विजन फिजेट स्पिनर की दृढ़ता: 8 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

यह एक फिजेट स्पिनर है जो पर्सिस्टेंस ऑफ विजन इफेक्ट का उपयोग करता है जो एक ऑप्टिकल भ्रम है जिससे कई अलग-अलग छवियां मानव दिमाग में एक छवि में मिश्रित होती हैं।

टेक्स्ट या ग्राफिक्स को ब्लूटूथ लो एनर्जी लिंक के माध्यम से एक पीसी एप्लिकेशन का उपयोग करके बदला जा सकता है जिसे मैंने लैबव्यू में प्रोग्राम किया है या एक स्वतंत्र रूप से उपलब्ध स्मार्टफोन बीएलई ऐप का उपयोग करके।

सभी फाइलें उपलब्ध हैं। इस निर्देश के साथ योजनाबद्ध और फर्मवेयर जुड़े हुए हैं। Gerber फ़ाइलें इस लिंक पर उपलब्ध हैं क्योंकि मैं यहाँ ज़िप फ़ाइलें अपलोड नहीं कर सकता: Gerbers

चरण 1: बाजार पर अन्य पीओवी उपकरणों के बीच अंतर

सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक यह है कि प्रदर्शित ग्राफिक्स रोटेशन के वेग पर निर्भर नहीं करता है, रोटेशन कोण का ट्रैक रखने के लिए इसके अभिनव समाधान के लिए धन्यवाद। इसका मतलब है कि प्रदर्शित ग्राफ़िक को उच्च और निम्न घूर्णी गति दोनों पर समान माना जाता है (उदाहरण के लिए, जब हाथ में पकड़े जाने पर फ़िडगेट स्पिनर धीमा हो रहा हो)। इस पर चरण 3 में अधिक।

यह बाजार पर विभिन्न पीओवी डिवाइस (पीओवी घड़ियों, आदि) के बीच मुख्य अंतर में से एक है, जिसमें छवि को सही ढंग से प्रदर्शित करने के लिए निरंतर घूर्णन गति होनी चाहिए। यह भी ध्यान देने योग्य है कि सभी घटकों को बैटरी जीवन को लम्बा करने के प्रयास में न्यूनतम संभव ऊर्जा उपयोग के लिए चुना जाता है

चरण 2: तकनीकी विवरण

यह अपने कोर के रूप में उन्नत माइक्रोचिप PIC 16F1619 माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करता है। एमसीयू में बिल्ट-इन एंगुलर टाइमर पेरिफेरल है जो ओम्निपोलर हॉल सेंसर DRV5033 और एक चुंबक का उपयोग करता है ताकि वर्तमान घूर्णी कोण का ट्रैक रखा जा सके।

ग्राफिक्स को कुल 32 एल ई डी, 16 हरे और 16 लाल बत्ती उत्सर्जक डायोड (नाममात्र वर्तमान 2mA) का उपयोग करके प्रदर्शित किया जाता है। डायोड दो 16 चैनल निरंतर चालू शिफ्ट रजिस्टर ड्राइवर TLC59282 द्वारा संचालित होते हैं जो डेज़ी श्रृंखला में जुड़े होते हैं। डिवाइस तक रिमोट एक्सेस करने के लिए, एक ब्लूटूथ लो एनर्जी मॉड्यूल RN4871 है जो UART इंटरफ़ेस के माध्यम से माइक्रोकंट्रोलर से संचार करता है। डिवाइस को पर्सनल कंप्यूटर या स्मार्टफोन से एक्सेस किया जा सकता है। डिवाइस को कैपेसिटिव टच बटन का उपयोग करके चालू किया जाता है जो प्रिंटेड सर्किट बोर्ड पर सोल्डर मास्क के नीचे लगा होता है। कैपेसिटिव IC PCF8883 से आउटपुट OR लॉजिक गेट BU4S71G2 को फीड किया जाता है। ओआर गेट्स के लिए अन्य इनपुट एमसीयू से एक संकेत है। OR गेट से निकलने वाला आउटपुट स्टेप-डाउन कनवर्टर TPS62745 के इनेबल पिन से जुड़ा होता है। इस सेटअप का उपयोग करके मैं केवल एक टच बटन का उपयोग करके डिवाइस को चालू/बंद करने में सक्षम हूं। कैपेसिटिव बटन का उपयोग ऑपरेशन के विभिन्न तरीकों के बीच बदलने के लिए या उदाहरण के लिए ब्लूटूथ रेडियो चालू करने के लिए भी किया जा सकता है, जब ऊर्जा बचाने के लिए आवश्यक हो।

स्टेप डाउन कन्वर्टर TPS62745 बैटरी से 6V नाममात्र को स्थिर 3.3V में परिवर्तित करता है। मैंने इस कनवर्टर को चुना है क्योंकि इसमें हल्के भार के साथ उच्च दक्षता है, कम मौन धारा है, एक छोटे 4.7uH कॉइल के साथ संचालित होता है, इसमें एकीकृत इनपुट वोल्टेज स्विच होता है जिसका उपयोग मैं न्यूनतम वर्तमान खपत के साथ बैटरी की क्षमता को मापने के लिए करता हूं और आउटपुट वोल्टेज उपयोगकर्ता है- प्रतिक्रिया प्रतिरोधों के बजाय चार इनपुट द्वारा चयन योग्य (बीओएम को कम करता है)। 5 मिनट की निष्क्रियता के बाद डिवाइस अपने आप सो जाता है। नींद में वर्तमान खपत 7uA से कम है।

जैसा कि फोटो में दिखाया गया है, बैटरी पीछे की तरफ स्थित हैं।

चरण 3: घूर्णी कोण का ट्रैक रखना

घूर्णी कोण को "हार्डवेयर द्वारा" ट्रैक किया जाता है, न कि सॉफ़्टवेयर द्वारा जिसका अर्थ है कि सीपीयू के पास अन्य कार्यों को करने के लिए अपने निपटान में बहुत अधिक समय है। उसके लिए मैंने कोणीय टाइमर परिधीय का उपयोग किया है जो कि प्रयुक्त माइक्रोकंट्रोलर PIC 16F1619 में बनाया गया है।

कोणीय टाइमर के लिए इनपुट हॉल सेंसर DRV5033 से एक संकेत है। जब भी कोई चुंबक इसके पास से गुजरता है तो हॉल सेंसर हर बार एक पल्स उत्पन्न करेगा। हॉल सेंसर डिवाइस के कताई वाले हिस्से पर स्थित होता है जबकि चुंबक एक स्थिर भाग पर स्थित होता है जिसके लिए उपयोगकर्ता डिवाइस रखता है। चूंकि मैंने केवल एक चुंबक का उपयोग किया है जिसका अर्थ है कि हॉल सेंसर एक पल्स उत्पन्न करेगा जो हर 360 डिग्री दोहरा रहा है। साथ ही कोणीय टाइमर प्रति क्रांति 180 दालें उत्पन्न करेगा जिसमें प्रत्येक पल्स 2 डिग्री रोटेशन का प्रतिनिधित्व करता है। मैं 180 दालों को चुनता हूं, उदाहरण के लिए 360° नहीं, क्योंकि मैंने पाया कि 2° एक मुद्रित वर्ण के दो स्तंभों के बीच की सही दूरी है। कोणीय टाइमर स्वचालित रूप से उस सभी गणना को संभालता है और यदि दो सेंसर दालों के बीच का समय रोटेशन वेग बदलने के कारण बदलता है तो स्वचालित रूप से समायोजित हो जाएगा। संलग्न फोटो में चुंबक और हॉल सेंसर का स्थान दिखाया गया है।

चरण 4: रिमोट एक्सेस

मैं प्रदर्शित पाठ को गतिशील रूप से बदलने का एक तरीका चाहता था, न कि इसे कोड में केवल हार्ड कोडिंग करके। मैंने BLE को चुना है क्योंकि यह बहुत कम मात्रा में ऊर्जा का उपयोग करता है और प्रयुक्त चिप RN4871 आयाम में केवल 9x11.5 मिमी है।

बीटी लिंक के माध्यम से प्रदर्शित पाठ और उसके रंग - लाल या हरे रंग को बदलना संभव है। बैटरी को बदलने का समय कब है, यह जानने के लिए बैटरी स्तर की भी निगरानी की जा सकती है। डिवाइस को लैबव्यू ग्राफिक्स प्रोग्रामिंग वातावरण में प्रोग्राम किए गए कंप्यूटर एप्लिकेशन के माध्यम से या एक स्वतंत्र रूप से उपलब्ध स्मार्टफोन बीएलई अनुप्रयोगों का उपयोग करके नियंत्रित किया जा सकता है जिसमें कनेक्टेड डिवाइस के चयनित बीएलई विशेषताओं को सीधे लिखने की क्षमता होती है। एक पीसी/स्मार्टफोन से डिवाइस पर जानकारी भेजने के लिए मैंने तीन विशेषताओं वाली एक सेवा का उपयोग किया, प्रत्येक को एक हैंडल द्वारा पहचाना गया।

चरण 5: पीसी एप्लीकेशन

शीर्ष-बाएँ कोने में हमारे पास राष्ट्रीय उपकरण BLE सर्वर अनुप्रयोग प्रारंभ करने के लिए नियंत्रण हैं। यह एनआई का एक कमांड लाइन एप्लिकेशन है जो कंप्यूटर पर बीएलई मॉड्यूल और लैबव्यू के बीच एक सेतु बनाता है। यह संचार करने के लिए HTTP प्रोटोकॉल का उपयोग करता है। इस एप्लिकेशन का उपयोग करने का कारण यह है कि लैबव्यू के पास केवल ब्लूटूथ क्लासिक के लिए मूल समर्थन है, बीएलई के लिए नहीं।

सफलतापूर्वक कनेक्ट होने पर, कनेक्टेड डिवाइस का मैक पता दाईं ओर प्रदर्शित होता है और वह हिस्सा अब धूसर नहीं होता है। वहां हम मूविंग ग्राफिक्स और उसके रंग को सेट कर सकते हैं या जब डिवाइस घूम नहीं रहा हो तो एलईडी को चालू या बंद करने के लिए कुछ पैटर्न भेज सकते हैं, मैंने इसका उपयोग परीक्षण उद्देश्यों के लिए किया है।

चरण 6: फ़ॉन्ट

अंग्रेजी वर्णमाला फ़ॉन्ट एक स्वतंत्र रूप से उपलब्ध सॉफ़्टवेयर "द डॉट फ़ैक्टरी" का उपयोग करके उत्पन्न किया गया था, लेकिन मुझे इसे माइक्रोकंट्रोलर पर अपलोड करने से पहले कुछ संशोधन करने की आवश्यकता थी।

इसका कारण पीसीबी लेआउट है जो "क्रम में नहीं" है, जिसका अर्थ है कि एलईडी ड्राइवर से आउटपुट 0 शायद पीसीबी पर एलईडी 0 से जुड़ा नहीं है, आउट 1 एलईडी 1 से जुड़ा नहीं है बल्कि उदाहरण के लिए एलईडी15 से जुड़ा है, और आदि.. दूसरा कारण यह है कि सॉफ़्टवेयर को केवल 2x8 बिट फ़ॉन्ट उत्पन्न करने की अनुमति है लेकिन डिवाइस में प्रत्येक रंग के लिए 16 एलईडी हैं इसलिए मुझे 16 बिट उच्च फ़ॉन्ट की आवश्यकता है। इसलिए मुझे एक ऐसा सॉफ़्टवेयर बनाने की आवश्यकता है जो पीसीबी लेआउट की क्षतिपूर्ति के लिए कुछ बिट्स को स्थानांतरित कर दे और उन्हें एक 16 बिट मान में संयोजित करें। उसके कारण मैंने लैबव्यू में एक अलग एप्लिकेशन विकसित किया जो "द डॉट फैक्ट्री" में उत्पन्न फ़ॉन्ट को इनपुट के रूप में लेता है और इस परियोजना की जरूरतों के अनुरूप इसे बदल देता है। चूंकि लाल और हरे रंग के एलईडी पीसीबी लेआउट अलग हैं, इसलिए मुझे दो फोंट का उपयोग करने की आवश्यकता है। हरे रंग के फ़ॉन्ट का आउटपुट नीचे दी गई तस्वीर में दिखाया गया है।

चरण 7: प्रोग्रामिंग जिग

तस्वीर पर आप प्रोग्रामिंग जिग देख सकते हैं जिसका उपयोग डिवाइस को प्रोग्राम करने के लिए किया गया था।

चूंकि, प्रत्येक प्रोग्रामिंग के बाद, मुझे डिवाइस को लेने और उन परिवर्तनों को देखने के लिए स्पिन करने की आवश्यकता होती है जिन्हें मैं मानक प्रोग्रामिंग हेडर का उपयोग नहीं करना चाहता था या प्रोग्रामिंग तारों को सिर्फ मिलाप नहीं करना चाहता था। मैंने पोगो पिन का इस्तेमाल किया, जिनके अंदर एक छोटा स्प्रिंग होता है, इसलिए वे पीसीबी पर विअस के लिए बहुत कसकर फिट होते हैं। इस सेटअप का उपयोग करके मैं माइक्रोकंट्रोलर को बहुत तेजी से प्रोग्राम करने में सक्षम हूं और उन तारों को हटाने के बाद प्रोग्रामिंग तारों या बचे हुए सोल्डर के बारे में चिंता करने की आवश्यकता नहीं है।

चरण 8: निष्कर्ष

संक्षेप में, मैं यह बताना चाहूंगा कि अंगुल टाइमर परिधीय का उपयोग करके मैंने सफलतापूर्वक एक पीओवी उपकरण प्राप्त किया है जो घूर्णी वेग पर निर्भर नहीं करता है, इसलिए प्रदर्शित ग्राफिक्स की गुणवत्ता उच्च और निम्न गति दोनों पर समान रखी जाती है।

सावधानीपूर्वक डिजाइन द्वारा इसे कम ऊर्जा समाधान को लागू करने में कामयाब रहा जो बैटरी जीवन को लम्बा खींच देगा। इस परियोजना के नुकसान के लिए, मैं यह बताना चाहूंगा कि उपयोग की गई बैटरी को चार्ज करने का कोई तरीका नहीं है, इसलिए समय-समय पर बैटरी प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है। स्थानीय स्टोर से नो-नेम बैटरी हर दिन उपयोग के साथ लगभग 1 महीने तक चली। उपयोग: इस उपकरण का उपयोग विभिन्न प्रचार उद्देश्यों या उदाहरण के लिए इलेक्ट्रोटेक्निक या भौतिकी कक्षाओं में शिक्षण सहायता के रूप में किया जा सकता है। यह ध्यान डेफिसिट हाइपरएक्टिविटी डिसऑर्डर (एडीएचडी) या चिंता के शांत लक्षणों वाले लोगों के लिए ध्यान बढ़ाने के लिए चिकित्सीय सहायता के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है।

पीसीबी डिजाइन चैलेंज में प्रथम पुरस्कार