Bükümlü Bisiklet Arka Lambası: 9 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:22

Kabul edelim. Arka lambalar sıkıcı.

En iyi ihtimalle 'göz kırpıyorlar - bana bak! Sürekli göz kırpıyorum - woohoo'. Ve her zaman kırmızıdırlar. Çok yaratıcı. Bundan daha iyisini yapabiliriz, belki fazla değil, ama yine de 'göz kırpıp kırpmaktan' daha iyisini yapabiliriz. Yeni yıl kutlamaları sırasında bisikletimi sürüyordum ve insanlar bundan hoşlandı ve hepsi sarhoş değildi;-) Gerisi oldukça basit: 2x AA hücreleri, 5V için boost dönüştürücü, bazı RGB LED'ler, zorunlu mikro denetleyici, özel BatchPCB'den baskılı devre kartları, perfboard ve normal lehimleme tertibatı.

Adım 1: Ana Şematik

Gerçekten özel bir şey yok. Bir AVR çipini bir breadboard'a veya bir Arduino'yu bir breadboard'a nasıl bağlayacağınızı biliyorsanız, bunu daha çok seviyorsanız, bununla ilgili herhangi bir sorun yaşamayacaksınız. Şematik ve baskılı devre kartlarını tasarlamak için KICAD kullandım. KICAD açık kaynak kodludur ve ücretsiz (ücretsiz olduğu gibi) sürümü de olan Eagle'ın aksine, yapabileceğiniz panoların boyutunda kesinlikle bir sınırlama yoktur. Siz de istediğiniz muhteşem ev ile çalışan gerber dosyalarına sahip olursunuz. Örneğin. BatchPCB'nin bunlarla hiçbir sorunu yoktu.

Şematikte sadece işlemciyi, LED'leri, birkaç direnç ve kapasitör bulacaksınız. Bu kadar. Birkaç başlık da var. Kartlarda, bir önyükleyiciyi flaşlamak için bir ICSP başlığı ve uygun seri yükleme için 6 pinli bir başlık bulunur. Son 2 başlık yansıtılır ve güç, I2C ve iki tane daha GPIO/ADC pini içerir. 3 akım sınırlama direncine sahip 3 GPIO pini, tek bir rengin 8 anodunun tümüne akım sağlamak için kullanılır. Katotları sürmek için 8 GPIO pini kullanılarak bireysel LED'ler açılır veya kapatılır. Çalışma türüne bağlı olarak LED'ler ya çoklanır (daha fazla renk için PWM) ya da tamamen yanar (daha yüksek parlaklık). Bu kart için kullandığım paketler hakkında bazı bilgiler: - ATmega168-20AU: TQFP32 SMD - LED: PLCC6 5050 SMD - Dirençler: 0805 SMD - Kondansatörler: 0805 SMD, 1206 SMD

Adım 2: LED'lerle Başa Çıkmak

Bu konu başka yerlerde defalarca işlendiği için burada fazla detaya girmeyeceğim. Mikro denetleyicinin pin başına maksimum çıkış akımını (AVR'ler için yaklaşık 35mA ya da öylesine) aşmadığınızdan emin olmanız yeterlidir. Aynısı LED akımı için de geçerlidir. Resimden de tahmin edebileceğiniz gibi, iyi dengelenmiş beyaz ışık elde etmek için direnç oranını bulmak için SMD LED'lerden birini kullandım. Diğer tarafta üç adet 2k bir şey potansiyometresi var. Bu kadar. Bu durumda, 90 ila 110Ω arasında değişen dirençlerle sonuçlandım, ancak bu, aldığınız LED'in türüne bağlı. LED'in V_led ileri voltajlarını belirlemek için standart bir multimetre kullanın ve işinize başlayın.

Ohm Yasasını kullanarak, küçük LED'ler için akım sınırlayıcı direnç değerlerini şu şekilde hesaplayabilirsiniz: R = (V_bat - V_led) / I_led I_led, kullandığınız parçaların herhangi bir akım sınırını aşmamalıdır. Ayrıca bu yaklaşım sadece düşük akım uygulamaları (belki 100mA'ya kadar) için iyidir ve Luxeon veya CREE LED'ler için kullanılmamalıdır! LED'lerden geçen akım sıcaklığa bağlıdır ve sabit bir akım sürücüsü kullanılmalıdır. Bu konu hakkında daha fazla bilgiye ihtiyacınız varsa, wikipedia'da bazı bilgiler olacaktır. Yarı iletkenlerin elektriksel iletkenliğini (düşük/yüksek doping vb.) veya negatif sıcaklık katsayısını aramak yardımcı olabilir. 6pin SMD RGB LED'leri ortak hiçbir şey olmadan kullandım. Onlar için google'a bakarsanız, birçok sonuç alırsınız. Sihirli kelimeler "SMD, RGB, LED, PLCC6 5050" dir. 5050, 0,1 mm'lik birimlerde x ve y için metrik boyuttur. Ebay'de, yüksek hacimli siparişler için parça başına 50 ¢ kadar düşük bir fiyata da bulabilirsiniz. 10'lu paketler şu anda yaklaşık 10 dolara satılmaktadır. En az 50 alırdım;-)

Adım 3: Arka Panel ve Güç Kaynağı

Arka panel, her iki karta da güç ve ortak bir I2C veriyolu sağlar. Her panoda 8 RGB LED ve 8MHz'de dahili osilatörüyle çalışan bir ATmega168 mcu bulunur. İkincisi, kartlar arasında senkronizasyonu ve/veya osilatörlerin yeniden kalibrasyonunu gerektirir. Bu sorun tekrar kod bölümünde görünecektir.

5V yükseltici dönüştürücünün şeması, herhangi bir değişiklik yapılmadan Maxim MAX756'nın veri sayfasından alınmıştır. 5V'da yaklaşık 200mA sağlayabilen uygun bulduğunuz herhangi bir çipi kullanabilirsiniz. Sadece harici parça sayısının düşük olduğundan emin olun. Tipik olarak en az 2 elektrolitik kapasitöre, bir Schottky diyotuna ve bir indüktöre ihtiyacınız olacaktır. Veri sayfasındaki referans tasarımında tüm sayılar vardır. Bu iş için yüksek kaliteli FR4 (fiberglas) levhalar kullandım. Daha ucuz reçine bazlı levhalar da işe yarayabilir, ancak çok kolay kırılırlar. Panoların inişli çıkışlı bir sürüşte parçalanmasını istemiyorum. Halihazırda bir 'MintyBoost' sahibiyseniz, bisikletinize sığdırabiliyorsanız bunu da kullanabilirsiniz.

Adım 4: Bazı Kodlara Sahip Olmalısınız

Yüksek parlaklık modunda kart 6 farklı renk + beyazı destekler. Renk, 3 GPIO pini yüksek veya düşük olarak ayarlanarak seçilir. Bu şekilde sekiz LED'in tümü tamamen yanabilir, ancak yalnızca aynı rengi gösterebilir.

PWM modunda renk, 3 GPIO pinine darbe genişliği modülasyonlu bir sinyal uygulanarak ve 8 LED'in çoğullanmasıyla ayarlanır. Bu, genel parlaklığı azaltır, ancak artık bireysel renk kontrolü mümkündür. Bu, bir kesme rutini tarafından arka planda yapılır. Bir RGB üçlüsü veya bir HUE değeri kullanarak LED'leri belirli bir renk değerine ayarlamak için temel işlevler mevcuttur. Cihaz, kolaylık sağlamak için Arduino IDE kullanılarak C'de programlanmıştır. Kullandığım mevcut kodu ekledim. Blogumda güncel versiyonları mevcuttur. Gitweb arayüzünü kullanarak GIT deposuna göz atabilirsiniz. Birçok aptal programlama hatası ortaya çıkacaktır, bundan eminim;-) İkinci şekil PWM neslini göstermektedir. Bir donanım sayacı BOTTOM'dan TOP'a kadar sayar. Sayaç, istenen rengi temsil eden belirli bir sayıdan büyük olduğunda, çıktı değiştirilir. Sayaç TOP değerine ulaştığında her şey sıfırlanır. LED'in algılanan parlaklığı, sinyalin açık kalma süresi ile bir şekilde orantılıdır. Açıkçası bu bir yalan ama anlaşılması daha kolay.

Adım 5: Eylemde Görün

Sadece bazı ön testler. Evet, tam RGB renkleri de yapabilir;-)

Gerçek dünya testi. Evet biraz kar yağmıştık ama bu Noel'den önceydi. Şimdi yine kar var. Ama her zamanki gibi, Noel tatilleri ve yeni yıl kutlamaları sırasında elimizdeki tek şey yağmurdu. Lütfen videonun ortasında inlememi görmezden gelin, yaşlanıyorum bu yüzden çömelmek biraz zorlaşıyor. Son olarak, biraz geliştirilmiş efektler. Görev tamamlandı. Geeky stop lambaları ve yaşadığım yerde de yasa dışı;-) Artık uykulu veya cahil sürücüler tarafından görmezden gelinmeyeceğime eminim. Zamanlamaları biraz ayarlayarak, iyi göz alıcı olan oldukça sinir bozucu efektler oluşturabilirsiniz. Özellikle gece. Kartlarda 4 GPIO/ADC pini olduğundan (2 tanesi küçük bir I2C ağı oluşturmak için kullanılabilir), her türlü efekti tetiklemek için bir basmalı düğmeyi bağlamak kolay olmalıdır. Bir CdSe foto direncini bağlamak da işe yarayacaktır. Toplam malzeme maliyeti yaklaşık 50$'dır. En büyük parça baskılı devre kartlarına gitti. Her zamanki gibi düşük hacimli sipariş cezası. ABD'de bir cep telefonu şirketi için bir zamanlar yaygın olarak yayılan bir TV reklamına benzeterek, size şunu sorayım: "Beni şimdi görebiliyor musunuz? - Güzel."

Adım 6: Güncellenmiş Tasarım

Orada burada birkaç şeyi değiştirdim.

En önemlisi, düşük düşüş voltaj regülatörünün eklenmesidir. Artık kart 4 ila 14V DC arasında herhangi bir şeyle çalışabilir. Ayrıca PCB rengini sarıya çevirdim ve otomatik sıfırlamayı devre dışı bırakmak ve gerekli değilse voltaj regülatörünü atlamak için jumperlar ekledim. Tutucular ve montaj talimatları için demo kodu. Orada KiCAD dosyalarını ve bir şematik de bulacaksınız. Eğer istersen, blogumda daha fazla bilgi bulabilirsin.

7. Adım: Süper Boyutlu

Listedeki bir sonraki şey: Tic Tac Toe

8. Adım: Daha Fazla Hafif Hack

3 kablo ve 3 direnç daha ekleyerek parlaklık iki katına çıkarılabilir. Artık akım kaynağı için renk başına iki GPIO pini kullanılıyor.

9. Adım: Daha Fazla Güncelleme

Sonunda 'aptal' kesintiye dayalı PWM'den BCM'ye (İkili Kod Modülasyonu) geçtim. Bu, LED pimlerini döndürmek için harcanan işlemci süresini büyük ölçüde azaltır ve parlaklığı oldukça artırır. Tüm geliştirilmiş kodlar github'da bulunabilir. Videonun ilk birkaç saniyesi sol panodaki gelişmeyi gösteriyor. Bu kartın bir sonraki donanım revizyonu çıkana kadar (kartların gelmesini beklemek), bu 'daha fazla ışık' ihtiyacını biraz besleyecektir. Tam patlamayla çalışan yeni panolara bakmak acı verici olacak.