Спиннер и FabLab

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 еще 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. Поэтому 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 еще 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 двух 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 двух 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 еще 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 радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Спиннер
• AVR
• Sprint-Layout
• Proteus
• 3D принтер
• CodeVisionAVR
• Микроконтроллер