Colar com propulsão Arduino: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Eu estava procurando um bom projeto Arduino para minhas férias de fim de ano. Mas o que fazer? Minha filhinha ficou muito surpresa quando lhe ofereci este colar "eletrônico", e também muito feliz. Espero que a pessoa a quem você oferecerá sua conquista também fique muito feliz.

A joia em si consiste em um Micro Controlador e um LED RGB com as mesmas dimensões. O colar consiste em um fio de latão muito fino, que pode ser facilmente soldado com um pequeno fio de estanho. A alimentação é uma simples bateria de lítio de célula tipo moeda de 3V. Usei uma pequena folha de papel adesivo, encontrada na minha farmácia em casa, para proteger e isolar a bateria.

Etapa 1: Ferramentas e materiais

Ferramentas

• ferro de solda, fio de solda de estanho de 0,5 mm
• uma lupa, porque os fios para soldar são tão pequenos
• um computador com o software Arduino instalado
• um programador ISP, conforme explicado aqui
• um pequeno cortador de fios

Materiais

• uma bateria CR2032 com sua base de bateria (consistindo em duas partes, uma para cada pólo)
• fio de latão muito fino
• um LED RGB em um pacote 5050, com um chip WS2812B dentro (isso é importante, porque você pode encontrar 5050 LED sem o controlador WS2812B dentro)
• um pequeno pedaço de papel adesivo médico
• uma unidade de micro controlador Atmel Attiny85-20SU SMD
• um colar simples barato

Etapa 2: Esquema Eletrônico

O esquema eletrônico é muito simples, porque não há componentes passivos, como resistores, capacitores ou indutâncias, e porque há apenas 3 componentes, incluindo a bateria.

O pacote de energia que usei é uma bateria de lítio 3V CR2032. Sua tensão é menor do que a mencionada no datasheet do WS2812B, mas após o teste, o LED RGB não sofreu com esta queda de 2V.

O fato de poder usar uma simples bateria de célula tipo moeda de 3V foi uma condição muito importante para eu dar vida a este projeto. Não podemos imaginar um colar com uma bateria grande e pesada como fonte de energia.

A unidade de micro controlador (MCU) também está funcionando muito bem com este nível de tensão de 3V.

Medi uma corrente média de 5,3 mA. Essa bateria de lítio CR2032 tem uma capacidade típica de 200 mAh. Isso significa que, com uma bateria nova, você pode deixar o sistema ligado por 40 horas. Mas, mesmo a metade seria amplamente suficiente para um uso comum.

Etapa 3: o software

A unidade de microcontrolador é um ATTINY85 (~ $ 1) da Atmel. Eu o programei com um Arduino Nano barato (um clone encontrado no ebay por cerca de US $ 5). Mas se você possui uma placa Arduino genuína, também pode usá-la para isso.

O Arduino Nano foi programado com o esboço "Arduino as ISP".

O esboço a ser programado no Micro Controlador ATTINY85 é fornecido como anexo nesta etapa: JeweLED.ino

Esteja ciente de que você deve gravar o bootloader para que o MCU seja totalmente programado. Na verdade, isso não ativa o carregador de inicialização do Arduino no MCU, mas ativa alguns fusíveis de configuração importantes. Sem fazer isso, o esboço não será executado.

O tipo de placa a escolher deve ser: Attiny85 @ 8MHz (oscilador interno, BOD desabilitado).

BOD significa Detecção de Brown-Out. Este é um recurso especial que desliga o MCU quando a energia cai abaixo de 4,3 V. Isso é útil para evitar danos às baterias recarregáveis. Mas no nosso caso, tem que ser desabilitado, porque vamos alimentar nosso MCU com apenas 3V, e ainda menos.

Etapa 4: montagem

A primeira etapa é montar o MCU com o LED.

Uma vez programado, apenas os pinos 4, 5 e 8 do MCU Atmel devem ser mantidos. Os outros pinos podem ser removidos, porque desnecessários.

O pino 4 do MCU deve ser soldado com o pino 3 do pacote 5050. Este será conectado ao pólo negativo da bateria.

O pino 8 do MCU deve ser soldado com o pino 1 do pacote 5050. Este será conectado ao pólo positivo da bateria.

O pino 5 do MCU deve ser soldado com o pino 4 do pacote 5050. O pino 5 corresponde ao PIN0 do Arduino para este tipo de MCU.

Use o papel adesivo médico para isolar a bateria de célula tipo moeda da pele. Isso permite que você fixe a parte negativa do fio de latão no pólo negativo da bateria.

Não há interruptor de alimentação nesta montagem. Para desligar o LED, deve-se abrir o colar, puxando o fio negativo da bateria.

E isso é tudo.

Etapa 5: Teste e ajuste

Como você pode ver na foto em close-up, soldei dois anéis muito pequenos de fio de latão nos pinos GND e VDD. O objetivo disso é prender essa joia "eletrônica" ao colar.

Para o primeiro teste, usei apenas o fio de latão como colar. O fio de latão é necessário para garantir os contatos elétricos, mas não é suficiente. O fio de latão é muito leve e a bateria atrás do pescoço é muito pesada em comparação com o LED na frente. Então tive que usar um colar de verdade para que a bateria ficasse no lugar.

Você tem que separar o colar em duas partes de comprimento igual e fechar essas duas partes nos anéis de joias.

Enrolei o fio de latão em cada volta do colar. O fio é quase invisível, e garante a condução elétrica bem como a rigidez de toda a construção.

Outra forma de fazer a condução elétrica seria usar rosca condutora de inox, que você encontra na Adafruit por alguns dólares.

No vídeo, você pode ver o JeweLED em ação.

Aproveitar!

Veja em ação