشوائي جديد ، يجب على المستخدم هز الأنبوب عدة مرات مرة أخرى.

الخطوة السادسة: برمجة المتحكم الدقيق

يعمل متحكم Tiny13 مع مذبذب RC داخلي مبرمج لتوليد إشارة ساعة 128 كيلو هرتز. هذه هي أدنى إشارة على مدار الساعة يمكن أن يولدها Tiny13 داخليًا ويتم اختيارها لتقليل التيار الذي يستهلكه المتحكم الدقيق. تمت برمجة وحدة التحكم في C باستخدام مترجم AVRGCC ويظهر مخطط التدفق هنا. الموضح هنا لقد استخدمت STK500 لبرمجة Tiny الخاص بي ، ولكن يمكنك الرجوع إلى هذا Instructable إذا كنت تفضل مبرمج AVR Dragon: https://www.instructables.com/id/Help٪3a-An-Absolute-Beginner_s-Guide- إلى -8 بت- AVR-Pr /

الخطوة 7: برنامج التحكم

/ * بطارية إلكترونية أقل نرد * // * Dhananjay Gadre * // * 20 سبتمبر 2007 * // * معالج Tiny13 @ 128 كيلو هرتز مذبذب RC داخلي * // * 7 مصابيح LED متصلة على النحو التالي LED0 - PB1LED1، 2 - PB2LED3، 4 - PB3LED5، 6 - PB4D3 D2D5 D0 D6D1 D4 إدخال النبض من الملف على PB0 * / # include #include #includeconst char ledcode PROGMEM = {0xfc، 0xee، 0xf8، 0xf2، 0xf0، 0xe2، 0xfe} ؛ main () {غير موقعة char temp = 0 ؛ عدد int = 0 ؛ DDRB = 0xfe ؛ / * PB0 هو إدخال * / TCCR0B = 2 ؛ / * قسمة على 8 * / TCCR0A = 0 ؛ TCNT0 = 0 ؛ PORTB = 254 ؛ / * تعطيل جميع مؤشرات LED * / بينما (1) {/ * انتظر حتى يرتفع النبض * / بينما ((PINB & 0x01) == 0) ؛ _delay_loop_2 (50) ؛ / * انتظر حتى تنخفض النبضات * / أثناء ((PINB & 0x01) == 0x01) ؛ _delay_loop_2 (50) ؛ العد = 5000 ؛ while ((count> 0) && ((PINB & 0x01) == 0)) {count--؛ } إذا (العد == 0) / * لا مزيد من النبضات لذا اعرض رقمًا عشوائيًا * / {PORTB = 0xfe؛ / * إيقاف تشغيل جميع المصابيح * / _delay_loop_2 (10000) ؛ درجة الحرارة = TCNT0 ؛ درجة الحرارة = درجة الحرارة٪ 6 ؛ temp = pgm_read_byte (& كود ليد [temp]) ؛ PORTB = درجة الحرارة ؛ }}}

الخطوة 8: تجميع الدائرة

إليكم بعض الصور لمراحل تجميع النرد الإلكتروني. يتم تجميع الدائرة الإلكترونية على لوحة مضغوطة بما يكفي لتدخل في أنبوب البرسبيكس. يتم استخدام أنبوب البرسبيكس المتطابق المستخدم لمولد الجهد لإحاطة الدائرة الإلكترونية.

الخطوة 9: اكتمل التجميع

أصبح مولد فاراداي للجهد ودائرة النرد الإلكترونية الآن موصلًا معًا ميكانيكيًا وكهربائيًا. يتم توصيل أطراف الخرج لأنبوب مولد الجهد بموصل الإدخال ثنائي السنون لدائرة النرد الإلكترونية. كلا الأنبوبين مرتبطان ببعضهما البعض برباط كبل ولأمان إضافي ، ولصقهما مع إيبوكسي من جزأين. لقد استخدمت AralditeAraldite.

الخطوة 10: استخدام النرد الإلكتروني بدون بطارية

بمجرد اكتمال التجميع وتثبيت الأنبوبين معًا ، يصبح الزهر جاهزًا للاستخدام. فقط هزها عدة مرات وسيظهر رقم عشوائي. هزها مرة أخرى وستظهر عشوائية أخرى. يوجد هنا مقطع فيديو للنرد أثناء العمل ، تم نشره أيضًا في فيديو Instructables هذا:

الخطوة 11: المراجع وملفات التصميم

يعتمد هذا المشروع على مقالاتي المنشورة سابقًا. يسمى:

1. "مولد الطاقة للتطبيقات المحمولة" ، قبو الدائرة ، أكتوبر 2006 2. "التحكم عن بعد الحركي" ، الإصدار: نوفمبر 2007 ، الإصدار 12. ملف التعليمات البرمجية المصدر C متاح هنا. منذ أن تم تصميم المشروع لأول مرة ، صنعت ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام النسر. هنا كيف تبدو الآن. ملفات النسر التخطيطي والمجلس موجودة هنا. يرجى ملاحظة أنه بالمقارنة مع النموذج الأولي ، يتم ترتيب المكونات الموجودة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور النهائي بشكل مختلف قليلاً. تحديث (15 سبتمبر 2008): تمت إضافة ملف BOM

الخطوة 12: أعلم أنك تريد المزيد

نرد إلكتروني بشاشة واحدة فقط؟ لكني ألعب العديد من الألعاب التي تحتاج إلى نردتين كما تقول. حسنًا ، أعلم أنك تريد ذلك. هذا ما كنت أحاول بناءه. لدي PCB لهذا الإصدار الأحدث جاهزًا ، فقط في انتظار بعض وقت الفراغ لإكمال الكود واختبار اللوحة ، وسأنشر مشروعًا هنا بمجرد اكتماله … حتى تستمتع بعد ذلك بالنرد الفردي..