Волшебный шар

Рассказать в:

Автор: Николай Никитин
Опубликовано 20.09.2011.
Создано при помощи КотоРед.

Приветствую! Поздравляю всех нас с днём рождения, и принимайте небольшую историю в подарок.

Волшебный шар


Заказали мне как-то раз знакомые девушки (которые устраивают файр и световые шоу) какую-нибудь забавную штуку для их очередного номера. Немного побурлив мозгами, мы пришли к идее сделать светящийся шар, который можно будет вертеть в руках, изображать всякую магию, высвечивать интересные ммм… места и моменты номера.

Волшебный шар

Со временем, заказчицы немного сдулись, да и бюджет предприятия уже был довольно высоким. Но идея, то уже запущена и мысль требует логического воплощения в железе.

Так и появился наш светодиодный шар.

Основная идея была в следующем – есть шар диаметром около 10см, поверхность которого покрыта светодиодами. Каждый светодиод имеет свою линию управления, т.е. управляется независимо от других. Получается некая матрица, размазанная по поверхности сферы.

Итого, исходя из размера шарика, размера светиков, получаем - 256 светодиодов, упакованных в 10см шарик.

Конструктив:

В основу конструкции, как ни странно, легла маленькая и очень вкусная ягода.

Волшебный шар

Я подумал, что будет довольно интересно и необычно сделать светодиодные рёбра, объединив их в общую матрицу. Так родился следующий конструктив:

с  - шинная плата, которая объединяет рёбра в общую матрицу. Так же фиксирует нижний край платы “b”.

а – фиксирующее кольца. Фиксирует верхний край платы “b”.

d – процессорный модуль

e – батарейный отсек и модуль питания. Вставляется в устройство сверху, через отверстие в плате “а”.

Волшебный шар

В процессе разводки плат, проектирования и натурных экспериментов с картонными макетами, добавилось ещё несколько плат для удобства пользования и придания более интересного вида нашему шарику.

Электроника шарика довольно простая. Структурно её можно поделить на несколько частей:

   - Блок батарейного питания,

   - Процессорный модуль,

   - Светодиодные модули

Основная проблема переносных устройств (это не исключение) – организация питания и габариты, в которые можно вписать используемые элементы питания. Необходимо искать баланс между размером батареи и её характеристиками. Так же неплохо бы подумать о возможности быстрой замены отработавшей батарейки.

Я решил, что самое доступное решение – использовать пару батареек или аккумуляторов типа АА. Но, само собой, напрямую использовать батарейки для питания процессора и светиков – занятие странное и крайне не перспективное.

Решение пришло от Maxim’ов в виде микросхемки step-up MAX1674. Если верить даташиту – эта микросхемка повышает до 5 вольт, напряжение, начиная с 0.7V, что не плохо само по себе и позволяет “использовать” батарейки практически до упора. Так же есть приятная опция – индикатор низкого входного напряжения, который подаёт сигнал при понижении уровня входного сигнала ниже 1.3V.

Схема степ-апа довольно проста, микруха требует минимум обвязки.

Волшебный шар

Описание работы микрухи довольно подробно описано в даташите, от себя обращу внимание на конфигурацию выходного напряжения:

Pin1 – FB – подключаем к Gnd для получения на выходе 5V

Pin2 – LBI – на вход батарейного отсека. При просадке ниже 1.3V на ножке LBO (pin3) появится логический ноль и светодиод D1 загорится.

Pin5 – SHDN – соединяем с выходом питания для работы в нормальном режиме

Процессорный модуль:

 Сердцем и мозгами нашего шарика выбран процессор ATmega88.

Волшебный шар

Вместо заявленного производителем 16МHz кварца можно спокойно ставить 20MHz. Возможны некие грабли, так как некоторые процессоры не заводятся на такой частоте, но в основном проблем нет. Кварц пошустрее ставился в расчёте на написание мат. эффектов и, возможно, использование программного шима по линиям “Enable”.

Светодиодные модули:

Самым простым и элегантным решением задачи управления огромным количеством светодиодов я считаю применение сдвиговых регистров. Например, любимых многими 74HC595. Каждый модуль имеет по 2 регистра на борту и разъём подключения питания и данных. По сути, каждый модуль вешается на общую шину SPI и добавляет 16 светодиодов к устройству.

Волшебный шар

Для управления всем этим безобразием требуется всего 6 линий питания/данных:

Gnd, VCC, Data In, Data Out, Clock, Latch + шина Enable 0 -> 15 (независимое включение светодиодных модулей)

Волшебный шар

Регистры было решено поставить непосредственно на светодиодную плату, вследствие чего она приобрела довольно специфический вид. А специфический вид сам по себе просит креативной разводки проводников ))))))

Волшебный шар

Два центральных светодиодных модуля объединены с процессорным.

Волшебный шар

Итак, мы рассмотрели все электронные модули. Давайте перейдём к сборке и программированию устройства.

После того, как запаяли электронику, на батарейный отсек, с помощью ножек от светодиодов припаиваем верхнюю крышку, которая будет закрывать верхнее отверстие и облагораживать тем самым внешний вид.

Волшебный шар

В квадратный вырез вставляем держатель для батареек. Будьте внимательны, батарейные отсеки порой довольно сильно отличаются по габаритам и перед тем как изготавливать плату – неплохо бы иметь его на руках. Я этого не учёл и пришлось заниматься напильнингом.

Волшебный шар

Боковинки держателя я проклею поксиполом к плате, чтоб он не гулял.

Распаянные светодиодные платки впаиваются в шинно-объединительную плату. Линии Enable прокинул МГТФ’ом. На центральный лепесток (который с процессором) напаиваются небольшие текстолитовые направляющие для батарейного модуля.

Волшебный шар

Волшебный шар

Верхние грани светодиодных плат объединяются текстолитовым колечком.

Волшебный шар

Программатор (крайняя левая плата с разъёмом) вставляется в шарик вместо платы питания.

Волшебный шар

Всё, шарик готов и можно сгонять за кофе и конфетой, чтоб, вернувшись, писать прошивку…

Прошивка: 

На конфигурации процессора я долго останавливаться не буду, скажу только, что проц работает на частоте 20МHz (16MHz по настройкам регистров), включено 2 таймера, они настроены на прерывания по переполнению. Первый генерит секунды (по сути развёртку), нулевой в дальнейшем должен выполнять функции программного ШИМа (пока не реализовано).

Обратим внимание на библиотечку

#include "mb_graph.c"

Она содержит мат. эффекты нашего шарика. В настоящее время написаны 4 тестовых эффекта. Я уверен, что вам не составит труда разобраться в них.

#define EFFECT_CHAIN   0

#define EFFECT_RANDOM  1

#define EFFECT_LINES   2

#define EFFECT_SIN     3

 

Может показаться странным, что в функции RANDOM несколько произвольных чисел умножается друг на друга несколько раз. Это сделано, чтоб уменьшить количество одновременно горящих светодиодов. Это и смотрится лучше и жрёт меньше батарейки.

И небольшая видяха на последок.

Волшебный шар



 

 

 

 

 


Файлы:
01.rar 


Все вопросы в Форум.



Раздел: [Cветовое оформление новогодней ёлки или праздничного зала]

Сохрани статью в:

Оставь свой комментарий или вопрос:


Наше сообщество в VK, а ты с нами? Присоединяйся!!!
Тясячи схем в категориях:
-> Прочее
-> Измерительная техника
-> Приборы
-> Схемыэлектрооборудования
-> Источники питания (прочие полезные конструкции)
-> Теоретические материалы
-> Справочные материалы
-> Устройства на микроконтроллерах
-> Зарядные устройства (для батареек)
-> Зарядные устройства (для авто)
-> Преобразователи напряжения (инверторы)
-> Все для кулера (Вентилятора)
-> Радиомикрофоны, жучки
-> Металоискатели
-> Регуляторы мощности
-> Охрана (Сигнализация)
-> Управление освещением
-> Таймеры (влажность, давление)
-> Трансиверы и радиостанции
-> Конструкции для дома
-> Конструкции простой сложности
-> Конкурс на лучшую конструкцию на микроконтроллерах
-> Конструкции средней сложности
-> Стабилизаторы
-> Усилители мощности низкой частоты (на транзисторах)
-> Блоки питания (импульсные)
-> Усилители мощности высокой частоты
-> Приспособления для пайки и конструирования плат
-> Термометры
-> Борт. сеть
-> Измерительные приборы (тахометр, вольтметр итд)
-> Железо
-> Паяльники ипаяльные станции
-> Радиопередатчики
-> Вспомогательные устройства
-> Телевизионная техника
-> Регуляторы тембра, громкости
-> Блоки питания (лабораторные)
-> Усилители мощности низкой частоты (на микросхемах)
-> Другие устройства для усилителей
-> Cветовое оформление новогодней ёлки или праздничного зала
-> Глушилки
-> Телефонные жуки
-> Инфракрасная техника
-> Медицинская техника
-> Телефония
-> Для животного мира
-> Конструируем усилители
-> Антенны и усилители к ним
-> Звонки
-> Электронные игрушки
-> Усилители мощности низкой частоты (ламповые)
-> Управление двигателями (питание от однофазной сети)
-> Программаторы микроконтроллеров
-> Сверлилки
-> Изучаем микроконтроллеры
-> Радиоприемники
-> Сигнализации
-> Сотовая связь
-> USB-устройства
-> Блоки питания (трансформаторные)
-> Радиостанции простые в изготовлении
-> Источники питания (для усилителей)
-> Прочеее
-> защита от короткого замыкания (электронные предохранители)
-> Зарядные устройства (для радиостанций)
-> Мигалки
-> Cварочное оборудование
-> Кодовые электронные замки
-> Блоки питания (бестрансформаторные)
-> Часы
-> Управление поворотниками
-> Зажигание
-> Управление водой (насосы для скважин или колодцев, полив растений)
-> Моделирование
-> Блоки управления стеклоочистителями
-> Предварительные усилители
-> Защита от перегрузки и перегрева
-> Динамики
-> Ремонт бытовой техники
-> Дистанционное управление компьютером
-> Акустические микрофоны и преобразователи
-> Спутниковое ТВ
-> Gsm антенны, примочки, усилители, ретрансляторы.
-> Пищалки
-> Роботы
-> Ретрансляторы
-> Паяльники и паяльные станции
-> Звуковые сигнализаторы
-> Рули и джойстики
-> Схемы электрооборудования
-> Все для "кулера" (Вентилятора)
-> Работа с BGA микросхемами
-> Фильтры
-> Сабвуферы
Рейтинг@Mail.ru