РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОНИКИ

Электронные детские игрушки «Волшебный кубик» и «Светящийся мячик»

Произведена разработка электроники для детских игрушек, первую из которых можно отнести к разряду обучающих, предназначенных для самого младшего возраста. По внешнему виду эта игрушка представляет собой полупрозрачный или матовый кубик из пластика, поверхность которого может принимать один из шести основных цветов в зависимости от положения кубика в пространстве (относительно поверхности земли). Разработка электроники для этих устройств выполнена с применением микроконтроллера Holtek HT48R05A-1 (HT48R06A-1). Разработка электронного устройства выполнена по заказу канадской фирмы, пожелавшей сохранить инкогнито. В нашей компании может быть заказана разработка электроники для любых детских игрушек, а также разработка обучающего оборудования и приборов для школ и детских садов.

 

 

Разработка электронных устройств выполнена с использованием одного из самых дешевых микроконтроллеров фирмы Holtek, продукция которой набирает все большую популярность в нашей стране. К примеру, микроконтроллер HT48R05A-1 (HT48R06A-1), использованный в этом проекте, имеет розничную цену всего $0,46, но и этого еще слишком много для действительно дешевого и массового продукта, а потому фирма Holtek предлагает для удешевления стоимости использовать масочные версии серийных микроконтроллеров. Это означает, что производитель устройства должен передать файл программного кода на завод фирмы Holtek, где будут изготавливать микроконтроллеры с уже установленной в них программой. При большом объеме заказа такой подход позволит весьма существенно снизить стоимость микроконтроллера. Но и это еще не все. Фирма Holtek - одна из немногих производителей, кто предлагает также бескорпусные версии кристаллов серийных микроконтроллеров. Цена такого кристалла становится еще ниже по сравнению с кристаллом упакованным в корпус. Таким вот образом и получается из микроконтроллера маленькая черная "лепешка" на плате, представляющая собой бескорпусной кристалл микроконтроллера, залитый компаундом.

 

Почему я решил все это объяснить? Да просто как наглядный пример, объясняющий почему китайцы могут выпускать дешевую продукцию, а наши производители, порой использующие заведомо дорогие и, как правило, избыточные решения, практически не могут конкурировать на рынке дешевой электронной продукции. Согласитесь, что установка в устройство бескорпусной масочной версии микроконтроллера Holtek за 4 рубля вполне позволит сделать вещь, которая сможет поспорить дешевизной даже с китайским аналогом, а вот установка в такое устройство столь любимых в нашей стране микроконтроллеров Microchip PIC или Atmel (стоимостью в несколько долларов) с программой на Си, требующей мощного микроконтроллера с большим объемом памяти, сразу же сделает производство такого продукта совершенно бессмысленным.

 

Впрочем, бывает и такое удивительное чудо, когда руководители некоторых фирм, из желания экономить средства на оплате труда программиста, считают возможным использовать еще более дорогие одноплатные промышленные компьютеры с операционной системой Linux даже в тех случаях, где и микроконтроллер-то можно было бы выбрать достаточно скромный. Отсюда возникает просто огромная, относительно иностранных аналогов, себестоимость продукции, а как следствие этого - невозможность сбыта таких устройств или получение практически нулевой прибыли от продажи. Кстати, предлагаемый Вашему вниманию проект был выполнен отнюдь не для российской фирмы, к сожалению, а для одной из канадских фирм, занимающихся производством электронной продукции.

 

Описание электронного устройства «Волшебный кубик»

 

Устройство является обыкновенной детской игрушкой для самого младшего возраста, которую можно отнести к разряду обучающих игрушек. По внешнему виду - это полупрозрачный или матовый кубик из пластика, поверхность которого может принимать один из шести основных цветов в зависимости от положения кубика в пространстве (относительно поверхности земли). Проще говоря, цвет свечения поверхности выбирается автоматически, в зависимости от того, на какой из своих граней лежит кубик. Если в течение некоторого времени ребенок не прикасается к кубику, то игрушка автоматически выключается и может находиться в таком состоянии сколь угодно долгое время, не потребляя энергии от встроенной батарейки питания.

 

В устройстве используется разработанный мною специально для этого проекта механический датчик положения устройства в пространстве, представляющий собой маленький октаэдр (с металлическим шариком внутри), грани которого выполнены из треугольных печатных плат, спаянных между собой и припаянных на печатную плату устройства. Грани октаэдра имеют контакты на внутренней стороне каждой вершины, замыкаемые свободно перемещающимся внутри октаэдра шариком. Таким образом, по замыканию одной из групп контактов несложно определить положение устройства в пространстве.

 

 

Назначение и описание электронного устройства «Светящийся мячик»

 

Устройство имеет также второй режим работы (перемычка в положении "mode2"), предназначенный для установки устройства в пластиковый шарик или мячик. Алгоритм работы в этом случае становится другим. При каком-либо движении мячика выбор цвета происходит случайным образом. Если мячик постоянно находится в движении (например, катится по наклонной поверхности), то переключение цветов происходит одно за другим с небольшой задержкой, обеспечивающей нормальное визуальное наблюдение за изменяющимися цветами.

 

Принципиальная схема электронных детских игрушек «Волшебный кубик» и «Светящийся мячик»

 

 

Разработка электроники для этих игрушек выполнена с использованием микроконтроллера Holtek HT48R05A-1 (HT48R06A-1). Все резисторы и конденсаторы - SMD0805. Применены RGB-светодиоды KTL050RGB-CI, каждый из которых, для удешевления конструкции, можно заменить набором из трех светодиодов красного, зеленого и синего цвета свечения с соответствующей длиной волны. Нужные параметры (длину волны, яркость для каждого цвета при определенном уровне напряжения и прочее) для выбора замены RGB-светодиодов на отдельные дешевые светодиоды можно узнать из документации на RGB-светодиоды KTL050RGB-CI или из документации на другие RGB-светодиоды.

 

Внешний вид собранной печатной платы разработанных устройств

 

 

Проект N23. Разработка электронных устройств (детских игрушек) выполнена Александром Петровичем Протопоповым (г. Москва). Сайт автора-разработчика: https://razrabotka.pro.