Alle nysgerrige, hvordan dvd'er virker? Er du interesseret i at lære nogle enkle analoge elektronik? Disse instruktører viser dig, hvordan du laver et optisk diskdisplayprojekt om få timer. Hvad er en optisk disk? En optisk disk lagrer data / information og kan læses eller vises ved hjælp af lys.

Du vil lære om grundlæggende analog elektronik, grundlæggende elektronisk optik og forskellige grundlæggende elektriske komponenter. Du vil lave en sjov koder, der konverterer et digitalt lys interface til et analogt signal, der styrer en 7-seg display.

forsyninger:

Trin 1: 7 segmentdisplayer

En 7-segment display er en række LED'er. 8 LED'er bruges til at skabe et mønster, der ligner en '8'. Afhængigt af hvilken del af 7-seg du tænder, kan den vise et tal fra 0 til 9 og nogle bogstaver (lad L, A, S, H og mere). Ligesom RGB LED'er kan der være fælles katode og almindelige anode 7-seg-skærme. Vi bruger almindelige katodedisplays, der bruger to GND-forbindelser og 8 andre tilslutninger til at tænde de enkelte dele af displayet.

Trin 2: Fototransistorer

Fototransistorer er lysaktiverede transistorer. Til denne applikation, tænk på en transistor som en switch. Når en spænding påføres transistors bund, strømmer strømmen fra samleren til emitteren (vi bruger en npn transistor). I en fototransistor bruger vi lys til at udløse basisstiftet. Så når lyset skinner på sensoren, kan strøm strømme. Vi bruger dette som en switch til 7-seg displayet. Hvis der er lys, der når fototransistoren, strømmer strømmen gennem enheden og til den tilsvarende del af 7-seg displayet.

Der er to ben på fototransistoren, den ene er samleren og den ene er emitteren. Den tredje pin er lys!

Trin 3: Motorer

Motorer er elektromekaniske anordninger, der bruges til at flytte ting. De er overalt, fra animerede feriekort til elbiler. Vi vil bruge en gearmotor til at vende vores disk. Gearene er nødvendige for at bremse motorens hastighed. Gearmotorer kommer i forskellige hastigheder. Mange starter med en 12V motor og bruger gear til enten at fremskynde eller sænke rotationshastigheden. Hvis du sænker rotationen, vil du have mere drejningsmoment, men mindre hastighed. Hvis du fremskynder rotationen, vil du have mindre drejningsmoment, men mere fart. Ting at huske på, når du designer dit projekt!

Trin 4: Optisk opbevaring

Vores maskine ligner en optisk lagringsenhed som en Blueray-disk eller en DVD. En optisk lagringsenhed virker ved at hoppe en laser ud af en overflade og tilbage til en sensor. Hvis der er en "pit" (et lille brændehul i materialet), tager laseren længere tid at hoppe tilbage til sensoren. Hver pit, som laseren opfatter, betragtes som en 1. Hver anden værdi er en 0. Kombiner nok af disse binære 1s og 0s, og du har data, aka information. Så for at opsummere, optisk lagring er en flok brændte pits i en disk. Mønsteret af disse pits bestemmer de lagrede oplysninger.

Trin 5: Design

Så hvad relaterer alt dette til vores enhed? Vi bruger udskæringer i stedet for pits for at lade lys passere gennem sensorer under disken. Disken bliver som en pizza med 28 skiver, der hver har 8 udskæringer. Udskæringerne i hver skive lyser en individuel del af 7-seg. Disken roteres ved hjælp af en motor, så hver skive får en tur, der styrer 7-seg. 8 fototransistor sensorer under disken vil mærke lyset er enten blokeret eller tilladt gennem. Hvis der er en udskæring og lys skinner igennem, så vil strøm blive lov til at strømme gennem transistoren og vil belyse sektionen af ​​7-seg.

Det andet billede viser disken med hver farve svarende til en del af 7-seg. Hvis du udskærer hver farve i en skive, så vil hele 7-seget lyse op for varigheden af ​​det pågældende skive. Hvis du udskærer den lilla del af skiven, bliver topelementet i 7-seget belyst. Udskæring rød og blå og midt og nederste højre del af 7-seg vil lyse op.

Simuleringen nedenfor viser fototransistor array. Klik på en af ​​fototransistorerne og skub dialen. Det simulerer hvad der sker, når der er en udskæring i disken. Når du skubber drejeknappen til højre, bemærker du den tilsvarende del af 7-seg-lyset. Simuleringen viser også en motor med hastigheden styret af et potentiometer. Dette styrer diskens rotationshastighed, som igen styrer, hvor hurtigt din besked ruller på 7-seg.

Hvad er modstanderne til? Hvorfor ikke kun fototransistorerne? Modstandene er nødvendige for at styre strømmen gennem fototransistoren. Dette er vigtigt, når sensoren fungerer som en switch. Hvis du er interesseret i at lære mere, skal du kigge videre på transistorer: http://learn.sparkfun.com/tutorials/transistors

Trin 6: Dele og værktøjer

For at gøre din optiske skærm maskine skal du bruge følgende:

komponenter:

• 8x phototransistors (Jeg anbefaler at få mere, de er nemme at bryde)
• 8x 8K ohm modstande
• 1x 7 segmentdisplay (almindelig katode)
• 1x Geared Motor
• 1x 10K ohm Potentiometer
• 1x 9V batteri
• 1x 9V batteri stik
• 1x Manila Folder
• 1x breadboard
• 1x M3 Bolt
• ledninger
• Pap
• Basismateriale (kan være pap, plexiglas, akryl osv.)

Værktøjer:

• Exacto Knife
• Elektrisk tape
• Farveprinter
• Circuits.io

Trin 7: Byg elektronikken

Nu kan vi bygge elektronikken:

Tilslut fototransistorerne. Den lange bly skal gå ind i den positive jernbane. Den korte ende skal gå i kolonne 57, række a, b, c, d, eller e. Sæt den næste fototransistor 3 pletter ned, der skal være to søjler imellem hver fototransistor.

Tilslut 8.2K modstande. Den ene ende skal gå i samme kolonne som fototransistorens korte ledning. Den anden ende skal gå i jorden. Sørg for, at modstandernes ledninger ikke er korte nok!

Tilslut 7-seg skærmen længere nede i bundbrættet.

Tilslut fototransistorerne til 7-seg ved hjælp af følgende billede som vejledning

Tilslut potentiometeret under 7-seg. Tilslut en ledning til jordskinnen og en til den positive skinne (9V i dette tilfælde). Tilslut derefter motorens negative ledning til jord. Tilslut den positive ledning til potentiometerets viskerpind på potentiometeret (dette er ofte midtstiften, men tjek databladet).

Tilslut 9V og du er færdig!

Hvis ingen af ​​de 7-seg lyser, så vil du tage batteriet ud, da der sandsynligvis er en kortslutning.

Hvis nogle dele af 7-seg ikke lyser, kan den tilsvarende fototransistor blive brudt eller være tændt forkert.

Her er en demomodel, jeg lavede til elektronikken:

Trin 8: Byg den mekaniske struktur

Nu kan vi bygge den mekaniske struktur:

Tag din elektronik og læg den på bunden efter eget valg. Jeg brugte et akrylark, som jeg havde ligget rundt. Tape derefter motoren til denne overflade.

Udskriv derefter det vedhæftede billede af disken. Udskær cirkeldelen og slå et lille hul i midten af ​​disken. Sæt disken på motoren og fastgør den med bolten. Bolten går gennem papiret og skruer ind i motorakslen.

Dernæst vil du sætte breadboard og phototransistor array under disken, så fototransistorerne linje op med linjerne / rækkerne på disken.Når du har fået dem lined up, fastgør breadboard til basen.

Nu vil vi tilføje nogle afskærmninger til fototransistorerne. Dette bevirker, at lyset fra at hoppe ind i sensoren og lyse op 7-sig ved et uheld.

For at gøre denne udskæring et rektangulært stykke karton med en praktikafskæring, der handler om størrelsen af ​​fototransistorarrayet. Du har muligvis brug for to af disse.

Tape en eller to af disse på motoren, så den justerer (og beskytter) fototransistorerne.

Til sidst skal du skrue disken tilbage på motoren, og du er færdig!

Dette er et eksempel på det færdige produkt, jeg lavede:

Trin 9: Fremtidige forbedringer og konklusioner

Du kan udskrive flere diske og udskære en række forskellige meddelelser!

Hvis du søger at gøre projektet bedre, afskærer du overskydende ledninger på hver komponent, så den ligger fladt med brødbrættet. Det ville også medvirke til at sætte dette på et proto-board eller endda et printkort. Hvis du er interesseret i at springe over bordbrættet, kan du oprette et printkort fra circuits.io. Andre kølige muligheder inkluderer 3D-udskrivning af et kabinet, ved hjælp af større 7-seg-skærme, og cascading flere af disse maskiner sammen for at oprette en multi-letter display!