سيف سيبر المضئ من صنعك! جزء2
قم ببناء سيف سيبر الخاص بك!جـ2
في الجزء الثاني من مشروع LED saber ، سنقوم بتجميع أنظمة الطاقة والصوت.
تريد بناء السيف الضوئي الخاص بك؟ في الجزء 2 من سلسلة LED saber هذه ، سنقوم بتجميع أنظمة الطاقة والصوت.
في الجزء الأول من سلسلة LED saber هذه ، تحدثنا عن أهداف المشروع وخططه ومكوناته وأمانه. في الجزء 2 ، سنقوم بتجميع معظم الأنظمة الفرعية للإلكترونيات: تسخير الطاقة ومحول الطاقة ونظام السماعات لإخراج الصوت.
خلايا الطاقة
لقد اخترت حزمة بطارية Zippy لأنني استخدمتها من قبل ، وكانت ذات طابع خاص ، وتشير الأبعاد المدرجة إلى أنها تناسب الأنبوب PVC. (كانت في الواقع 0.5 مم كبيرة جدًا وكان عليّ تسجيل بعض المسارات في أنبوب الحاوية ، لكنها كانت مناسبة في النهاية).
بطارية "كوادكوبتر" قياسية إلى حد ما مع موصل XT-60 ووصلة توازن.
تذكر أن البطاريات تبلى ، لذا توقع تجميعها بمرور الوقت.
لا تتردد في استبدال علامة تجارية أو شكل آخر ، ولكن حاول الحفاظ على المواصفات العامة ، وهي حزمة مكونة من 3 خلايا (11.1 فولت) عند معدل تفريغ يبلغ حوالي 1000 مللي أمبير في الساعة (1000 مللي أمبير في الساعة) و 15 درجة مئوية. يمكنك أيضًا استخدام 850 مللي أمبير في الساعة ، ولكن أقل من ذلك بكثير وستكون لديك أوقات تشغيل قصيرة مخيبة للآمال. كبير جدًا ويصبح ثقيلًا ويصعب ملاءمته.
يسحب شريط LED أبيض كامل الانفجار 1 متر 43 واط ، لكن البرنامج يحد من الطاقة الإجمالية إلى 40٪ من maimum لمنع ذوبان الشفرة. عند 11.1 فولت ، يكون هذا حوالي 1.5 أمبير لشريط LED فقط ، وعندما نأخذ في الاعتبار المصادر الأخرى لاستهلاك الطاقة ، يمكننا أن نتوقع حوالي 30 دقيقة من وقت التشغيل من Zippy.
من الممكن استخدام بطارية مكونة من خليتين (7.4 فولت) ، ولكن تذكر أن السحب الحالي سيزداد ، لذلك ستحتاج إلى حزمة ذات تصنيف C أعلى (سلكية أثقل) وستنخفض كفاءة المحول. وعليك تعديل الكود لتغيير انقطاع الأمان. لا يستحق ذلك إذا سألتني.
أفترض أيضًا أن لديك شاحنًا مناسبًا. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فإنني أوصي بهذا من Hobbyking ، والذي سيفعل بالضبط وفقط ما نحتاجه في هذه الحالة: رصيد يشحن 1000mAh LiPo تحت 1.5C.
شاحن DC-4S من Hobbyking. بسيطة ومضمونة .
خيار آخر هو شاحن Turnigy Accucell-6 50W. هذا واحد أكثر تنوعًا ، ويمكن أن يعمل من مدخلات التيار المستمر ذات الجهد المنخفض.
ضع في اعتبارك أنك بحاجة إلى مصدر طاقة تيار مستمر لأجهزة الشحن هذه ؛ لا يتم توصيلهم فقط بمأخذ الحائط. تريد 14-16 فولت ، للتأكد من أنه يمكنك شحن LiPo بالكامل 12.6 فولت.
تسخير الطاقة
نحن بحاجة إلى إخراج الطاقة من البطارية إلى محول التيار المستمر. يمكن أن يكون ذلك بسيطًا مثل قابس وسلكين أو معقدًا مثل بنائي ، والذي يتضمن مفتاح الطاقة وقراءة الجهد.
أوصي بإضافة المفتاح لأن القدرة على ضمان إيقاف تشغيل سريع ومؤكد هي فكرة جيدة حول LiPos في حالة تعطل وحدة التحكم. أنت لا تريد أن يتقلب موصل البطارية غير الموصول في المقبض أيضًا ، حيث يمكن أن يقصر في العديد من الأشياء التي سيتلفها على الفور. لكن الأمر متروك لك - قد يكون من السهل إزالة بطاريتك والمفاتيح كبيرة الحجم.
يمكن تجميع هذه الأجزاء مسبقًا ثم إدخالها في العلبة من خلال الفتحة الخاصة بالمفتاح.
لاحظ جيدًا أنك ستحتاج إلى مفتاح للخدمة الشاقة (يُفضل أن يكون معدله 10 أمبير) لأنه بينما يكون الجهد منخفضًا ، هناك الكثير من التيار. لقد استخدمت مفتاح تبديل رئيسي تم استعادته من مصدر طاقة قديم للكمبيوتر المكتبي وقمت بقطع المسامير لتلائم بشكل أفضل. تبدو مفاتيح الصوت والصورة رائعة أيضًا وبعضها يحتوي على مصابيح مدمجة بجهد 12 فولت. فقط لا تستخدم مفتاح إشارة صغير وإلا ستشتعل حرفيًا. (هذا هو سبب حذف المفاتيح من معظم المحركات المتعددة.)
اذهب للمكسرات على أنبوب الحرارة هنا. أنت تريد عزل كل جزء من الموصل ومحطات التبديل. يجب ألا يكون هناك أي احتمال لأي تقصير ضدهم باستخدام عدواني. استخدم القليل من مانع التسرب السيليكوني أو الغراء الساخن إذا أردت.
لقد استخدمت موصلات رصاصة بين الحزام ومحول الطاقة ، ولكن ، مرة أخرى ، كان ذلك في الغالب لأنني كنت في متناول اليد. يمكنك استخدام أي شيء يناسبك من خلال فتحة التبديل. يمكنني استكشاف استخدام موصلات XT-30 في الإنشاءات المستقبلية.
محول الطاقة
المفهوم الأساسي هنا هو كما يلي: تأتي طاقة البطارية العشوائية وتخرج طاقة 5 فولت نظيفة ، بالإضافة إلى إشارة استشعار الجهد الآمن متحكم.
بالنسبة لوظيفة تحويل الطاقة الرئيسية ، نستخدم Hobbyking YEP-20 (المعروف أيضًا باسم MTTEC KETO HV BEC V2) والذي يمكن أن يوفر 10 أمبير ثابتًا عند 5 فولت دون أي مبدد حراري إضافي أو تدفق هواء. يوفر هذا هامشًا جيدًا لما يمكن أن تستهلكه الشفرة وقدرة احتياطية صغيرة إذا أردنا تركيب شفرة أطول لاحقًا.
Hobbyking YEP-20 SBEC - مدمجة وقوية
في الاختبارات التي أجريتها ، استغرق الأمر 30 دقيقة من التشغيل قبل أن يبدأ المحول في التسخين على شريط طوله متر واحد. تذكر أن الرقم "20 أمبير" يعتبر فقط تصنيف انفجار ، ولكن هذه الوحدة الصغيرة مصنوعة بشكل جيد.
إذا لم تتمكن من الحصول على هذا الجزء تحديدًا ، فابحث عن أي SBEC (دائرة إزالة البطارية في وضع التبديل) بنفس التقييمات التقريبية — على الأقل 10-15 أمبير عند 5 فولت. تأكد من أن جهد الخرج أقل من 5.5 فولت ؛ بعض SBECs مخصصة لقيادة الماكينات عالية التيار التي تفضل 6V ، لكننا لا نريد 6V. هذا من شأنه أن يقتل شريط LED.
لقد قمت بتجريد أنابيب الانكماش الحراري من نهايات YEP-20 ولحمت أسلاكًا جديدة باللوحة ، مما منحني أيضًا فرصة لإزالة دبابيس توصيل محدد الجهد وتعيينه بشكل دائم إلى 5 فولت عن طريق سد الوسادات باللحام.
لقد فعلت ذلك من أجل توفير سنتيمتر إضافي من الطول ولمنع إمكانية تلك الدبابيس المدببة التي تندفع في وحدة الصوت بطريقة ما - لكني أشعر بجنون العظمة حيال هذا النوع من الأشياء. لقد تعلمت أنه يمكنك دائمًا استخدام المساحة الإضافية.
أضفت موصلات رصاصة في الطرف الآخر بنفس الطريقة لتتناسب مع تسخير الطاقة
مستشعر جهد البطارية
بعد ذلك ، نحتاج إلى إضافة دائرة استشعار الجهد. لقد استخدمت مستشعر جهد البطارية FrSky المصنوع مسبقًا (راجع دليله هنا) ولكن زوجًا من المقاومات سيقوم بنفس المهمة. إذا كنت تشتري بالفعل بقية الأجزاء من HobbyKing ، فقد تحصل عليها أيضًا مقابل بضعة دولارات (إذا كانت متوفرة) وتوفر على نفسك بعض المتاعب. إنه مضغوط ويأتي مع حرارة إضافية وسلك لطيف وموصل مؤازر.
جهاز استشعار جهد البطارية FrSky.
قم بتوصيل مدخلات "GND" و "4S" بمدخلات الطاقة الرئيسية من البطارية. يتم تسمية منفذ "Vin" من منظور مستقبل القياس عن بُعد الذي لا نملكه - إنه في الواقع ناتج جهد الإحساس.
إذا لم تتمكن من الحصول على هذا العنصر بالذات ، فهو في الحقيقة مجرد شبكة مقسم مقاومة 5: 1. سيقوم زوج المقاوم 10kΩ و 2kΩ بالمهمة ، وكذلك أي نسبة مماثلة تجمع بين 5kΩ و 100k على سبيل المثال. جوهر الأمر هو أنه يحتاج فقط إلى تقسيم أقصى جهد ممكن للبطارية إلى أقل من 5 فولت لمدخل Arduino التناظري إلى الرقمي. (ولا ينبغي أن يحول الكثير من التيار ، لذا قم بحساباتك!)
لا تنس أن نسبة المستشعر 6: 1 تتطلب نسبة مقاومة 5: 1. ستحتاج إلى إعادة معايرة البرنامج الثابت إذا كانت النسبة لديك مختلفة.
مثال على دائرة مقسم الجهد التي يمكن أن تحل محل وحدة FrSky. تتطلب نسبة المستشعر 6: 1 نسبة مقاومة 5: 1.
لقد ضغطت على جهد البطارية الوارد من لوحة اللحام + Vin وحصلت على GND من الجزء الآخر من المكثف الكبير الذي يمتد على نهاية اللوحة.
لاحظ أنه من السهل جدًا توصيل هذه الاتصالات (لقد فعلت ذلك. لا يوجد قناع لحام على الحافة!) وسيكون ذلك سيئًا ، لذا قم بإجراء فحوصات الاستمرارية والفحص البصري قبل إعادة التشغيل مرة أخرى.
خذ أحد كبلات التمديد المؤازرة واقطعها في منتصف الطريق. نريد الوعاء الأكبر مع المسامير بداخله ، وليس "القابس" الأصغر الذي يناسبه. لكن احفظ ذلك لوقت لاحق!
قم بفصل الأسلاك السوداء والحمراء وقصديرها وتوصيلها بإخراج GND و VCC من SBEC على التوالي. الآن قم بتوصيل السلك الأبيض النهائي بإخراج مستشعر الجهد.
ينقر مستشعر الجهد على أرجل مكثف الإدخال الرئيسي. تظهر إشارة الطاقة والاستشعار على موصل مؤازر قياسي.
كابل طاقة بليد
نحتاج أيضًا إلى توصيل الطاقة إلى الشفرة. يجب أن يأتي شريط LED مع موصلات متطابقة عالية التيار لكلا الطرفين. لذلك يمكننا سرقة نهاية "المقبس" وربط ذلك بمخرج المحول باستخدام بعض أسلاك التمديد المصنوعة من سلك 20AWG (أو أفضل) معزول بالسيليكون.
استخدم سلكًا كافيًا بحيث يكون الكبل الممتد بطول المقبض بالكامل تقريبًا - ربما حوالي 45 سم. افترض أنه سيحتاج إلى الوصول إلى كل المسافة من الحلق وبالكاد يعلق نهاية "الباعث" حتى يمكن توصيل الشفرة ثم إدخالها. سيسمح نفس الركود البالغ 10 سم بفتح المقبض بمجرد إدخال الشفرة. لا تقلق ، فليس من الصعب أن تحاصر في الزاوية.
استخدم لصق الخطاف واللف. اصنع خطافات صغيرة من نهايات السلك ، اربطها معًا مثل الروابط في سلسلة ، ثم لف الوصلة. يجب أن تكون قوية ميكانيكيا قبل اللحام. تذكر مقدار التيار الذي سيتم تشغيله عبر هذا الكبل: نريد اتصالات موثوقة وأنيقة هنا.
المزيد من اللحام لا يضيف قوة ميكانيكية أو موصلية للمفصل ، فقط الوزن. اعتمد عليها بأقل قدر ممكن.
لا تقم بإضافة أي موصلات أخرى على طول هذا المسار أو استبدال الأجزاء الأقل تصنيفًا. لقد جربت في الأصل موصلات مؤازرة وذابت. كانت هناك رائحة.
لقد جعلت موصل LED الخاص دافئًا عند الطاقة المصنفة الكاملة للشريط ، على الرغم من مساحة السطح العالية والدبابيس المسطحة العريضة.
يذهب سلك "البيانات" المتبقي من موصل LED إلى قابس مؤازر بنفس الطول ، مثل السلك الذي خرج من مستشعر الجهد. سينتقل كلا الموصلات المؤازرة إلى وحدة التحكم التي سنقوم ببنائها في الجزء 3.
تنتقل الطاقة أيضًا مباشرةً إلى موصل شريط LED عالي التيار حيث يتم ربطها بدفق البيانات
اختبر محول الطاقة
استخدم قابس مؤازر احتياطي لتوصيل جهاز القياس المتعدد بالمحول لإجراء بعض الاختبارات. كن حذرًا جدًا حتى لا يحدث شيء قصير أثناء الاختبارات. لديك 20 أمبير من الطاقة المتاحة على تلك الأسلاك. احترم ذلك.
تحقق مرتين من كل شيء. اختبار الاستمرارية للقصور على قضبان الإدخال والإخراج. تحقق من موقع مطفأة الحريق الخاصة بك.
تأكد من أن جهاز القياس في وضع الجهد لأن أي شيء آخر سيكون سيئًا. قم الآن بتوصيل البطارية بالمحول عبر الحزام ، ومفتاح التبديل ze ، ومعرفة ما إذا كان الدخان السحري يخرج.
يجب أن تحصل على 5.2 فولت ثابت لطيف من السلك الأحمر وحوالي 2.1 فولت من السلك الأبيض "المستشعر". الأسود هو الأرض بالطبع. يجب أن يظل كل شيء باردًا.
احتفظ بسجل لقياس مستشعر الجهد هذا وأخذ أيضًا قراءة الجهد من حزمة البطارية في نفس الوقت. على سبيل المثال ، كانت قراءاتي 2.16 فولت / 12.6 فولت على بطارية مشحونة حديثًا ، مما يعطي نسبة 1: 5.8. إذا كانت النسبة الخاصة بك مختلفة بشكل كبير عن النسبة الافتراضية 1: 6 ، فستحتاج بالتأكيد إلى تعديل البرنامج الثابت قبل التحميل.
إذا كان كل هذا جيدًا ، فقد تم عمل محول الطاقة الخاص بنا. لقد تقلصت الحرارة ثم قمت بربط مستشعر الجهد إلى جانب YEP-20 ثم استخدمت كميات كبيرة من الشريط الكهربائي للتأكد من عدم تعرض أي شيء. يجب أن تكون النتيجة لبنة صغيرة صلبة يمكننا تركها جانبًا في الوقت الحالي.
وحدة محول طاقة مكتملة مع موصلات رصاصة مضافة لتتناسب مع تسخير الطاقة.
وحدة الصوت
الهدف من هذا النظام الفرعي هو أخذ إشارة PWM التي تبلغ ميغا هرتز تقريبًا الصادرة من Arduino على الطرف 10 (وليس غيره) وتحويلها إلى حركة مخروط السماعة. هناك طريقتان للوصول إلى هناك ، لكنني اخترت استخدام مضخم صوت أحادي من الفئة D مصمم خصيصًا لمكبرات صوت صغيرة 8Ω حتى بضع واط.
وحدة الصوت المكتملة مع مرشح الترددات المنخفضة المركبة على مكبر الصوت
أمبير "الفئة D" عبارة عن دائرة تعتمد على PWM تسمح لمحرك الترانزستورات بالعمل في توصيل كامل أو بقطع كامل ؛ هذا يوفر كفاءة عالية بنفس الطريقة التي يكون بها محول DC / DC ذو وضع التبديل أكثر كفاءة من المنظم الخطي. يجب أن تكون أسلاك السماعة قصيرة قدر الإمكان ، وهذا هو السبب في أنني قمت بتركيب مكبر الصوت مباشرة في الخلف.
تم استخدام شريط السيارة على الوجهين لتأمين مكبر الصوت في الجزء الخلفي من السماعة.
تقول "الأسلاك قصيرة قدر الإمكان" في الدليل.
تحدث أشياء سيئة إذا قمت بتوصيل إشارة صوتية PWM بمضخم PWM من الفئة D. أشياء قاسية فظيعة لأن القطع الأثرية الغريبة تحدث عندما يتفاعل نظاما PWM غير المتزامنين. نحتاج إلى تسهيل أول قطار PWM إلى مستوى إشارة تناظرية لطيفة وإدخال ذلك إلى أمبير لتقطيعه مرة أخرى.
يمكننا القيام بذلك باستخدام ثلاثة مكونات سلبية - مقاومتان ومكثف - باستخدام مرشح الترددات المنخفضة RC الكلاسيكي. هذه هي الإلكترونيات الوحيدة المطلوبة من الصفر في التصميم. لقد وضعت المكونات الثلاثة على مستطيل صغير من اللوح الخشبي من راديو شاك (مورد غير متجدد الآن) ثم قمت بتثبيته مباشرة أعلى الأمبير مع زوج من دبابيس الموصل.
يتم تنعيم صوت PWM الرقمي بواسطة مرشح تمرير منخفض قبل الدخول إلى مكبر الصوت. يعمل المقاوم 150Ω على تحسين التفاعل بين المرشح ودائرة إدخال مكبر الصوت.
من الناحية النظرية ، يتراوح خرج Arduino من 0 إلى 5 فولت (وهو مرتفع جدًا بالنسبة للإشارة الصوتية) ولكن يبدو أن مضخم الصوت المزود بمقياس جهد الصوت المرفق يقسم هذا إلى النطاق الصحيح بمفرده. إذا كنت تستخدم مضخمًا مختلفًا ، فقد تحتاج إلى مقسم جهد على خرج الفلتر عن طريق إضافة مقاوم آخر بقدرة 150 درجة إلى الأرض أو باستخدام مقياس جهد.
يحتوي مضخم الصوت هذا على مدخلات تفاضلية ، لكن لدينا إشارة صوتية أحادية الطرف ، لذلك نقوم بتوصيل المدخلات السالبة بالأرض والإيجابية بإخراج المرشح.
بعضها يمتلكها بالفعل ، لكن لوح الاختراق الذي استخدمته احتاج إلى مقياس جهد 10kΩ لضبط الحجم الأقصى. (سيعمل أيضًا مقياس جهد 4.7kΩ.) لا بأس بوعاء أداة تشذيب صغير هنا لأنه بمجرد ضبطه ، لن نضطر أبدًا إلى تغييره - يحتوي البرنامج على التحكم في مستوى الصوت.
تمت إضافة مادة مانعة للتسرب من السيليكون لعزل الجزء الخلفي من لوحة مرشح التمرير المنخفض ، وتوفير بعض تخفيف الضغط. في وقت لاحق ، تمت إضافة الغراء الساخن تحت مقياس الجهد.
بالنسبة إلى السماعة ، أعدت استخدام السماعة التي يبلغ قطرها 40 مم والتي جاءت في جهاز هاسبرو الضوئي القديم (المكسور). بدا من المناسب.
هناك مكبرات صوت أصغر حجمًا مقاس 28 مم تبدو رائعة (يتوفر بها متجر Sabre المخصص) ومكبرات صوت بديلة للكمبيوتر المحمول مثيرة للاهتمام لأنها تحتوي على بعض الأشكال المستطيلة غير العادية التي قد تتناسب مع الأجهزة الأقل نحافة وتتقدم إلى أعلى.
كان مخروط السماعة مقاس 40 مم مثاليًا من حيث أنه يتناسب تمامًا مع غطاء النهاية PVC مقاس 32 مم "الحلق" وتم تثبيته بإحكام في مكانه بواسطة أنبوب متساوي الحجم. (إذا كان هذا يبدو غريباً ، نعم. أحجام أنابيب PVC تاريخية أكثر من الأبعاد.)
في حين أن هناك العديد من الطرق الأخرى الممكنة ، فإن إحدى الطرق الشائعة لقيادة مكبرات الصوت التي لا أوصي بها في هذه الحالة هي "محرك الترانزستور المباشر" البسيط الذي يحول بشكل فعال Arduino ، نفسه ، إلى فئة D أمبير. ربما يمكنك التخلص من هذا ، لكنك لن تتمتع بميزات الأمان وجودة الصوت المحسنة التي يوفرها حل أكثر احترافًا. اعثر على مضخم صوت رائع - هذا ما يفعلونه.
تعليقات
إرسال تعليق
اترك تعليقا