Lumină de stop pentru biciclete cu o răsucire: 9 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:47

Hai sa recunoastem. Stopurile sunt plictisitoare.

În cel mai bun caz, ei „clipesc clipesc - uită-te la mine! Clipesc - woohoo 'tot timpul. Și sunt întotdeauna roșii. Foarte creativ. Putem face mai bine decât asta, poate nu prea mult, dar totuși mai bine decât doar „clipi clipi”. Mă plimbam cu bicicleta în timpul sărbătorilor de Anul Nou și oamenilor le-a plăcut, și nu toți erau beți;-) Restul este destul de simplu: 2x celule AA, convertor boost pentru 5V, unele LED-uri RGB, microcontroler obligatoriu, personalizat plăci cu circuite imprimate de la BatchPCB, perfboard și echipamentul obișnuit de lipit.

Pasul 1: Schema principală

Într-adevăr nimic special. Dacă știți cum să conectați un cip AVR pe o placă sau un Arduino pe o placă, dacă vă place mai bine, nu veți avea probleme cu aceasta. Am folosit KICAD pentru proiectarea schemei și a plăcilor cu circuite imprimate. KICAD este open source și spre deosebire de Eagle, care are și o versiune gratuită (ca și în mod gratuit), nu există absolut nicio limitare în dimensiunea plăcilor pe care le puteți face. Și dvs. primiți fișiere gerber care funcționează cu orice casă fabuloasă doriți. De exemplu. BatchPCB nu a avut probleme cu ei.

În schemă veți găsi doar cpu-ul, LED-urile, câteva rezistențe și condensatori. Asta e tot. Există și câteva anteturi. Plăcile au un antet ICSP pentru clipirea unui bootloader și un antet de 6 pini pentru încărcarea serială convenabilă. Ultimele 2 anteturi sunt oglindite și conțin alimentare, I2C și încă doi pini GPIO / ADC. 3 pini GPIO cu 3 rezistențe de limitare a curentului sunt folosite pentru a furniza curent tuturor celor 8 anodi de o singură culoare. LED-urile individuale sunt pornite sau oprite folosind 8 pini GPIO pentru a acționa catodii. În funcție de tipul de funcționare, LED-urile sunt fie multiplexate (PWM pentru mai multe culori), fie complet aprinse (luminozitate mai mare). Câteva informații despre pachetele pe care le-am folosit pentru această placă: - ATmega168-20AU: TQFP32 SMD - LED: PLCC6 5050 SMD - Rezistoare: 0805 SMD - Condensatoare: 0805 SMD, 1206 SMD

Pasul 2: Tratarea LED-urilor

Nu voi intra în foarte multe detalii aici, deoarece acest lucru a fost acoperit în alte părți de mai multe ori. Trebuie doar să vă asigurați că nu depășiți curentul maxim de ieșire al microcontrolerului pe pin (aproximativ 35mA sau cam asa ceva pentru AVR-uri). Același lucru este valabil și pentru LED-urile curente. După cum puteți ghici din imagine, am folosit unul dintre LED-urile SMD pentru a afla raportul rezistenței pentru a obține o lumină albă bine echilibrată. Există trei potențiometre de 2k ceva pe cealaltă parte. Asta e tot. În acest caz, am ajuns cu rezistențe cuprinse între 90 și 110Ω, dar asta depinde de tipul de LED pe care îl primești. Folosiți doar un multimetru standard pentru a determina tensiunile directe ale LED-ului V_led și sunteți în afaceri.

Folosind Legea lui Ohm, puteți calcula valorile pentru rezistențele de limitare a curentului pentru LED-uri mici, astfel: R = (V_bat - V_led) / I_led I_led nu ar trebui să depășească nicio limită de curent a pieselor pe care le utilizați. De asemenea, această abordare este bună numai pentru aplicații cu curent redus (poate până la 100mA) și nu ar trebui folosită pentru LED-urile Luxeon sau CREE! Curentul prin LED-uri este dependent de temperatură și trebuie utilizat un driver de curent constant. Dacă aveți nevoie de mai multe informații despre acest subiect, Wikipedia va avea câteva informații. Căutarea conductivității electrice a semiconductorilor (dopaj scăzut / ridicat etc.) sau a coeficientului de temperatură negativ poate fi utilă. Am folosit LED-uri RGB SMD de 6 pini fără a comanda nimic. Dacă faceți google pentru ei, veți obține multe rezultate. Cuvintele magice sunt „SMD, RGB, LED, PLCC6 5050”. 5050 sunt dimensiuni metrice pentru x și y în unități de 0,1 mm. Pe eBay le veți găsi și la prețuri de până la 50 ¢ pe bucată pentru comenzi cu volum mare. Pachetele de 10 se vând în prezent cu aproximativ 10 dolari. Aș primi cel puțin 50;-)

Pasul 3: Backplane și sursă de alimentare

Planul de fundal oferă alimentare și o magistrală I2C comună pentru ambele plăci. Fiecare placă are 8 LED-uri RGB și un ATmega168 mcu rulează cu oscilatorul său intern la 8MHz. Acesta din urmă necesită sincronizare între plăci și / sau recalibrare a oscilatoarelor. Această problemă va apărea din nou în secțiunea de cod.

Schema pentru convertorul de 5V a fost preluată din foaia de date a Maxim MAX756 fără nicio modificare. Puteți utiliza orice alt cip pe care îl considerați potrivit, care poate oferi aproximativ 200mA la 5V. Asigurați-vă că numărul pieselor externe este scăzut. De obicei, veți avea nevoie de cel puțin 2 condensatori electrolitici, o diodă Schottky și un inductor. Proiectul de referință din foaia de date conține toate numerele. Am folosit plăci FR4 (fibră de sticlă) de înaltă calitate pentru acest job. Plăcile mai ieftine pe bază de colofoniu pot funcționa și ele, dar se rup prea ușor. Nu vreau ca plăcile să se dezintegreze într-o plimbare accidentată. Dacă dețineți deja un „MintyBoost”, îl puteți folosi și dacă îl puteți adapta pe bicicletă.

Pasul 4: Trebuie să aveți un cod

În modul cu luminozitate ridicată, placa acceptă 6 culori diferite + alb. Culoarea este aleasă prin setarea a 3 pini GPIO la mare sau scăzut. În acest fel, toate cele opt LED-uri pot fi aprinse complet, dar arată doar aceeași culoare.

În modul PWM, culoarea este setată prin aplicarea unui semnal modulat pe lățimea impulsului celor 3 pini GPIO și multiplexarea celor 8 LED-uri. Acest lucru reduce luminozitatea generală, dar acum este posibilă controlul individual al culorilor. Acest lucru se face în fundal printr-o rutină de întrerupere. Funcțiile de bază sunt disponibile pentru setarea LED-urilor o anumită valoare de culoare, fie utilizând un triplet RGB, fie o valoare HUE. Dispozitivul este programat în C folosind Arduino IDE pentru comoditate. Am atașat codul curent pe care îl folosesc. Versiunile actualizate sunt disponibile pe blogul meu. Puteți răsfoi depozitul GIT utilizând interfața gitweb. Multe greșeli de programare stupide vor apărea, sunt sigur;-) A doua figură ilustrează generația PWM. Un contor hardware contează de la BOTTOM la TOP. Odată ce contorul este mai mare decât un anumit număr care reprezintă o culoare dorită, ieșirea este comutată. Odată ce contorul și-a atins valoarea TOP, totul este resetat. Luminozitatea percepută a LED-ului este oarecum proporțională cu timpul de semnal. Vorbind strict, aceasta este o minciună, dar mai ușor de înțeles.

Pasul 5: A se vedea în acțiune

Doar câteva teste preliminare. Da, poate face și culori RGB complete;-)

Testarea lumii reale. Da, am avut niște zăpadă, dar asta a fost înainte de Crăciun. Acum avem din nou niște zăpadă. Dar, ca de obicei, în timpul sărbătorilor de Crăciun și al sărbătorilor de Anul Nou nu am avut decât ploaie. Vă rog să mă ignorați, gemând cam la mijlocul videoclipului, îmbătrânesc, așa că ghemuitul devine cam greu. În cele din urmă, unele efecte ușor îmbunătățite. Misiune indeplinita. Stopuri ciudate și ilegale și în cazul în care locuiesc și eu;-) Sunt destul de sigur că nu voi mai fi ignorat de șoferii adormiți sau ignoranți. Reglând un pic cronometrele, puteți crea efecte destul de enervante, care sunt atractive pentru ochi. În special noaptea. Deoarece există 4 pini GPIO / ADC pe plăci (2 pot fi folosiți pentru construirea unei mici rețele I2C), ar trebui să fie ușor să conectați un buton pentru a declanșa tot felul de efecte. Conectarea unui rezistor foto CdSe ar funcționa la fel. Costul total al materialului este de aproximativ 50 $. Cea mai mare bucată a intrat în plăcile de circuite imprimate. Penalitate de comandă pentru volum mic, ca de obicei. În analogie cu o reclamă TV difuzată pe scară largă pentru o companie de telefonie mobilă din SUA, permiteți-mi să vă întreb acest lucru: „Puteți să mă vedeți acum? - Bine”.

Pasul 6: Design actualizat

Am schimbat câteva lucruri ici și colo.

Cel mai remarcabil este adăugarea unui regulator de joasă tensiune. Acum placa poate rula cu orice de la 4 la 14V DC. De asemenea, am schimbat culoarea PCB în galben și am adăugat jumperi pentru a dezactiva resetarea automată și pentru a ocoli regulatorul de tensiune dacă nu este necesar. Cod demo pentru apucări și instrucțiuni de asamblare. Veți găsi și fișiere KiCAD și o schemă acolo. În cazul în care doriți una, puteți găsi mai multe informații pe blogul meu.

Pasul 7: supradimensionat

Următorul lucru pe listă: Tic Tac Toe

Pasul 8: Hack mai ușor

Prin adăugarea a 3 fire și a încă 3 rezistențe, luminozitatea poate fi dublată. Acum, doi pini GPIO pe culoare sunt folosiți pentru obținerea curentului.

Pasul 9: mai multe actualizări

Așa că am trecut în sfârșit de la PWM condus de întrerupere „prost” la BCM (Modulare de cod binar). Acest lucru reduce drastic timpul de procesare alocat pini LED și crește luminozitatea destul de mult. Codul complet îmbunătățit poate fi găsit pe github. Primele câteva secunde ale videoclipului arată îmbunătățirea tabloului din stânga. Până la următoarea revizuire hardware a acestei plăci (așteptând sosirea plăcilor), aceasta va alimenta puțin nevoia de „mai multă lumină”. Privirea la noile plăci care rulează complet va fi dureroasă.