Yüksek Voltajlı Alternatif Oklüzyon Eğitim Gözlükleri [ATtiny13]: 5 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

İlk ders kitabımda, ambliyopiyi (tembel göz) tedavi etmek isteyen birine oldukça yardımcı olması gereken bir cihazın nasıl oluşturulacağını anlattım. Tasarım çok basitti ve bazı dezavantajları vardı (iki pilin kullanılmasını gerektiriyordu ve sıvı kristal paneller düşük voltajla çalıştırılıyordu). Voltaj çarpanı ve harici anahtarlama transistörleri ekleyerek tasarımı geliştirmeye karar verdim. Daha yüksek karmaşıklık, SMD bileşenlerinin kullanılmasını gerektiriyordu.

1. Adım: Sorumluluk Reddi

Böyle bir cihazın kullanımı, cihaz kullanıcılarının küçük bir kısmında epileptik nöbetlere veya başka olumsuz etkilere neden olabilir. Böyle bir cihazın yapımı, orta derecede tehlikeli aletlerin kullanılmasını gerektirir ve maddi hasara veya hasara neden olabilir. Tanımlanan cihazı kendi sorumluluğunuzda kurar ve kullanırsınız

Adım 2: Parçalar ve Araçlar

Parçalar ve malzemeler:

aktif deklanşör 3D gözlük

ATTINY13A-SSU

18x12mm AÇMA-KAPAMA mandallı basmalı düğme anahtarı (bunun gibi bir şey, kullandığım anahtarın düz, daha dar uçları vardı)

2x SMD 6x6mm dokunmatik anahtar düğmesi

2x 10 uF 16V Kasa A 1206 tantal kondansatör

100 nF 0805 kapasitör

3x 330 nF 0805 kondansatör

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

10k 0805 direnç

15k 1206 direnç

22k 1206 direnç

9x 27ohm 0805 direnç

3x 100k 1206 direnç

6x BSS138 SOT-23 transistör

3x BSS84 SOT-23 transistör

61x44mm bakır kaplı tahta

birkaç parça tel

3V pil (CR2025 veya CR2032)

yalıtım bandı

selobant

Aletler:

diyagonal kesici

pense

düz uçlu tornavida

küçük yıldız tornavida

cımbız

maket bıçağı

PCB'yi kesebilecek testere veya başka bir alet

0,8 mm matkap ucu

matkap presi veya döner alet

sodyum persülfat

PCB'yi aşındırma solüsyonundan çıkarmak için kullanılabilecek plastik kap ve plastik alet

Lehimleme istasyonu

lehim

aliminyum folyo

AVR programcısı (USBasp gibi bağımsız programcı veya ArduinoISP kullanabilirsiniz)

lazer yazıcı

parlak kağıt

ütü

1000 kumlu kuru/ıslak zımpara kağıdı

krem temizleyici

çözücü (örneğin aseton veya ovma alkolü)

kalıcı yapıcı

Adım 3: Toner Aktarım Yöntemini Kullanarak PCB Yapma

F. Cu'nun ayna görüntüsünü (ön taraf) lazer yazıcı kullanarak (herhangi bir toner tasarrufu ayarı açık olmadan) parlak kağıda yazdırmanız gerekir. Basılı görüntünün dış boyutları 60.96x43.434mm (veya alabildiğiniz kadar yakın) olmalıdır. Tek taraflı bakır kaplama levha kullandım ve diğer tarafta ince tellerle bağlantılar yaptım, böylece iki bakır katmanı hizalama konusunda endişelenmeme gerek kalmadı. İsterseniz çift taraflı PCB kullanabilirsiniz, ancak sonraki talimatlar sadece tek taraflı PCB için olacaktır.

PCB'yi yazdırılan görüntünün boyutuna kesin, isterseniz PCB'nin her iki tarafına birkaç mm ekleyebilirsiniz (PCB'nin gözlüğünüze uyduğundan emin olun). Daha sonra, ıslak ince zımpara kağıdı kullanarak bakır tabakayı temizlemeniz, ardından zımpara kağıdının bıraktığı parçacıkları krem temizleyici ile temizlemeniz gerekecektir (bulaşık deterjanı veya sabun da kullanabilirsiniz). Ardından solvent ile temizleyin. Bundan sonra bakıra parmaklarınızla dokunmamaya çok dikkat etmelisiniz.

Basılı görüntüyü PCB'nin üzerine koyun ve tahta ile hizalayın Ardından PCB'yi düz bir yüzeye koyun ve maksimum sıcaklığa ayarlanmış giysi ütüsü ile örtün. Kısa bir süre sonra kağıt PCB'ye yapışmalıdır. Ütüyü PCB ve kağıda basılı tutun, zaman zaman ütünün pozisyonunu değiştirebilirsiniz. Kağıdın rengi sarıya dönene kadar en az birkaç dakika bekleyin. Ardından PCB'yi kağıtla suya koyun (krem temizleyici veya bulaşık deterjanı ekleyebilirsiniz) 20 dakika boyunca. Ardından, PCB'den kağıdı ovalayın. Tonerin bakıra yapışmadığı yerler varsa, toneri değiştirmek için kalıcı kalem kullanın.

Tatlı suyu sodyum persülfat ile karıştırın ve PCB'yi aşındırma solüsyonuna koyun. Çözeltiyi 40°C'de tutmaya çalışın. Radyatör veya başka bir ısı kaynağının üzerine plastik kap koyabilirsiniz. Zaman zaman kapta solüsyonu karıştırın. Kaplanmamış bakırın tamamen çözülmesini bekleyin. Bittiğinde PCB'yi solüsyondan çıkarın ve suyla durulayın. Aseton veya zımpara kağıdı ile toneri çıkarın.

PCB'de delikler açın. Delmeden önce deliklerin merkezlerini işaretlemek için merkez zımba olarak vida kullandım.

Adım 4: Lehimleme ve Mikrodenetleyici Programlama

Bakır parçaları lehimle kapatın. Aşındırma çözeltisinde herhangi bir iz çözülmüşse, bunları ince tellerle değiştirin. ATtiny'den PCB'ye lehimleme ve mikrodenetleyiciyi bir programcıya bağlayacak teller. hv_glasses.hex yükleyin, varsayılan sigorta bitlerini koruyun (H:FF, L:6A). USBasp ve AVRDUDE kullandım..hex dosyasını yüklemek, aşağıdaki komutu uygulamamı gerektiriyordu:

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

İlk talimatımda ATtiny'yi programlamak için kullandığım -B (bitclock) değerini 8'den 16'ya değiştirmem gerektiğini fark etmiş olabilirsiniz. Yükleme işlemini yavaşlatıyor, ancak bazen programcı ve mikrodenetleyici arasında doğru iletişime izin vermek gerekiyor.

.hex dosyasını ATtiny'ye yükledikten sonra, programlayıcı kablolarını PCB'den sökün. Hacimli SW1 AÇMA/KAPAMA anahtarı ve transistörler dışındaki bileşenlerin kalanını lehimleyin. Kartın diğer tarafında kablolarla bağlantıları yapın. MOSFET'leri elektrostatik deşarjdan korumak için transistör pedleri hariç tüm PCB'yi alüminyum folyo ile örtün. Lehimleme istasyonunuzun uygun şekilde topraklandığından emin olun. Bileşenleri yerleştirmek için kullandığınız cımbızlar, anti-statik ESD olanlar olmalıdır. Etrafta duran bazı eski cımbızları kullandım ama onları tel ile toprağa bağladım. Önce BSS138 transistörlerini lehimleyebilir ve bittiğinde PCB'yi daha fazla folyo ile kaplayabilirsiniz, çünkü P-kanalı BSS84 MOSFET'ler özellikle elektrostatik deşarja karşı savunmasızdır.

Lehim SW1 en son, uçlarını SS14 diyotlara veya tantal kapasitörlere benzeyecek şekilde açı verin. SW1 uçları PCB üzerindeki pedlerden daha genişse ve diğer kanallara kısa devre yapıyorsa, herhangi bir soruna yol açmamaları için onları kesin. SW1'i PCB ile birleştirirken yeterli miktarda lehim kullanın, çünkü PCB ve gözlük çerçevesini bir arada tutacak bant doğrudan SW1'in üzerine gidecek ve lehim bağlantılarında biraz gerilime neden olabilir. J1-J4'e hiçbir şey yerleştirmedim, LC panel kabloları doğrudan PCB'ye lehimlenecek. İşiniz bittiğinde, pile gidecek lehim tellerini aralarına pili koyun ve izolasyon bandı ile hepsini yerine sabitleyin. Tam PCB'nin J1-J4 pedlerinde değişen voltajlar oluşturup oluşturmadığını kontrol etmek için multimetre kullanabilirsiniz. Değilse, önceki aşamalardaki voltajları ölçün, kısa devre, bağlı olmayan kablolar, kırık hatlar olup olmadığını kontrol edin. PCB'niz J1-J4 üzerinde 0V ile 10-11V arasında salınım yapan voltajlar ürettiğinde, LC panellerini J1-J4'e lehimleyebilirsiniz. Herhangi bir lehimleme veya ölçüm işlemini yalnızca pil bağlantısı kesildiğinde yaparsınız.

Elektriksel açıdan her şey bir araya getirildiğinde PCB'nin arkasını izolasyon bandı ile kaplayabilir ve PCB'nin etrafına bant koyarak gözlük çerçevesi ile PCB'yi birleştirebilirsiniz. LC panellerini PCB'ye bağlayan kabloları orijinal pil kapağının olduğu yerde saklayın.

Adım 5: Tasarıma Genel Bakış

Kullanıcı açısından, Yüksek Voltajlı Alternatif Oklüzyon Eğitim Gözlükleri, ilk talimatımda açıklanan gözlüklerle aynı şekilde çalışır. 15k dirence bağlı SW2 cihazın frekansını değiştirir (2.5Hz, 5.0Hz, 7.5Hz, 10.0Hz, 12.5Hz) ve 22k dirence bağlı SW3 her gözün ne kadar süreyle kapalı kaldığına göre değişir (L-10%: R-90, L-30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-%90: R-10%). Ayarları yaptıktan sonra, bir sonraki cihaz açılışında, bunların EEPROM'da saklanması ve güç kapatıldıktan sonra yüklenmesi için yaklaşık 10 saniye (hiçbir tuşa dokunmadan 10 saniye) beklemeniz gerekir. Her iki düğmeye aynı anda basılması varsayılan değerleri ayarlar.

Ancak giriş olarak ATtiny'nin sadece PB5(RESET, ADC0) pinini kullandım. R1-R3'ten yapılmış voltaj bölücünün çıkışındaki voltajı okumak için ADC kullanıyorum. SW2 ve SW3'e basarak bu voltajı değiştirebilirim. Voltaj hiçbir zaman RESET'i tetikleyecek kadar düşük değildir.

D1-D4 diyotları ve C3-C6 kapasitörleri, 3 kademeli bir Dickson şarj pompası oluşturur. Şarj pompası, mikrodenetleyicinin PB1(OC0A) ve PB1(OC0B) pinleri tarafından tahrik edilir. OC0A ve OC0B çıkışları, 180 derece faz kaydırılmış (OC0A YÜKSEK, OC0B DÜŞÜK ve tam tersi) olan iki adet 4687,5 Hz kare dalga biçimi üretir. Mikrodenetleyici pinlerindeki değişen voltajlar, C3-C5 kondansatör plakalarındaki voltajları +BATT voltajı ile yukarı ve aşağı iter. Diyotlar, üst plakanın (diyotlara bağlı olanın) daha yüksek voltaja sahip olduğu kapasitörden, üst plakanın voltajı daha düşük olana şarjın akmasına izin verir. Elbette diyotlar yalnızca bir yönde çalışır, bu nedenle yük yalnızca bir yönde akar, bu nedenle sıradaki her bir sonraki kapasitör, önceki kapasitörden daha yüksek voltaj yükler. Düşük ileri voltaj düşüşüne sahip oldukları için Schottky diyotları kullandım. Yüksüz voltaj çarpması altında 3.93'tür. Pratik açıdan, yalnızca şarj pompası çıkışındaki yük 100k dirençtir (akım aynı anda 1 veya 2 tanesinden geçer). Bu yük altında, şarj pompası çıkışındaki voltaj 3,93*(+BATT) eksi 1V civarındadır ve şarj pompalarının verimliliği yaklaşık %75'tir. D4 ve C6 voltajı artırmaz, yalnızca voltaj dalgalanmalarını azaltır.

Transistörler Q1, Q4, Q7 ve 100k dirençleri, mikrodenetleyici çıkışlarından gelen düşük voltajı, şarj pompası çıkışından gelen voltaja dönüştürür. MOSFET'leri LC panellerini sürmek için kullandım çünkü akım kapılarından yalnızca kapı voltajı değiştiğinde akar. 27ohm dirençler, transistörleri büyük aşırı gerilim kapısı akımlarından korur.

Cihaz yaklaşık 1,5 mA tüketir.