Tous les curieux de savoir comment fonctionnent les DVD? Intéressé par l'apprentissage de l'électronique analogique simple? Cet Instructables vous montrera comment réaliser un projet d’affichage de disque optique en quelques heures seulement. Qu'est-ce qu'un disque optique? Un disque optique stocke des données / informations et peut être lu ou affiché en utilisant la lumière.

Vous apprendrez les bases de l'électronique analogique, l'optique électronique de base et divers composants électriques de base. Vous allez créer un encodeur amusant, transformant une interface d'éclairage numérique en un signal analogique contrôlant un affichage à 7 segments.

Provisions:

Étape 1: Affichages 7 segments

Un afficheur à 7 segments est un tableau de DEL. 8 LED permettent de créer un motif ressemblant à un «8». En fonction de la partie de la séquence sur laquelle vous allumez, il peut afficher n’importe quel nombre compris entre 0 et 9 et quelques lettres (L, A, S, H, etc.). Comme les LED RVB, il peut y avoir des afficheurs 7 segments à cathode commune et à anode commune. Nous utiliserons des écrans cathodiques courants, qui utilisent deux connexions GND et 8 autres connexions pour éclairer les différentes sections de l'écran.

Étape 2: Phototransistors

Les phototransistors sont des transistors activés par la lumière. Pour cette application, considérez un transistor comme un commutateur. Lorsqu'une tension est appliquée à la base du transistor, le courant passe du collecteur à l'émetteur (nous utilisons un transistor npn). Dans un phototransistor, nous utilisons la lumière pour déclencher la broche de base. Ainsi, lorsque le capteur est éclairé, le courant peut circuler. Nous allons l'utiliser comme commutateur pour l'affichage à 7 segments. S'il y a de la lumière qui atteint le phototransistor, le courant circule dans le dispositif et dans la partie correspondante de l'affichage à 7 segments.

Il y a deux broches sur le phototransistor, l’un est le collecteur et l’autre, l’émetteur. La troisième broche est la lumière!

Étape 3: Moteurs

Les moteurs sont des appareils électromécaniques utilisés pour déplacer des objets. Ils sont partout, des cartes de vacances animées aux voitures électriques. Nous allons utiliser un moteur à engrenages pour faire tourner notre disque. Les engrenages sont nécessaires pour ralentir la vitesse du moteur. Les moteurs à engrenages existent dans une variété de vitesses. Beaucoup commencent avec un moteur 12V et utilisent des engrenages pour accélérer ou ralentir la vitesse de rotation. Si vous ralentissez la rotation, vous aurez plus de couple mais moins de vitesse. Si vous accélérez la rotation, vous aurez moins de couple mais plus de vitesse. Points à garder à l’esprit lorsque vous concevez votre projet!

Étape 4: Stockage optique

Notre machine ressemble beaucoup à un périphérique de stockage optique, comme un disque Blueray ou un DVD. Un dispositif de stockage optique fonctionne en faisant rebondir un laser sur une surface et en le ramenant à un capteur. S'il y a un "trou" (un petit trou de brûlure dans le matériau), le laser met plus de temps à rebondir sur le capteur. Chaque pit que le laser détecte est considéré comme un 1. Chaque autre valeur est un 0. Combinez suffisamment de ces 1 et 0 binaires pour obtenir des données, autrement dit des informations. Donc, pour résumer, le stockage optique est un tas de trous brûlés dans un disque. Le motif de ces fosses détermine les informations stockées.

Étape 5: Conception

Alors, comment tout cela se rapporte à notre appareil? Nous allons utiliser des découpes au lieu des creux pour permettre à la lumière de passer à travers les capteurs situés sous le disque. Le disque ressemblera à une pizza avec 28 tranches, chacune ayant 8 découpes. Les découpes dans chaque tranche éclaireront une section individuelle du 7 segments. Le disque est tourné à l'aide d'un moteur de sorte que chaque tranche reçoive un tour contrôlant le 7 segments. 8 capteurs de phototransistor situés sous le disque détecteront que la lumière est bloquée ou laissée passer. S'il y a une coupure et que la lumière passe à travers, le courant circulera à travers le transistor et éclairera la section du 7 segments.

La deuxième image montre le disque avec chaque couleur correspondant à une partie du 7 segments. Si vous coupez chaque couleur dans une tranche, les 7 segments seront allumés pendant toute la durée de cette tranche. Si vous coupez la partie violette de la tranche, l'élément supérieur du 7 segments sera illuminé. Les découpes rouge et bleue et les parties centrale et inférieure droite du 7 segments s’allumeront.

La simulation ci-dessous montre la matrice de phototransistor. Cliquez sur l'un des phototransistors et faites glisser le cadran. Il simule ce qui se passe quand il y a une découpe dans le disque. Lorsque vous faites glisser le cadran vers la droite, vous remarquerez que la partie correspondante du 7 segments est allumée. La simulation montre également un moteur dont la vitesse est contrôlée par un potentiomètre. C’est ce qui contrôle le taux de rotation du disque, qui contrôle à son tour la vitesse de défilement de votre message sur le 7 segments.

A quoi servent les résistances? Pourquoi ne pas utiliser uniquement les phototransistors? Les résistances sont nécessaires pour contrôler le courant à travers le phototransistor. Ceci est important pour que le capteur se comporte comme un interrupteur. Si vous souhaitez en savoir plus, jetez un coup d'œil aux transistors: http://learn.sparkfun.com/tutorials/transistors

Étape 6: Pièces et outils

Pour fabriquer votre machine à affichage optique, vous aurez besoin des éléments suivants:

Composants:

• 8x Phototransistors (Je recommande de prendre plus, ils sont faciles à casser)
• 8x 8K ohms résistances
• 1x 7 segments d'affichage (cathode commune)
• 1 fois Moteur à engrenages
• 1 fois Potentiomètre 10K ohms
• 1x pile 9V
• 1 fois Connecteur de batterie 9V
• 1x dossier de Manille
• 1 fois Planche à pain
• 1 fois Boulon M3
• Fils
• Papier carton
• Matériau de base (carton, plexiglas, acrylique, etc …)

Outils:

• Couteau exacto
• Ruban électrique
• Imprimante couleur
• Circuits.io

Étape 7: Construire l'électronique

Maintenant, construisons l'électronique:

Branchez les phototransistors. La longue avance devrait aller dans le rail positif. La partie courte doit aller à la colonne 57, rangée a, b, c, d, ou e. Placez le prochain phototransistor 3 points vers le bas, il devrait y avoir deux colonnes entre chaque phototransistor.

Branchez les résistances 8.2K. Une extrémité devrait aller dans la même colonne que le court conducteur du phototransistor. L'autre extrémité devrait aller dans le rail au sol. Assurez-vous que les conducteurs des résistances ne mettent pas en court-circuit!

Branchez l’affichage à 7 segments plus bas sur la planche à pain.

Connectez les phototransistors au 7 segments en vous reportant à l’illustration suivante.

Branchez le potentiomètre en dessous du 7 segments. Connectez un fil au rail de masse et un au rail positif (9V dans ce cas). Ensuite, connectez le fil négatif du moteur à la terre. Connectez le fil positif à la broche d’essuie-glace du potentiomètre (c’est souvent la broche du milieu mais vérifiez la fiche technique).

Branchez le 9V et vous avez terminé!

Si aucun des 7 segments ne s'allume, vous devez débrancher la batterie car il y a probablement un court-circuit.

Si certaines parties du 7 segments ne s'allument pas, le phototransistor correspondant est peut-être cassé ou mal branché.

Voici un modèle de démonstration que j'ai réalisé pour l'électronique:

Étape 8: Construire la structure mécanique

Construisons maintenant la structure mécanique:

Prenez vos appareils électroniques et placez-les sur la base de votre choix. J'ai utilisé une feuille d'acrylique que je traînais. Puis collez le moteur sur cette surface.

Imprimez ensuite la photo jointe du disque. Découpez la partie circulaire et percez un petit trou au centre du disque. Placez le disque sur le moteur et fixez-le avec le boulon. Le boulon traverse le papier et se visse dans l’arbre du moteur.

Ensuite, vous voulez placer la planche à pain et la matrice de phototransistor sous le disque de manière à ce que les phototransistors soient alignés avec les lignes / rangées du disque.Une fois que vous les avez alignés, fixez la planche à pain à la base.

Nous voulons maintenant ajouter une protection aux phototransistors. Ceci empêche la lumière parasite de rebondir dans le capteur et d’éclairer accidentellement les 7 segments.

Pour ce faire, découpez un morceau de carton rectangulaire avec une découpe interne de la taille du réseau de phototransistor. Vous pourriez avoir besoin de deux d'entre eux.

Tape un ou deux de ceux-ci sur le moteur de telle sorte qu'il aligne avec (et protège) les phototransistors.

Enfin, revissez le disque sur le moteur et le tour est joué!

Voici un exemple du produit fini que j'ai fabriqué:

Étape 9: Améliorations futures et conclusions

Vous pouvez imprimer plusieurs disques et découper divers messages!

Si vous souhaitez améliorer le projet, coupez l'excédent de conducteurs sur chaque composant de manière à ce qu'il repose à plat sur la planche à pain. Cela aiderait également à mettre cela sur un proto-board ou même un PCB. Si vous souhaitez ignorer l’étape de la maquette, vous pouvez créer un circuit imprimé à partir de circuits.io. L'impression 3D d'un boîtier, l'utilisation d'écrans plus grands à 7 segments et la mise en cascade de plusieurs de ces machines pour créer un affichage à plusieurs lettres constituent d'autres possibilités intéressantes.