Każdy ciekawy jak działają DVD? Chcesz poznać prostą elektronikę analogową? Ten Instructables pokaże Ci, jak zrobić projekt wyświetlania dysku optycznego w zaledwie kilka godzin. Co to jest dysk optyczny? Dysk optyczny przechowuje dane / informacje i może być odczytywany lub wyświetlany za pomocą światła.

Poznasz podstawową elektronikę analogową, podstawową optykę elektroniczną i różne podstawowe komponenty elektryczne. Będziesz tworzyć zabawny koder, zamieniając cyfrowy interfejs światła w sygnał analogowy, który steruje 7-segmentowym wyświetlaczem.

Kieszonkowe dzieci:

Krok 1: 7 wyświetlaczy segmentowych

7-segmentowy wyświetlacz to zestaw diod LED. 8 diod LED służy do tworzenia wzoru, który wygląda jak „8”. W zależności od tego, która część 7-segmentu jest podświetlona, ​​może wyświetlać dowolną liczbę od 0 do 9 i niektóre litery (niech L, A, S, H i więcej). Podobnie jak diody LED RGB może być wspólna katoda i wspólne 7-segmentowe wyświetlacze anodowe. Użyjemy typowych wyświetlaczy katodowych, które wykorzystują dwa połączenia GND i 8 innych połączeń do podświetlenia poszczególnych sekcji wyświetlacza.

Krok 2: Fototranzystory

Fototranzystory to aktywowane światłem tranzystory. Dla tej aplikacji pomyśl o tranzystorze jako przełączniku. Gdy napięcie jest przykładane do podstawy tranzystora, prąd płynie z kolektora do emitera (używamy tranzystora npn). W fototranzystorze używamy światła do wyzwalania kołka podstawowego. Więc kiedy światło świeci na czujnik, prąd może przepływać. Będziemy używać tego jako przełącznika dla wyświetlacza 7-seg. Jeśli do fototranzystora dociera światło, prąd przepłynie przez urządzenie i do odpowiedniej części wyświetlacza 7-segmentowego.

Na fototranzystorze znajdują się dwa piny, jeden to kolektor, a drugi to emiter. Trzeci pin jest lekki!

Krok 3: Silniki

Silniki to urządzenia elektromechaniczne używane do przenoszenia rzeczy. Są wszędzie, od animowanych kart świątecznych, po samochody elektryczne. Będziemy używać motoreduktora do obracania dysku. Koła zębate są niezbędne do spowolnienia prędkości silnika. Motoreduktory mają różne prędkości. Wiele z nich zaczyna się od silnika 12 V i używa kół zębatych, aby przyspieszyć lub spowolnić prędkość obrotową. Jeśli zwolnisz obroty, będziesz miał większy moment obrotowy, ale mniejszą prędkość. Jeśli przyspieszysz obrót, będziesz miał mniejszy moment obrotowy, ale większą prędkość. O czym należy pamiętać podczas projektowania projektu!

Krok 4: Pamięć optyczna

Nasza maszyna bardzo przypomina optyczne urządzenie magazynujące, takie jak dysk Blueray lub DVD. Optyczne urządzenie magazynujące działa poprzez odbijanie lasera od powierzchni i powrót do czujnika. Jeśli jest „dołek” (mały otwór do spalania w materiale), laser potrzebuje więcej czasu na odbicie w czujniku. Każda dziura, którą zmysły lasera są uważane za 1. Każda inna wartość to 0. Połącz wystarczająco dużo tych binarnych 1 i 0 i masz dane, inaczej informacje. Podsumowując, pamięć optyczna to mnóstwo spalonych dołów na dysku. Wzór tych dołków określa przechowywane informacje.

Krok 5: Projektowanie

Jak to wszystko odnosi się do naszego urządzenia? Użyjemy wycięć zamiast wgłębień, aby światło przechodziło do czujników pod dyskiem. Dysk będzie podobny do pizzy z 28 plasterkami, z których każda ma 8 wycięć. Wycięcia w każdym wycinku zaświecą indywidualną sekcję 7-seg. Dysk jest obracany za pomocą silnika, dzięki czemu każdy kawałek otrzymuje zakręt kontrolujący 7-seg. 8 czujników fototranzystorowych pod dyskiem wyczuje, że światło jest zablokowane lub przepuszczone. Jeśli nastąpi wycięcie i prześwituje światło, prąd przepłynie przez tranzystor i oświetli sekcję 7-segmentu.

Drugie zdjęcie pokazuje dysk z każdym kolorem odpowiadającym części 7-segmentu. Jeśli wycinasz każdy kolor w jednym kawałku, cały 7-segment będzie się świecił przez czas trwania tego plasterka. Jeśli wycinasz fioletową część plasterka, górny element 7-segmentu zostanie podświetlony. Zapali się czerwony i niebieski oraz środkowa i dolna prawa sekcja 7-seg.

Poniższa symulacja pokazuje tablicę fototranzystorów. Kliknij jeden z fototranzystorów i przesuń pokrętło. Symuluje to, co dzieje się, gdy na dysku znajduje się wycięcie. Po przesunięciu pokrętła w prawo zauważysz odpowiednią część 7-seg. Symulacja pokazuje również silnik z prędkością sterowaną przez potencjometr. To właśnie kontroluje szybkość obrotu dysku, która z kolei kontroluje szybkość przewijania wiadomości na 7-seg.

Do czego służą oporniki? Dlaczego nie tylko korzystać z fototranzystorów? Rezystory są niezbędne do sterowania prądem przez fototranzystor. Jest to ważne, aby czujnik działał jak przełącznik. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, zajrzyj do tranzystorów: http://learn.sparkfun.com/tutorials/transistors

Krok 6: Części i narzędzia

Aby stworzyć optyczną maszynę wyświetlającą, będziesz potrzebować:

Składniki:

• 8x Fototranzystory (Polecam zdobyć więcej, są łatwe do złamania)
• 8x Rezystory 8 kΩ
• 1x 7-segmentowy wyświetlacz (wspólna katoda)
• 1x Motoreduktor
• 1x Potencjometr 10 kΩ
• 1x bateria 9V
• 1x Złącze baterii 9V
• 1x Folder Manila
• 1x Deska do krojenia chleba
• 1x Śruba M3
• Przewody
• Karton
• Materiał podstawowy (może to być karton, pleksiglas, akryl itp.)

Przybory:

• Nóż Exacto
• Taśma elektryczna
• Drukarka kolorowa
• Circuits.io

Krok 7: Zbuduj elektronikę

Teraz zbuduj elektronikę:

Podłącz fototranzystory. Długi przewód powinien iść w pozytywną szynę. Krótki koniec powinien przejść do kolumny 57, wiersza a, b, c, d, lub mi. Połóż kolejne 3 fototranzystory w dół, powinny być dwie kolumny pomiędzy każdym fototranzystorem.

Podłącz rezystory 8,2K. Jeden koniec powinien znajdować się w tej samej kolumnie, co krótki przewód fototranzystora. Drugi koniec powinien wejść w szynę uziemiającą. Upewnij się, że przewody rezystorów niczego nie zwierają!

Podłącz 7-segowy wyświetlacz dalej w dół deski.

Podłącz fototranzystory do 7-segmentu, korzystając z poniższego rysunku jako przewodnika

Podłącz potencjometr pod 7-seg. Podłącz jeden przewód do szyny uziemiającej i jeden do szyny dodatniej (w tym przypadku 9 V). Następnie podłącz przewód ujemny silnika do uziemienia. Podłącz przewód dodatni do końcówki potencjometru potencjometru (często jest to środkowy pin, ale sprawdź arkusz danych).

Podłącz 9V i gotowe!

Jeśli żaden z 7 segmentów nie zapali się, chcesz odłączyć akumulator, ponieważ prawdopodobnie jest krótki.

Jeśli niektóre części 7-segmentu nie świecą się, odpowiedni fototranzystor może zostać uszkodzony lub być źle podłączony.

Oto model demo, który zrobiłem dla elektroniki:

Krok 8: Zbuduj strukturę mechaniczną

Teraz zbudujmy strukturę mechaniczną:

Zabierz swoją elektronikę i umieść ją na wybranej podstawie. Użyłem akrylowego arkusza, który leżałem dookoła. Następnie przyklej silnik do tej powierzchni.

Następnie wydrukuj załączony obraz dysku. Wyciąć część koła i wybić mały otwór w środku dysku. Umieść dysk na silniku i zabezpiecz go śrubą. Śruba przechodzi przez papier i śruby do wału silnika.

Następnie chcesz umieścić płytę kuchenną i matrycę fototranzystora pod dyskiem w taki sposób, aby fototranzystory zrównały się z liniami / rzędami dysku.Po ustawieniu ich w linii, przymocuj płytkę do podstawy.

Teraz chcemy dodać trochę ekranowania do fototranzystorów. Dzięki temu światło rozproszone nie odbija się od czujnika i oświetla 7-segment przypadkowo.

Aby zrobić to wycięcie, prostokątny kawałek tektury z wycięciem wewnętrznym o wielkości zbliżonej do matrycy fototranzystora. Możesz potrzebować dwóch z nich.

Przyklej jeden lub dwa z nich do silnika, tak aby zrównał się z (i chronił) fototranzystory.

Na koniec przykręć dysk z powrotem do silnika i gotowe!

Oto przykład gotowego produktu:

Krok 9: Przyszłe ulepszenia i wnioski

Możesz wydrukować wiele dysków i wyciąć wiele różnych wiadomości!

Jeśli chcesz ulepszyć projekt, odetnij nadmiarowe odprowadzenia na każdym elemencie tak, aby leżał płasko z kartonem. Pomogłoby to również umieścić je na proto-desce lub nawet na PCB. Jeśli jesteś zainteresowany pominięciem kroku breadboard, możesz utworzyć płytkę PCB circuits.io. Inne fajne możliwości obejmują drukowanie 3D obudowy, stosowanie większych 7-segmentowych wyświetlaczy i kaskadowanie wielu z tych urządzeń razem, aby utworzyć wieloliterowy wyświetlacz!