Högspänningsväxlande ocklusionsträningsglasögon [ATtiny13]: 5 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

I min första instruktion har jag beskrivit hur man bygger en enhet som borde vara till stor hjälp för någon som vill behandla amblyopi (lat öga). Designen var mycket enkel och hade vissa nackdelar (det krävde användning av två batterier och flytande kristallpaneler drevs av lågspänning). Jag bestämde mig för att förbättra designen genom att lägga till spänningsmultiplikator och externa omkopplingstransistorer. Högre komplexitet kräver användning av SMD -komponenter.

Steg 1: Ansvarsfriskrivning

Användning av en sådan enhet kan orsaka epileptiska anfall eller andra negativa effekter hos en liten del av enhetens användare. Konstruktion av en sådan enhet kräver användning av måttligt farliga verktyg och kan orsaka skada eller skada på egendom. Du bygger och använder den beskrivna enheten på egen risk

Steg 2: Delar och verktyg

Delar och material:

aktiva slutare 3D -glasögon

ATTINY13A-SSU

18x12mm PÅ-AV-låsbar tryckknappsbrytare (något liknande detta, omkopplaren jag använde hade raka, smalare ledningar)

2x SMD 6x6mm taktila knappar

2x 10 uF 16V Case A 1206 tantal kondensator

100 nF 0805 kondensator

3x 330 nF 0805 kondensator

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

10k 0805 motstånd

15k 1206 motstånd

22k 1206 motstånd

9x 27ohm 0805 motstånd

3x 100k 1206 motstånd

6x BSS138 SOT-23 transistor

3x BSS84 SOT-23 transistor

61x44mm kopparklädd bräda

några bitar av tråd

3V batteri (CR2025 eller CR2032)

isoleringstejp

tejp

Verktyg:

diagonal skärare

tång

platt skruvmejsel

liten Phillips skruvmejsel

pincett

verktygskniv

såg eller annat verktyg som kan skära PCB

0,8 mm borr

borrpress eller roterande verktyg

natriumpersulfat

plastbehållare och plastverktyg som kan användas för att ta ut PCB ur etsningslösningen

lödstation

löda

aluminiumfolie

AVR -programmerare (fristående programmerare som USBasp eller du kan använda ArduinoISP)

laserskrivare

glansigt papper

strykjärn

1000 korn torrt/vått sandpapper

grädde

lösningsmedel (till exempel aceton eller alkohol)

permanent tillverkare

Steg 3: Gör PCB med hjälp av toneröverföringsmetod

Du måste skriva ut spegelbilden av F. Cu (framsidan) på glansigt papper med en laserskrivare (utan några tonersparande inställningar på). Externa mått på den tryckta bilden ska vara 60,96 x 43,434 mm (eller så nära du kan komma). Jag har använt enkelsidig kopparklädd bräda och gjort anslutningar på andra sidan med tunna trådar så att jag inte behövde oroa mig för att anpassa två kopparlager. Du kan använda dubbelsidigt kretskort om du vill, men nästa instruktion gäller endast för enkelsidigt kretskort.

Klipp ut kretskortet till storleken på den tryckta bilden, du kan lägga till några mm på varje sida av kretskortet om du vill (se till att kretskortet passar dina glasögon). Därefter måste du rengöra kopparlagret med vått fint sandpapper, ta sedan bort partiklar som lämnas av sandpapper med krämrengöring (du kan också använda diskmedel eller tvål). Rengör den sedan med lösningsmedel. Efter det bör du vara mycket försiktig så att du inte vidrör koppar med fingrarna.

Lägg den tryckta bilden ovanpå kretskortet och rikta in det mot brädan. Lägg sedan kretskortet på en plan yta och täck över det med klädjärn inställd på max temperatur. Efter en kort stund ska papperet fastna på kretskortet. Håll strykjärnet intryckt mot PCB och papper, då och då kan du ändra järnposition. Vänta minst några minuter tills papperet ändrar färg till gult. Lägg sedan kretskortet med papper i vatten (du kan lägga till krämrengöringsmedel eller diskmedel) i 20 minuter. Gnid sedan papper från PCB. Om det finns platser där tonern inte fastnade i koppar, använd permanent markör för att byta ut tonern.

Blanda färskt vatten med natriumpersulfat och sätt PCB i etsningslösningen. Försök att hålla lösningen vid 40 ° C. Du kan lägga plastbehållare ovanpå kylaren eller annan värmekälla. Blanda då och då lösningen i behållaren. Vänta tills otäckt koppar löses upp helt. När det är klart, ta bort PCB från lösningen och skölj den i vatten. Ta bort toner med aceton eller sandpapper.

Borra hål i kretskortet. Jag använde skruv som mittstans för att markera mitten av hål före borrning.

Steg 4: Lödning och programmering av mikrokontroller

Täck kopparspår i löd. Om några spår löstes i etsningslösning, ersätt dem med tunna trådar. Löd ATtiny till PCB, liksom kablar som ansluter mikrokontroller till en programmerare. Ladda upp hv_glasses.hex, behåll standard säkringsbitar (H: FF, L: 6A). Jag använde USBasp och AVRDUDE. Uppladdning av.hex -fil krävde att jag utförde följande kommando:

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

Du kanske märker att jag behövde ändra -B (bitklocka) värde från 8 som jag använde för att programmera ATtiny i min första instruerbara till 16. Det saktar ner uppladdningsprocessen, men ibland är det nödvändigt att tillåta korrekt kommunikation mellan programmerare och mikrokontroller.

Efter att du har laddat upp.hex -filen till ATtiny, avlödningsprogrammeringskablar från PCB. Löd resten av komponenterna förutom skrymmande SW1 PÅ/AV -omkopplare och transistorer. Gör anslutningar på andra sidan brädet med trådar. Täck hela kretskortet utom transistorkuddar med aluminiumfolie för att skydda MOSFET: er från elektrostatisk urladdning. Se till att din lödstation är ordentligt jordad. Pincett du använder för att placera komponenter ska vara antistatiska ESD-sådana. Jag använde några gamla pincetter som låg, men jag kopplade dem till jord med tråd. Du kan löda BSS138-transistorer först och täcka PCB med mer folie när de är färdiga, eftersom P-kanal BSS84 MOSFET är särskilt sårbara för elektrostatisk urladdning.

Löd SW1 sist, vinkla dess ledningar så att det liknar SS14 -dioder eller tantalkondensatorer. Om SW1-ledare är bredare än plattor på kretskortet och de kortsluter till andra spår, klipp dem så att de inte orsakar några problem. Använd en anständig mängd löd medan du förenar SW1 med PCB, eftersom tejp som håller ihop kretskortet och glasögonramen går direkt över SW1 och det kan sätta lite spänning på lödfogarna. Jag har inte placerat något i J1-J4, LC-paneltrådar kommer att lödas direkt till kretskortet. När du är klar, löd trådar som går till batteriet, sätt batteriet mellan dem och säkra allt på plats med isoleringstejp. Du kan använda multimeter för att kontrollera om fullständigt kretskort genererar ändrade spänningar på J1-J4-plattor. Om inte, mät spänningar på tidigare steg, kontrollera om det finns kortslutningar, icke anslutna ledningar, trasiga spår. När ditt kretskort genererar spänningar på J1-J4 som oscillerar mellan 0V och 10-11V kan du lödda LC-paneler till J1-J4. Lödning eller mätning gör du bara när batteriet är urkopplat.

När allt sätts ihop från elektrisk synpunkt kan du täcka tillbaka PCB med isoleringstejp och ansluta PCB med glasögonram genom att sätta tejp runt dem. Dölj kablar som ansluter LC -paneler till kretskort på plats där det ursprungliga batterilocket var.

Steg 5: Designöversikt

Ur användarsynpunkt fungerar högspänningsväxlande ocklusionsträningsglasögon på samma sätt som glasögon som beskrivs i min första instruerbara. SW2 ansluten till 15k motstånd ändrar enhetsfrekvens (2,5Hz, 5,0Hz, 7,5Hz, 10,0Hz, 12,5Hz) och SW3 ansluten till 22k motståndsändringar för hur länge varje öga är tilltäppt (L-10%: R-90%, L-30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). När du har ställt in inställningarna måste du vänta i cirka 10 sekunder (10 sekunder utan att någon knapp trycks) för att de ska lagras i EEPROM och laddas efter att strömmen har stängts av vid nästa enhetsstart. Genom att trycka på båda knapparna samtidigt ställs standardvärdena in.

Jag använde dock endast PB5 (RESET, ADC0) pin of ATtiny som ingång. Jag använder ADC för att läsa spänning på utgången från spänningsdelaren gjord av R1-R3. Jag kan ändra denna spänning genom att trycka på SW2 och SW3. Spänningen är aldrig tillräckligt låg för att utlösa RESET.

Dioderna D1-D4 och kondensatorerna C3-C6 bildar en 3-stegs Dickson-laddningspump. Laddningspumpen drivs av stiften PB1 (OC0A) och PB1 (OC0B) på mikrokontrollern. OC0A- och OC0B -utgångar genererar två fyrkantiga vågformer på 4687,5 Hz som fasförskjuts med 180 grader (när OC0A är HÖG, OC0B är LÅG och vice versa). Byte av spänningar på mikrokontroller-stift trycker spänningar på C3-C5 kondensatorplattor upp och ner med +BATT-spänning. Dioder tillåter laddning att flöda från kondensatorn vilken topplatta (en som är ansluten till dioder) har högre spänning till den som topplattan har lägre spänning. Naturligtvis fungerar dioder bara i en riktning, så laddning flyter bara i en riktning, så varje nästa kondensator i sekvens laddas till spänning som är högre än i tidigare kondensator. Jag har använt Schottky -dioder, eftersom de har lågt spänningsfall framåt. Under ingen belastning är multiplikationen 3,93. Från praktisk synpunkt är endast belastningen på laddningspumpens utgång 100k motstånd (strömmen strömmar genom 1 eller 2 av dem samtidigt). Under den belastningen är spänningen på laddningspumpens utgång 3,93*(+BATT) minus runt 1V, och laddningspumparnas verkningsgrad är cirka 75%. D4 och C6 ökar inte spänningen, de minskar bara spänningsringar.

Transistorer Q1, Q4, Q7 och 100k motstånd omvandlar lågspänning från mikrokontrollerutgångar till spänning från laddningspumpens utgång. Jag har använt MOSFET för att driva LC -paneler eftersom strömmen bara strömmar genom deras portar när grindspänningen ändras. 27ohm motstånd skyddar transistorer från stora överspänningsportströmmar.

Enheten förbrukar cirka 1,5 mA.