ハンドスピナーは何と言っていますか?

持続視覚 (POV) の錯視は、最近の安価なおもちゃではかなり一般的ですが、プログラム可能な独自の POV メッセージ ボードがあればどんなに素晴らしいでしょうか? ドイツのエレクトロニクス大学院生 [Matej] は幸運なことに、完全にカスタマイズ可能な POV ディスプレイを備えたオープンソースのハンドスピナーを作成しました。このハンドスピナーを使用すると、ハンドスピナー仲間に知ってもらいたい考えを何でも共有できます。

回転角度を追跡するソリューションのおかげで、表示されるグラフィックスは回転速度に依存しません。 POV デバイスとは異なり、POV ハンド スピナーは回転速度が高くても低くても同じグラフィックスを表示します。これは、ハンド スピナーがすべてのユーザーに対して同じ回転速度で自動的に回転しないことを考慮すると便利です。 また、POV ファンや時計とは異なり、画像を正しく表示するために一定の速度を必要としません。

このプロジェクトでは、コアに強化された Microchip PIC 16F1619 マイクロ コントローラーを使用します。このコントローラーには、全極性ホール センサー (DRV5033) と現在の回転角度を追跡する磁石を使用する角時間ペリフェラルが組み込まれています。 ホール センサーは磁石が通過するたび (360 度ごと) にパルスを生成しますが、角度タイマーは 1 回転ごとに 180 パルス (2 度ごと) を生成します。 これにより、印刷される文字の列サイズが 2° になります。 回転速度によって 2 つのセンサー パルス間の時間が変化した場合、Angular Timer は自動的に変化を処理します。

グラフィックスは、デイジーチェーン接続された 2 つの 16 チャネル定電流シフト レジスタ ドライバ (TLC59282) によって駆動される、公称電流 1mA の 32 個の LED (緑 16 個、赤 16 個) で表示されます。 [Matej] は文字の生成にフリー ソフトウェア「The Dot Factory」を使用しましたが、PCB レイアウト上の LED の順序を考慮していくつかの調整を行う必要がありました (数ビットがシフトされ、フォントは高さ 8 ビットではなく高さ 16 ビットにする必要があります)。

デバイスにリモートアクセスするために、Bluetooth Low Energy モジュール (RN4871) は、LabVIEW PC アプリケーションまたはスマートフォンの BLE アプリケーションからアクセスできる UART インターフェイスを介してマイクロコントローラと通信します。

[Matej] は、容量性タッチ ボタン 1 つだけで電源にアクセスできるようにする賢いソリューションを使用しています。 PCB のはんだマスクの下に埋め込まれた容量性 IC (PCF8883) が、デバイスへの電力を制御します。 容量性 IC からの結果は、MCU からの信号とともに OR ロジック ゲート (BU4S71G2) に供給され、出力は降圧コンバータ (TPS62745) のイネーブル ピンに接続されます。 エネルギー節約が必要な場合、このボタンを使用して動作モードを切り替えることもできます (Bluetooth 無線またはその他のコンポーネントのみをオンにする)。

ハンドスピナーのような小さな POV おもちゃを作るときは、低エネルギーが絶対に必要です。 降圧コンバータは、バッテリからの公称 6V を 3.3V 電源に変換するために使用されます。 TPS62745 コンポーネントは、軽負荷での効率、低静止電流、小型 4.7uH コイルで動作、最小限の電流消費でバッテリ容量を測定するために使用される統合入力電圧スイッチ、およびユーザーが 4 段階で選択可能な出力電圧を考慮して選択されました。フィードバック抵抗ではなく入力を使用することで、BOM を削減します。 デバイスは 5 分間非アクティブ状態が続くとスリープ状態になり、消費電流が 7uA 未満に減少します。

[Matej] の最初のインスピレーションが、ドイツのニュルンベルクで開催された組み込みワールド フェアで Microchip が配布した同様のハンド スピナーであったことに注目するのは興味深いことです。そこで同社は、PIC16 シリーズ MCU 用の Angular Timer ペリフェラルのデモを行っていました。 MCU と BLE モジュールを除けば、結果として得られるデバイスは互いに似ていない、と言うのは簡単です。