Я веду объединение по электронике очень давно и каждый раз возникает проблема найти и заинтересовать той или иной разработкой кружковцев. В начале года в их руках стали появляться игрушки – вертушки по имени «спиннер». Добиться от ребят вразумительного ответа на вопрос в чем его фишка или иными словами «Зачем он тебе нужен?» я так и не смогла. Но похоже, что в последнее время это самая продаваемая игрушка в мире. На просторах интернета многие предпринимают попытки рассказать об истории этой игрушки и разобраться в истоках ее популярности. Спиннер пытаются позиционировать как антистрессовое и развивающее моторику рук устройство, даже как устройство для борьбы с вредными привычками. Ну а я решила, что на пике популярности этого предмета у детей можно сделать из него ещё и не плохое обучающее пособие для моего объединения «Цифровая лаборатория». И так начнем.
В общих словах об этапах пути: мы разработаем дизайн корпуса в 3D редакторе SketchUp, распечатаем его на 3D принтере, спаяем электронную схему и сделаем наш оригинальный светящийся спиннер.
Cтоль простую игрушку нет смысла утяжелять сложной электроникой. Потому конструкция рассчитана на относительно простые и не громоздкие электронные схемы, которые даже начинающий радиолюбитель сможет повторить.
Здесь представлен корпус, разработанный в бесплатном 3D редакторе SketchUp.
А вот и готовый распечатанный корпус на 3D принтере ( ABS пластик) .
Надо отметить, что кроватки под CR2032 встречаются разной формы, подшипники можно использовать другого типоразмера и светодиоды могут быть разной конфигурации поэтому может понадобиться не значительная корректировка 3D модели.
Электронных схем для реализации этого проекта будет предложено несколько:
- самый простой мультивибратор на транзисторах мы оставим для самостоятельного решения задачи;
- используем схему на легенде электроники 555 таймере;
- третий представленный вариант на микроконтроллере ATtiny13.
555 таймер и микроконтроллер можно использовать как в корпусе DIP, так и в SOIC. Печатный монтаж для 555 таймера сделан под корпус DIP, решение под SOIC может стать самостоятельным творчеством.
Схема мигалки на 555 таймере.
При номиналах резисторов R1, R2 и конденсатора C1, указанных на схеме, частота мигания светодиодов получается в районе 10Гц. Используя калькулятор, можно подобрать другую частоту приятную для индивидуального восприятия. DIP–переключатель SW1 используется для остановки работы генератора, SW2 — для коммутации питания. Таким образом мы получаем два световых эффекта: мигающие светодиоды и просто один горящий светодиод.
Печатная плата под 555 таймер. Для ЛУТа схему не зеркалить.
Комплект деталей для монтажа.
Трассировка навесного монтажа для схемы на 555 таймере .
В качестве источника питания взяты элементы CR2032. Кроватки под них выпаяны из старых материнских плат. DIP–переключатели добыты там же. Из большого массива соединенных DIP–переключателей отпиливаются пары. Светодиоды выпаяны со светодиодной ленты. К выбору светодиодов тоже можно подойти творчески и организовать управление RGB светодиодами. Это может чуть – чуть усложнить трассировку, но наверняка украсит игрушку дополнительными визуальными эффектами. Тем более что схема, (показана ниже) собранная на микроконтроллере, позволит совершенно безболезненно управлять тремя выводами.
Переключателей в этой схеме тоже два. Один для коммутации питания, второй на переключение режимов работы. Программа написана на 5 режимов мигания светодиодов. При желании можно потренироваться и по аналогии добавить в код программы ещё дополнительные режимы работы с новыми сочетаниями цветов. Максимальное напряжение питания микроконтроллера по даташиту составляет 5.5v , а у нас 6V , поэтому по цепи питания поставлен диод, на котором с гарантией падает 0,5В.
Печатный монтаж схемы крайне прост и даже нет уверенности, что стоит его делать если микроконтроллер в DIP корпусе. В этом случае монтаж в стиле «мертвый жук» может просто решить вопрос. Печатку для корпуса SOIC (показана ниже) сделать стоит, чтобы в процессе монтажа не повредить микроконтроллер. При изготовлении платы методом ЛУТ печатку надо зеркалить.
Процесс сборки устройства начинается с установки подшипников и кроваток под батарейки в свои отсеки в корпусе. Кроватки садятся в отсеки очень плотно, поэтому до установки желательно сразу припаять к ним соединительные провода, предварительно согнув выводы к корпусу, чтобы потом не мучиться с их выковыриванием. Отверстие в центре рассчитано на установку 2-х подшипников размером 6x15x5. Такие подшипники можно найти при разборке двигателей видеоголовок от старых DVD проигрывателей. Ниже показан наш двигатель — донор.
Следующим шагом располагается плата и выключатели по своим отсекам и все части схемы соединяются тонким монтажным проводом. Провода прокладываются в канавки, сделанные по корпусу спиннера. Самое пожалуй сложный и нудный процесс — это соединение проводов и светодиодов. Длину проводов надо стараться рассчитать от точки к точке как можно точнее, потому что остаток просто не поместится в бороздках. Оставшееся после монтажа свободное пространство в отсеках и канавках заполняется ABS пластиком, полежавшем в 646 растворителе. Пластик, помещенный в растворитель, превращается в пластилиновую массу. Этим пластком можно постепенно (не большими порциями для быстрого высыхания) заполнять пустоты и одновременно крепить детали и светодиоды в отсеках. В процессе заполнения пустого пространства нужно подумать о балансировке. В нашем случае хватило шурупов, вкрученных в тело спиннера со стороны выключателей. Они видны на фотографии с левой стороны. После окончательного затвердения пластик прекрасно обрабатывается надфилем и наждачной бумагой для придания гладкости изделию.
Во внутренние отверстия подшипников, с 2-х сторон, вставляются грибообразные опоры для пальцев. И теперь наступает самое время «почесать руки» — покрутить и повертеть свой спиннер!!
После обработки поверхности пластика,есть возможность проявить ещё и свои художественные способности, организовав спиннеру эксклюзивную «боевую» раскраску.
Это экспериментальная модель на которой проверялась правильность 3D модели и разрабатывалась трассировка монтажа.
Электрические схемы, печатный монтаж, исходный код и прошивка на МК, файлы для печати на 3D принтере лежат в архиве.
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
компоненты схемы на таймереU1
Программируемый таймер и осцилляторNE5551
LM555, KP1006BИ1R1
Резистор68 кОм1
R2
Резистор39 кОм1
R3-R4
Резистор100 Ом2
Элементы питанияCR20322
C1
Электролитический конденсатор1мкФ 16В1
C2
Конденсатор10 нФ1
HL1-HL8
Светодиод8
любой из светодиодной лентыкомпоненты схемы на микроконтроллереU1
МК AVR 8-битATtiny131
VD1
Выпрямительный диод1N40011
R1, R2, R4
Резистор300 Ом3
R3, R5
Резистор10 кОм2
Cветодиод4
любые из RGB ленты
Элементы питанияCR20322
Добавить все
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- Spinner.rar (942 Кб)