Adorns i targetes de Nadal piratejables: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:18

Les targetes de vacances que parpellegen i sonen sempre ens han fascinat. Aquesta és la nostra versió de bricolatge piratejable feta amb un ATtiny13A i uns quants LED: premeu el botó per reproduir un curt espectacle de llum a l’arbre. Aquest any els enviarem a amics i familiars. És un regal piratejat fet a mà i va ser molt divertit construir-lo. Aquest instructiu explica el nostre disseny i, a continuació, podeu agafar els fitxers de codi obert i crear-ne els vostres.

La targeta també és un homenatge al kit d'ornament de l'arbre de Nadal que parpelleja de Velleman i una referència de kit-biz a la promesa d'Adafruit. (Sabíeu que Velleman té un kit de rellotges tubs nixie? De debò!)

Podeu comprar una còpia de la nostra targeta a Seeed Studio. Les targetes reunides són (15 dòlars) i un kit per a soldadors aventureros és de 12 dòlars. També podeu veure aquest article amb el format original a DangerousPrototypes.com.

Pas 1: maquinari: ATtiny13A

L’esquema i el PCB es van fer amb la versió freeware de Cadsoft Eagle. Baixeu-vos els darrers fitxers de disseny i firmware a la pàgina del projecte Google Code.

AVR ATTINY-13A

Un petit microcontrolador ATMEL ATtiny13A (IC1) és el cervell del circuit. Un pin (PWM) parpelleja els llums, la majoria dels altres pins s’utilitzen per a la programació i l’alimentació. Podeu obtenir efectes similars amb un temporitzador 555 o components discrets, però el nostre objectiu és conèixer una nova família de microcontroladors i fer quelcom fàcil de piratejar.

L’ATtiny necessita una resistència d’arrencada de 10K (R1) per mantenir el pin de restabliment alt, un mini interruptor tàctil (S1) restableix l’ATtiny connectant temporalment el pin de restabliment a terra. Un condensador 0,1uF (C1) desacobla el xip de la font d'alimentació.

Pas 2: Maquinari: programació i bateria

Els microcontroladors ATtiny es programen mitjançant una connexió de programació del sistema (ISP) de sis pins. La capçalera ISP està orientada cap a la part posterior de la targeta. Vam fer una sonda de programació per evitar soldar una capçalera de pin al tauler.

L’alimentació la subministra una cèl·lula de monedes de liti de 3 volts i 20 mm (BAT1) a la part posterior del PCB. El titular hauria de treballar amb cèl·lules de moneda 2025 o 2032. L’ATtiny funcionarà en una gamma de tensions, fins a 1,8 volts.

Pas 3: Maquinari: LED d'arbre

LED d'arbre

Els nostres petits i parpellejants llums d’arbre de Nadal són 0805 LED de muntatge superficial (LED1-10). Cada LED té una resistència de limitació de corrent (R3-12). Hem utilitzat resistències de 390ohm, durant uns 3 mA a 3 volts i 8 mA a 5 volts durant el desenvolupament. Els 10 LED junts utilitzen uns 30 mA quan s’alimenten amb la bateria.

30mA és massa corrent per generar o enfonsar-se als pins ATtiny. En canvi, un transistor NPN (T1) commuta la connexió de terra dels LED. Els transistors també requereixen una resistència base (R2) per limitar la quantitat de corrent que s’extreu del pin del microcontrolador. Els LED s’han de connectar en la direcció correcta o no s’encenen. Els LED de forats passants solen tenir un cable més llarg que indica el costat d’alimentació positiu (ànode). Els LED SMD tenen una vora verda i, de vegades, una fletxa a la part posterior, per indicar la connexió de terra (càtode). Aquest gràfic mostra l'orientació correcta per a cada LED, la connexió a terra ha de dirigir la mateixa direcció que la fletxa.

Pas 4: maquinari: PCB i llista de peces

L’esquema i el PCB es van fer amb la versió freeware de Cadsoft Eagle. Baixeu-vos els darrers fitxers de disseny i firmware a la pàgina del projecte Google Code. Vam fabricar els PCB amb el servei de propaganda de Seeed Studio, els taulers addicionals de la nostra comanda es troben a la botiga de Seeed. Esperàvem PCB verds, però ens quedem negres: els PCB finals seran vermells.

Vam utilitzar vies, components i la pantalla de seda per crear un tema nadalenc. Aquest és el nostre primer intent, potser es convertirà en una tradició festiva que anem millorant any rere any. El PCB final hauria de tenir vies de plata visibles a l’arbre, no les vam fer prou grans al prototip. També vam retirar l'any, de manera que, si no es lliura a temps per Nadal, es podrà tornar a utilitzar més tard.

Es tracta d’un PCB de dues capes amb peces a banda i banda. Vam començar per la part frontal, soldant peces grans com el microcontrolador (IC1) i el commutador (S1), i després vam afegir passius més petits com resistències i condensadors. El suport de la bateria va a la part posterior del PCB, el vam soldar per darrere de manera que la superfície de treball es mantingués plana i estable mentre treballàvem a la part frontal.

Si esteu soldant el PCB vosaltres mateixos, assegureu-vos que teniu unes pinces amb extrems punxeguts per col·locar i subjectar els components. També necessitareu flux per fer que tot flueixi i metxa de coure per netejar qualsevol soldadura addicional. Utilitzem Blu-Tack per a tota la resta.

Llista de peces

Nom	Quantitat	Valor (mida)
IC1	1	AVR ATtiny13A (SOIC-8)
C1	1	Condensador de 0,1uf (0805)
T1	1	NPN 200ma + 100hfe + transistor (SOT23)
R1	1	Resistència de 10.000 ohms (10K) (0805)
R2-R12	10	Resistència de 390 ohm (390R) (0805)
LED1-10	10	LEDs, diversos colors (0805)
S1	1	Mini interruptor tàctil (SMD)
BAT	1	Suport de bateria de 20 mm (SMD)
CÈL·LULA	1	Bateria de 20 mm (CR-2025)

Pas 5: Firmware

El firmware s’escriu en C mitjançant el compilador AVR-GCC de codi obert amb AVRStudio. Baixeu-vos els darrers fitxers de disseny i firmware a la pàgina del projecte Google Code. Programa el firmware a través de la capçalera de programació ISP de 6 pins amb alguna cosa així com el STK500 o USBtinyISP. D’altra banda, ens fa molta il·lusió utilitzar un compilador de codi obert per a aquest projecte.

Quan s’aplica alimentació al circuit, l’ATtiny executa un programa senzill que impulsa les llums de l’arbre de Nadal. Quan finalitza el programa, el xip dorm fins que es restableix prement un botó o canviant la bateria.

El programa de decoloració utilitza la modulació d’amplada de pols del programari per atenuar els LED. L'ATtiny13A té maquinari PWM, però surt als pins ISP que ja estan ocupats. És possible compartir pins de programació amb altres funcions, encara que no estiguéssim preparats per fer-ho en aquest projecte.

Quan el programa s’acaba, el xip es queda dormit per sempre. Això és diferent de molts programes de microcontroladors que es reprenen des de la suspensió en una interrupció de canvi de pin. Si premeu un botó, es reinicia ATtiny i s'inicia el programa de nou.

Pas 6: Prendre-ho més enllà

Tenim moltes idees per a futures targetes de vacances: múltiples canals LED, LEDs que canvien de color, so, control de l’acceleròmetre, detecció tàctil capacitiva, pantalles LCD, epaper, PCB de tall festiu i molt més. No hem utilitzat un carregador d’arrencada en aquest projecte, però aquí teniu un debat sobre les possibles opcions.

Què faries? Teniu algun truc per a aquesta targeta o idees per a futures? Obteniu-ne una

Seeed Studio té la targeta muntada o com a kit. El kit inclou peces de muntatge superficial de mida 0805, no és per a tothom. Aquest és el nostre primer projecte que s’ofereix com a kit, ens complau veure quanta gent està interessada en un kit SMD. Aquesta serà una tirada molt limitada, probablement de 100 a 200 en total, així que obtingueu la vostra aviat.

• Creeu la vostra pròpia targeta a partir dels nostres fitxers de disseny de codi obert i firmware.
• Una targeta reunida costa 15 USD a Seeed Studio. El PCB serà vermell. Firmware programat i bateria inclosa.
• Un kit costa 12 dòlars a Seeed Studio. El PCB serà vermell. Firmware programat i bateria inclosa.

Ens agradaria que les comandes es lliuressin a temps per Nadal, però és probable que no passi. Seeed Studio ja està treballant en un nombre reduït de targetes, que haurien d’ajudar a agilitzar el lliurament. Tant de bo arribin a temps per Nadal, però el lliurament serà molt ajustat. Publicarem actualitzacions de fabricació a mesura que les obtinguem.

Que tingueu unes vacances de soldadura de plata!