Перчатка времени: эффектный стробоскоп от постоянного читателя Homius

Рубрика нашего онлайн-журнала «Истории» часто пополняется удивительными самоделками. Сегодня как раз такой случай. Предлагаем вашему вниманию обзор Селивёрстова Сергея Евгеньевича из города Кострома, который расскажет о перчатке, способной остановить и даже повернуть время вспять. Естественно, что это лишь иллюзия, но вам понравится, насколько реально она выглядит. К тому же, научиться собирать схему подобного прибора не слишком сложно.

Сразу скажу тем, кто решил, что схемы чуть сложнее выключателя им не по силам. Это заблуждение практически всех новичков в радиолюбительском деле. Нужно лишь немного подумать, приложить руки и голову. В этом случае, даже кажущаяся на первый взгляд сверхсложной схема будет выполнима. Как говаривал мой мастер по электротехнике, «Будьте уверены в себе, но не самоуверенны». Я тоже не был уверен, что смогу собрать схему перчатки, при помощи которой можно остановить любой циклично колеблющийся или вращающийся прибор. Но всё оказалось не таким уж страшным. Поэтому хочу попробовать и вам объяснить всё подробно, «на пальцах», то есть на фотопримерах.

Детали, необходимые для сборки перчатки, где их приобрести

Для того, чтобы собрать подобное устройство, сначала необходимо понять сам принцип его работы. По сути, прибор представляет собой стробоскоп, мигающий с определённой частотой. Эта частота индивидуальна для каждого прибора. К примеру, вращающиеся лопасти вентилятора нужно подсветить в определённый момент, именно тогда, когда одна из них будет находиться в определённой точке. Именно для подстройки частоты мерцаний в схему включается резистор. Итак, что же конкретно потребуется для сборки «перчатки времени».

1. Аккумуляторная батарея с выходным напряжением не менее 12 В.
2. Мощный светодиод на 100 Вт с фокусировочной линзой.
3. Повышающий модуль на 150 Вт.
4. Mosfet-транзистор, который будет управляться по сигналу с ардуино.
5. Шестиосевой датчик с акселерометром и гироскопом.
6. Подстроечный резистор (потенциометр).
7. Самая дешёвая перчатка.

Все эти радиодетали можно заказать на известной китайской платформе по довольно приемлемой цене.

Схема устройства и нюансы её сборки

Само по себе подобное устройство совсем простым не назвать, поэтому перед тем, как начать монтаж, следует очень внимательно изучить схему. При этом, намного больше пользы будет, если мастер несколько раз самостоятельно её перерисует. Знаю по себе, что подобные действия способствуют более простому запоминанию и пониманию.

Начинаем сборку: работа с повышающим модулем

Вся работа по сборке устройства начинается с обеспечения питания повышающего модуля. Для этого к коннектору для аккумулятора припаиваются провода для питания ардуино. Короткие отрезки проводов вставляются в коннектор повышающего модуля, а контакты протягиваются. Это самый простой этап работ, после производства которого, можно подать на модуль питание и настроить его под нужные параметры.

Подав питание на модуль, нужно отрегулировать выходное напряжение. На плате имеется потенциометр с регулировочным винтом. Его следует поворачивать по часовой стрелке, снимая показания с выходных контактов при помощи мультиметра. Оптимальным будет выходное напряжение в 33,9-34 В.

Работая с данной схемой можно не бояться прикоснуться к контактам. Низкое напряжение батареи (12 В) не способно причинить вреда человеку. А вот лазить в схему отвёрткой не стоит. При коротком замыкании самое легкопоправимое, что может произойти – это отгорание токопроводящих дорожек. При более печальном исходе ардуино или повышающий модуль могут и вовсе выйти из строя, а ждать прибытия следующего заказа придётся довольно долго.

Крепёж и включение в схему мosfet-транзистора

Для того, чтобы транзистор не мешался, можно просверлить отверстие в торце радиатора повышающего модуля и закрепить деталь при помощи самореза, направив ножки вверх. Крайние из них нужно соединить при помощи резистора на 10 кОм. Средняя ножка идёт на минусовой контакт светодиода напрямую, без включения сопротивления. Крайняя правая нога транзистора (логическая) идёт на ардуино через резистор на 100 Ом. Крайний левый контакт соединяется с минусовым выходом из контактной планки повышающего модуля. Получается, что на светодиод будет идти плюс от повышающего модуля и минус – через транзистор.

На словах схема кажется довольно запутанной, но это не соответствует действительности. Попробуем взглянуть на этот вопрос под другим углом. Чтобы читателям было проще разобраться с монтажом схемы, предлагаю ознакомиться с фотопримерами, из которых чётко видно, каким образом пропаиваются контакты.

После того, как пайка транзистора завершена, имеет смысл ещё раз сверить правильность монтажа со схемой, которую я советовал несколько раз перерисовать ранее.

Монтаж подстроечного транзистора на ардуино

Для начала нужно отогнуть крайнюю левую ножку потенциометра. Она напрямую к ардуино коммутироваться не будет. Оставшиеся две ножки втыкаются в контактные отверстия печатной платы таким образом, чтобы центральная вошла в гнездо с маркировкой «А6», а крайняя правая в «+5V». Соединения пропаиваются. Чтобы все соединения были качественно пропаяны, лучше всего зафиксировать потенциометр в тисках, после чего надеть на ножки контакты ардуино. При отсутствии тисков можно использовать кусок картона, выгнутый определённым образом так, чтобы он не давал потенциометру двигаться вправо-влево и, в то же время, снизу имелся упор. Сообразить, как должна выглядеть такая подставка, сможет каждый, поэтому более подробно останавливаться на ней смысла нет.

Подключение шестиосевого датчика с гироскопом и акселерометром

Этот датчик будет служить для точной подстройки частоты (грубая производится потенциометром), а также для включения стробоскопа взмахом руки. Для коммутации необходимо приготовить 5 отрезков проводов не длиннее 4-5 см. Зачистив и облудив их концы, можно приступить к коммутации датчика и ардуино. Алгоритм подключения будет следующим (контакт ардуино — контакт датчика). Соединяем:

1. GND (верхнего ряда)/GND через свободную (левую) ножку потенциометра.
2. «А4»/SDA.
3. «А5»/SCL.
4. 3V3/VCC.

Питание на ардуино будет подаваться согласно схеме, на входы 12 В, расположенные в верхней левой части печатной платы. Их перепутать нереально по причине того, что они промаркированы.

Теперь можно приклеить получившуюся сборку к аккумуляторной батарее на двусторонний скотч, подключить ардуино к повышающему модулю и закрепить всё при помощи пластиковых кабельных стяжек. Чтобы модуль не прилегал вплотную к батарее, можно установить обычные винты, которые будут служить ограничителями. После того, как кабельные стяжки будут на месте, фиксация получится достаточно плотной.

После выполнения сборки управляющей схемы нужно подготовить к дальнейшей работе перчатку.

Работа с перчаткой и светодиодом, крепление фокусирующей линзы

На перчатку можно нашить обычные «липучки», приклеив их ответные части к нижней части аккумулятора, но подобная фиксация будет ненадёжной. Лучше её дополнительно усилить. Для этого неплохо подойдёт ненужная банковская или дисконтная пластиковая карта. Её нужно отрезать так, чтобы после размещения между тыльной стороной кисти и перчаткой, она не мешалась и не натирала кожу.

После того, как пластик готов, в нём необходимо прорезать отверстия, через которые, сквозь перчатку, пропускаются те же пластиковые стяжки. Их замки должны закрываться сверху блока управления. После их окончательной протяжки фиксация будет максимальной.

Провода, идущие от контактора повышающего модуля и транзистора («+» и «-») пропускаются сквозь тыльную сторону перчатки для возможности подключения к светодиоду.

Фиксация светодиода с фокусирующей линзой к перчатке

Прикинув расположение светодиода на ладони перчатки, нужно очертить окружность по фиксирующей планке и вырезать его. Провода, приходящие от блока управления, припаиваются к светодиоду. Здесь обязательно нужно следить за полярностью. Если перепутать плюсовую и минусовую клемму местами, стробоскоп работать не будет.

После этого, изнутри вставляется сам светодиод и прижимается пластиной. Снаружи устанавливается фиксирующая планка, которая притягивается к пластине болтами сквозь материал перчатки. На этом, сборку такого довольно интересного устройства можно считать завершённой.

Что получилось: осматриваем изготовленный стробоскоп и проверяем его работоспособность

Теперь можно надеть перчатку на руку и подключить штекер питания. Сразу светодиод не загорится. Для того, чтобы на него было подано импульсное питание, нужно резко взмахнуть рукой. В результате «встряски» датчик даст команду на включение. Не стоит думать, что тот же вращающийся вентилятор сразу «остановится». Для достижения подобного эффекта необходимо будет немного подрегулировать частоту мерцания стробоскопа потенциометром. Но после настройки человеческий глаз уже не будет замечать мерцания, людям будет казаться, что от перчатки идёт ровный свет. Но это впечатление будет обманчивым.

Проверка устройства на работающем вентиляторе

Для примера можно поставить перед собой включённый вентилятор, предварительно (для большего эффекта) приглушив освещение. Для начала стоит дать вентилятору немного поработать, чтобы те, для кого затевается подобное представление, поняли, что никакого обмана нет.

А теперь резкий взмах руки, включающий стробоскоп, небольшая регулировка и лопасти вентилятора «застывают» на месте. При этом шум работающего прибора никуда не девается. Теперь небольшой поворот раскрытой ладони против часовой стрелки, и лопасти повторяют движение, двигаясь в обратном направлении. Конечно, вентилятор не останавливается, а продолжает вращаться, всё это лишь обман зрения. Но, согласитесь, довольно эффектный. Также, при помощи этого стробоскопа, можно «воздействовать и на другие циклично движущиеся предметы. К примеру, низкочастотный динамик от сабвуфера, тоже будет «вести себя неадекватно».

Подведём итоги

Максимально элементарной или простейшей сборку подобной схемы назвать нельзя, но такая работа вполне выполнима. Для монтажа стробоскопа не требуется каких-либо навыков, а из умений достаточно обладать опытом пайки проводов. Если говорить о стоимости всех необходимых для сборки деталей, то обойдётся прибор в сравнительно небольшую сумму, около 900-1000 рублей (по состоянию на лето 2019 года). К тому же, после того, как описанная работа будет выполнена, мастер явно сможет собой гордиться.

Надеюсь, что я не зря описывал весь алгоритм работ по изготовлению этого устройства, и информация, изложенная мною сегодня, поможет кому-либо из читателей собрать такой стробоскоп. А в том, что он многих удивит, можно даже не сомневаться. В случае возникновения вопросов по теме, выкладывайте их в обсуждения, чем смогу – помогу. Уважаемые читатели, для меня очень важно ваше мнение о том, как написана статья, насколько понятным было для вас изложение информации. Если статья понравилась, не забудьте её оценить. Спасибо всем, кто дочитал её до конца.

Редакция Homius приглашает домашних мастеров и умельцев стать соавторами рубрики «Истории». Полезные рассказы от первого лица будут опубликованы на страницах нашего онлайн-журнала.

ФОТО: Сергей Селивёрстов