Luz trasera de bicicleta con un giro: 9 pasos (con imágenes)

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

Seamos sinceros. Las luces traseras son aburridas.

En el mejor de los casos, hacen 'parpadear, parpadear, ¡mírame! Estoy parpadeando - woohoo 'todo el tiempo. Y siempre son rojos. Muy creativo. Podemos hacerlo mejor que eso, tal vez no mucho, pero aún mejor que simplemente "parpadear, parpadear". Estaba montando mi bicicleta durante las celebraciones de año nuevo y a la gente le gustó, y no todos estaban borrachos;-) El resto es bastante sencillo: 2x pilas AA, convertidor boost para 5V, algunos LED RGB, el microcontrolador obligatorio, personalizado placas de circuito impreso de BatchPCB, perfboard y el equipo de soldadura habitual.

Paso 1: esquema principal

Realmente nada especial. Si sabe cómo conectar un chip AVR en una placa de pruebas o un Arduino en una placa de pruebas, si le gusta más, no tendrá ningún problema con este. Usé KICAD para diseñar el esquema y las placas de circuito impreso. KICAD es de código abierto y, a diferencia de eagle, que también tiene una versión gratuita (como gratuita), no hay absolutamente ninguna limitación en el tamaño de las placas que puede hacer. Usted también obtiene archivos gerber que funcionan con cualquier casa fabulosa que desee. P.ej. BatchPCB no tuvo problemas con ellos.

En el esquema, solo encontrará la CPU, los LED, algunas resistencias y condensadores. Eso es todo. También hay algunos encabezados. Las placas tienen un encabezado ICSP para actualizar un cargador de arranque y un encabezado de 6 pines para una carga en serie conveniente. Los últimos 2 encabezados están reflejados y contienen energía, I2C y dos pines GPIO / ADC más. Se utilizan 3 pines GPIO con 3 resistencias limitadoras de corriente para suministrar corriente a los 8 ánodos de un solo color. Los LED individuales se encienden o apagan usando 8 pines GPIO para impulsar los cátodos. Dependiendo del tipo de operación, los LED están multiplexados (PWM para más colores) o completamente encendidos (mayor brillo). Alguna información sobre los paquetes que utilicé para esta placa: - ATmega168-20AU: TQFP32 SMD - LED: PLCC6 5050 SMD - Resistencias: 0805 SMD - Condensadores: 0805 SMD, 1206 SMD

Paso 2: lidiar con los LED

No entraré en grandes detalles aquí, ya que esto se ha tratado en otros lugares en numerosas ocasiones. Solo debe asegurarse de no exceder la corriente de salida máxima del microcontrolador por pin (aproximadamente 35 mA más o menos para los AVR). Lo mismo ocurre con la corriente de los LED. Como puede adivinar en la imagen, utilicé uno de los LED SMD para calcular la relación de resistencia para obtener una luz blanca bien equilibrada. Hay tres potenciómetros de 2k algo en el otro lado. Eso es todo. En este caso, terminé con resistencias que van desde 90 a 110 Ω, pero eso depende del tipo de LED que obtenga. Simplemente use un multímetro estándar para determinar los voltajes directos V_led del LED y ya está en el negocio.

Usando la Ley de Ohm, puede calcular los valores de las resistencias limitadoras de corriente para LED pequeños de la siguiente manera: R = (V_bat - V_led) / I_led I_led no debe exceder ningún límite de corriente de las piezas que utiliza. Además, este enfoque solo es bueno para aplicaciones de baja corriente (tal vez hasta 100 mA) y no debe usarse para LED Luxeon o CREE. La corriente a través de los LED depende de la temperatura y se debe utilizar un controlador de corriente constante. Si necesita más información sobre ese tema, wikipedia tendrá alguna información. Puede resultar útil buscar la conductividad eléctrica de los semiconductores (dopaje bajo / alto, etc.) o el coeficiente de temperatura negativo. He usado LED RGB SMD de 6 pines sin nada en común. Si los busca en Google, obtendrá muchos resultados. Las palabras mágicas son "SMD, RGB, LED, PLCC6 5050". 5050 son dimensiones métricas para xey en unidades de 0,1 mm. En ebay los encontrará también por tan solo 50 centavos por pieza para pedidos de gran volumen. Los paquetes de 10 se venden actualmente por unos 10 dólares. Obtendría al menos 50;-)

Paso 3: Backplane y fuente de alimentación

El backplane proporciona energía y un bus I2C común a ambas placas. Cada placa tiene 8 LED RGB y un mcu ATmega168 funcionando con su oscilador interno a 8MHz. Este último requiere sincronización entre las placas y / o recalibración de los osciladores. Este problema volverá a aparecer en la sección de código.

El esquema para el convertidor elevador de 5V se tomó de la hoja de datos del Maxim MAX756 sin ninguna modificación. Puede utilizar cualquier otro chip que considere adecuado que pueda proporcionar aproximadamente 200 mA a 5 V. Solo asegúrese de que el recuento de piezas externas sea bajo. Por lo general, necesitará al menos 2 condensadores electrolíticos, un diodo Schottky y un inductor. El diseño de referencia en la hoja de datos tiene todos los números. Usé tableros FR4 (fibra de vidrio) de alta calidad para este trabajo. Las tablas a base de colofonia más baratas también pueden funcionar, pero se rompen con demasiada facilidad. No quiero que las tablas se desintegren en un viaje lleno de baches. Si ya posee un 'MintyBoost', también puede usarlo si puede hacer que se ajuste a su bicicleta.

Paso 4: ¡Tienes que tener algo de código

En el modo de alto brillo, la placa admite 6 colores diferentes + blanco. El color se elige configurando 3 pines GPIO en alto o bajo. De esa manera, los ocho LED pueden estar completamente encendidos, pero solo mostrarán el mismo color.

En el modo PWM, el color se establece aplicando una señal modulada por ancho de pulso en los 3 pines GPIO y multiplexando los 8 LED. Esto reduce el brillo general, pero ahora es posible el control de color individual. Esto se hace en segundo plano mediante una rutina de interrupción. Las funciones básicas están disponibles para configurar los LED en un cierto valor de color, ya sea usando un triplete RGB o un valor de HUE. El dispositivo está programado en C usando el IDE de Arduino para mayor comodidad. Adjunté el código actual que utilizo. Las versiones actualizadas están disponibles en mi blog. Puede navegar por el repositorio de GIT utilizando la interfaz de gitweb. Aparecerán muchos errores estúpidos de programación, estoy seguro;-) La segunda figura ilustra la generación PWM. Un contador de hardware cuenta de ABAJO a ARRIBA. Una vez que el contador es mayor que un cierto número que representa un color deseado, la salida se alterna. Una vez que el contador ha alcanzado su valor TOP, todo se reinicia. El brillo percibido del LED es algo proporcional al tiempo de activación de la señal. Estrictamente hablando, eso es mentira, pero más fácil de entender.

Paso 5: míralo en acción

Solo algunas pruebas preliminares. Sí, también puede hacer colores RGB completos;-)

Pruebas del mundo real. Sí, tuvimos algo de nieve, pero eso fue antes de Navidad. Ahora tenemos algo de nieve de nuevo. Pero, como de costumbre, durante las fiestas navideñas y las celebraciones de año nuevo todo lo que tuvimos fue lluvia. Por favor ignóreme quejándome a la mitad del video, estoy envejeciendo, así que ponerme en cuclillas se vuelve un poco difícil. Finalmente algunos efectos ligeramente mejorados. Misión cumplida. Luces traseras frikis, e ilegales donde vivo también;-) Estoy bastante seguro de que los automovilistas ignorantes o somnolientos ya no me ignorarán. Al ajustar un poco los tiempos, puede crear efectos bastante molestos que llaman la atención. Especialmente de noche. Como hay 4 pines GPIO / ADC en las placas (2 pueden usarse para construir una pequeña red I2C), debería ser fácil conectar un botón para activar todo tipo de efectos. Conectar una fotorresistencia CdSe también funcionaría. El costo total del material es de aproximadamente 50 $. El trozo más grande fue a parar a las placas de circuito impreso. Penalización por pedidos de bajo volumen como de costumbre. En analogía con un comercial de televisión que alguna vez fue ampliamente difundido para una compañía de telefonía celular en los EE. UU., Permítame preguntarle esto: "¿Puede VERme ahora? - Bien".

Paso 6: Diseño actualizado

He cambiado algunas cosas aquí y allá.

Lo más notable es la adición de un regulador de voltaje de baja caída. Ahora la placa puede funcionar con cualquier voltaje de 4 a 14 V CC. También cambié el color de la PCB a amarillo y agregué puentes para deshabilitar el reinicio automático y omitir el regulador de voltaje si no es necesario. Código de demostración para agarres e instrucciones de ensamblaje. Allí también encontrará archivos KiCAD y un esquema. En caso de que desee uno, puede encontrar más información en mi blog.

Paso 7: de gran tamaño

Siguiente cosa en la lista: Tic Tac Toe

Paso 8: Hack más ligero

Añadiendo 3 cables y 3 resistencias más, se puede duplicar el brillo. Ahora se utilizan dos pines GPIO por color para la fuente de corriente.

Paso 9: más actualizaciones

Así que finalmente cambié de PWM controlado por interrupciones 'tonto' a BCM (Modulación de código binario). Esto reduce drásticamente el tiempo de la CPU dedicado a manipular los pines LED y aumenta bastante el brillo. Todo el código mejorado se puede encontrar en github. Los primeros segundos del video muestran la mejora en el tablero izquierdo. Hasta que salga la próxima revisión de hardware de esta placa (esperando que lleguen las placas), esto alimentará un poco la necesidad de "más luz". Ver las nuevas tablas funcionando a todo trapo será doloroso.