ステップ2：構造を作成する
長くて退屈な部分は終わりました。今ではすべてが速くなります。 クリスタルを受け取った後、「クリスタルを封入できる適切なガラスシリンダーをどこで手に入れることができますか？」と疑問に思いました。
彼女は2つの理由で私を魅了しました：第一に、彼女はパターン、彫刻、そして正しい形、つまり平らなガラスシリンダーがなかった。 第二に、構造の強度に影響する非常に厚い壁でした。
私たちが来なければならない最終的な構造を以下に示します。
基本的に、拳の大きさの結晶を成長させた場合、またはそのようなパイルが気に入らない場合は、適切な透明容器を選択できます。 主なものは、クリスタルが風化するのを防ぐために、その後それを密封することが可能でなければならないということです。
ここで私たちの仕事は、内部に水晶を置くことができるプラスチック製の穴を見つけることであり、その中にはバッテリーを備えた制御回路があります。 私は、ガラスにぴったり収まるプラスチック製のロジンボックスに落ち着きました。
その中央にLED用の穴を開けて（電子機器セクションでLEDの選択について説明します）、そこに挿入し、ホットグルーガンで内部を接着します。 プラスチックスタンドの外側、LEDの真上にある同じ接着剤に水晶を置きます。
すべてが正確にあることを確認した後、このステップの最終段階に進みます-適切な色のシーラント（それぞれ黒いスタンドと黒いシーラントを選択しました）でスタンドの外面にグリースを塗り、ガラスに挿入します。 シーラントが硬化すると、内部にクリスタルの入った完全に密閉されたガラスが得られます。これは、LEDピンに電力を供給することで強調できます。
ワニスと密閉容器のオプションに焦点を当ててクリスタルを何も充填しませんでしたが、クリスタルが何世紀にもわたって保管されることを本当に確認したい場合は、透明な有機化合物（例えば油）で満たすことができます。 確かに、これにはデバイスが突然漏れ始めないように適切に密封する必要があります。
最も興味深いステップ-エレクトロニクスの開発に進みます。
ステップ3：エレクトロニクスの開発
上記の手順を実行すると、原則として、バッテリーとスイッチを追加して完成品を入手できるワークピースが得られます。 しかし、そのようなお土産は、1バケット50ルーブルで販売されるさまざまな「ライト」の中で目立ちません。 このステップの目標は、まずスタンドに収まるデバイスの電気回路を開発することであり、次に、アイドルモードで多くの電流を消費しないことです（もちろん、スイッチを引き出すことができますが、私にとっては印象を台無しにします）。第三に、それは最初から私たちが目指したものを提供します。手に持ったときの結晶の輝きの滑らかな増加と、配置した後のフェードです。
実際、2つのタスクに直面しています。
1）人のデバイスのタッチを判別する
2）LEDの輝度を制御します。
最初の問題に対する優れた解決策は、静電容量センサーの実装です。 俗称にもかかわらず、それは非常にシンプルであり、実際には、センサー自体（プリント基板上の箔、ワイヤ、またはパッドの単純な形）、マイクロコントローラーの1-2ピン、およびメガオーム以上の抵抗を持つ抵抗器のみが必要です。
私たちは理論に目を向けます。 Wiki記事「RC回路」で説明されているように、抵抗とコンデンサの直列接続があるとします
最初はVin = 0で、コンデンサは放電していると仮定します。 したがって、Vcもゼロです。 ゼロに等しくない電圧Vinが印加されると、コンデンサの両端の電圧は次の法則に従って増加します。
ここで、T = RC。
ここで、コンデンサの代わりに通常の金属板または箔のストリップがあると仮定します。 物理法則によれば、非常に小さいとはいえ、ピコファラッド単位の容量もあります。 このようなプレートが1 MOMの抵抗で充電される時間は10 ^ 6 * 10 ^（-12）= 10 ^（-6）sであると計算するのは簡単です。 ただし、10 MHzの周波数で動作するマイクロコントローラーの場合、非常に小さな値であるため、最大10サイクルの時間がかかります。
今、人がプレートに触れたと想像してください。 その容量はプレートの容量よりも2桁高く、約100〜200ピコファラッドです。 その結果、プレートの充電にかかる時間が大幅に増加します。
以下は、Proteusシステムのセンサーのモデルです。
コンデンサC1は、センサープレートの固有の静電容量として機能します。C2は、スイッチSW1と接触する人の静電容量です。
ご覧のとおり、回路は非常にシンプルで、マイクロコントローラーの2つのピンのみを使用しています。 さらに、必要に応じて、1つのピンにセンサーを構築し、出力から入力に交互に切り替えることができますが、この場合、マイクロ回路のレッグを保存しないことにしました。
センサーポーリングアルゴリズムも非常にシンプルで、上記のとおりです。
1）PB.4を出力に設定し、0を送ります。センサーを放電します。
2）サスペンダーを無効にしてPB.3を入力に設定します（これは重要です！電源を上げると、センサーが常に充電されますが、必要ありません）。
3）マイクロコントローラーのタイマーを必要な周波数に設定します。 周波数は、次の基準に従って選択されます。充電時間をキャプチャし、「空の」センサーとアクティブセンサーを区別するのに十分な大きさである必要がありますが、同時にタイマーがアクティブセンサーでオーバーフローしないように十分に小さい必要があります。 このデバイスでは、マイクロコントローラが内蔵クロックで動作してスペースを節約するため、その最大周波数は9.6 MHzになり、上記の基準に適合します。 したがって、マイクロコントローラーの周波数で、プリセレクターなしでタイマーを開始します。
4）タイマーをオンにする
5）PB.4で論理ユニットを導出し、それによって容量を充電するプロセスを開始します
6）ログが表示されるまでPB.3の値を確認します。 1。
7）タイマーを停止します。
8）PB.4でログを表示します。 センサーを放電するには0。
取得したタイマーの値は、センサーが空かどうかを判断する数値です。 しかし、推定値と直接比較するのは間違っています。 これにより、回路は環境に大きく依存します。 センサーが正しく機能するためには、起動時にキャリブレーションを実行する必要があります。つまり、説明されているアルゴリズムを実行し、受信したタイマー値を非アクティブなセンサーに対応する値であると見なして、内部変数SensorLowに書き込みます。
センサーをポーリングするプロセスでは、説明したすべての手順を実行し、取得した値を、たとえばSensorLow + Nと比較する必要があります。Nはセンサーの感度しきい値です。
LEDの輝度制御に関しては、これはPWM（パルス幅変調）を使用して簡単に実現できます。PWMでは、一定の電圧レベルの代わりに、調整可能なデューティサイクルの矩形パルスが負荷に印加されます。 その結果、平均電圧値は、論理レベル値にデューティサイクル値を掛けた値に等しくなります。 この手法は広く知られているため、その詳細な説明については触れません。
LEDと電源の選択に関するいくつかの言葉。
バッテリーからは、コントローラーとLEDに電力を供給するための長い貯蔵寿命（低消費）、3-5ボルトの供給電圧、および完全に点灯したLEDでの比較的大きな電流（10-15 mA）が必要です。
出力電圧が3.0ボルトで、容量が約610 mAhで、大電流（最大30 mA）を供給でき、最大10年間保存できるCR2450リチウム電池が最適です。
このようなバッテリーのコストは約100rです。
水晶の色である5 mmのレンズの青色LEDを選択しましたが、すべて手元にあり、さまざまな色や色合いを試すことができます。 LEDの主な条件-バッテリー電圧は、LEDを開くのに十分でなければなりません。
私の青いLEDの電圧降下は約2.7ボルトです。つまり、バッテリーが0.3ボルトだけ下がると、ダイオードは点灯しません。 そのような選択されたリチウム電池はもはや適切ではないため、さらに大きな電圧降下を持つLEDがあります。
ただし、銀色の裏地があります。LEDの電圧降下が大きいため、抵抗を追加せずに接続できます。 その結果、完全な電気回路は次のようになります。
非常にシンプル-小さな8ピンATTiny13マイクロコントローラー、1メガオームの抵抗器、1つのLED、センサーとしての箔のストリップ。プラスチックスタンドの外縁に接着し、細いワイヤーで回路に接続しました。 コントローラーの電源ピンとアースピンは図に示されていません。
私たちはほとんどそこにいます。次のステップの主題であるファームウェアを書くことは残っています（次の記事で）。
パート1
パート3