Ανιχνευτής τρεμόπαιξης φωτός: 3 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Πάντα με γοήτευε το γεγονός ότι τα ηλεκτρονικά μας συνοδεύουν. Είναι απλά παντού. Όταν μιλάμε για πηγές φωτός (Όχι για τις φυσικές όπως τα αστέρια), πρέπει να λάβουμε υπόψη αρκετές παραμέτρους: Φωτεινότητα, χρώμα και, στην περίπτωση που πρόκειται για την οθόνη του υπολογιστή για την οποία μιλάμε, ποιότητα εικόνας.

Η οπτική αντίληψη του φωτός ή της φωτεινότητας της ηλεκτρονικής πηγής φωτός μπορεί να ελεγχθεί με διάφορους τρόπους όταν η πιο δημοφιλής είναι μέσω της Pulse Width Modulation (PWM) - Απλώς ενεργοποιήστε και απενεργοποιήστε τη συσκευή πολύ γρήγορα, ώστε τα παροδικά να φαίνονται «αόρατα» για το ανθρώπινο μάτι. Αλλά, όπως φαίνεται, δεν είναι πολύ καλό για τα ανθρώπινα μάτια για μακροχρόνια χρήση.

Όταν παίρνουμε για παράδειγμα, μια οθόνη φορητού υπολογιστή και μειώνουμε τη φωτεινότητά του - μπορεί να φαίνεται πιο σκοτεινή, αλλά υπάρχουν πολλές αλλαγές στην οθόνη - τρεμοπαίζει. (Περισσότερα παραδείγματα για αυτό μπορείτε να βρείτε εδώ)

Εμπνεύστηκα πολύ από μια ιδέα αυτού του βίντεο στο YouTube, η εξήγηση και η απλότητά του είναι απλά φοβερά. Με τη σύνδεση απλών συσκευών εκτός ράφι, υπάρχει η δυνατότητα να δημιουργηθεί μια πλήρως φορητή συσκευή ανίχνευσης τρεμοπαίγματος.

Η συσκευή που πρόκειται να κατασκευάσουμε είναι ένας ανιχνευτής τρεμοπαίγματος πηγής φωτός, που χρησιμοποιεί μικρή ηλιακή μπαταρία ως πηγή φωτός και αποτελείται από τα ακόλουθα μπλοκ:

1. Μικρό ηλιακό πάνελ
2. Ενσωματωμένος ενισχυτής ήχου
3. Ομιλητής
4. Jack για σύνδεση ακουστικών, αν θέλουμε να δοκιμάσουμε με μεγαλύτερη ευαισθησία
5. Επαναφορτιζόμενη μπαταρία Li-Ion ως πηγή ενέργειας
6. Υποδοχή USB Type-C για σύνδεση φόρτισης
7. Ένδειξη LED ισχύος

Προμήθειες

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ

• Ενσωματωμένος ενισχυτής ισχύος ήχου
• Ηχείο 8 Ohm
• Μπαταρία 3.7V 850mAh Li-Ion
• Υποδοχή ήχου 3,5 mm
• Μίνι Πολυκρυσταλλική Ηλιακή Μπαταρία
• TP4056 - Πίνακας φόρτισης Li -Ion
• RGB LED (πακέτο TH)
• 2 αντιστάσεις 330 Ohm (πακέτο TH)

Μηχανικά εξαρτήματα

• Κουμπί ποτενσιόμετρου
• Τρισδιάστατο περίβλημα (μπορεί να χρησιμοποιηθεί προαιρετικό, εκτός σχεδίου κουτί έργου)
• Βίδες διαμέτρου 4 x 5 mm

Οργανα

• Συγκολλητικό σίδερο
• Πυροβόλο θερμής κόλλας
• Κατσαβίδι Phillips
• Σύρμα μονής πυρήνα
• 3D εκτυπωτής (προαιρετικός)
• Πένσα
• Τσιμπιδακι ΦΡΥΔΙΩΝ
• Κόπτης

Βήμα 1: Θεωρία Λειτουργίας

Όπως αναφέρθηκε στην εισαγωγή, το τρεμόπαιγμα που προκαλείται από το PWM. Σύμφωνα με τη wikipedia, το ανθρώπινο μάτι μπορεί να πιάσει έως και 12 καρέ ανά δευτερόλεπτο. Εάν ο ρυθμός καρέ υπερβεί αυτόν τον αριθμό, θεωρείται ως κίνηση για την ανθρώπινη όραση. Επομένως, εάν παρατηρηθεί μια ταχεία αλλαγή αντικειμένου, παρατηρούμε τη μέση έντασή του αντί για ακολουθία διαχωρισμένων πλαισίων. Υπάρχει ένας πυρήνας της ιδέας για PWM σε κυκλώματα ελέγχου φωτεινότητας: Επειδή μπορούμε να δούμε μόνο μέση ένταση υψηλότερου ρυθμού καρέ από 12fps (Και πάλι, σύμφωνα με τη wikipedia), μπορούμε εύκολα να προσαρμόσουμε τη φωτεινότητα (Κύκλος λειτουργίας) της πηγής φωτισμού που τροφοδοτείται μέσω μεταβαλλόμενες χρονικές περιόδους, όταν το φως είναι ενεργοποιημένο ή σβηστό (Περισσότερα για PWM), όπου η συχνότητα μεταγωγής είναι σταθερή και είναι πολύ μεγαλύτερη από 12Hz.

Αυτό το έργο περιγράφει μια συσκευή, της οποίας η ένταση ήχου και η συχνότητα είναι ανάλογες με τον θόρυβο που τρεμοπαίζει που προκαλείται από το PWM.

Μίνι πολυκρυσταλλικό πάνελ

Ο κύριος σκοπός αυτών των συσκευών είναι να μετατρέψουν την ισχύ που προέρχεται από την πηγή φωτός σε ηλεκτρική, η οποία μπορεί εύκολα να συλλεχθεί. Μία από τις βασικές ιδιότητες αυτής της μπαταρίας, ότι εάν η πηγή φωτός δεν παρέχει σταθερή σταθερή ένταση και αλλάζει με την πάροδο του χρόνου, οι ίδιες αλλαγές θα εμφανιστούν στην τάση εξόδου αυτού του πίνακα. Αυτό, λοιπόν, πρόκειται να εντοπίσουμε - οι αλλαγές έντασης με την πάροδο του χρόνου

Ενισχυτής ήχου

Η έξοδος που παράγεται από τον ηλιακό πίνακα είναι ανάλογη με το μέσο επίπεδο έντασης (DC) με επιπλέον αλλαγές στην ένταση με την πάροδο του χρόνου (AC). Μας ενδιαφέρει να ανιχνεύσουμε μόνο εναλλασσόμενη τάση και ο ευκολότερος τρόπος να το επιτύχουμε - συνδέστε το ηχοσύστημα. Ο ενισχυτής ήχου που χρησιμοποιήθηκε σε αυτό το σχέδιο είναι PCB μίας παροχής, με πυκνωτές μπλοκαρίσματος DC σε κάθε πλευρά, εισόδου και εξόδου. Έτσι, η έξοδος του ηλιακού πάνελ συνδέεται απευθείας με ενισχυτή ήχου. Ο ενισχυτής που χρησιμοποιείται σε αυτό το σχέδιο διαθέτει ήδη ποτενσιόμετρο με ενσωματωμένο διακόπτη ON/OFF, επομένως υπάρχει πλήρης έλεγχος της ισχύος της συσκευής και της έντασης του ηχείου.

Διαχείριση μπαταρίας Li-Ion

Το κύκλωμα φορτιστή μπαταρίας Li-Ion TP4056 προστέθηκε σε αυτό το έργο προκειμένου να γίνει φορητή και επαναφορτιζόμενη η συσκευή. Ο σύνδεσμος USB-C λειτουργεί ως είσοδος για φορτιστή και η μπαταρία που χρησιμοποιήθηκε είναι 850mAh, 3.7V, που είναι αρκετή για τους σκοπούς που πρέπει να επιδιώξουμε με αυτήν τη συσκευή. Η τάση της μπαταρίας λειτουργεί ως κύρια παροχή ρεύματος για τον ενισχυτή ήχου, επομένως για μια ολόκληρη συσκευή.

Ηχείο ως έξοδος συστήματος

Το ηχείο παίζει τον κύριο ρόλο στη συσκευή. Επέλεξα ένα σχετικά μικρό μέγεθος, με σταθερή προσκόλληση στο περίβλημα, οπότε θα άκουγα και χαμηλότερες συχνότητες επίσης. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η συχνότητα και η ένταση του ηχείου μπορούν να οριστούν ως εξής:

f (Ηχείο) = f (AC από ηλιακό πάνελ) [Hz]

P (Ηχείο) = K*I (Ένταση κορυφής-κορυφής του σήματος AC από τον ηλιακό πίνακα) [W]

K - Είναι ένας συντελεστής όγκου

Audio Jack

Στην υποδοχή που θέλουμε να συνδέσουμε ακουστικά χρησιμοποιείται υποδοχή 3,5 mm. Σε αυτήν τη συσκευή, η υποδοχή διαθέτει έναν ακροδέκτη ανίχνευσης σύνδεσης, ο οποίος αποσυνδέεται από τον ακροδέκτη σήματος, όταν είναι συνδεδεμένο το βύσμα ήχου. Σχεδιάστηκε με αυτόν τον τρόπο για να παρέχει έξοδο σε μια μόνο διαδρομή εκείνη τη στιγμή - Ακουστικά ηχείων ή.

RGB LED

Εδώ το LED είναι σε διπλή λειτουργία - ανάβει όταν η συσκευή φορτίζεται ή η συσκευή είναι ενεργοποιημένη.

Βήμα 2: Περίβλημα - Σχεδιασμός και εκτύπωση

Ο 3D εκτυπωτής είναι ένα εξαιρετικό εργαλείο για προσαρμοσμένες θήκες και θήκες. Το περίβλημα για αυτό το έργο έχει μια πολύ βασική δομή με ορισμένα κοινά χαρακτηριστικά. Ας το επεκτείνουμε βήμα προς βήμα:

Προετοιμασία και FreeCAD

Το περίβλημα σχεδιάστηκε στο FreeCAD (Το αρχείο έργου είναι διαθέσιμο για λήψη στο κάτω μέρος αυτού του βήματος), όπου κατασκευάστηκε πρώτα το σώμα της συσκευής και ένα στερεό κάλυμμα κατασκευάστηκε ως ξεχωριστό μέρος σε σχέση με το σώμα. Αφού σχεδιαστεί η συσκευή, χρειάζεται να την εξάγετε ως ξεχωριστό σώμα και κάλυμμα.

Το μίνι ηλιακό πάνελ είναι τοποθετημένο στο κάλυμμα με σταθερό μέγεθος, όπου η περιοχή αποκοπής είναι αφιερωμένη στα καλώδια. Διασύνδεση χρήστη διαθέσιμη και στις δύο πλευρές: Διακοπή USB και LED | Τρύπες | Τρύπες ποτενσιόμετρου. Το ηχείο έχει τη δική του αποκλειστική περιοχή, η οποία είναι μια σειρά από τρύπες στο κάτω μέρος του σώματος. Η μπαταρία είναι δίπλα στο ηχείο, υπάρχει μια θέση για κάθε ένα από τα μέρη, επομένως δεν θα χρειαστεί να απογοητευτούμε κατά τη συναρμολόγηση της συσκευής εντελώς.

Τεμαχισμός και Ultimaker Cura

Δεδομένου ότι έχουμε αρχεία STL, μπορούμε να προχωρήσουμε στη διαδικασία μετατροπής του G-Code. Υπάρχουν πολλές μέθοδοι για αυτό, θα αφήσω εδώ τις κύριες παραμέτρους για την εκτύπωση:

• Λογισμικό: Ultimaker Cura 4.4
• Heightψος στρώματος: 0,18mm
• Πάχος τοίχου: 1,2 mm
• Αριθμός επάνω/κάτω στρώσεων: 3
• Συμπλήρωση: 20%
• Ακροφύσιο: 0,4mm, 215*C
• Κρεβάτι: Γυάλινο, 60*C
• Υποστήριξη: Ναι, 15%

Βήμα 3: Συγκόλληση και συναρμολόγηση

Συγκόλληση

Ενώ ο 3D εκτυπωτής είναι απασχολημένος με την εκτύπωση του περιβλήματός μας, ας καλύψουμε τη διαδικασία συγκόλλησης. Όπως μπορείτε να δείτε στα σχήματα, απλοποιείται στο ελάχιστο - αυτός είναι ο λόγος που όλα τα μέρη που πρόκειται να προσαρτήσουμε συνολικά είναι διαθέσιμα ως ανεξάρτητα ενσωματωμένα μπλοκ. Λοιπόν, η σειρά είναι:

1. Συγκόλληση ακροδεκτών μπαταρίας Li-Ion σε ακίδες TP4056 BAT+ και BAT-
2. Συγκόλληση VO+ και VO- του TP4056 σε τερματικά VCC και GND του ενισχυτή ήχου
3. Συγκόλληση τερματικού "+" μικρού ηλιακού συλλέκτη σε VIN (είτε L είτε R) ενισχυτή ήχου και "-" στη γείωση του ενισχυτή ήχου
4. Σύνδεση Bi-color ή RGB LED σε δύο αντιστάσεις 220R με σωστή απομόνωση
5. Κολλήστε την πρώτη άνοδο LED στον ακροδέκτη του διακόπτη του ενισχυτή ήχου (Η σύνδεση πρέπει να γίνει στον ακροδέκτη του διακόπτη). Συνιστάται ανεπιφύλακτα ο έλεγχος του τερματικού του διακόπτη στην κάτω πλευρά του PCB - Αυτό που δεν είναι είναι η επιλογή μας
6. Η δεύτερη άνοδος LED πρέπει να συγκολληθεί σε άνοδο δύο LEDs SMD - έχουν κοινή σύνδεση ανόδου
7. Συγκόλληση καθόδων LED στο GROUND του ενισχυτή ήχου
8. Κολλήσεις ακροδεκτών ηχείων στην έξοδο ενισχυτή ήχου (Βεβαιωθείτε ότι έχετε επιλέξει το ίδιο κανάλι στην είσοδο, ΑΡΙΣΤΕΡΑ ή ΔΕΞΙΑ)
9. Για να αναγκάσετε το ηχείο να απενεργοποιηθεί, συγκολλήστε ακροδέκτες στερεοφωνικής υποδοχής 3,5 mm που εμποδίζουν την τρέχουσα ροή μέσω του ηχείου.
10. Για να κάνετε τα ακουστικά να παράγουν ήχο σε κάθε πλευρά - L και R, συντομεύστε τους ακροδέκτες που περιγράφονται στο προηγούμενο βήμα μαζί.

Συνέλευση

Μετά την εκτύπωση του περιβλήματος, συνιστάται η συναρμολόγηση μέρος προς μέρος όσον αφορά το ύψος του τμήματος:

1. Δημιουργία πλαισίου από θερμή κόλλα σύμφωνα με την εσωτερική περίμετρο κάλυψης και τοποθέτηση ηλιακού συλλέκτη εκεί
2. Στερέωση ποτενσιόμετρου με παξιμάδι και ροδέλα στην αντίθετη πλευρά
3. Κολλητικό ηχείο με ζεστή κόλλα
4. Κόλληση μπαταρίας με ζεστή κόλλα
5. Κολλητική υποδοχή 3,5 mm με ζεστή κόλλα
6. Κόλληση μπαταρίας με… ζεστή κόλλα
7. Κολλήστε το TP4056 με USB που δείχνει έξω από την ειδική περιοχή διακοπής με ζεστή κόλλα
8. Βάζοντας ένα κουμπί σε ένα ποτενσιόμετρο
9. Κάλυμμα και σώμα στερέωσης με τέσσερις βίδες

Δοκιμές

Η συσκευή μας είναι έτοιμη και έτοιμη! Για να ελέγξετε σωστά τη συσκευή, πρέπει να βρείτε πηγή φωτός που μπορεί να παρέχει εναλλακτική ένταση. Συνιστώ τη χρήση τηλεχειριστηρίου IR, καθώς παρέχει εναλλασσόμενη ένταση της οποίας η συχνότητα βρίσκεται στην περιοχή εύρους ζώνης ακοής του ανθρώπου [20Hz: 20KHz].

Μην ξεχάσετε να δοκιμάσετε όλες τις πηγές φωτός στο σπίτι.

Ευχαριστώ για την ανάγνωση!:)