Hackable Kerstkaart & Ornament - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:20

Vakantiekaarten die knipperen en piepen hebben ons altijd gefascineerd. Dit is onze hackbare DIY-versie gemaakt met een ATtiny13A en een paar LED's - druk op de knop om een korte lichtshow in de boom te spelen. We sturen deze dit jaar naar vrienden en familie. Het is een handgemaakt, hackbaar geschenk en het was heel leuk om te bouwen. Deze instructable legt ons ontwerp uit, waarna je de open source-bestanden kunt pakken en je eigen bestanden kunt bouwen.

De kaart is ook een eerbetoon aan Velleman's knipperende kerstboomversieringsset, en een kit-biz verwijzing naar de Adafruit-belofte. (Wist je dat Velleman een nixie tube klok kit heeft? Echt waar!)

Je kunt een kopie van onze kaart kopen bij Seeed Studio. Geassembleerde kaarten zijn ($ 15), en een kit voor avontuurlijke soldeerders is $ 12. U kunt dit artikel met de originele opmaak ook bekijken op DangerousPrototypes.com.

Stap 1: Hardware - ATtiny13A

Het schema en de print zijn gemaakt met de freeware versie van Cadsoft Eagle. Download de nieuwste ontwerpbestanden en firmware op de Google Code-pagina van het project.

AVR ATTINY-13A

Een kleine ATMEL ATtiny13A-microcontroller (IC1) is het brein van het circuit. Eén pin (PWM) knippert met de lampjes, de meeste andere pinnen worden gebruikt voor programmering en voeding. Je zou vergelijkbare effecten kunnen krijgen met een 555-timer of afzonderlijke componenten, maar ons doel is om meer te weten te komen over een nieuwe microcontroller-familie en iets gemakkelijk te hacken te maken.

De ATtiny heeft een 10K pull-up weerstand (R1) nodig om de reset-pin hoog te houden, een mini-tactiele schakelaar (S1) reset de ATtiny door de reset-pin tijdelijk met aarde te verbinden. Een 0.1uF condensator (C1) ontkoppelt de chip van de voeding.

Stap 2: Hardware - Programmering en batterij

ATtiny-microcontrollers worden geprogrammeerd via een zes-pins In System Programming (ISP)-verbinding. De ISP-header is naar de achterkant van de kaart gericht. We hebben een programmeersonde gemaakt om te voorkomen dat een pin-header op het bord wordt gesoldeerd.

De stroom wordt geleverd door een 3 volt, 20 mm lithium-knoopcel (BAT1) aan de achterkant van de printplaat. De houder zou moeten werken met 2025 of 2032 knoopcellen. De ATtiny werkt over een reeks spanningen, tot 1,8 volt.

Stap 3: Hardware - Boom-LED's

Boom LED's

Onze kleine, fonkelende kerstboomlampjes zijn 0805 LED's voor opbouwmontage (LED1-10). Elke LED heeft een stroombegrenzende weerstand (R3-12). We gebruikten weerstanden van 390 ohm, voor ongeveer 3 mA bij 3 volt en 8 mA bij 5 volt tijdens de ontwikkeling. Alle 10 LED's samen gebruiken ongeveer 30mA wanneer ze worden gevoed door de batterij.

30mA is te veel stroom om op de ATtiny-pinnen te voeden of te laten zinken. In plaats daarvan schakelt een NPN-transistor (T1) de massaverbinding van de LED's. Transistors hebben ook een basisweerstand (R2) nodig om te beperken hoeveel stroom er uit de microcontroller-pin wordt getrokken. LED's moeten in de juiste richting worden aangesloten, anders gaan ze niet branden. Through-hole LED's hebben meestal één langere kabel die de positieve toevoerzijde (anode) aangeeft. SMD-LED's hebben een groene rand, en soms een pijl op de achterkant, om de massaverbinding (kathode) aan te geven. Deze grafiek toont de juiste oriëntatie voor elke LED, de aardverbinding moet in dezelfde richting wijzen als de pijl.

Stap 4: Hardware - PCB en onderdelenlijst

Het schema en de print zijn gemaakt met de freeware versie van Cadsoft Eagle. Download de nieuwste ontwerpbestanden en firmware op de Google Code-pagina van het project. De printjes hebben we gemaakt met Seeed Studio's Propaganda service, de extra borden uit onze bestelling staan in de Seeed winkel. We hadden groene PCB's verwacht, maar werden zwart - de uiteindelijke PCB's zullen rood zijn.

We gebruikten via's, componenten en de zeefdruk om een kerstthema te creëren. Dit is onze eerste poging, misschien wordt het een vakantietraditie die we jaar na jaar verbeteren. De uiteindelijke PCB zou zichtbare zilveren via's op de boom moeten hebben, we hebben ze niet groot genoeg gemaakt op het prototype. We hebben ook het jaartal verwijderd, dus als het niet op tijd voor Kerstmis wordt geleverd, kan het later opnieuw worden gebruikt.

Dit is een tweelaagse print met aan beide zijden onderdelen. We begonnen aan de voorkant, met het solderen van grote onderdelen zoals de microcontroller (IC1) en schakelaar (S1), en voegden daarna kleinere passieve elementen toe, zoals weerstanden en condensatoren. De batterijhouder gaat aan de achterkant van de printplaat, we hebben hem als laatste gesoldeerd, zodat het werkoppervlak vlak en stabiel bleef terwijl we aan de voorkant werkten.

Als je de print zelf soldeert, zorg er dan voor dat je een pincet met puntige uiteinden hebt om componenten te plaatsen en vast te houden. Je hebt ook vloeimiddel nodig om alles te laten vloeien en een koperen lont om eventueel extra soldeer op te ruimen. We gebruiken Blu-Tack voor ongeveer al het andere.

Onderdelen lijst

Naam	Hoeveelheid	Waarde (maat)
IC1	1	AVR ATtiny13A (SOIC-8)
C1	1	0.1uf condensator (0805)
T1	1	NPN 200ma+ 100hfe+ transistor (SOT23)
R1	1	10.000 ohm (10K) weerstand (0805)
R2-R12	10	390 ohm (390R) weerstand (0805)
LED1-10	10	LED's, diverse kleuren (0805)
S1	1	Mini tactiele schakelaar (SMD)
KNUPPEL	1	20mm batterijhouder (SMD)
CEL	1	20 mm batterij (CR-2025)

Stap 5: Firmware

De firmware is geschreven in C met behulp van de open source AVR-GCC-compiler met AVRStudio. Download de nieuwste ontwerpbestanden en firmware op de Google Code-pagina van het project. Programmeer de firmware via de 6-pins ISP-programmeerkop met zoiets als de STK500 of USBtinyISP. Even terzijde, we zijn erg enthousiast over het gebruik van een open source compiler voor dit project.

Wanneer er stroom op het circuit wordt aangesloten, voert de ATtiny een eenvoudig programma uit dat de kerstboomverlichting pulseert. Wanneer het programma is afgelopen, slaapt de chip totdat deze wordt gereset door een druk op de knop of door de batterij te vervangen.

Het fading-programma maakt gebruik van softwarematige pulsbreedtemodulatie om de LED's te dimmen. De ATtiny13A heeft hardware PWM, maar voert uit op de ISP-pinnen die al bezet zijn. Het is mogelijk om programmeerpins te delen met andere functies, maar daar waren we bij dit project nog niet klaar voor.

Wanneer het programma is voltooid, gaat de chip gewoon voor altijd slapen. Dit is anders dan veel microcontrollerprogramma's die uit de slaapstand worden hervat na een onderbreking van de pinwissel. Een druk op de knop reset de ATtiny en start het programma opnieuw.

Stap 6: Verder gaan

We hebben veel ideeën voor toekomstige kerstkaarten - meerdere LED-kanalen, van kleur veranderende LED's, geluid, accelerometerbesturing, capacitieve aanraakdetectie, LCD-schermen, epaper, feestelijk gesneden PCB's en meer. We hebben geen bootloader gebruikt in dit project, maar hier is een bespreking van mogelijke opties.

Wat zou jij doen? Heb je hacks voor deze kaart of ideeën voor toekomstige kaarten? Koop er een

Seeed Studio heeft de kaart in elkaar gezet, of als kit. De kit bevat onderdelen voor oppervlaktemontage van 0805-formaat, het is niet voor iedereen. Dit is ons eerste project dat als kit wordt aangeboden, we zijn verheugd om te zien hoeveel mensen geïnteresseerd zijn in een SMD-kit. Dit zal een zeer beperkte oplage zijn, waarschijnlijk 100-200 in totaal, dus wees er snel bij!

• Bouw uw eigen kaart uit onze open source ontwerpbestanden en firmware.
• Een samengestelde kaart kost $ 15 bij Seeed Studio. De printplaat wordt rood. Firmware geprogrammeerd en batterij inbegrepen.
• Een kit kost $ 12 bij Seeed Studio. De printplaat wordt rood. Firmware geprogrammeerd en batterij inbegrepen.

We willen dat bestellingen op tijd voor Kerstmis worden geleverd, maar de kans is groot dat dit niet gebeurt. Seeed Studio werkt al aan een klein aantal kaarten, die de levering moeten versnellen. Hopelijk arriveren ze op tijd voor Kerstmis, maar de levering zal erg krap zijn. We zullen productie-updates posten zodra we ze ontvangen.

Heb een zilveren, soldaat Vakantie!