Fanale posteriore per bici con un tocco: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:06

Affrontiamolo. I fanali posteriori sono noiosi.

Nella migliore delle ipotesi fanno un battito di ciglia - guardami! Sto sbattendo le palpebre - woohoo' tutto il tempo. E sono sempre rosse. Molto creativo. Possiamo fare di meglio, forse non molto, ma comunque meglio di un semplice "battito di ciglia". Stavo andando in bicicletta durante le feste di Capodanno e alla gente è piaciuto, e non tutti erano ubriachi;-) Il resto è abbastanza semplice: 2x celle AA, convertitore boost per 5V, alcuni LED RGB, il micro controller obbligatorio, custom circuiti stampati di BatchPCB, perfboard e i soliti dispositivi di saldatura.

Passaggio 1: schema principale

Davvero niente di speciale. Se sai come collegare un chip AVR su una breadboard o un Arduino su una breadboard, se ti piace di più, non avrai problemi con questo. Ho usato KICAD per progettare lo schema e i circuiti stampati. KICAD è open source e, a differenza di eagle, che ha anche una versione gratuita (come gratuita), non ci sono assolutamente limitazioni alle dimensioni delle schede che puoi realizzare. Anche tu ottieni file gerber che funzionano con qualsiasi casa favolosa che desideri. Per esempio. BatchPCB non ha avuto problemi con loro.

Nello schema troverai solo la cpu, i LED, alcune resistenze e condensatori. È tutto. Ci sono anche alcune intestazioni. Le schede hanno un'intestazione ICSP per il flashing di un bootloader e un'intestazione a 6 pin per un comodo caricamento seriale. Le ultime 2 intestazioni sono speculari e contengono alimentazione, I2C e altri due pin GPIO/ADC. 3 pin GPIO con 3 resistori di limitazione della corrente vengono utilizzati per fornire corrente a tutti gli 8 anodi di un singolo colore. I singoli LED vengono accesi o spenti utilizzando 8 pin GPIO per pilotare i catodi. A seconda del tipo di funzionamento i LED sono multiplexati (PWM per più colori) o completamente accesi (maggiore luminosità). Alcune info sui pacchetti che ho utilizzato per questa scheda: - ATmega168-20AU: TQFP32 SMD - LED: PLCC6 5050 SMD - Resistenze: 0805 SMD - Condensatori: 0805 SMD, 1206 SMD

Passaggio 2: gestire i LED

Non entrerò nei dettagli qui, poiché questo è stato trattato altrove numerose volte. Devi solo assicurarti di non superare la corrente di uscita massima del micro controller per pin (circa 35 mA circa per gli AVR). Lo stesso vale per la corrente dei LED. Come puoi intuire dall'immagine, ho usato uno dei LED SMD per capire il rapporto del resistore per ottenere una luce bianca ben bilanciata. Ci sono tre potenziometri da 2k qualcosa sull'altro lato. È tutto. In questo caso ho finito con resistori che vanno da 90 a 110Ω, ma questo dipende dal tipo di LED che ottieni. Basta usare un multimetro standard per determinare le tensioni in avanti del LED V_led e sei a posto.

Usando la legge di Ohm, puoi calcolare i valori per i resistori di limitazione della corrente per piccoli LED in questo modo: R = (V_bat - V_led) / I_led I_led non deve superare alcun limite di corrente delle parti che usi. Anche questo approccio è valido solo per applicazioni a bassa corrente (forse fino a 100 mA) e non dovrebbe essere utilizzato per LED Luxeon o CREE! La corrente attraverso i LED dipende dalla temperatura e dovrebbe essere utilizzato un driver a corrente costante. Se hai bisogno di maggiori informazioni su questo argomento, wikipedia avrà alcune informazioni. Può essere utile cercare la conduttività elettrica dei semiconduttori (basso/alto drogaggio, ecc.) o il coefficiente di temperatura negativo. Ho usato LED RGB SMD a 6 pin senza nulla di comune. Se li cerchi su Google, otterrai molti risultati. Le parole magiche sono "SMD, RGB, LED, PLCC6 5050". 5050 sono le dimensioni metriche per x e y in unità di 0,1 mm. Su ebay li troverai anche a partire da 50 per pezzo per ordini di grandi volumi. I pacchetti da 10 attualmente vendono per circa 10 dollari. ne prenderei almeno 50;-)

Passaggio 3: backplane e fonte di alimentazione

Il backplane fornisce alimentazione e un bus I2C comune a entrambe le schede. Ogni scheda ha 8 LED RGB e un mcu ATmega168 funzionante con il suo oscillatore interno a 8MHz. Quest'ultimo richiede la sincronizzazione tra le schede e/o la ricalibrazione degli oscillatori. Questo problema verrà visualizzato di nuovo nella sezione del codice.

Lo schema del convertitore boost 5V è stato preso dalla scheda tecnica del Maxim MAX756 senza alcuna modifica. Puoi usare qualsiasi altro chip che ritieni adatto in grado di fornire circa 200 mA a 5 V. Assicurati solo che il conteggio delle parti esterne sia basso. In genere avrai bisogno di almeno 2 condensatori elettrolitici, un diodo Schottky e un induttore. Il progetto di riferimento nella scheda tecnica ha tutti i numeri. Ho usato schede FR4 (fibra di vetro) di alta qualità per questo lavoro. Anche le tavole più economiche a base di colofonia possono funzionare, ma si rompono troppo facilmente. Non voglio che le tavole si disintegrino durante una corsa accidentata. Se possiedi già un "MintyBoost", puoi usarlo anche se puoi adattarlo alla tua bici.

Passaggio 4: devi avere del codice

In modalità ad alta luminosità la scheda supporta 6 diversi colori + bianco. Il colore viene scelto impostando 3 pin GPIO su alto o basso. In questo modo tutti e otto i LED possono essere completamente accesi, ma mostrare solo lo stesso colore.

In modalità PWM il colore viene impostato applicando un segnale modulato a larghezza di impulso ai 3 pin GPIO e multiplexando gli 8 LED. Ciò riduce la luminosità complessiva, ma ora è possibile il controllo individuale del colore. Questo viene fatto in background da una routine di interrupt. Sono disponibili funzioni di base per impostare i LED su un determinato valore di colore, utilizzando una tripletta RGB o un valore HUE. Il dispositivo è programmato in C utilizzando l'IDE Arduino per comodità. Ho allegato il codice corrente che uso. Le versioni aggiornate sono disponibili sul mio blog. Puoi sfogliare il repository GIT utilizzando l'interfaccia gitweb. Verranno visualizzati molti stupidi errori di programmazione, ne sono sicuro;-) La seconda figura illustra la generazione di PWM. Un contatore hardware conta da BOTTOM a TOP. Una volta che il contatore è maggiore di un certo numero che rappresenta un colore desiderato, l'uscita viene commutata. Una volta che il contatore ha raggiunto il suo valore TOP, tutto viene azzerato. La luminosità percepita del LED è in qualche modo proporzionale al tempo di accensione del segnale. A rigor di termini è una bugia, ma più facile da capire.

Passaggio 5: guardalo in azione

Solo alcuni test preliminari. Sì, può riprodurre anche i colori RGB completi;-)

Test del mondo reale. Sì, abbiamo avuto un po' di neve, ma era prima di Natale. Ora abbiamo di nuovo un po' di neve. Ma, come al solito, durante le feste di Natale e Capodanno tutto ciò che abbiamo avuto è stata la pioggia. Per favore, ignorami che gemo a metà video, sto invecchiando, quindi accovacciarmi diventa un po' difficile. Infine alcuni effetti leggermente migliorati. Missione compiuta. Fanali posteriori geniali e illegali anche dove vivo;-) Sono abbastanza sicuro che non sarò più ignorato dagli automobilisti assonnati o ignoranti. Regolando un po' i tempi, puoi creare effetti piuttosto fastidiosi che attirano l'attenzione. Specialmente di notte. Poiché ci sono 4 pin GPIO/ADC sulle schede (2 possono essere utilizzati per costruire una piccola rete I2C), dovrebbe essere facile collegare un pulsante per attivare tutti i tipi di effetti. Anche collegare un resistore fotografico CdSe funzionerebbe. Il costo totale del materiale è di circa 50$. Il pezzo più grosso è andato nei circuiti stampati. Penalità per ordini di basso volume come al solito. In analogia a uno spot televisivo un tempo molto diffuso per una compagnia di telefoni cellulari negli Stati Uniti, lascia che ti chieda questo: "Puoi VEDERMI ora? - Bene".

Passaggio 6: design aggiornato

Ho cambiato alcune cose qua e là.

In particolare è l'aggiunta di un regolatore di tensione a bassa caduta. Ora la scheda può funzionare con qualsiasi cosa, da 4 a 14 V CC. Ho anche cambiato il colore del PCB in giallo e ho aggiunto dei ponticelli per disabilitare il ripristino automatico e per bypassare il regolatore di tensione se non è necessario. Codice demo da prendere e istruzioni di montaggio. Troverai anche i file KiCAD e uno schema. Nel caso ne volessi uno, puoi trovare maggiori informazioni sul mio blog.

Passaggio 7: sovradimensionato

La prossima cosa sulla lista: Tic Tac Toe

Passaggio 8: più trucchi leggeri

Aggiungendo 3 fili e altre 3 resistenze la luminosità può essere raddoppiata. Ora vengono utilizzati due pin GPIO per colore per l'approvvigionamento di corrente.

Passaggio 9: ulteriori aggiornamenti

Quindi sono finalmente passato da PWM guidato da interrupt "stupido" a BCM (modulazione del codice binario). Ciò riduce drasticamente il tempo della CPU speso a girare i pin del LED e aumenta notevolmente la luminosità. Il codice tutto migliorato può essere trovato su github. I primi secondi del video mostrano il miglioramento della tavola sinistra. Fino all'uscita della prossima revisione hardware di questa scheda (in attesa dell'arrivo delle schede), questo alimenterà un po' la necessità di "più luce". Guardare le nuove schede che funzionano a tutto volume sarà doloroso.