Ποδήλατο πίσω φανάρι με περιστροφή: 9 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:39

Ας το παραδεχτούμε. Τα πίσω φώτα είναι βαρετά.

Στην καλύτερη περίπτωση, αναβοσβήνουν - κοίτα με! Εγώ αναβοσβήνω - ουαου »όλη την ώρα. Και είναι πάντα κόκκινα. Πολύ δημιουργικό. Μπορούμε να τα καταφέρουμε καλύτερα από αυτό, ίσως όχι πολύ, αλλά ακόμα καλύτερα από το να "κλείσουμε το βλέμμα". Οδήγησα το ποδήλατό μου κατά τη διάρκεια των εορτασμών του νέου έτους και ο κόσμος το άρεσε, και δεν ήταν όλοι μεθυσμένοι;-) Τα υπόλοιπα είναι αρκετά ευθεία: 2x κύτταρα AA, μετατροπέας ώθησης για 5V, μερικά LED RGB, ο υποχρεωτικός μικροελεγκτής, προσαρμοσμένο πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων από BatchPCB, διάτρητη σανίδα και τα συνήθη εργαλεία συγκόλλησης.

Βήμα 1: Κύριο σχηματικό

Πραγματικά τίποτα το ιδιαίτερο. Εάν γνωρίζετε πώς να συνδέσετε ένα τσιπ AVR σε ένα breadboard ή ένα Arduino σε ένα breadboard, αν σας αρέσει αυτό περισσότερο, δεν θα έχετε κανένα πρόβλημα με αυτό. Χρησιμοποίησα το KICAD για το σχεδιασμό των σχηματικών και των πλακέτων τυπωμένων κυκλωμάτων. Το KICAD είναι ανοιχτού κώδικα και σε αντίθεση με τον αετό, ο οποίος έχει επίσης δωρεάν (όπως και δωρεάν), δεν υπάρχουν απολύτως περιορισμοί στο μέγεθος των σανίδων που μπορείτε να κάνετε. Παίρνετε επίσης αρχεία gerber που λειτουργούν με οποιοδήποτε υπέροχο σπίτι θέλετε. Π.χ. Το BatchPCB δεν είχε κανένα πρόβλημα μαζί τους.

Στο σχηματικό θα βρείτε απλώς τον επεξεργαστή, τις λυχνίες LED, μερικές αντιστάσεις και πυκνωτές. Αυτό είναι όλο. Υπάρχουν επίσης μερικές κεφαλίδες. Οι πίνακες διαθέτουν μια κεφαλίδα ICSP για αναβοσβήνει ένα bootloader και μια κεφαλίδα 6pin για βολική σειριακή μεταφόρτωση. Οι 2 τελευταίες κεφαλίδες αντικατοπτρίζονται και περιέχουν ισχύ, I2C και δύο ακόμη καρφίτσες GPIO/ADC. 3 ακίδες GPIO με 3 αντιστάσεις περιορισμού ρεύματος χρησιμοποιούνται για την παροχή ρεύματος και στις 8 ανόδους ενός χρώματος. Οι μεμονωμένες λυχνίες LED ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται χρησιμοποιώντας 8 ακίδες GPIO για την οδήγηση των καθόδων. Ανάλογα με τον τύπο λειτουργίας, τα LED είναι είτε πολυπλεξικά (PWM για περισσότερα χρώματα) είτε πλήρως αναμμένα (υψηλότερη φωτεινότητα). Μερικές πληροφορίες για τα πακέτα που χρησιμοποίησα για αυτόν τον πίνακα: - ATmega168-20AU: TQFP32 SMD - LED: PLCC6 5050 SMD - Αντιστάσεις: 0805 SMD - Πυκνωτές: 0805 SMD, 1206 SMD

Βήμα 2: Αντιμετώπιση των LED

Δεν θα μπω σε πολλές λεπτομέρειες εδώ, καθώς αυτό έχει καλυφθεί αλλού πολλές φορές. Απλώς πρέπει να βεβαιωθείτε ότι δεν υπερβαίνετε το μέγιστο ρεύμα εξόδου του μικροελεγκτή ανά ακίδα (περίπου 35mA περίπου για AVR). Το ίδιο ισχύει και για το ρεύμα LED. Όπως μπορείτε να μαντέψετε από την εικόνα, χρησιμοποίησα ένα από τα LED SMD για να υπολογίσω την αναλογία αντίστασης για να έχω καλά ισορροπημένο λευκό φως. Υπάρχουν τρία ποτενσιόμετρα 2k κάτι στην άλλη πλευρά. Αυτό είναι όλο. Σε αυτήν την περίπτωση κατέληξα με αντιστάσεις που κυμαίνονται από 90 έως 110Ω, αλλά αυτό εξαρτάται από το είδος των LED που παίρνετε. Απλώς χρησιμοποιήστε ένα τυπικό πολύμετρο για να καθορίσετε τις τάσεις εμπρός της λυχνίας LED V_led και είστε επαγγελματίες.

Χρησιμοποιώντας τον νόμο του Ohm, μπορείτε να υπολογίσετε τις τιμές των αντιστάσεων περιορισμού ρεύματος για μικρές λυχνίες LED όπως: R = (V_bat - V_led) / I_led I_led δεν πρέπει να υπερβαίνει κανένα τρέχον όριο των τμημάτων που χρησιμοποιείτε. Επίσης αυτή η προσέγγιση είναι καλή μόνο για εφαρμογές χαμηλής τάσης (ίσως έως 100mA) και δεν πρέπει να χρησιμοποιείται για LED Luxeon ή CREE! Το ρεύμα μέσω των λυχνιών LED εξαρτάται από τη θερμοκρασία και πρέπει να χρησιμοποιείται σταθερός οδηγός ρεύματος. Εάν χρειάζεστε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτό το θέμα, η wikipedia θα έχει κάποιες πληροφορίες. Η αναζήτηση ηλεκτρικής αγωγιμότητας ημιαγωγών (χαμηλό/υψηλό ντόπινγκ κ.λπ.) ή αρνητικός συντελεστής θερμοκρασίας μπορεί να είναι χρήσιμη. Έχω χρησιμοποιήσει 6pin SMD RGB LED χωρίς κοινόχρηστο τίποτα. Αν ψάξετε στο google για αυτά, θα έχετε πολλά αποτελέσματα. Οι μαγικές λέξεις είναι "SMD, RGB, LED, PLCC6 5050". Το 5050 είναι μετρική διάσταση για x και y σε μονάδες 0,1 mm. Στο ebay θα τα βρείτε και για 50 ¢ ανά τεμάχιο για παραγγελίες μεγάλου όγκου. Πακέτα των 10 πωλούνται αυτήν τη στιγμή για περίπου 10 δολάρια. Θα έπαιρνα τουλάχιστον 50;-)

Βήμα 3: Backplane & Power Source

Το πίσω επίπεδο παρέχει ισχύ και κοινό δίαυλο I2C και στις δύο πλακέτες. Κάθε πλακέτα διαθέτει 8 LED RGB και ένα ATmega168 mcu που λειτουργεί με τον εσωτερικό ταλαντωτή στα 8MHz. Το τελευταίο απαιτεί συγχρονισμό μεταξύ των πλακών και/ή επαναβαθμονόμηση των ταλαντωτών. Αυτό το ζήτημα θα εμφανιστεί ξανά στην ενότητα κώδικα.

Το σχηματικό για τον μετατροπέα ενίσχυσης 5V λήφθηκε από το φύλλο δεδομένων του Maxim MAX756 χωρίς καμία τροποποίηση. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε άλλο τσιπ βρίσκετε κατάλληλο που μπορεί να παρέχει περίπου 200mA στα 5V. Απλώς βεβαιωθείτε ότι ο αριθμός των εξωτερικών εξαρτημάτων είναι χαμηλός. Συνήθως θα χρειαστείτε τουλάχιστον 2 ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές, μια δίοδο Schottky και έναν επαγωγέα. Ο σχεδιασμός αναφοράς στο φύλλο δεδομένων περιέχει όλους τους αριθμούς. Χρησιμοποίησα σανίδες υψηλής ποιότητας FR4 (fiber glass) για αυτή τη δουλειά. Οι φθηνότερες σανίδες με κολοφώνιο μπορεί επίσης να λειτουργούν, αλλά σπάνε πολύ εύκολα. Δεν θέλω οι σανίδες να διαλυθούν σε μια δύσκολη βόλτα. Εάν είστε ήδη κάτοχος ενός «MintyBoost», μπορείτε επίσης να το χρησιμοποιήσετε αν μπορείτε να το βάλετε στο ποδήλατό σας.

Βήμα 4: Πρέπει να έχετε κάποιο κώδικα

Σε λειτουργία υψηλής φωτεινότητας ο πίνακας υποστηρίζει 6 διαφορετικά χρώματα + λευκό. Το χρώμα επιλέγεται ρυθμίζοντας 3 καρφίτσες GPIO σε υψηλές ή χαμηλές. Με αυτόν τον τρόπο και οι οκτώ λυχνίες LED μπορούν να είναι πλήρως αναμμένες, αλλά να δείχνουν μόνο το ίδιο χρώμα.

Στη λειτουργία PWM, το χρώμα ρυθμίζεται με την εφαρμογή ενός σήματος διαμορφωμένου πλάτους παλμού στους 3 ακροδέκτες GPIO και πολυπλεξίας των 8 LED. Αυτό μειώνει τη συνολική φωτεινότητα, αλλά τώρα είναι δυνατός ο ατομικός έλεγχος χρώματος. Αυτό γίνεται στο παρασκήνιο από μια ρουτίνα διακοπής. Διατίθενται βασικές λειτουργίες για τον καθορισμό των LED σε μια συγκεκριμένη τιμή χρώματος, είτε χρησιμοποιώντας τριπλό RGB είτε τιμή HUE. Η συσκευή είναι προγραμματισμένη σε C χρησιμοποιώντας το Arduino IDE για μεγαλύτερη ευκολία. Έχω επισυνάψει τον τρέχοντα κωδικό που χρησιμοποιώ. Ενημερωμένες εκδόσεις είναι διαθέσιμες στο ιστολόγιό μου. Μπορείτε να περιηγηθείτε στο αποθετήριο GIT χρησιμοποιώντας τη διεπαφή gitweb. Πολλά ηλίθια λάθη προγραμματισμού θα εμφανιστούν, είμαι σίγουρος για αυτό;-) Το δεύτερο σχήμα απεικονίζει τη γενιά PWM. Ένας μετρητής υλικού μετράει από κάτω προς τα πάνω. Μόλις ο μετρητής είναι μεγαλύτερος από έναν συγκεκριμένο αριθμό που αντιπροσωπεύει το επιθυμητό χρώμα, η έξοδος αλλάζει. Μόλις ο μετρητής φτάσει στην κορυφαία τιμή του, όλα επαναφέρονται. Η αντιληπτή φωτεινότητα της λυχνίας LED είναι κάπως ανάλογη με την ώρα του σήματος. Αυστηρά μιλώντας είναι ψέμα, αλλά πιο εύκολο να το καταλάβουμε.

Βήμα 5: Δείτε το σε δράση

Απλά μερικές προκαταρκτικές δοκιμές. Ναι, μπορεί να κάνει και πλήρη χρώματα RGB;-)

Δοκιμές στον πραγματικό κόσμο. Ναι είχαμε λίγο χιόνι, αλλά αυτό ήταν πριν τα Χριστούγεννα. Τώρα έχουμε πάλι λίγο χιόνι. Αλλά, ως συνήθως, κατά τη διάρκεια των εορτών των Χριστουγέννων και των εορτασμών της Πρωτοχρονιάς το μόνο που είχαμε ήταν βροχή. Παρακαλώ αγνοήστε με να γκρινιάζω περίπου στα μέσα του βίντεο, γερνάω, οπότε οι καταλήψεις γίνονται λίγο δύσκολες. Τέλος, μερικά ελαφρώς βελτιωμένα εφέ. Αποστολή εξετελέσθει. Geeky πίσω φώτα, και παράνομα όπου ζω και εγώ;-) Είμαι σίγουρος ότι δεν θα με αγνοήσουν πλέον οι νυσταγμένοι ή οι αδαείς οδηγοί. Ρυθμίζοντας λίγο τα χρονικά διαστήματα, μπορείτε να δημιουργήσετε αρκετά ενοχλητικά εφέ που είναι καλά τα βλέμματα. Ειδικά τη νύχτα. Δεδομένου ότι υπάρχουν 4 καρφίτσες GPIO/ADC στους πίνακες (οι 2 μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή ενός μικρού δικτύου I2C), θα πρέπει να είναι εύκολο να συνδέσετε ένα κουμπί ώθησης για να προκαλέσετε κάθε είδους εφέ. Το να συνδέσετε μια αντίσταση φωτογραφίας CdSe θα λειτουργούσε επίσης. Το συνολικό κόστος υλικού είναι περίπου 50 $. Το μεγαλύτερο κομμάτι μπήκε στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων. Ποινή παραγγελίας χαμηλού όγκου ως συνήθως. Σε αναλογία με μια κάποτε ευρέως διαδεδομένη τηλεοπτική διαφήμιση για εταιρεία κινητής τηλεφωνίας στις ΗΠΑ, επιτρέψτε μου να σας ρωτήσω αυτό: "Μπορείτε να με δείτε τώρα; - Καλό."

Βήμα 6: Ενημερωμένο σχέδιο

Έχω αλλάξει μερικά πράγματα που και που.

Το πιο αξιοσημείωτο είναι η προσθήκη ενός ρυθμιστή χαμηλής πτώσης τάσης. Τώρα ο πίνακας μπορεί να λειτουργήσει με οτιδήποτε από 4 έως 14V DC. Έχω επίσης αλλάξει το χρώμα του PCB σε κίτρινο και πρόσθεσα βραχυκυκλωτήρες για να απενεργοποιήσετε την αυτόματη επαναφορά και για να παρακάμψετε τον ρυθμιστή τάσης εάν δεν χρειάζεται. Κωδικός demo για αρπάξεις και οδηγίες συναρμολόγησης. Θα βρείτε αρχεία KiCAD και ένα σχηματικό επίσης. Σε περίπτωση που θέλετε ένα, μπορείτε να βρείτε περισσότερες πληροφορίες στο ιστολόγιό μου.

Βήμα 7: Υπερμεγέθη

Επόμενο πράγμα στη λίστα: Tic Tac Toe

Βήμα 8: Περισσότερο Light Hack

Προσθέτοντας 3 σύρματα και 3 ακόμη αντιστάσεις, η φωτεινότητα μπορεί να διπλασιαστεί. Τώρα χρησιμοποιούνται δύο ακίδες GPIO ανά χρώμα για την τροφοδοσία ρεύματος.

Βήμα 9: Περισσότερες ενημερώσεις

Έτσι, τελικά μετατράπηκα από «χαζό» διακόπτη PWM σε BCM (Binary Code Modulation). Αυτό μειώνει δραστικά τον χρόνο επεξεργαστή που δαπανάται για να στριφογυρίζει τις ακίδες LED και αυξάνει αρκετά τη φωτεινότητα. Όλος ο βελτιωμένος κώδικας μπορεί να βρεθεί στο github. Τα πρώτα δευτερόλεπτα του βίντεο δείχνουν τη βελτίωση στον αριστερό πίνακα. Μέχρι να ολοκληρωθεί η επόμενη αναθεώρηση υλικού αυτού του πίνακα (περιμένετε να φτάσουν οι πίνακες), αυτό θα τροφοδοτήσει λίγο την ανάγκη για «περισσότερο φως». Το να κοιτάζετε τα νέα διοικητικά συμβούλια θα είναι επώδυνο.