ทุกคนอยากรู้ว่า DVD ทำงานอย่างไร สนใจที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับอะนาล็อกอิเล็กทรอนิกส์ง่ายๆ? คำแนะนำนี้จะแสดงให้คุณเห็นวิธีการสร้างโครงการแสดงผลออปติคัลดิสก์ในเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมง ออปติคัลดิสก์คืออะไร อ็อปติคัลดิสก์เก็บข้อมูล / ข้อมูลและสามารถอ่านหรือแสดงโดยใช้แสง

คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับอิเล็กทรอนิกส์อะนาล็อกขั้นพื้นฐานเลนส์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นพื้นฐานและส่วนประกอบไฟฟ้าพื้นฐานต่างๆ คุณจะสร้างเอ็นโค้ดเดอร์ที่สนุกสนานเปลี่ยนอินเทอร์เฟซแสงดิจิตอลเป็นสัญญาณอะนาล็อกที่ควบคุมการแสดงผล 7-seg

วัสดุ:

ขั้นตอนที่ 1: 7 ส่วนแสดง

จอแสดงผล 7 ส่วนคืออาร์เรย์ของ LED 8 LEDs ใช้เพื่อสร้างรูปแบบที่ดูเหมือน '8' คุณสามารถแสดงตัวเลขใดก็ได้ตั้งแต่ 0 ถึง 9 และตัวอักษรบางตัว (ให้ L, A, S, H และอื่น ๆ) เช่นเดียวกับไฟ LED RGB ที่มีแคโทดทั่วไปและจอแสดงผล 7-seg ทั่วไป เราจะใช้หน้าจอทั่วไปแคโทดซึ่งใช้สองการเชื่อมต่อ GND และ 8 การเชื่อมต่ออื่น ๆ เพื่อเพิ่มความสว่างส่วนบุคคลของจอแสดงผล

ขั้นตอนที่ 2: โฟโต้ทรานซิสเตอร์

Phototransistor เป็นทรานซิสเตอร์ที่ทำงานแบบเบา สำหรับแอปพลิเคชันนี้ให้คิดว่าทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์ เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับฐานของทรานซิสเตอร์กระแสจะไหลจากตัวสะสมไปยังตัวปล่อย (เรากำลังใช้ทรานซิสเตอร์ npn) ใน phototransistor เราใช้แสงเพื่อกระตุ้น pin base ดังนั้นเมื่อแสงส่องบนเซ็นเซอร์จึงทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ เราจะใช้สิ่งนี้เป็นสวิตช์สำหรับการแสดงผล 7-seg หากมีแสงถึงตัวโฟโตคอนดักเตอร์กระแสจะไหลผ่านอุปกรณ์และไปยังส่วนที่เกี่ยวข้องของจอแสดงผล 7-seg

phototransistor มีพินสองตัวอันหนึ่งคือตัวสะสมและอีกตัวเป็นตัวส่ง พินที่สามคือไฟ!

ขั้นตอนที่ 3: มอเตอร์

มอเตอร์เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายสิ่งของ พวกเขาอยู่ทุกที่ตั้งแต่การ์ดวันหยุดเคลื่อนไหวไปจนถึงรถยนต์ไฟฟ้า เราจะใช้มอเตอร์เกียร์เพื่อเปลี่ยนดิสก์ของเรา จำเป็นต้องใช้เกียร์ในการชะลอความเร็วของมอเตอร์ มอเตอร์แบบเกียร์มีหลายความเร็ว หลายคนเริ่มต้นด้วยมอเตอร์ 12V และใช้เกียร์เพื่อเร่งความเร็วหรือลดอัตราการหมุน หากคุณชะลอการหมุนคุณจะมีแรงบิดเพิ่มขึ้น แต่ความเร็วจะลดลง หากคุณเร่งความเร็วการหมุนคุณจะมีแรงบิดน้อยลง แต่มีความเร็วมากขึ้น สิ่งที่ควรทราบเมื่อคุณออกแบบโครงการ!

ขั้นตอนที่ 4: ที่เก็บแสง

เครื่องของเรามีลักษณะคล้ายกับอุปกรณ์เก็บข้อมูลออปติคัลเช่นดิสก์ Blueray หรือ DVD อุปกรณ์เก็บข้อมูลแบบออปติคัลทำงานโดยการกระดอนเลเซอร์ออกจากพื้นผิวและกลับสู่เซ็นเซอร์ หากมี 'หลุม' (หลุมไฟไหม้ขนาดเล็กในวัสดุ) เลเซอร์จะใช้เวลานานกว่าจะเด้งกลับไปที่เซ็นเซอร์ แต่ละหลุมที่ความรู้สึกเลเซอร์ได้รับการพิจารณาว่าเป็น 1 ทุก ๆ ค่าอื่น ๆ คือ 0 รวมพอของ 1s ไบนารีและ 0s เหล่านี้พอและคุณมีข้อมูลข้อมูล aka ดังนั้นเพื่อสรุปการจัดเก็บแสงเป็นพวงของหลุมไหม้ในดิสก์ รูปแบบของหลุมเหล่านี้เป็นตัวกำหนดข้อมูลที่เก็บไว้

ขั้นตอนที่ 5: การออกแบบ

ดังนั้นทั้งหมดนี้เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ของเราอย่างไร เราจะใช้พิลึกแทนหลุมเพื่อให้แสงผ่านไปยังเซ็นเซอร์ที่อยู่ใต้ดิสก์ ดิสก์จะเป็นเหมือนพิซซ่า 28 ชิ้นแต่ละแผ่นมี 8 ช่อง พิลึกในแต่ละชิ้นจะสว่างขึ้นในแต่ละส่วนของ 7-seg ดิสก์หมุนโดยใช้มอเตอร์เพื่อให้แต่ละส่วนได้รับการควบคุมด้วย 7-seg เซ็นเซอร์โฟโต้ทรานซิสเตอร์ 8 ตัวที่ด้านล่างของดิสก์จะรับรู้ถึงแสงที่ถูกบล็อกหรือได้รับอนุญาตผ่าน หากมีการตัดและแสงส่องผ่านกระแสจะได้รับอนุญาตให้ไหลผ่านทรานซิสเตอร์และจะส่องสว่างส่วนของ 7-seg

รูปภาพที่สองแสดงดิสก์ที่มีแต่ละสีที่สอดคล้องกับส่วนหนึ่งของ 7-seg หากคุณกรีดทุกสีในชิ้นเดียวทั้ง 7 เซกเมนต์จะสว่างขึ้นตลอดช่วงเวลาของชิ้นนั้น หากคุณตัดส่วนสีม่วงของชิ้นส่วนองค์ประกอบด้านบนใน 7-Seg จะสว่างขึ้น คัตเอาท์สีแดงและสีน้ำเงินและส่วนตรงกลางและด้านล่างขวาของ 7-seg จะสว่างขึ้น

การจำลองด้านล่างแสดงอาร์เรย์ phototransistor คลิกโฟโต้ทรานซิสเตอร์หนึ่งในนั้นและเลื่อนหน้าปัด มันจำลองสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อมีการตัดในดิสก์ เมื่อคุณเลื่อนปุ่มหมุนไปทางขวาคุณจะสังเกตเห็นส่วนที่เกี่ยวข้องของแสง 7-seg ขึ้น การจำลองยังแสดงมอเตอร์ที่ควบคุมความเร็วด้วยโพเทนชิออมิเตอร์ นี่คือสิ่งที่ควบคุมอัตราการหมุนของดิสก์ซึ่งจะควบคุมว่าข้อความของคุณเลื่อนบน 7-seg เร็วแค่ไหน

ตัวต้านทานมีไว้ทำอะไร? ทำไมไม่ใช้โฟโต้ทรานซิสเตอร์เท่านั้น? ตัวต้านทานมีความจำเป็นในการควบคุมกระแสผ่านโฟโตทรานซิสเตอร์ นี่เป็นสิ่งสำคัญในการทำให้เซ็นเซอร์ทำหน้าที่เหมือนสวิตช์ หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมลองดูทรานซิสเตอร์เพิ่มเติม: http://learn.sparkfun.com/tutorials/transistors

ขั้นตอนที่ 6: อะไหล่และเครื่องมือ

ในการทำให้เครื่องแสดงผลออพติคอลของคุณคุณต้องมีสิ่งต่อไปนี้

ส่วนประกอบ:

• 8x Phototransistors (ฉันแนะนำให้เพิ่มมากขึ้นมันง่ายที่จะทำลาย)
• 8x ตัวต้านทาน 8K โอห์ม
• 1x 7 Segment Display (แคโทดทั่วไป)
• 1x มอเตอร์เกียร์
• 1x โพเทนชิออมิเตอร์ 10K โอห์ม
• แบตเตอรี่ 1x9V
• 1x ขั้วต่อแบตเตอรี่ 9V
• 1x โฟลเดอร์มะนิลา
• 1x เขียงหั่นขนม
• 1x สายฟ้า M3
• สายไฟ
• กระดาษแข็ง
• วัสดุฐาน (อาจเป็นกระดาษแข็ง, ลูกแก้ว, อะคริลิค ฯลฯ …)

เครื่องมือ

• มีด Exacto
• เทปไฟฟ้า
• เครื่องพิมพ์สี
• Circuits.io

ขั้นตอนที่ 7: สร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ตอนนี้ให้สร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์:

เสียบโฟโต้ทรานซิสเตอร์ ตะกั่วที่ยาวควรเข้าไปในรางบวก ปลายสั้นควรเข้าสู่คอลัมน์ 57, แถว a, b, c, d, หรือ อี วาง phototransistor ถัดไป 3 จุดลงควรมีสองคอลัมน์อยู่ระหว่าง phototransistor ทุกตัว

เสียบตัวต้านทาน 8.2K ปลายด้านหนึ่งควรอยู่ในคอลัมน์เดียวกับตัวนำสั้นของโฟโต้ทรานซิสเตอร์ ปลายอีกด้านควรเข้าไปในรางพื้น ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวนำของตัวต้านทานไม่สั้นเลย!

เสียบจอแสดงผล 7-Seg เพิ่มเติมลงในเขียงหั่นขนม

เชื่อมต่อ phototransistor กับ 7-seg โดยใช้รูปภาพต่อไปนี้เป็นแนวทาง

เสียบ Potentiometer ด้านล่าง 7-seg เชื่อมต่อตะกั่วหนึ่งอันเข้ากับรางกราวด์และอีกอันหนึ่งเข้ากับรางบวก (9V ในกรณีนี้) จากนั้นต่อสายไฟของมอเตอร์เข้ากับกราวด์ เชื่อมต่อสายบวกเข้ากับที่ปัดน้ำฝนของโพเทนชิออมิเตอร์ของโพเทนชิออมิเตอร์ (ซึ่งมักจะเป็นพินกลาง แต่ตรวจสอบแผ่นข้อมูล)

เสียบปลั๊ก 9V แล้วเสร็จ!

หากไม่มีไฟสัญญาณ 7-Seg ติดขึ้นมาคุณต้องถอดปลั๊กแบตเตอรี่ออกเพราะอาจทำให้แบตเตอรี่สั้น

หากบางส่วนของ 7-seg ไม่สว่างขึ้นแล้วโฟโต้ทรานซิสเตอร์ที่เกี่ยวข้องอาจจะเสียหรือเสียบผิด

นี่คือแบบจำลองตัวอย่างที่ฉันทำกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์:

ขั้นตอนที่ 8: สร้างโครงสร้างทางกล

ตอนนี้ให้สร้างโครงสร้างทางกล:

นำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณมาวางไว้บนฐานที่คุณเลือก ฉันใช้แผ่นอะคริลิกที่ฉันนอนอยู่ จากนั้นติดเทปมอเตอร์กับพื้นผิวนี้

จากนั้นพิมพ์ภาพที่แนบมาของดิสก์ ตัดส่วนที่เป็นวงกลมออกและเจาะรูเล็ก ๆ ที่อยู่ตรงกลางของดิสก์ ใส่ดิสก์บนมอเตอร์และยึดด้วยสลักเกลียว สลักเกลียวจะผ่านกระดาษและสกรูเข้าไปในเพลามอเตอร์

ถัดไปคุณต้องการวาง breadboard และ phototransistor array ไว้ใต้ดิสก์เพื่อให้ phototransistor เรียงตามบรรทัด / แถวของดิสก์เมื่อคุณนำมันมาเรียงกันให้ยึดเขียงเขยไปที่ฐาน

ตอนนี้เราต้องการเพิ่มการป้องกันบางส่วนไปยังโฟโตทรานซิสเตอร์ สิ่งนี้จะช่วยป้องกันไม่ให้แสงจากภายนอกส่องเข้ามาในเซ็นเซอร์และให้แสง 7-seg โดยไม่ตั้งใจ

ในการทำ cutout ชิ้นนี้เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าของกระดาษแข็งที่มีช่องเจาะขนาดประมาณขนาดของ phototransistor array คุณอาจต้องการสองสิ่งนี้

ติดเทปเหล่านี้หนึ่งหรือสองชิ้นเข้ากับมอเตอร์เพื่อให้สอดคล้องกับ (และปกป้อง) โฟโต้ทรานซิสเตอร์

ท้ายสุดแล้วขันสกรูดิสก์กลับเข้ามอเตอร์และทำเสร็จแล้ว!

นี่คือตัวอย่างของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่ฉันทำ:

ขั้นตอนที่ 9: การปรับปรุงและข้อสรุปในอนาคต

คุณสามารถพิมพ์ดิสก์หลายแผ่นและตัดข้อความที่แตกต่างหลากหลาย!

หากคุณกำลังมองหาที่จะทำให้โครงการดีขึ้นให้ตัดส่วนที่เกินออกไปในแต่ละส่วนเพื่อให้แบนราบกับเขียงหั่นขนม นอกจากนี้ยังช่วยวางสิ่งนี้ลงบนโปรโตบอร์ดหรือแม้แต่ PCB หากคุณสนใจที่จะข้ามขั้นตอน breadboard คุณสามารถสร้าง PCB จาก circuits.io. ความเป็นไปได้ที่ยอดเยี่ยมอื่น ๆ ได้แก่ การพิมพ์แบบ 3 มิติโดยใช้จอแสดงผลขนาดใหญ่กว่า 7 ส่วนและเรียงซ้อนกันของเครื่องเหล่านี้เข้าด้วยกันเพื่อสร้างการแสดงผลแบบหลายตัวอักษร!