Велосипедный задний фонарь с поворотом: 9 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:55

Давайте посмотрим правде в глаза. Задние фонари надоели.

В лучшем случае они начинают мигать, мигать - посмотри на меня! Я все время моргаю - у-у-у. И они всегда красные. Очень креативно. Мы можем сделать лучше, может быть, ненамного, но все же лучше, чем просто «моргнуть, моргнуть». Я катался на своем байке во время новогодних праздников, и людям он понравился, и не все они были пьяны;-) В остальном все довольно просто: 2 элемента AA, повышающий преобразователь на 5 В, несколько светодиодов RGB, обязательный микроконтроллер, кастомный печатные платы от BatchPCB, перфокарт и обычный паяльный механизм.

Шаг 1: Основная схема

На самом деле ничего особенного. Если вы знаете, как подключить микросхему AVR к макету или Arduino к макету, если вам это больше нравится, у вас не будет никаких проблем с этим. Я использовал KICAD для разработки схем и печатных плат. KICAD имеет открытый исходный код, и в отличие от eagle, у которого также есть бесплатная (как и бесплатная) версия, нет абсолютно никаких ограничений на размер плат, которые вы можете сделать. У вас тоже есть файлы gerber, которые подходят для любого фабричного дома, который вы хотите. Например. У BatchPCB с ними проблем не было.

На схеме вы найдете только ЦП, светодиоды, несколько резисторов и конденсаторов. Это все. Также есть несколько заголовков. Платы имеют заголовок ICSP для прошивки загрузчика и 6-контактный заголовок для удобной последовательной загрузки. Последние 2 заголовка являются зеркальными и содержат питание, I2C и еще два контакта GPIO / ADC. 3 контакта GPIO с 3 токоограничивающими резисторами используются для подачи тока на все 8 анодов одного цвета. Отдельные светодиоды включаются или выключаются с помощью 8 контактов GPIO для управления катодами. В зависимости от типа работы светодиоды либо мультиплексированы (ШИМ для большего количества цветов), либо полностью включены (более высокая яркость). Некоторая информация о пакетах, которые я использовал для этой платы: - ATmega168-20AU: TQFP32 SMD - LED: PLCC6 5050 SMD - Резисторы: 0805 SMD - Конденсаторы: 0805 SMD, 1206 SMD

Шаг 2: Работа со светодиодами

Я не буду здесь вдаваться в подробности, так как это уже неоднократно упоминалось в других местах. Вам просто нужно убедиться, что вы не превышаете максимальный выходной ток микроконтроллера на вывод (около 35 мА или около того для AVR). То же самое и с током светодиодов. Как вы можете догадаться из рисунка, я использовал один из светодиодов SMD, чтобы вычислить соотношение резисторов, чтобы получить хорошо сбалансированный белый свет. С другой стороны есть три потенциометра 2k something. Это все. В этом случае я остановился на резисторах от 90 до 110 Ом, но это зависит от типа светодиода, который вы получаете. Просто используйте стандартный мультиметр, чтобы определить прямое напряжение светодиода V_led, и вы в деле.

Используя закон Ома, вы можете рассчитать значения токоограничивающих резисторов для маленьких светодиодов следующим образом: R = (V_bat - V_led) / I_led I_led не должен превышать каких-либо предельных значений тока используемых вами частей. Также этот подход хорош только для слаботочных приложений (возможно, до 100 мА) и не должен использоваться для светодиодов Luxeon или CREE! Ток через светодиоды зависит от температуры, поэтому следует использовать драйвер постоянного тока. Если вам нужна дополнительная информация по этой теме, ее можно найти в Википедии. Может оказаться полезным поиск электропроводности полупроводников (низкое / высокое легирование и т. Д.) Или отрицательного температурного коэффициента. Я использовал 6-контактные светодиоды SMD RGB без каких-либо обыкновенных вещей. Если вы загуглите их, вы получите много результатов. Магические слова: «SMD, RGB, LED, PLCC6 5050». 5050 - метрические размеры для x и y в единицах 0,1 мм. На ebay вы также найдете их по цене от 50 центов за штуку при больших объемах заказов. Пакеты из 10 штук сейчас продаются примерно за 10 баксов. Я бы получил не меньше 50;-)

Шаг 3. Объединительная плата и источник питания

Объединительная плата обеспечивает питание и общую шину I2C для обеих плат. Каждая плата имеет 8 светодиодов RGB и микроконтроллер ATmega168, работающий со своим внутренним генератором на частоте 8 МГц. Последнее требует синхронизации между платами и / или перекалибровки осцилляторов. Эта проблема снова появится в разделе кода.

Схема повышающего преобразователя 5 В была взята из таблицы данных Maxim MAX756 без каких-либо изменений. Вы можете использовать любой другой подходящий чип, который может обеспечить около 200 мА при 5 В. Просто убедитесь, что количество внешних деталей невелико. Обычно вам понадобится как минимум 2 электролитических конденсатора, диод Шоттки и индуктор. В эталонном дизайне в таблице указаны все номера. Для этой работы я использовал высококачественные плиты FR4 (стекловолокно). Более дешевые плиты на основе канифоли тоже могут работать, но они слишком легко ломаются. Я не хочу, чтобы доски распадались на ухабистой дороге. Если у вас уже есть MintyBoost, вы также можете использовать его, если сможете установить его на свой велосипед.

Шаг 4: Вам нужен код

В режиме повышенной яркости плата поддерживает 6 разных цветов + белый. Цвет выбирается путем установки 3 контактов GPIO на высокий или низкий. Таким образом, все восемь светодиодов могут быть полностью включены, но отображать только один и тот же цвет.

В режиме PWM цвет устанавливается путем подачи сигнала с широтно-импульсной модуляцией на 3 контакта GPIO и мультиплексирования 8 светодиодов. Это снижает общую яркость, но теперь возможно индивидуальное управление цветом. Это делается в фоновом режиме с помощью процедуры прерывания. Доступны базовые функции для установки светодиодов определенного значения цвета, используя триплет RGB или значение HUE. Устройство запрограммировано на C с использованием Arduino IDE для удобства. Я приложил текущий код, который использую. Актуальные версии доступны в моем блоге. Вы можете просматривать репозиторий GIT с помощью интерфейса gitweb. Будет обнаружено много глупых ошибок программирования, я уверен;-) Второй рисунок иллюстрирует генерацию ШИМ. Аппаратный счетчик ведет отсчет от НИЖНЕГО до ВЕРХНЕГО. Как только счетчик превышает определенное число, представляющее желаемый цвет, вывод переключается. Как только счетчик достигает своего ТОП-значения, все сбрасывается. Воспринимаемая яркость светодиода в некоторой степени пропорциональна времени включения сигнала. Строго говоря, это ложь, но ее легче понять.

Шаг 5. Посмотрите на это в действии

Просто предварительные тесты. Да, он также может воспроизводить полные цвета RGB;-)

Тестирование в реальном мире. Да, у нас был снег, но это было перед Рождеством. Теперь у нас снова снег. Но, как всегда, во время рождественских праздников и новогодних праздников у нас был только дождь. Пожалуйста, не обращайте внимания на мои стоны примерно в середине видео, я старею, поэтому приседать становится немного тяжело. Наконец, несколько улучшенных эффектов. Миссия выполнена. Уродливые задние фонари и незаконные там, где я живу;-) Я почти уверен, что сонливые или невежественные автомобилисты меня больше не будут игнорировать. Немного настроив тайминги, вы можете создавать довольно раздражающие эффекты, которые привлекают внимание. Особенно в ночное время. Поскольку на платах есть 4 контакта GPIO / ADC (2 можно использовать для построения небольшой сети I2C), должно быть легко подключить кнопку для запуска всевозможных эффектов. Также подойдет фоторезистор CdSe. Общая стоимость материала около 50 $. Самый большой кусок ушел в печатные платы. Штраф за малый объем заказа, как обычно. По аналогии с некогда широко распространенным рекламным роликом компании сотовой связи в США, позвольте мне спросить вас: «Теперь вы меня ВИДЕТЕ? - Хорошо».

Шаг 6: обновленный дизайн

Я изменил кое-что здесь и там.

Прежде всего, это добавление регулятора с низким падением напряжения. Теперь плата может работать с напряжением от 4 до 14 В постоянного тока. Я также изменил цвет печатной платы на желтый и добавил перемычки, чтобы отключить автоматический сброс и обойти регулятор напряжения, если он не нужен. Демонстрационный код для захватов и инструкции по сборке. Вы также найдете там файлы KiCAD и схему. Если он вам нужен, вы можете найти больше информации в моем блоге.

Шаг 7: увеличенный

Следующее в списке: крестики-нолики.

Шаг 8: больше света

Добавив 3 провода и еще 3 резистора, яркость можно увеличить вдвое. Теперь два контакта GPIO на цвет используются для источника тока.

Шаг 9: дополнительные обновления

Итак, я наконец переключился с «тупой» ШИМ, управляемой прерываниями, на BCM (модуляция двоичного кода). Это резко сокращает время, затрачиваемое процессором на вращение контактов светодиодов, и значительно увеличивает яркость. Весь улучшенный код можно найти на github. Первые несколько секунд видео показывают улучшение левой доски. До тех пор, пока не будет выпущена следующая аппаратная версия этой платы (ожидая прибытия плат), это немного восполнит потребность в «большем количестве света». Будет больно смотреть на новые доски, работающие на полную мощность.