Բարձր լարման այլընտրանքային խցանման ուսուցման ակնոցներ [ATtiny13] ՝ 5 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:51

Իմ առաջին հրահանգում ես նկարագրեցի, թե ինչպես կարելի է կառուցել մի սարք, որը պետք է բավականին օգտակար լինի այն մարդկանց համար, ովքեր ցանկանում են բուժել ամբլիոպիան (ծույլ աչք): Դիզայնը շատ պարզեցված էր և ուներ որոշ թերություններ (դրա համար անհրաժեշտ էր օգտագործել երկու մարտկոց և հեղուկ բյուրեղյա վահանակներ, որոնք պայմանավորված էին ցածր լարման պատճառով): Ես որոշեցի բարելավել դիզայնը `ավելացնելով լարման բազմապատկիչ և արտաքին անջատիչ տրանզիստորներ: Ավելի մեծ բարդություն պահանջեց օգտագործել SMD բաղադրիչները:

Քայլ 1: Հրաժարում

Նման սարքի օգտագործումը կարող է էպիլեպտիկ նոպաներ կամ այլ բացասական հետևանքներ առաջացնել սարքի օգտագործողների փոքր մասի մոտ: Նման սարքի կառուցումը պահանջում է չափավոր վտանգավոր գործիքների օգտագործում և կարող է վնաս պատճառել կամ վնասել գույքին: Դուք կառուցում և օգտագործում եք նկարագրված սարքը ձեր ռիսկով:

Քայլ 2: Մասեր և գործիքներ

Մասեր և նյութեր.

ակտիվ փակիչ 3D ակնոցներ

ATTINY13A-SSU

18x12 մմ ON-OFF սեղմիչ կոճակի անջատիչ (այսպիսի բան, իմ օգտագործած անջատիչը ուներ ուղիղ, ավելի նեղ տողեր)

2x SMD 6x6 մմ շոշափելի անջատիչ կոճակներ

2x 10 uF 16V Case A 1206 տանտալ կոնդենսատոր

100 nF 0805 կոնդենսատոր

3x 330 nF 0805 կոնդենսատոր

4x SS14 DO-214AC (SMA) schottky դիոդ

10k 0805 դիմադրություն

15k 1206 դիմադրություն

22k 1206 դիմադրություն

9x 27 ohm 0805 դիմադրություն

3x 100k 1206 դիմադրություն

6x BSS138 SOT-23 տրանզիստոր

3x BSS84 SOT-23 տրանզիստոր

61x44 մմ պղնձե ծածկված տախտակ

մի քանի կտոր մետաղալար

3 Վ մարտկոց (CR2025 կամ CR2032)

մեկուսիչ ժապավեն

սկոտչե ժապավեն

Գործիքներ:

անկյունագծային կտրիչ

տափակաբերան աքցան

հարթ շեղբերով պտուտակահան

Փոքրիկ պտուտակահան

պինցետ

օգտակար դանակ

սղոց կամ այլ գործիք, որը կարող է կտրել PCB- ն

0.8 մմ հորատիչ

փորված pres կամ պտտվող գործիք

նատրիումի պերսուլֆատ

պլաստիկ տարա և պլաստմասե գործիք, որը կարող է օգտագործվել PCB- ից փորագրման լուծույթից հանելու համար

զոդման կայան

զոդման

ալյումինե փայլաթիթեղ

AVR ծրագրավորող (USBasp- ի նման անկախ ծրագրավորող կամ կարող եք օգտագործել ArduinoISP)

լազերային տպիչ

փայլուն թուղթ

հագուստի արդուկ

1000 ավազ չոր/թաց հղկաթուղթ

կրեմ մաքրող միջոց

վճարունակ (օրինակ ՝ ացետոն կամ ալկոհոլ)

մշտական ստեղծող

Քայլ 3: Տոնիկի փոխանցման մեթոդի միջոցով PCB պատրաստելը

Դուք պետք է տպեք F. Cu- ի հայելային պատկերը (առջևի մաս) փայլուն թղթի վրա `օգտագործելով լազերային տպիչ (առանց տոնիկի խնայողության որևէ կարգավորումների միացված): Տպագրված պատկերի արտաքին չափերը պետք է լինեն 60.96x43.434 մմ (կամ հնարավորինս մոտ): Ես օգտագործել եմ միակողմանի պղնձե ծածկով տախտակ և մյուս կողմից բարակ լարերով միացումներ եմ կատարել, այնպես որ ես կարիք չունեմ անհանգստանալու երկու պղնձե շերտերի հավասարեցման մասին: Եթե ցանկանում եք, կարող եք օգտագործել երկկողմանի PCB, բայց հաջորդ ցուցումները կլինեն միայն միակողմանի PCB- ի համար:

Կտրեք PCB- ն տպագիր պատկերի չափին, եթե ցանկանում եք, կարող եք մի քանի մմ ավելացնել PCB- ի յուրաքանչյուր կողմին (համոզվեք, որ PCB- ն կհամապատասխանի ձեր ակնոցներին): Հաջորդը ձեզ հարկավոր է մաքրել պղնձի շերտը `օգտագործելով թաց մանր հղկաթուղթ, այնուհետև հղկաթղթից մնացած մասնիկները հեռացնել կրեմ մաքրող միջոցով (կարող եք օգտագործել նաև լվացքի հեղուկ կամ օճառ): Այնուհետեւ մաքրեք այն լուծիչով: Դրանից հետո դուք պետք է շատ զգույշ լինեք, որպեսզի ձեր մատներով պղնձին չդիպչեք:

Տեղադրեք տպագիր պատկերը PCB- ի վերևում և հավասարեցրեք այն տախտակի հետ: Այնուհետև տեղադրեք PCB- ն հարթ մակերևույթի վրա և ծածկեք այն հագուստի արդուկով `առավելագույն ջերմաստիճանի սահմանած: Կարճ ժամանակ անց թուղթը պետք է կպչի PCB- ին: Երկաթը սեղմված պահեք PCB- ի և թղթի վրա, ժամանակ առ ժամանակ կարող եք փոխել երկաթի դիրքը: Սպասեք առնվազն մի քանի րոպե, մինչև թուղթը փոխվի դեղին: Այնուհետև թղթի վրա PCB- ն դրեք ջրի մեջ (կարող եք ավելացնել կրեմ մաքրող կամ լվացքի հեղուկ) 20 րոպե: Հաջորդը, շփեք թուղթը PCB- ից: Եթե կան վայրեր, որտեղ տոնիկը չի կպչում պղնձին, տոնիկը փոխարինելու համար օգտագործեք մշտական մարկեր:

Քաղցր ջուրը խառնել նատրիումի պերսուլֆատի հետ և PCB- ն տեղադրել փորագրման լուծույթի մեջ: Փորձեք լուծումը պահել 40 ° C ջերմաստիճանում: Դուք կարող եք պլաստիկ տարա դնել մարտկոցի կամ ջերմության այլ աղբյուրի վերևում: Solutionամանակ առ ժամանակ լուծույթը խառնեք տարայի մեջ: Սպասեք, որ բաց պղնձը լիովին լուծարվի: Ավարտելուց հետո հեռացրեք PCB- ն լուծույթից և լվացեք այն ջրի մեջ: Հեռացրեք տոնիկը ացետոնով կամ հղկաթուղթով:

Հորատեք անցքեր PCB- ում: Ես օգտագործել եմ պտուտակը որպես կենտրոնական բռունցք ՝ հորատումից առաջ անցքերի կենտրոնները նշելու համար:

Քայլ 4: oldոդում և ծրագրավորում միկրոկառավարիչ

Copperածկեք պղնձե հետքերը զոդման մեջ: Եթե որևէ հետք լուծվել է փորագրման լուծույթում, դրանք փոխարինեք բարակ լարերով: Tinոդեք ATtiny- ին PCB- ին, ինչպես նաև լարեր, որոնք միկրոկառավարիչը կկապեն ծրագրավորողի հետ: Վերբեռնեք hv_glasses.hex, պահեք ապահովագրիչի կանխադրված բիթերը (H: FF, L: 6A): Օգտագործեցի USBasp և AVRDUDE:. Hex ֆայլի վերբեռնումն ինձանից պահանջեց կատարել հետևյալ հրամանը.

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

Դուք կարող եք նկատել, որ ես պետք է փոխեի -B (bitclock) արժեքը 8 -ից, որը ես օգտագործում էի ATtiny ծրագրելու համար իմ առաջին հրահանգով մինչև 16: Դա դանդաղեցնում է բեռնման գործընթացը, բայց երբեմն անհրաժեշտ է թույլ տալ ճիշտ հաղորդակցություն ծրագրավորողի և միկրոկոնտրոլերի միջև:

Այն բանից հետո, երբ դուք ներբեռնել եք. Hex ֆայլը ATtiny- ում, ապակոդավորեք ծրագրավորողը PCB- ից: Մնացած բաղադրիչների զոդում, բացառությամբ զանգվածային SW1 ON/OFF անջատիչի և տրանզիստորների: Հաղորդալարերով միացրեք տախտակի մյուս կողմը: Ամբողջ PCB- ն, բացի տրանզիստորային բարձիկներից, ծածկեք ալյումինե փայլաթիթեղով `MOSFET- երը պաշտպանելու համար, որոնք առաջացնում են էլեկտրաստատիկ արտանետում: Համոզվեք, որ ձեր եռակցման կայանը պատշաճ կերպով հիմնավորված է: Պինցետները, որոնք օգտագործում եք բաղադրիչները տեղադրելու համար, պետք է լինեն հակաստատիկ ESD: Ես օգտագործեցի հին պինցետներ, որոնք պառկած էին, բայց դրանք մետաղալարով միացրեցի գետնին: Դուք կարող եք նախ միացնել BSS138 տրանզիստորները և դրանց ավարտից հետո ծածկել PCB- ն ավելի փայլաթիթեղով, քանի որ P-channel BSS84 MOSFET- երը հատկապես խոցելի են էլեկտրաստատիկ արտանետումների նկատմամբ:

Oldոդիչը SW1- ը վերջինն է, իր հանգույցների անկյունը, այնպես որ այն նման է SS14 դիոդներին կամ տանտալային կոնդենսատորներին: Եթե SW1 հաղորդալարերն ավելի լայն են, քան PCB- ի բարձիկները, և նրանք կարճ միանում են այլ հետքերով, կտրեք դրանք, որպեսզի որևէ խնդիր չառաջացնեն: SW1- ը PCB- ին միացնելիս օգտագործեք պատշաճ քանակությամբ զոդում, քանի որ PCB- ի և ակնոցի շրջանակը միասին կպցնող ժապավենը կանցնի անմիջապես SW1- ի վրայով և կարող է որոշակի լարվածություն առաջացնել զոդի հոդերի վրա: Ես J1-J4- ում ոչինչ չեմ տեղադրել, LC վահանակի լարերը ուղղակիորեն կպչվեն PCB- ին: Ավարտելուց հետո միացրեք լարերը, որոնք կանցնեն մարտկոցի, մարտկոցը դրեք նրանց միջև և ամրացրեք այն ամեն ինչ տեղում մեկուսիչ ժապավենով: Դուք կարող եք օգտագործել մուլտիմետր ՝ ստուգելու համար, թե արդյոք ամբողջական PCB- ն առաջացնում է փոփոխվող լարումներ J1-J4 բարձիկների վրա: Եթե ոչ, չափեք լարումները ավելի վաղ փուլերում, ստուգեք որևէ կարճ միացում, չկապված հոսանք, կոտրված հետքեր: Երբ ձեր PCB- ն արտադրում է լարումներ J1-J4- ի վրա, որոնք տատանվում են 0V- ից մինչև 10-11V- ի միջև, կարող եք LC վահանակները միացնել J1-J4- ին: Դուք կատարում եք ցանկացած զոդման կամ չափման աշխատանքներ միայն մարտկոցն անջատված լինելու դեպքում:

Երբ ամեն ինչ համակցված է էլեկտրական տեսանկյունից, կարող եք ծածկել PCB- ի հետևը մեկուսիչ ժապավենով և միացնել ակնոցների շրջանակով PCB- ին `դրանց շուրջը ժապավեն դնելով: Թաքցրեք լարերը, որոնք LC վահանակները միացնում են PCB- ին այն տեղում, որտեղ մարտկոցի սկզբնական կափարիչը կար:

Քայլ 5: Դիզայնի ակնարկ

Օգտագործողի տեսանկյունից, Բարձր լարման այլընտրանքային խցանման ուսուցման ակնոցներն աշխատում են այնպես, ինչպես իմ առաջին հրահանգում նկարագրված ակնոցները: 15k ռեզիստորին միացված SW2- ը փոխում է սարքերի հաճախականությունը (2.5Hz, 5.0Hz, 7.5Hz, 10.0Hz, 12.5Hz), իսկ SW3- ը ՝ 22k դիմադրիչի հետ, փոխում է յուրաքանչյուր աչքի փակման տևողությունը (L-10%: R-90%, L-30% ՝ R-70%, L-50% ՝ R-50%, L-70% ՝ R-30%, L-90% ՝ R-10%): Կարգավորումները սահմանելուց հետո դուք պետք է սպասեք մոտ 10 վայրկյան (10 վայրկյան ՝ ոչ մի կոճակին չդիպչել), որպեսզի դրանք պահվեն EEPROM- ում և հոսանքազրկումից հետո բեռնվեն ՝ սարքի հաջորդ գործարկմանը: Երկու կոճակները միաժամանակ սեղմելը սահմանում է կանխադրված արժեքներ:

Այնուամենայնիվ, ես որպես մուտքագրում օգտագործեցի միայն ATB- ի PB5 (RESET, ADC0) քորոցը: Ես օգտագործում եմ ADC ՝ R1-R3- ից պատրաստված լարման բաժանարարի ելքի լարումը կարդալու համար: Ես կարող եմ փոխել այս լարումը `սեղմելով SW2 և SW3: Լարումը երբեք այնքան ցածր չէ, որ RESET- ը գործարկվի:

D1-D4 դիոդները և C3-C6 կոնդենսատորները կազմում են 3 աստիճանի Dickson լիցքավորման պոմպ: Լիցքավորման պոմպը շարժվում է միկրոկառավարիչի PB1 (OC0A) և PB1 (OC0B) կապումներով: OC0A և OC0B ելքերը առաջացնում են երկու 4687.5 Հց քառակուսի ալիքի ձևեր, որոնք փուլով տեղաշարժվում են 180 աստիճանով (երբ OC0A- ն բարձր է, OC0B- ն OWԱOWՐ է և հակառակը): Միկրոհսկիչի կապում լարումները փոխելը C3-C5 կոնդենսատորի թիթեղների վրա լարումները մղում է վեր և վար +BATT լարման միջոցով: Դիոդները թույլ են տալիս լիցքավորումը հոսել կոնդենսատորից, որի վերին ափսեը (այն, որը միացված է դիոդներին) ունի ավելի բարձր լարում, քան այն, որի վերին ափսեն ունի ավելի ցածր լարում: Իհարկե, դիոդներն աշխատում են միայն մեկ ուղղությամբ, ուստի լիցքը հոսում է միայն մեկ ուղղությամբ, ուստի հաջորդ ամեն հաջորդ կոնդենսատորը հաջորդաբար լիցքավորում է ավելի բարձր լարման, քան նախորդ կոնդենսատորում: Ես օգտագործել եմ Schottky դիոդները, քանի որ դրանք ունեն ցածր լարման անկում: Առանց բեռի լարման բազմապատկումը 3.93 է: Գործնական տեսանկյունից միայն լիցքավորման պոմպի ելքային բեռը կազմում է 100k դիմադրություն (հոսանքը հոսում է դրանցից 1 կամ 2 -ով միաժամանակ): Այդ ծանրաբեռնվածության դեպքում լիցքավորման պոմպի ելքային լարումը 3.93*(+BATT) է ՝ հանած 1 Վ -ի սահմաններում, և լիցքավորման պոմպերի արդյունավետությունը մոտավորապես 75%է: D4- ը և C6- ը չեն բարձրացնում լարումը, դրանք միայն նվազեցնում են լարման ալիքները:

Q1, Q4, Q7 և 100k տրանզիստորները ցածր լարման միկրոկոնտրոլերի ելքերից փոխակերպում են լիցքավորման պոմպի ելքի լարման: Ես օգտագործել եմ MOSFET- եր ՝ LC վահանակներ վարելու համար, քանի որ դրանց դարպասներով հոսանքը հոսում է միայն դարպասի լարումը փոխելու դեպքում: 27 օհմ ռեզիստորները պաշտպանում են տրանզիստորները մեծ հոսանքի դարպասների հոսանքներից:

Սարքը սպառում է մոտավորապես 1.5 մԱ: