धूम्रपान करने वाला ब्लैक बॉक्स

बहुत से लोग बहुत अधिक धूम्रपान करते हैं, खासकर जब वे किसी चीज़ के आदी होते हैं और ध्यान नहीं देते कि वे एक के बाद एक सिगरेट कैसे पीते हैं। धूम्रपान करने वाला ब्लैक बॉक्स (CJK) आपको एक निश्चित अवधि बीतने तक अगली सिगरेट नहीं लेने देता। इस लेख में, मैं कुछ विवरणों पर ध्यान दूंगा जो अन्य विकासों के लिए उपयोगी हो सकते हैं, विशेष रूप से प्रसिद्ध-टेनेसी नियंत्रण रेखा नियंत्रक (अरुडिनो परिवार)।



यांत्रिकी

ChYAK विवरण एक 3 डी प्रिंटर पर मुद्रित होते हैं और निचले, मध्य और ऊपरी हिस्सों के संयोजन के बाद एक साथ चिपके होते हैं।



लॉकिंग मैकेनिज्म को इलेक्ट्रोमैकेनिकल बनाया जाता है, जबकि बेसिक लॉकिंग फंक्शंस को पूरी तरह से यंत्रवत् रूप से महसूस किया जाता है, इससे एनजेसी को अंतराल में हेरफेर करने और बैटरी को हटाने में मुश्किल होती है।

लॉकिंग सिस्टम में दांतों के साथ एक रैक और एक बिस्टेबल शाफ़्ट होता है, जो ट्रे को केवल समापन दिशा में ले जाने की अनुमति देता है। समय की एक पूर्व निर्धारित अवधि तक पहुंचने पर, सर्वो एक एकल आंदोलन को आगे और पीछे करता है और शाफ़्ट को धक्का देता है, जिसे दूसरी स्थिर स्थिति "ओपन" में सेट किया जाता है। सीएफसी तब तक खुला रहता है जब तक उपयोगकर्ता यंत्रवत् ट्रे को बाहर नहीं निकाल देता है। जब बढ़ाया जाता है, तो ट्रे शाफ़्ट को धक्का देती है और उसे फिर से लंड में डाल देती है।



लोडर सिगरेट के लिए 4 अवकाश के साथ ड्रम के रूप में बनाया गया है। लोडर के माध्यम से एक सिगरेट प्राप्त करने की कोशिश से बचने के लिए, शाफ़्ट तंत्र विपरीत दिशा में आंदोलन की अनुमति नहीं देता है, जिस तरफ से बंपर बनाया जाता है।



स्लॉट्स को ऊपर के ढक्कन पर बनाया गया था, वे आपको बॉक्स के अंदर सिगरेट के संभावित विकृतियों को खत्म करने और तंबाकू के चिप्स को बाहर निकालने की अनुमति देते हैं।

इंटरफ़ेस

समय को नियंत्रित करने के लिए, CHYAK में सिगरेट की संख्या, और बाहर ले जाने वाली सिगरेट की संख्या, OLED प्रदर्शन पर नजर रखी जाती है। लगभग हर समय इसे बंद कर दिया जाता है ताकि बैटरी डिस्चार्ज न हो और केवल केंद्रीय कैपेसिटिव सेंसर से एक सिग्नल द्वारा चालू किया जाता है, जो कि जब हाथ को CHYAK तक लाया जाता है या सिगरेट को लोड करते समय बटन से सिग्नल होता है। एक और बटन उस क्षण को पकड़ लेता है जब ट्रे बंद हो जाती है और अगले विलंब चक्र को शुरू करती है। दो अतिरिक्त कैपेसिटिव सेंसर पीछे की दीवार पर स्थित हैं और सिगरेट काउंटरों को समायोजित करने के लिए उपयोग किया जाता है (आवश्यक है, उदाहरण के लिए, जब बैटरी बदलते हैं)।

इलेक्ट्रानिक्स

माइक्रोकंट्रोलर एक Teensy LC है। अधिकांश Arduino पुस्तकालयों के साथ संगत यह Arduin-like डिवाइस इसलिए चुना गया क्योंकि इसमें कैपेसिटिव सेंसर (टच सेंस इंटरफ़ेस (TSI)) के लिए सपोर्ट है। सेंसर इतने संवेदनशील होते हैं कि वे एक सेंटीमीटर की दूरी पर आसानी से उठे हुए हाथ को महसूस करते हैं। Teensy LC में तथाकथित LLWU मोड है, इस मोड में सभी मॉड्यूल 1-kHz ऑसिलेटर के अपवाद के साथ स्लीप मोड में हैं। आप इस स्लीप मोड को 4 तरीकों से बाहर कर सकते हैं: ए) कैपेसिटिव सेंसर से एक अवरोध प्राप्त करें, बी) पिन से एक रुकावट प्राप्त करें, सी) 1-kHz काउंटर (कम-पावर टाइमर, LPTMR) का एक अतिप्रवाह प्राप्त करें, घ अलार्म से एक बाधा प्राप्त करें।

यहाँ लेखक मुश्किल में था: शुरुआती योजनाओं में यह टीएसआई का उपयोग करने के लिए जागने के लिए किया गया था जब एक हाथ प्रस्तुत किया गया था, और एलपीटीएमआर आवधिक रुकावटों के लिए टीएसआई स्तरों (पर्यावरणीय परिस्थितियों पर निर्भर करता है) और समय पर नियंत्रण को समायोजित करता है। लेकिन यह पता चला कि LPTMR का उपयोग TSI के कामकाज के लिए किया जाता है, और, तदनुसार, इसे समय काउंटर के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है। (LPTMR ओवरफ्लो रुकावट TSI के लिए हार्डवेयर ट्रिगर है, और निश्चित रूप से, सेंसर की निगरानी के लिए तेज़ होना चाहिए। आमतौर पर यह काउंटर एक शून्य से पूर्व निर्धारित होता है ताकि TSI 1 kHz की उच्चतम संभावित आवृत्ति के साथ प्रदूषित हो)।

आरटीसी अलार्म इंटरप्ट का उपयोग करने की एक और संभावना होगी, लेकिन तथ्य यह है कि टेनीसी एलसी के पास वास्तविक समय घड़ी (आरटीसी) नहीं है। बल्कि, RTC प्रोसेसर में ही है, लेकिन बोर्ड पर RTC क्वार्ट्ज के लिए कोई वायरिंग नहीं है। हालांकि, प्रोसेसर डेवलपर ने पूछताछ के लिए कुछ खामियों को छोड़ दिया है। 1kHz थरथरानवाला (जो स्लीप मोड में संचालित होता है) का उपयोग नियंत्रक के आरटीसी रजिस्टरों के लिए एक स्रोत के रूप में किया जा सकता है। फिर यह पता चला है कि आरटीसी दूसरे अंतराल (जैसे कि 32 किलोहर्ट्ज़ पर क्वार्ट्ज का उपयोग करते समय) की गणना नहीं कर सकता है, लेकिन 1 किलोहर्ट्ज़ ऑसिलेटर का उपयोग करने पर 32 सेकंड। यह सटीकता, ज़ाहिर है, पर्याप्त नहीं है। लेकिन एक रास्ता है।

यहां बताया गया है कि यह कैसे काम करता है:

RTC Time Prescaler Register (RTC_TPR) है। यह 16-बिट रजिस्टर ऑसिलेटर के दालों को गिनता है। जब यह ओवरफ्लो हो जाता है, तो RTC Time Seconds Register (RTC_TSR) एक से बढ़ जाता है। क्लासिक मोड में, ये सेकंड हैं, जिनकी तुलना RTC टाइम अलार्म रजिस्टर (RTC_TAR) के साथ की जाती है, और जब वे मेल खाते हैं, तो एक अलार्म इंटरप्ट उत्पन्न होता है। नियमित 32kHz क्वार्ट्ज का उपयोग करते समय, RTC_TSR पूर्व-स्थापित नहीं है, लेकिन हर बार शून्य से गिना जाता है (32768 ओवरफ्लो (सेकंड))। लेकिन अगर हम हर बार RTC_TSR पूर्व-स्थापित करते हैं, तो इस बात को ध्यान में रखते हुए कि हमारे पास धीमी 1kHz थरथरानवाला है, हम मिलिसकॉन्ड सटीकता (स्वयं थरथरानवाला की अशुद्धि को ध्यान में नहीं रखते) तक एक अलार्म बाधा प्राप्त कर सकते हैं। बेशक, RTC_TAR को भी तदनुसार भर्ती किया जाना चाहिए।



उदाहरण के लिए, यदि हम 87 सेकंड की अवधि निर्धारित करना चाहते हैं, तो हमें RTC_TSR में 2 (2 * 32768 = 65536ms = 65.536s), RTC_TAR में 2 और 32768- (87% # -65536) = 11304 RTC_TSR में लिखना होगा। फिर 32.768-11.304 = 21.464 सेकंड पहले RTC_TPR ओवरफ्लो से पहले गुजरेंगे, और दो पूर्ण चक्र 2 * 32.768 = 65.536 उनके साथ जुड़ जाएंगे, जो कि सिर्फ 21.464 + 65.536 - 87 सेकंड होगा।
सामान्य तौर पर, इस तरह:

void setAlarm(uint32_t seconds ) { RTC_SR = 0; //disable RTC RTC_TPR=32768-(seconds*1000%32768); RTC_TSR=0; //RTC counter RTC_SR = RTC_SR_TCE; //enable RTC RTC_TAR = seconds*1000/32768; } 

और यहां तक ​​कि हम कुल समय (थरथरानवाला की 1kHz की त्रुटि तक) की निगरानी कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, यदि कार्यक्रम की शुरुआत में सभी आरटीसी रजिस्टर शून्य थे:

 timeEllapsed=(RTC_TSR*32768+RTC_TPR)/1000 

1kHz थरथरानवाला की सटीकता छोटा है, लेकिन हमारे उद्देश्यों के लिए यह पर्याप्त होगा। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक नया अलार्म शुरू करते समय, हम आरटीसी रजिस्टरों को संशोधित करते हैं, इसलिए यदि आपको समय की निगरानी करने की आवश्यकता है, तो अलार्म शुरू होने से पहले उन्हें याद किया जाना चाहिए, और अलार्म बाधा से बाहर निकलने के बाद, उन्हें फिर से हाइबरनेशन में बिताए समय को ध्यान में रखते हुए पुन: गणना की जाती है। मैंने इसे यहां विस्तार से वर्णित किया है: टीईटी एलसी के लिए आरटीसी के बारे में

CJC में, प्रत्येक 10 मिनट में एक व्यवधान और हाथ की अनुपस्थिति में कैपेसिटिव सेंसर से सिग्नल स्तर को संग्रहीत करता है। यह उन संकेतों में परिवर्तन को विश्वसनीय रूप से ट्रैक करने में सक्षम होने के लिए किया जाता है जब वे दृष्टिकोण करते हैं। ~ 500 इकाइयों पर पृष्ठभूमि के साथ, हम ~ 20 इकाइयों के अतिरिक्त स्तर का उपयोग करते हैं, इससे 5-10 मिमी की दूरी पर हाथ महसूस करना संभव हो जाता है। पृष्ठभूमि का स्तर तापमान और आर्द्रता पर निर्भर करता है, इसलिए विश्वसनीयता के लिए इसे समय-समय पर समायोजित किया जाना चाहिए। यह, मेरा मानना ​​है, प्रोसेसर डेवलपर्स में एक दोष है। उन्होंने एक ही समय में टीएसआई और कुछ अन्य कम बिजली काउंटर से जागने का अवसर क्यों नहीं दिया (बस एक और रजिस्टर जोड़ें), क्योंकि टीएसआई स्तरों का आवधिक समायोजन लगभग अनिवार्य है, भले ही आपको अन्य उद्देश्यों के लिए टाइमर की आवश्यकता न हो!

अब भस्म ऊर्जा के बारे में। एलएलडब्ल्यूयू स्लीप मोड में, बॉडी किट न होने पर टेनी एलसी लगभग 15 यूए की खपत करता है। हमें एक और OLED डिस्प्ले और एक सर्वो कनेक्ट करना था। इन दोनों उपकरणों में निष्क्रिय अवस्था में भी बड़ी रिसाव धाराएँ होती हैं।

OLED के साथ सब कुछ सरल है, यह Adafruit 0.96 ”मोनोक्रोम 128x64 OLED डिस्प्ले है, यह 3.3V द्वारा संचालित है, जब यह चालू होता है (इसमें शामिल पिक्सल की संख्या के आधार पर) और SPI द्वारा नियंत्रित किया जाता है। यही है, बस इसके पावर इनपुट को 20 मिलीमीटर आउटपुट के टेनीसी एलसी (Teency में विभिन्न प्रकार के आउटपुट हैं) से कनेक्ट करें और आप कर रहे हैं। जब सभी सोते हैं, तो यह आउटपुट केवल 3rd स्टेट में ट्रांसफर हो जाता है और करंट डिस्प्ले के माध्यम से नहीं जाता है, जागने के साथ आउटपुट हाई स्टेट में ट्रांसफर हो जाता है और डिस्प्ले के लिए Vcc हो जाता है।

सर्वो थोड़ा अधिक जटिल है। स्टैंडबाय मोड में सर्वो लगभग 2 एमए की वर्तमान खपत करता है, जो निश्चित रूप से स्वीकार्य नहीं है। इसलिए, आपको सोते समय इसे पूरी तरह से बंद कर देना चाहिए। क्लासिक Arduin के विपरीत, Teensy LC में बिजली की आपूर्ति का एक बहुत छोटा चयन है: या तो 1.7-3.3 V सीधे जुड़ा हुआ है, या 2.6-5.5 V (आंतरिक वोल्टेज नियामक चालू होने के साथ)। आमतौर पर सुलभ सर्वो कम से कम 1 एस लिपो से काम करता है, और यह 3.3-4.2 वी है। इसलिए, हमें श्रृंखला में तीन मानक बैटरी को 3.3 (डिस्चार्ज) से 4.6 वी (नया) करने की आवश्यकता है। अधिकांश सर्वो के लिए, 3.3 V ऑपरेशन की सीमा पर है, इसलिए सीधे Teensy outputs का उपयोग नहीं किया जा सकता है (OLED के लिए)। हां, और रोटेशन के दौरान वर्तमान लगभग 50 एमए है, जो कि टेनेसी एलसी के लिए थोड़ा अधिक है। इसलिए, सर्वो को MOSFET के माध्यम से चालू किया जाता है:



इस स्विचिंग के साथ, ऐसा लग सकता है कि यह सुरक्षित नहीं है, क्योंकि जब MOSFET बंद होता है, PWM ctrl इनपुट पर वोल्टेज 3.3 V से अधिक हो जाता है, और Tennsy LC इनपुट 5V सहिष्णु (क्लासिक Arduin के विपरीत) नहीं होते हैं। लेकिन आपको इस बात से डरना नहीं चाहिए, यह याद रखना कि वर्तमान PWM ctrl बहुत छोटा है, और प्रोसेसर इनपुट पर सीमित डायोड से डरने की कोई जरूरत नहीं है (Vcc / 0.5 से अधिक होने की अक्षमता का कारण इस डायोड में है), इसके अलावा, बंद डायोड की धाराओं के बराबर धाराएं। वह खुले राज्य में भी नहीं रहेगा।

CHYAK में मैं 3.3V की सीमा के साथ HK282 का उपयोग करता हूं (सिर्फ इसलिए कि मेरे पास यह था)। OLED के लिए इस्तेमाल की जाने वाली स्कीम के अनुसार, कुछ तरह के लो-वोल्टेज और लो-पॉवर सर्वो को टेनेसी आउटपुट से सीधे संचालित किया जा सकता है।

नतीजतन, स्लीप मोड में करंट लगभग 50 यूए निकला, शायद इसे और भी कम करना संभव था, लेकिन मैंने फैसला किया कि यह पर्याप्त था (यदि केवल सो रहा हो, तो बैटरी 4 साल से अधिक होनी चाहिए: 2000mAh / 0.05mA)

तकनीकी

एक मोनोप्राइस परम 3 डी प्रिंटर, पीएलए प्लास्टिक, 0.4 मिमी नोजल, 0.2 मिमी परत पर मुद्रित। लॉकिंग तंत्र के विवरण के लिए, सटीकता के लिए 0.1 मिमी की परत। स्प्रिंग्स 3 डी प्रिंटर पर भी मुद्रित होते हैं। लंबे समय तक टाइप करना। उदाहरण के लिए, मध्य अधिकांश भाग (इसमें कई आंतरिक भाग हैं और इलेक्ट्रॉनिक्स और तारों के लिए दोहरी दीवारें) 20 घंटों के लिए मुद्रित की गई थीं। यह सियान-एक्रिलाट गोंद के साथ एक साथ फंस गया था। अगर कुछ अंदर टूटता है, तो बाहर करना असंभव है (उन्माद-धूम्रपान करने वालों से सुरक्षा), आपको इसे गुल्लक की तरह तोड़ना होगा और फिर से प्रिंट करना होगा (3 डी प्रिंटर के पक्ष में एक तर्क)। SolidWorks में चित्र और एनिमेशन बनाए गए हैं, AtmelStudio विकास पर्यावरण (हाँ, AVR (शालीनता) को Arduino की तरह, बॉक्स के बाहर समर्थित किया गया है, VisualMicro के माध्यम से)।