Bicicleta traseira com uma torção: 9 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:41

Vamos encarar. Luzes traseiras são chatas.

Na melhor das hipóteses, eles vão 'pisca pisca - olha para mim! Estou piscando - woohoo 'o tempo todo. E eles estão sempre vermelhos. Muito criativo. Podemos fazer melhor do que isso, talvez não muito, mas ainda melhor do que apenas 'piscar, piscar'. Andava de bicicleta nas celebrações de ano novo e as pessoas gostavam, mas nem todos estavam bêbados;-) O resto é bastante simples: 2x células AA, conversor de boost para 5V, alguns LEDs RGB, o microcontrolador obrigatório, personalizado placas de circuito impresso de BatchPCB, perfboard e o equipamento de solda usual.

Etapa 1: Esquema Principal

Realmente nada de especial. Se você sabe como conectar um chip AVR em uma placa de ensaio ou um Arduino em uma placa de ensaio, se preferir, você não terá problemas com este. Usei o KICAD para projetar o esquema e as placas de circuito impresso. O KICAD é de código aberto e, ao contrário do eagle, que também tem uma versão gratuita (como gratuita), não há absolutamente nenhuma limitação no tamanho das placas que você pode fazer. Você também pode obter arquivos gerber que funcionam com qualquer casa fabulosa que você quiser. Por exemplo. O BatchPCB não teve problemas com eles.

No esquema, você encontrará apenas a cpu, os LEDs, alguns resistores e capacitores. Isso é tudo. Existem alguns cabeçalhos também. As placas têm um cabeçalho ICSP para fazer o flash de um bootloader e um cabeçalho de 6 pinos para upload serial conveniente. Os últimos 2 cabeçalhos são espelhados e contêm alimentação, I2C e mais dois pinos GPIO / ADC. 3 pinos GPIO com 3 resistores limitadores de corrente são usados para fornecer corrente a todos os 8 ânodos de uma única cor. LEDs individuais são ligados ou desligados usando 8 pinos GPIO para conduzir os cátodos. Dependendo do tipo de operação, os LEDs são multiplexados (PWM para mais cores) ou totalmente ligados (brilho mais alto). Algumas informações sobre os pacotes que usei para esta placa: - ATmega168-20AU: TQFP32 SMD - LED: PLCC6 5050 SMD - Resistores: 0805 SMD - Capacitores: 0805 SMD, 1206 SMD

Etapa 2: Lidando com os LEDs

Não vou entrar em muitos detalhes aqui, pois isso já foi abordado em outros lugares inúmeras vezes. Você só precisa ter certeza de não exceder a corrente de saída máxima do microcontrolador por pino (cerca de 35mA ou mais para AVRs). O mesmo é verdade para a corrente dos LEDs. Como você pode adivinhar pela imagem, usei um dos LEDs SMD para descobrir a relação do resistor para obter uma luz branca bem equilibrada. Existem três potenciômetros de 2k algo do outro lado. Isso é tudo. Neste caso acabei com resistores variando de 90 a 110Ω, mas isso depende do tipo de LED que você conseguir. Basta usar um multímetro padrão para determinar as tensões diretas do LED V_led e você está no negócio.

Usando a Lei de Ohm, você pode calcular os valores dos resistores limitadores de corrente para pequenos LEDs como: R = (V_bat - V_led) / I_led I_led não deve exceder nenhum limite de corrente das peças que você usa. Além disso, essa abordagem só é boa para aplicações de baixa corrente (talvez até 100mA) e não deve ser usada para LEDs Luxeon ou CREE! A corrente através dos LEDs depende da temperatura e um driver de corrente constante deve ser usado. Se você precisar de mais informações sobre esse assunto, a wikipedia terá algumas informações. A pesquisa de condutividade elétrica de semicondutores (baixo / alto dopagem etc.) ou coeficiente de temperatura negativo pode ser útil. Eu usei LEDs RGB SMD de 6 pinos sem commond nada. Se você procurar por eles no Google, obterá muitos resultados. As palavras mágicas são "SMD, RGB, LED, PLCC6 5050". 5050 são dimensões métricas para x e y em unidades de 0,1 mm. No ebay, você também os encontrará por apenas 50 centavos de dólar por peça para pedidos de alto volume. Pacotes de 10 são vendidos atualmente por cerca de 10 dólares. Eu receberia pelo menos 50;-)

Etapa 3: Painel traseiro e fonte de alimentação

O backplane fornece energia e um barramento I2C comum para ambas as placas. Cada placa tem 8 LEDs RGB e um ATmega168 mcu funcionando com seu oscilador interno a 8 MHz. Este último requer sincronização entre as placas e / ou recalibração dos osciladores. Este problema aparecerá na seção de código novamente.

O esquema do conversor boost de 5 V foi retirado da ficha de dados do Maxim MAX756 sem qualquer modificação. Você pode usar qualquer outro chip que considere adequado que possa fornecer cerca de 200mA a 5V. Apenas certifique-se de que a contagem de peças externas seja baixa. Normalmente, você precisará de pelo menos 2 capacitores eletrolíticos, um diodo Schottky e um indutor. O design de referência na folha de dados contém todos os números. Usei placas FR4 (fibra de vidro) de alta qualidade para este trabalho. As placas mais baratas à base de colofônia também podem funcionar, mas quebram com muita facilidade. Não quero que as pranchas se desintegrem em uma viagem acidentada. Se você já possui um 'MintyBoost', também pode usá-lo se puder ajustá-lo à sua bicicleta.

Etapa 4: Você precisa ter algum código

No modo de alto brilho, a placa suporta 6 cores diferentes + branco. A cor é escolhida definindo 3 pinos GPIO como alto ou baixo. Dessa forma, todos os oito LEDs podem estar totalmente acesos, mas mostram apenas a mesma cor.

No modo PWM, a cor é definida aplicando um sinal modulado por largura de pulso aos 3 pinos GPIO e multiplexando os 8 LEDs. Isso reduz o brilho geral, mas agora o controle de cor individual é possível. Isso é feito em segundo plano por uma rotina de interrupção. As funções básicas estão disponíveis para definir os LEDs de um determinado valor de cor, usando um tripleto RGB ou um valor HUE. O dispositivo é programado em C usando o Arduino IDE por conveniência. Anexei o código atual que uso. Versões atualizadas estão disponíveis no meu blog. Você pode navegar no repositório GIT usando a interface gitweb. Muitos erros estúpidos de programação aparecerão, tenho certeza;-) A segunda figura ilustra a geração de PWM. Um contador de hardware conta de INFERIOR a SUPERIOR. Uma vez que o contador é maior do que um certo número representando uma cor desejada, a saída é alternada. Depois que o contador atinge seu valor TOP, tudo é reiniciado. O brilho percebido do LED é um tanto proporcional ao tempo de ativação do sinal. Falando estritamente, isso é mentira, mas é mais fácil de entender.

Etapa 5: Veja em ação

Apenas alguns testes preliminares. Sim, também pode fazer cores RGB completas;-)

Testes do mundo real. Sim, tivemos um pouco de neve, mas isso foi antes do natal. Agora temos um pouco de neve novamente. Mas, como de costume, durante as festas de natal e ano novo tudo o que tivemos foi chuva. Por favor, ignore meu gemido no meio do vídeo, estou ficando velho, então agachar fica um pouco difícil. Finalmente alguns efeitos ligeiramente melhorados. Missão cumprida. Luzes traseiras geeks e ilegais onde eu moro também;-) Tenho certeza de que não serei mais ignorado por motoristas sonolentos ou ignorantes. Ajustando um pouco os tempos, você pode criar efeitos muito irritantes que chamam a atenção. Especialmente a noite. Como existem 4 pinos GPIO / ADC nas placas (2 podem ser usados para construir uma pequena rede I2C), deve ser fácil conectar um botão para acionar todos os tipos de efeitos. Conectar um resistor fotográfico CdSe também funcionaria. O custo total do material é de cerca de 50 $. O maior pedaço foi para as placas de circuito impresso. Penalidade de pedido de baixo volume, como de costume. Em analogia a um comercial de TV outrora amplamente difundido para uma empresa de telefonia celular nos Estados Unidos, deixe-me perguntar o seguinte: "Você pode me VER agora? - Ótimo."

Etapa 6: design atualizado

Eu mudei algumas coisas aqui e ali.

Mais notavelmente é a adição de um regulador de baixa queda de tensão. Agora a placa pode funcionar com qualquer coisa de 4 a 14 Vcc. Eu também mudei a cor do PCB para amarelo e adicionei jumpers para desabilitar o reset automático e para contornar o regulador de tensão se não for necessário. Código de demonstração para garras e instruções de montagem. Você encontrará arquivos KiCAD e um esquema lá também. Caso queira, você pode encontrar mais informações no meu blog.

Etapa 7: superdimensionado

Próxima coisa na lista: Jogo da velha

Etapa 8: Mais leve hack

Adicionando 3 fios e mais 3 resistores, o brilho pode ser duplicado. Agora, dois pinos GPIO por cor são usados para fornecer corrente.

Etapa 9: Mais atualizações

Então, finalmente mudei de PWM orientado por interrupção 'burra' para BCM (modulação de código binário). Isso reduz drasticamente o tempo da CPU gasto mexendo nos pinos do LED e aumenta bastante o brilho. Todo o código melhorado pode ser encontrado no github. Os primeiros segundos do vídeo mostram a melhora no painel esquerdo. Até que a próxima revisão de hardware desta placa seja lançada (esperando as placas chegarem), isso irá alimentar a necessidade de 'mais luz' um pouco. Olhar para as novas pranchas funcionando a todo vapor será doloroso.