Ulleres d’entrenament d’oclusió alternes d’alta tensió [ATtiny13]: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

En la meva primera instrucció, he descrit com construir un dispositiu que hauria de ser molt útil per a algú que vulgui tractar l’ambliopia (ull mandrós). El disseny era molt simplista i tenia alguns inconvenients (requeria l’ús de dues bateries i els panells de cristall líquid eren alimentats per baixa tensió). Vaig decidir millorar el disseny afegint multiplicadors de tensió i transistors de commutació externs. La major complexitat requeria l’ús de components SMD.

Pas 1: Exempció de responsabilitat

L’ús d’aquest dispositiu pot provocar convulsions epilèptiques o altres efectes adversos en una petita part dels usuaris del dispositiu. La construcció d’aquest dispositiu requereix l’ús d’eines moderadament perilloses i pot causar danys o danys a la propietat. Creeu i utilitzeu el dispositiu descrit al vostre propi risc

Pas 2: peces i eines

Peces i materials:

ulleres 3D d'obturació activa

ATTINY13A-SSU

Interruptor de polsador de tancament ON-OFF de 18x12 mm (alguna cosa així, l'interruptor que he utilitzat tenia cables rectes i més estrets)

2 botons d'interruptor tàctils SMD 6x6mm

2x 10 uF 16V Case A 1206 condensador de tàntal

Condensador de 100 nF 0805

Condensador 3x 330 nF 0805

4x díode schottky SS14 DO-214AC (SMA)

Resistència 10k 0805

Resistència 15k 1206

Resistència de 22k 1206

Resistència 9x 27ohm 0805

Resistència 3x 100k 1206

6x transistor BSS138 SOT-23

3x BSS84 SOT-23 transistor

Tauler revestit de coure de 61x44mm

pocs trossos de filferro

Bateria de 3V (CR2025 o CR2032)

cinta aïllant

cinta adhesiva

Eines:

tallador diagonal

alicates

tornavís de fulla plana

petit tornavís Phillips

pinces

ganivet utilitari

serra o una altra eina que pugui tallar PCB

Broca de 0,8 mm

trepant pres o eina rotativa

persulfat de sodi

contenidor de plàstic i eina de plàstic que es pot utilitzar per treure PCB de la solució de gravat

estació de soldadura

soldar

paper d'alumini

Programador AVR (programador autònom com USBasp o podeu utilitzar ArduinoISP)

impressora làser

paper brillant

planxa de roba

Paper de vidre sec / mullat de 1000 gra

netejador de nata

dissolvent (per exemple, acetona o alcohol fregant)

fabricant permanent

Pas 3: fabricació de PCB mitjançant el mètode de transferència de tòner

Cal imprimir la imatge mirall de F. Cu (cara frontal) en paper brillant mitjançant impressora làser (sense que hi hagi cap paràmetre d’estalvi de tòner activat). Les dimensions externes de la imatge impresa haurien de ser de 60,96x43,434 mm (o el més a prop possible). He utilitzat taulers revestits de coure d’una sola cara i he fet connexions a l’altre costat amb cables prims, de manera que no em vaig haver de preocupar d’alinear dues capes de coure. Podeu utilitzar PCB de doble cara si voleu, però les instruccions següents seran només per a PCB de doble cara.

Retalleu el PCB a la mida de la imatge impresa; podeu afegir uns mm a cada costat del PCB si voleu (assegureu-vos que el PCB s’adapti a les vostres ulleres). A continuació, haureu de netejar la capa de coure amb paper de vidre fi mullat i, a continuació, elimineu les partícules que deixi el paper de vidre amb un netejador de nata (també podeu utilitzar líquid per rentar o sabó). Després, netegeu-lo amb dissolvent. Després d’això, heu de tenir molta cura de no tocar coure amb els dits.

Col·loqueu la imatge impresa a la part superior del PCB i alineeu-la amb el tauler. A continuació, poseu el PCB sobre una superfície plana i cobriu-la amb planxa de roba ajustada a la temperatura màxima. Al cap de poc temps, el paper s’ha d’adherir al PCB. Mantingueu el ferro premut sobre el PCB i el paper, de tant en tant podeu canviar la posició del ferro. Espereu almenys uns minuts fins que el paper canviï de color a groc. A continuació, poseu el PCB amb paper a l’aigua (podeu afegir neteja neta o líquid rentador) durant 20 minuts. A continuació, fregueu el paper del PCB. Si hi ha llocs on el tòner no s’enganxava al coure, utilitzeu un marcador permanent per substituir el tòner.

Barregeu aigua dolça amb persulfat de sodi i poseu PCB a la solució de gravat. Intenteu mantenir la solució a 40 ° C. Podeu posar un recipient de plàstic a sobre del radiador o d’una altra font de calor. De tant en tant barregeu la solució al contenidor. Espereu que el coure descobert es dissolgui completament. Quan estigui acabat, traieu el PCB de la solució i esbandiu-lo amb aigua. Traieu el tòner amb acetona o paper de vidre.

Feu forats al PCB. He utilitzat el cargol com a punxó central per marcar els centres dels forats abans de perforar.

Pas 4: soldar i programar el microcontrolador

Cobriu les pistes de coure soldades. Si alguna pista es va dissoldre en una solució de gravat, substituïu-la per cables prims. Soldadura ATtiny a PCB, així com cables que connectaran el microcontrolador a un programador. Pengeu hv_glasses.hex, mantingueu els fusibles per defecte (H: FF, L: 6A). He utilitzat USBasp i AVRDUDE. La càrrega del fitxer.hex em va obligar a executar l'ordre següent:

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

És possible que noteu que havia de canviar el valor -B (bitclock) de 8 que utilitzava per programar ATtiny en el meu primer instructable a 16. Ralenteix el procés de càrrega, però de vegades és necessari permetre una comunicació correcta entre el programador i el microcontrolador.

Després de carregar el fitxer.hex a ATtiny, els programadors de dessoldat es connecten des de PCB. Restes de soldadura de components, excepte els voluminosos interruptors ON / OFF SW1 i transistors. Feu connexions a l'altre costat de la placa amb cables. Cobriu el PCB sencer, excepte els coixinets de transistors, amb paper d'alumini per protegir els MOSFET de la descàrrega electrostàtica. Assegureu-vos que l'estació de soldadura estigui correctament connectada a terra. Les pinces que utilitzeu per col·locar components han de ser antiestàtiques ESD. Vaig utilitzar unes pinces antigues que estaven estirades, però les vaig connectar a terra amb filferro. Podeu soldar els transistors BSS138 primer i cobrir els PCB amb més làmina quan hagin acabat, perquè els MOSFET BSS84 de canal P són particularment vulnerables a les descàrregues electrostàtiques.

Soldeu SW1 per últim, inclineu els cables perquè sembli de manera similar als díodes SS14 o als condensadors de tàntal. Si els cables SW1 són més amples que els coixinets del PCB i fan un curtcircuit a altres pistes, talleu-los perquè no causin cap problema. Utilitzeu una quantitat decent de soldadura mentre uniu SW1 amb PCB, ja que la cinta que mantindrà junts el marc del PCB i de les ulleres anirà directament sobre SW1 i pot posar una mica de tensió a les juntes de soldadura. No he posat res a J1-J4, els cables del panell LC es soldaran directament a PCB. Quan hàgiu acabat, soldeu els cables que passaran a la bateria, col·loqueu la bateria entre ells i assegureu-ho tot al seu lloc amb cinta d'aïllament. Podeu utilitzar un multímetre per comprovar si el PCB complet genera voltatges canviants en els coixinets J1-J4. Si no, mesureu tensions en etapes anteriors, comproveu si hi ha curtcircuits, conductors no connectats, pistes trencades. Quan el vostre PCB genera voltatges a J1-J4 que oscil·len entre 0V i 10-11V, podeu soldar panells LC a J1-J4. Feu qualsevol soldadura o mesura només quan la bateria estigui desconnectada.

Quan tot estigui muntat des del punt de vista elèctric, podeu tapar la part posterior del PCB amb cinta aïllant i unir el PCB amb el marc de les ulleres posant-hi cinta al voltant. Amagueu els cables que connecten els panells LC al PCB al lloc on hi havia la tapa de la bateria original.

Pas 5: Visió general del disseny

Des del punt de vista de l'usuari, les ulleres d'entrenament d'oclusió alternades d'alta tensió funcionen de la mateixa manera que les ulleres descrites a la meva primera instrucció. El SW2 connectat a una resistència de 15 k canvia la freqüència dels dispositius (2,5 Hz, 5,0 Hz, 7,5 Hz, 10,0 Hz, 12,5 Hz) i el SW3 connectat a una resistència de 22 k canvia el temps que oclou cada ull (L-10%: R-90%, L-30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). Després d’establir la configuració, haureu d’esperar uns 10 segons (deu segons si no toqueu cap botó) perquè es puguin emmagatzemar a EEPROM i carregar-los després de l’apagada, al següent llançament del dispositiu. En prémer els dos botons al mateix temps s'estableixen els valors predeterminats.

Tot i això, només he utilitzat el pin d'ATtiny PB5 (RESET, ADC0) com a entrada. Estic fent servir ADC per llegir la tensió a la sortida del divisor de tensió de R1-R3. Puc canviar aquesta tensió prement SW2 i SW3. El voltatge mai és prou baix per activar el RESET.

Els díodes D1-D4 i els condensadors C3-C6 formen una bomba de càrrega Dickson de 3 etapes. La bomba de càrrega és accionada per pins PB1 (OC0A) i PB1 (OC0B) del microcontrolador. Les sortides OC0A i OC0B generen dues formes d’ona quadrades de 4687,5 Hz que es desplacen de 180 graus (quan OC0A és ALT, OC0B és BAIX i viceversa). El canvi de tensió dels pins del microcontrolador fa que els voltatges de les plaques de condensadors C3-C5 augmentin i baixin + voltatge BATT. Els díodes permeten que la càrrega flueixi des del condensador que la placa superior (una que està connectada a díodes) té una tensió més alta a la que la placa superior té una tensió inferior. Per descomptat, els díodes només funcionen en una direcció, de manera que la càrrega flueix només en una direcció, de manera que cada condensador següent es carrega en seqüència a una tensió superior a la del condensador anterior. He utilitzat díodes Schottky, ja que tenen baixa caiguda de tensió cap endavant. Sota la tensió sense càrrega, la multiplicació és de 3,93. Des del punt de vista pràctic, només la sortida de la bomba de càrrega en càrrega són resistències de 100 k (el corrent circula per 1 o 2 d'elles al mateix temps). Sota aquesta càrrega, el voltatge de la sortida de la bomba de càrrega és de 3,93 * (+ BATT) menys al voltant d’1V i l’eficiència de les bombes de càrrega és aproximadament del 75%. D4 i C6 no augmenten la tensió, només redueixen les ondulacions de la tensió.

Els transistors Q1, Q4, Q7 i 100k resistents converteixen la baixa tensió de les sortides del microcontrolador a la tensió de la sortida de la bomba de càrrega. He utilitzat MOSFET per conduir panells LC perquè el corrent flueix a través de les seves portes només quan canvia el voltatge de la porta. Les resistències de 27ohm protegeixen els transistors de grans corrents de porta de sobretensió.

El dispositiu consumeix aproximadament 1,5 mA.