Højspændings alternerende okklusions træningsglas [ATtiny13]: 5 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

I min første instruks har jeg beskrevet, hvordan man bygger en enhed, der burde være ganske nyttig for nogen, der ønsker at behandle amblyopi (dovent øje). Designet var meget forenklet og havde nogle ulemper (det krævede brug af to batterier og flydende krystalpaneler blev drevet af lav spænding). Jeg besluttede at forbedre designet ved at tilføje spændingsmultiplikator og eksterne switch -transistorer. Højere kompleksitet krævede brug af SMD -komponenter.

Trin 1: Ansvarsfraskrivelse

Brug af en sådan enhed kan forårsage epileptiske anfald eller andre negative virkninger hos en lille del af enhedens brugere. Konstruktion af en sådan enhed kræver brug af moderat farlige værktøjer og kan forårsage skade på ejendom. Du bygger og bruger beskrevet enhed på egen risiko

Trin 2: Dele og værktøjer

Dele og materialer:

aktive lukker 3D -briller

ATTINY13A-SSU

18x12mm ON-OFF låsende trykknapkontakt (sådan noget, den kontakt, jeg brugte, havde lige, smallere ledninger)

2x SMD 6x6mm taktile switch knapper

2x 10 uF 16V Case A 1206 tantal kondensator

100 nF 0805 kondensator

3x 330 nF 0805 kondensator

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

10k 0805 modstand

15k 1206 modstand

22k 1206 modstand

9x 27ohm 0805 modstand

3x 100k 1206 modstand

6x BSS138 SOT-23 transistor

3x BSS84 SOT-23 transistor

61x44mm kobberbeklædt bræt

få stykker tråd

3V batteri (CR2025 eller CR2032)

isolerende tape

tape

Værktøjer:

diagonal fræser

tang

fladskruetrækker

lille phillips skruetrækker

pincet

schweizer kniv

sav eller andet værktøj, der kan skære printkort

0,8 mm bor

boremaskine eller roterende værktøj

natriumpersulfat

plastbeholder og plastværktøj, der kan bruges til at tage PCB ud af ætsningsløsning

lodde station

loddetin

sølvpapir

AVR -programmerer (standalone programmerer som USBasp eller du kan bruge ArduinoISP)

laser printer

blankt papir

tøjjern

1000 korn tørt/vådt sandpapir

cremerens

opløsningsmiddel (f.eks. acetone eller sprit)

permanent skaber

Trin 3: Lav PCB ved hjælp af toneroverførselsmetode

Du skal udskrive spejlbillede af F. Cu (forsiden) på blankt papir ved hjælp af laserprinter (uden indstillinger for tonerbesparelse). De udvendige dimensioner af det udskrevne billede skal være 60,96 x 43,434 mm (eller så tæt som du kan komme). Jeg har brugt enkeltsidet kobberbeklædt bræt og lavet forbindelser på den anden side med tynde ledninger, så jeg ikke behøvede at bekymre mig om at justere to kobberlag. Du kan bruge dobbeltsidet printkort, hvis du vil, men de næste instruktioner er kun for enkeltsidet printkort.

Klip printkortet i størrelsen på det udskrevne billede, du kan tilføje få mm til hver side af printkortet, hvis du vil (sørg for at printet passer til dine briller). Dernæst skal du rense kobberlaget med vådt fint sandpapir, og derefter fjerne partikler, der er efterladt af sandpapir med cremerens (du kan også bruge opvaskemiddel eller sæbe). Rengør det derefter med opløsningsmiddel. Derefter skal du være meget forsigtig med ikke at røre kobber med fingrene.

Læg det trykte billede oven på printet og juster det med brættet. Sæt derefter PCB på en flad overflade og dæk det med tøjjern indstillet til maks. Temperatur. Efter kort tid skal papir klæbe til PCB. Hold strygejern presset til print og papir, fra tid til anden kan du ændre jernposition. Vent mindst et par minutter, indtil papiret skifter farve til gul. Læg derefter PCB med papir i vand (du kan tilføje fløderens eller opvaskemiddel) i 20 minutter. Gnid derefter papir fra PCB. Hvis der er steder, hvor toneren ikke klistrede til kobber, skal du bruge permanent markør til at udskifte toneren.

Bland ferskvand med natriumpersulfat og kom PCB i ætsningsopløsningen. Prøv at holde opløsningen ved 40 ° C. Du kan lægge en plastbeholder oven på radiatoren eller en anden varmekilde. Af og til blandes opløsningen i beholderen. Vent på, at afdækket kobber er helt opløst. Når det er gjort, fjernes PCB fra opløsningen og skylles i vand. Fjern toner med acetone eller sandpapir.

Bor huller i printkort. Jeg brugte skrue som midterstempel til at markere huller inden boringen.

Trin 4: Lodning og programmering af mikrokontroller

Dæk kobberspor i loddetin. Hvis nogen spor blev opløst i ætsning, skal de udskiftes med tynde tråde. Lodde ATtiny til PCB, samt ledninger, der forbinder mikrokontroller til en programmerer. Upload hv_glasses.hex, behold standard sikringsbits (H: FF, L: 6A). Jeg brugte USBasp og AVRDUDE. Upload af.hex -fil krævede, at jeg udførte følgende kommando:

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

Du vil måske bemærke, at jeg havde brug for at ændre -B (bitclock) -værdi fra 8, som jeg plejede at programmere ATtiny i min første instruerbare til 16. Det bremser uploadprocessen, men nogle gange er det nødvendigt at tillade korrekt kommunikation mellem programmør og mikrokontroller.

Efter at du har uploadet.hex -fil til ATtiny, aflader programmeringsledninger fra PCB. Lodde resten af komponenter undtagen omfangsrig SW1 ON/OFF switch og transistorer. Lav forbindelser på den anden side af brættet med ledninger. Dæk hele PCB undtagen transistorpuder med aluminiumsfolie for at beskytte MOSFET'er fra elektrostatisk udladning. Sørg for, at din loddemetal er korrekt jordet. Pincet, du bruger til at placere komponenter, skal være antistatiske ESD. Jeg brugte nogle gamle pincetter, der lå rundt, men jeg sluttede dem til jorden med ledning. Du kan først lodde BSS138-transistorer og dække PCB med mere folie, når de er færdige, fordi P-kanal BSS84 MOSFET'er er særligt sårbare over for elektrostatisk udladning.

Lodde SW1 sidst, vinkle dets ledninger, så det ligner SS14 -dioder eller tantal -kondensatorer. Hvis SW1-ledninger er bredere end pads på printkort, og de kortslutter til andre spor, skal du afskære dem, så de ikke forårsager problemer. Brug en anstændig mængde lodde, mens du forbinder SW1 med print, da tape, der holder PCB og glasramme sammen, går direkte over SW1, og det kan sætte en vis spænding på loddeled. Jeg placerede ikke noget i J1-J4, LC-panelledninger vil blive loddet direkte til printkort. Når du er færdig, loddes tråde, der går til batteriet, og sætter batteriet mellem dem og sikrer det hele på plads med isoleringstape. Du kan bruge multimeter til at kontrollere, om komplet printkort genererer skiftende spændinger på J1-J4 pads. Hvis ikke, skal du måle spændinger på tidligere trin, kontrollere for eventuelle kortslutninger, ikke-tilsluttede ledninger, ødelagte spor. Når dit printkort genererer spændinger på J1-J4, der svinger mellem 0V og 10-11V, kan du lodde LC-paneler til J1-J4. Du udfører kun lodning eller målinger, når batteriet er afbrudt.

Når alt er sat sammen fra elektrisk synspunkt, kan du dække bagsiden af PCB med isoleringstape og slutte PCB med brilleramme ved at sætte tape rundt om dem. Skjul ledninger, der forbinder LC -paneler til printkort på det sted, hvor det originale batteridæksel var.

Trin 5: Designoversigt

Fra brugernes synspunkt fungerer High Voltage Alternating Occlusion Training Glasses på samme måde som briller beskrevet i min første instruerbare. SW2 tilsluttet 15k modstand ændrer enheds frekvens (2,5Hz, 5,0Hz, 7,5Hz, 10,0Hz, 12,5Hz) og SW3 tilsluttet 22k modstandsændringer i hvor lang tid hvert øje er lukket (L-10%: R-90%, L-30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). Når du har indstillet indstillinger, skal du vente i cirka 10 sekunder (10 sekunder uden at trykke på nogen knapper), før de gemmes i EEPROM og indlæses efter afbrydelse ved næste enhedsstart. Ved at trykke på begge knapper samtidigt indstilles standardværdierne.

Jeg brugte dog kun PB5 (RESET, ADC0) pin med ATtiny som input. Jeg bruger ADC til at aflæse spænding på output fra spændingsdeler lavet af R1-R3. Jeg kan ændre denne spænding ved at trykke på SW2 og SW3. Spændingen er aldrig lav nok til at udløse RESET.

Dioder D1-D4 og kondensatorer C3-C6 danner en 3-trins Dickson-ladningspumpe. Opladningspumpe drives af PB1 (OC0A) og PB1 (OC0B) ben på mikrokontroller. OC0A og OC0B udgange genererer to 4687,5 Hz firkantede bølgeformer, der faseforskydes med 180 grader (når OC0A er HØJ, er OC0B LAV og omvendt). Ændring af spændinger på mikrokontrollerstifter skubber spændinger på C3-C5 kondensatorplader op og ned med +BATT spænding. Dioder tillader ladning at strømme fra kondensatoren, hvilken topplade (en der er forbundet til dioder) har højere spænding til den, som toppladen har lavere spænding. Selvfølgelig fungerer dioder kun i en retning, så ladning flyder kun i en retning, så hver næste kondensator i sekvens oplades til spænding, der er højere end i tidligere kondensator. Jeg har brugt Schottky -dioder, da de har et lavt spændingsfald fremad. Under ingen belastning spænding multiplikation er 3,93. Fra praktisk synspunkt er belastningen på ladningspumpens udgang kun 100k modstande (strøm strømmer gennem 1 eller 2 af dem på samme tid). Under denne belastning er spændingen på ladningspumpens output 3,93*(+BATT) minus omkring 1V, og ladningspumpers effektivitet er cirka 75%. D4 og C6 øger ikke spændingen, de reducerer kun spændingsbølger.

Transistorer Q1, Q4, Q7 og 100k modstande konverterer lavspænding fra mikrokontrollerudgange til spænding fra ladningspumpeudgang. Jeg har brugt MOSFET'er til at drive LC -paneler, fordi strømmen kun strømmer gennem deres porte, når portspændingen ændres. 27ohm modstande beskytter transistorer mod store overspændingsportstrømme.

Enheden bruger cirka 1,5 mA.