Arduino-aangedreven ketting: 5 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Ik was op zoek naar een goed Arduino-project voor mijn eindejaarsvakanties. Maar wat te doen? Mijn dochtertje was zeer verrast toen ik haar deze "elektronische" ketting aanbood, en ook erg blij. Ik hoop dat de persoon aan wie je je prestatie aanbiedt ook heel blij zal zijn.

Het sieraad zelf bestaat uit een Micro Controller, en een RGB LED die dezelfde afmetingen heeft. De ketting bestaat uit een heel dun koperdraadje, dat makkelijk gesoldeerd kan worden met klein tindraadje. De voeding is een eenvoudige 3V knoopcel lithiumbatterij. Ik gebruikte een klein velletje zelfklevend papier, gevonden in mijn eigen thuisapotheek, om het batterijpakket te beschermen en te isoleren.

Stap 1: Gereedschap & Materialen

Gereedschap

• soldeerbout, 0,5 mm tinsoldeerdraad
• een vergrootglas, omdat de draden om te solderen zo klein zijn
• een computer waarop Arduino-software is geïnstalleerd
• een ISP-programmeur, zoals hier uitgelegd
• een kleine draadknipper

Materialen

• een CR2032-batterij met zijn batterijkelder (bestaande uit twee delen, één voor elke pool)
• zeer dunne koperdraad
• één RGB-LED in een 5050-verpakking, met een WS2812B-chip erin (dit is belangrijk, omdat je 5050 LED kunt vinden zonder de WS2812B-controller erin)
• een klein stukje medisch zelfklevend papier
• een Atmel Attiny85-20SU SMD Micro Controller Unit
• een goedkope eenvoudige ketting

Stap 2: Elektronisch schema

Het elektronische schema is heel eenvoudig, omdat er geen passieve componenten zijn, zoals weerstanden, condensatoren of inductanties, en omdat er slechts 3 componenten zijn, inclusief de batterij.

De powerpack die ik heb gebruikt is een 3V CR2032 lithiumbatterij. De spanning is lager dan die vermeld in de WS2812B-datasheet, maar na testen had de RGB-led geen last van deze 2V-val.

Het feit dat ik een eenvoudige 3V-knoopcelbatterij kon gebruiken, was voor mij een zeer belangrijke voorwaarde om dit project tot leven te brengen. We kunnen ons geen halsketting voorstellen met een groot zwaar batterijpakket als stroombron.

De Micro Controller Unit (MCU) werkt ook erg goed met dit 3V-spanningsniveau.

Ik heb een gemiddelde stroom van 5,3 mA gemeten. Een dergelijke CR2032-lithiumbatterij heeft een typische capaciteit van 200 mAh. Dit betekent dat je met een gloednieuwe batterij het systeem 40 uur aan zou kunnen laten staan. Maar zelfs de helft zou ruim voldoende zijn voor algemeen gebruik.

Stap 3: De software

De Micro Controller Unit is een ATTINY85 (~$1) van Atmel. Ik heb het geprogrammeerd met een goedkope Arduino Nano (een kloon gevonden op ebay voor ongeveer $ 5). Maar als je een echt Arduino-bord hebt, kun je het daar ook voor gebruiken.

De Arduino Nano is geprogrammeerd met de schets "Arduino as ISP".

De schets om in de ATTINY85 Micro Controller te programmeren wordt als bijlage bij deze stap gegeven: JeweLED.ino

Pas op dat u de bootloader moet branden om de MCU volledig te programmeren. Dit flitst eigenlijk niet de Arduino-bootloader op de MCU, maar flitst enkele belangrijke configuratiezekeringen. Zonder dit te doen, wordt de schets helemaal niet uitgevoerd.

Het te kiezen type bord moet zijn: Attiny85 @ 8MHz (interne oscillator, BOD uitgeschakeld).

BOD staat voor Brown-Out Detect. Dit is een speciale functie die de MCU uitschakelt wanneer de stroom onder de 4,3 V komt. Dit is handig om beschadiging van oplaadbare accu's te voorkomen. Maar in ons geval moet het worden uitgeschakeld, omdat we onze MCU gaan voeden met slechts 3V, en zelfs minder.

Stap 4: Montage

De eerste stap is het monteren van de MCU met de LED.

Eenmaal geprogrammeerd, hoeven alleen pin 4, 5 en 8 van de Atmel MCU te worden bewaard. De andere pinnen kunnen worden verwijderd, omdat deze overbodig zijn.

Pin 4 van MCU moet worden gesoldeerd met pin 3 van 5050-pakket. Deze wordt aangesloten op de minpool van de accu.

Pin 8 van MCU moet worden gesoldeerd met pin 1 van 5050-pakket. Deze wordt aangesloten op de pluspool van de accu.

Pin 5 van MCU moet worden gesoldeerd met pin 4 van 5050-pakket. Pin 5 komt overeen met PIN0 van Arduino voor dit type MCU.

Gebruik het medische zelfklevende papier om de knoopcelbatterij van de huid te isoleren. Hiermee kunt u het negatieve deel van de koperdraad bevestigen aan de negatieve pool van de batterij.

Er zit geen aan/uit-schakelaar op deze montage. Om de LED uit te schakelen, moet u de ketting openen door de negatieve draad uit het batterijpakket te trekken.

En dat is alles.

Stap 5: Testen en afstemmen

Zoals je op de close-up foto kunt zien, heb ik twee hele kleine ringetjes koperdraad op de GND- en VDD-pinnen gesoldeerd. Het doel hiervan is om dit "elektronische" sieraad aan de ketting te bevestigen.

Voor de eerste test gebruikte ik alleen het koperdraad als ketting. De messingdraad is nodig om elektrische contacten te verzekeren, maar is niet voldoende. De messingdraad is te licht in gewicht en de batterij achter de nek is te zwaar in vergelijking met de LED aan de voorkant. Dus ik moest een echte ketting gebruiken om de batterij op zijn plaats te houden.

Je moet de ketting in twee delen van gelijke lengte scheiden en die twee delen op de juweelringen sluiten.

Ik heb de koperdraad in elke lus van de ketting gedraaid. De draad is bijna onzichtbaar en zorgt voor zowel de elektrische geleiding als de stijfheid van de hele constructie.

Een andere manier om de elektrische geleiding te maken zou zijn om roestvrije geleidende draad te gebruiken, die je voor een paar dollar op Adafruit kunt vinden.

Op de video zie je de JeweLED in actie.

Genieten van!

Zie het in actie