Adorno y tarjeta navideña pirateable: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:45

Las tarjetas navideñas que parpadean y emiten pitidos siempre nos han fascinado. Esta es nuestra versión de bricolaje hackable hecha con un ATtiny13A y algunos LED: presione el botón para reproducir un breve espectáculo de luces en el árbol. Los enviaremos a amigos y familiares este año. Es un regalo hecho a mano que se puede piratear, y fue muy divertido de construir. Este instructivo explica nuestro diseño, luego puede tomar los archivos de código abierto y crear los suyos propios.

La tarjeta también es un homenaje al kit de adorno de árbol de Navidad parpadeante de Velleman y una referencia de kit-biz a la Promesa de Adafruit. (¿Sabías que Velleman tiene un kit de reloj de tubo nixie? ¡De verdad!)

Puede comprar una copia de nuestra tarjeta en Seeed Studio. Las tarjetas ensambladas cuestan ($ 15) y un kit para soldadores aventureros cuesta $ 12. También puede ver este artículo con el formato original en DangerousPrototypes.com.

Paso 1: Hardware - ATtiny13A

El esquema y la PCB se realizaron con la versión gratuita de Cadsoft Eagle. Descargue los archivos de diseño y el firmware más recientes en la página de códigos de Google del proyecto.

AVR ATTINY-13A

Un pequeño microcontrolador ATMEL ATtiny13A (IC1) es el cerebro del circuito. Un pin (PWM) hace parpadear las luces, la mayoría de los otros pines se utilizan para programación y alimentación. Puede obtener efectos similares con un temporizador 555 o componentes discretos, pero nuestro objetivo es aprender sobre una nueva familia de microcontroladores y hacer algo fácil de piratear.

El ATtiny necesita una resistencia pull-up de 10K (R1) para mantener alto el pin de reinicio, un mini interruptor táctil (S1) reinicia el ATtiny conectando temporalmente el pin de reinicio a tierra. Un condensador de 0,1 uF (C1) desacopla el chip de la fuente de alimentación.

Paso 2: Hardware: programación y batería

Los microcontroladores ATtiny se programan a través de una conexión de programación en el sistema (ISP) de seis pines. El encabezado del ISP está orientado hacia la parte posterior de la tarjeta. Hicimos una sonda de programación para evitar soldar un encabezado de pin en la placa.

La energía es suministrada por una celda de moneda de litio de 3 voltios y 20 mm (BAT1) en la parte posterior de la PCB. El soporte debe funcionar con pilas de botón 2025 o 2032. El ATtiny funcionará en un rango de voltajes, hasta 1.8 voltios.

Paso 3: Hardware - LED de árbol

LED de árbol

Nuestras diminutas luces centelleantes para árboles de Navidad son LED de montaje en superficie 0805 (LED1-10). Cada LED tiene una resistencia limitadora de corriente (R3-12). Usamos resistencias de 390 ohmios, para aproximadamente 3 mA a 3 voltios y 8 mA a 5 voltios durante el desarrollo. Los 10 LED juntos usan aproximadamente 30 mA cuando se alimentan con la batería.

30 mA es demasiada corriente para generar o hundirse en los pines ATtiny. En cambio, un transistor NPN (T1) cambia la conexión a tierra de los LED. Los transistores también requieren una resistencia de base (R2) para limitar la cantidad de corriente que se extrae del pin del microcontrolador. Los LED deben conectarse en la dirección correcta o no se encenderán. Los LED de orificio pasante suelen tener un cable más largo que indica el lado de suministro positivo (ánodo). Los LED SMD tienen un borde verde y, a veces, una flecha en la parte posterior para indicar la conexión a tierra (cátodo). Este cuadro muestra la orientación correcta para cada LED, la conexión a tierra debe apuntar en la misma dirección que la flecha.

Paso 4: Hardware - PCB y lista de piezas

El esquema y la PCB se realizaron con la versión gratuita de Cadsoft Eagle. Descargue los archivos de diseño y el firmware más recientes en la página de códigos de Google del proyecto. Hicimos las placas de circuito impreso con el servicio Propaganda de Seeed Studio, las placas adicionales de nuestro pedido están en la tienda de Seeed. Esperábamos PCB verdes, pero se pusieron negros: los PCB finales serán rojos.

Usamos vías, componentes y la pantalla de seda para crear un tema navideño. Este es nuestro primer intento, tal vez se convierta en una tradición navideña que mejoremos año tras año. El PCB final debería tener vías plateadas visibles en el árbol, no las hicimos lo suficientemente grandes en el prototipo. También eliminamos el año, por lo que si no se entrega a tiempo para Navidad, se puede volver a usar más tarde.

Se trata de una placa de circuito impreso de dos capas con piezas en ambos lados. Comenzamos por el frente, soldando piezas grandes como el microcontrolador (IC1) y el interruptor (S1), luego agregamos pasivos más pequeños como resistencias y condensadores. El soporte de la batería va en la parte posterior de la PCB, lo soldamos al final para que la superficie de trabajo se mantenga plana y estable mientras trabajamos en la parte frontal.

Si va a soldar la PCB usted mismo, asegúrese de tener unas pinzas con extremos puntiagudos para colocar y sujetar los componentes. También necesitará fundente para que todo fluya y mecha de cobre para limpiar cualquier soldadura adicional. Usamos Blu-Tack para casi todo lo demás.

Lista de partes

Nombre	Cantidad	Tamaño del valor)
IC1	1	AVR ATtiny13A (SOIC-8)
C1	1	Condensador 0.1uf (0805)
T1	1	NPN 200ma + 100hfe + transistor (SOT23)
R1	1	Resistencia de 10.000 ohmios (10K) (0805)
R2-R12	10	Resistencia de 390 ohmios (390R) (0805)
LED1-10	10	LED, varios colores (0805)
S1	1	Mini interruptor táctil (SMD)
MURCIÉLAGO	1	Soporte de batería de 20 mm (SMD)
CELDA	1	Batería de 20 mm (CR-2025)

Paso 5: firmware

El firmware está escrito en C usando el compilador AVR-GCC de código abierto con AVRStudio. Descargue los últimos archivos de diseño y firmware en la página de códigos de Google del proyecto. Programe el firmware a través del encabezado de programación ISP de 6 pines con algo como STK500 o USBtinyISP. En una nota al margen, estamos muy entusiasmados con el uso de un compilador de código abierto para este proyecto.

Cuando se aplica energía al circuito, el ATtiny ejecuta un programa simple que enciende las luces del árbol de Navidad. Cuando finaliza el programa, el chip permanece inactivo hasta que se reinicia presionando un botón o cambiando la batería.

El programa de desvanecimiento utiliza modulación de ancho de pulso por software para atenuar los LED. El ATtiny13A tiene hardware PWM, pero emite en los pines del ISP que ya están ocupados. Es posible compartir pines de programación con otras funciones, aunque no estábamos listos para hacerlo en este proyecto.

Cuando se completa el programa, el chip simplemente se queda inactivo para siempre. Esto es diferente a muchos programas de microcontroladores que se reanudan desde la suspensión en una interrupción de cambio de pin. Al presionar un botón, se reinicia el ATtiny y se inicia el programa nuevamente.

Paso 6: llevarlo más lejos

Tenemos muchas ideas para futuras tarjetas navideñas: múltiples canales LED, LED que cambian de color, sonido, control de acelerómetro, detección táctil capacitiva, pantallas LCD, papel electrónico, PCB cortados festivamente y más. No usamos un cargador de arranque en este proyecto, pero aquí hay una discusión de las posibles opciones.

¿Qué harías? ¿Tiene algún truco para esta tarjeta o ideas para tarjetas futuras? Obtenga uno

Seeed Studio tiene la tarjeta ensamblada o como un kit. El kit incluye piezas de montaje en superficie de tamaño 0805, no es para todos. Este es nuestro primer proyecto que se ofrece como un kit, estamos emocionados de ver cuántas personas están interesadas en un kit SMD. Esta será una ejecución muy limitada, probablemente 100-200 en total, ¡así que obtenga la suya temprano!

• Cree su propia tarjeta a partir de nuestros archivos de diseño y firmware de código abierto.
• Una tarjeta ensamblada cuesta $ 15 en Seeed Studio. El PCB estará rojo. Firmware programado y batería incluida.
• Un kit cuesta $ 12 en Seeed Studio. El PCB estará rojo. Firmware programado y batería incluida.

Nos gustaría que los pedidos se entreguen a tiempo para Navidad, pero existe una gran posibilidad de que eso no suceda. Seeed Studio ya está trabajando en una pequeña cantidad de tarjetas, lo que debería ayudar a acelerar la entrega. Ojalá lleguen a tiempo para Navidad, pero la entrega será muy ajustada. Publicaremos actualizaciones de fabricación a medida que las obtengamos.

¡Que tengan unas vacaciones plateadas y soldadas!