Hackbare Weihnachtskarte & Ornament - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:23

Weihnachtskarten, die blinken und piepsen, haben uns schon immer fasziniert. Dies ist unsere hackbare DIY-Version mit einem ATtiny13A und ein paar LEDs - drücken Sie den Knopf, um eine kurze Lichtshow im Baum zu spielen. Wir senden diese dieses Jahr an Freunde und Familie. Es ist ein handgemachtes, hackbares Geschenk und es hat eine Menge Spaß gemacht, es zu bauen. Dieses anweisbare erklärt unser Design, dann können Sie die Open-Source-Dateien greifen und Ihre eigenen erstellen.

Die Karte ist auch eine Hommage an Vellemans blinkendes Christbaumschmuck-Set und eine Kit-Biz-Referenz zum Adafruit-Versprechen. (Wussten Sie, dass Velleman ein Nixie-Röhren-Uhren-Kit hat? Wirklich!)

Sie können eine Kopie unserer Karte im Seeed Studio kaufen. Zusammengebaute Karten kosten (15 US-Dollar) und ein Kit für abenteuerlustige Löter kostet 12 US-Dollar. Sie können diesen Artikel auch in der Originalformatierung auf DangerousPrototypes.com einsehen.

Schritt 1: Hardware - ATtiny13A

Schaltplan und PCB wurden mit der Freeware-Version von Cadsoft Eagle erstellt. Laden Sie die neuesten Designdateien und Firmware auf der Google-Code-Seite des Projekts herunter.

AVR ATTINY-13A

Ein kleiner ATMEL ATtiny13A Mikrocontroller (IC1) ist das Gehirn der Schaltung. Ein Pin (PWM) blinkt die Lichter, die meisten anderen Pins werden für Programmierung und Stromversorgung verwendet. Sie könnten ähnliche Effekte mit einem 555-Timer oder diskreten Komponenten erzielen, aber unser Ziel ist es, eine neue Mikrocontroller-Familie kennenzulernen und etwas leicht zu hacken.

Der ATtiny benötigt einen 10K Pull-Up-Widerstand (R1), um den Reset-Pin hoch zu halten, ein Mini-Tastschalter (S1) setzt den ATtiny zurück, indem er den Reset-Pin vorübergehend mit Masse verbindet. Ein 0,1uF Kondensator (C1) entkoppelt den Chip von der Stromversorgung.

Schritt 2: Hardware - Programmierung und Batterie

ATtiny-Mikrocontroller werden über eine sechspolige In System Programming (ISP)-Verbindung programmiert. Der ISP-Header ist zur Rückseite der Karte ausgerichtet. Wir haben eine Programmiersonde gemacht, um das Löten einer Stiftleiste auf der Platine zu vermeiden.

Die Stromversorgung erfolgt über eine 3 Volt, 20 mm Lithium-Knopfzelle (BAT1) auf der Rückseite der Platine. Der Halter sollte mit 2025 oder 2032 Knopfzellen funktionieren. Der ATtiny funktioniert über einen Spannungsbereich von bis zu 1,8 Volt.

Schritt 3: Hardware - Baum-LEDs

Baum-LEDs

Unsere winzigen, funkelnden Weihnachtsbaumlichter sind 0805 SMD-LEDs (LED1-10). Jede LED hat einen Strombegrenzungswiderstand (R3-12). Wir haben während der Entwicklung 390-Ohm-Widerstände für etwa 3 mA bei 3 Volt und 8 mA bei 5 Volt verwendet. Alle 10 LEDs zusammen verbrauchen etwa 30mA, wenn sie von der Batterie gespeist werden.

30 mA sind zu viel Strom, um an den ATtiny-Pins zu quellen oder zu sinken. Stattdessen schaltet ein NPN-Transistor (T1) den Masseanschluss der LEDs. Transistoren benötigen auch einen Basiswiderstand (R2), um zu begrenzen, wie viel Strom vom Mikrocontroller-Pin gezogen wird. LEDs müssen in die richtige Richtung angeschlossen werden, sonst leuchten sie nicht. Durchsteck-LEDs haben normalerweise eine längere Leitung, die die positive Versorgungsseite (Anode) anzeigt. SMD-LEDs haben einen grünen Rand und manchmal einen Pfeil auf der Rückseite, um die Masseverbindung (Kathode) anzuzeigen. Diese Tabelle zeigt die richtige Ausrichtung für jede LED, der Masseanschluss sollte in die gleiche Richtung wie der Pfeil zeigen.

Schritt 4: Hardware - PCB und Teileliste

Schaltplan und PCB wurden mit der Freeware-Version von Cadsoft Eagle erstellt. Laden Sie die neuesten Designdateien und Firmware auf der Google-Code-Seite des Projekts herunter. Wir haben die Platinen mit dem Propaganda-Service von Seeed Studio hergestellt, die zusätzlichen Platinen aus unserer Bestellung sind im Seeed-Shop. Wir haben grüne PCBs erwartet, aber schwarz bekommen - die letzten PCBs werden rot sein.

Wir haben Vias, Komponenten und den Siebdruck verwendet, um ein Weihnachtsthema zu erstellen. Dies ist unser erster Versuch, vielleicht wird es zu einer Urlaubstradition, die wir Jahr für Jahr verbessern. Die endgültige Platine sollte sichtbare silberne Vias auf dem Baum haben, wir haben sie beim Prototyp nicht groß genug gemacht. Wir haben auch das Jahr entfernt, damit es später wieder verwendet werden kann, wenn es nicht rechtzeitig zu Weihnachten geliefert wird.

Dies ist eine zweilagige Leiterplatte mit Teilen auf beiden Seiten. Wir begannen auf der Vorderseite, löten große Teile wie den Mikrocontroller (IC1) und den Schalter (S1) und fügten dann kleinere Passive wie Widerstände und Kondensatoren hinzu. Der Batteriehalter befindet sich auf der Rückseite der Platine, wir haben ihn zuletzt gelötet, damit die Arbeitsfläche flach und stabil blieb, während wir an der Vorderseite arbeiteten.

Wenn Sie die Leiterplatte selbst löten, stellen Sie sicher, dass Sie eine Pinzette mit spitzen Enden haben, um die Komponenten zu platzieren und zu halten. Sie benötigen auch Flussmittel, damit alles fließt, und Kupferdocht, um zusätzliches Lot zu entfernen. Für alles andere verwenden wir Blu-Tack.

Liste der Einzelteile

Name	Menge	Wert (Größe)
IC1	1	AVR ATtiny13A (SOIC-8)
C1	1	0.1uf Kondensator (0805)
T1	1	NPN 200mA+ 100hfe+ Transistor (SOT23)
R1	1	10.000 Ohm (10K) Widerstand (0805)
R2-R12	10	390 Ohm (390R) Widerstand (0805)
LED1-10	10	LEDs, verschiedene Farben (0805)
S1	1	Mini-Tastschalter (SMD)
SCHLÄGER	1	20mm Batteriehalter (SMD)
ZELLE	1	20mm Batterie (CR-2025)

Schritt 5: Firmware

Die Firmware wird in C mit dem Open-Source-Compiler AVR-GCC mit AVRStudio geschrieben. Laden Sie die neuesten Designdateien und Firmware auf der Google-Code-Seite des Projekts herunter. Programmieren Sie die Firmware über den 6-Pin-ISP-Programmierheader mit etwas wie dem STK500 oder USBtinyISP. Nebenbei bemerkt, wir freuen uns sehr darüber, einen Open-Source-Compiler für dieses Projekt zu verwenden.

Wenn der Stromkreis mit Strom versorgt wird, führt der ATtiny ein einfaches Programm aus, das die Weihnachtsbaumbeleuchtung pulsiert. Wenn das Programm beendet ist, schläft der Chip, bis er durch einen Knopfdruck oder Batteriewechsel zurückgesetzt wird.

Das Fading-Programm verwendet eine Software-Pulsweitenmodulation, um die LEDs zu dimmen. Der ATtiny13A verfügt über Hardware-PWM, gibt aber auf den bereits belegten ISP-Pins aus. Es ist möglich, Programmierpins mit anderen Funktionen zu teilen, aber wir waren bei diesem Projekt noch nicht bereit, dies zu tun.

Wenn das Programm abgeschlossen ist, schläft der Chip einfach für immer. Dies unterscheidet sich von vielen Mikrocontrollerprogrammen, die bei einem Pinwechsel-Interrupt aus dem Ruhezustand wieder aufgenommen werden. Ein Tastendruck setzt den ATtiny zurück und startet das Programm erneut.

Schritt 6: Weitermachen

Wir haben viele Ideen für zukünftige Weihnachtskarten - mehrere LED-Kanäle, farbwechselnde LEDs, Ton, Beschleunigungssensor, kapazitive Berührungserkennung, LCD-Bildschirme, E-Paper, festlich geschnittene Leiterplatten und mehr. Wir haben in diesem Projekt keinen Bootloader verwendet, aber hier ist eine Diskussion möglicher Optionen.

Was würden Sie tun? Hast du irgendwelche Hacks für diese Karte oder Ideen für zukünftige Karten? Holen Sie sich einen

Seeed Studio lässt die Karte zusammenbauen oder als Bausatz. Das Kit enthält SMD-Teile der Größe 0805, es ist nicht jedermanns Sache. Dies ist unser erstes Projekt, das als Bausatz angeboten wird, wir sind gespannt, wie viele Leute sich für einen SMD-Bausatz interessieren. Dies wird eine sehr begrenzte Auflage sein, wahrscheinlich insgesamt 100-200, also holen Sie sich Ihre frühzeitig!

• Erstellen Sie Ihre eigene Karte aus unseren Open-Source-Designdateien und Firmware.
• Eine zusammengestellte Karte kostet bei Seeed Studio 15 US-Dollar. Die Platine wird rot. Firmware programmiert und Batterie enthalten.
• Ein Kit kostet im Seeed Studio 12 US-Dollar. Die Platine wird rot. Firmware programmiert und Batterie enthalten.

Wir möchten, dass Bestellungen rechtzeitig zu Weihnachten geliefert werden, aber es besteht eine große Chance, dass dies nicht eintritt. Seeed Studio arbeitet bereits an einer kleinen Anzahl von Karten, die die Auslieferung beschleunigen sollen. Hoffentlich kommen sie rechtzeitig zu Weihnachten an, aber die Lieferung wird wirklich eng. Wir werden Produktionsupdates veröffentlichen, sobald wir sie erhalten.

Haben Sie einen silbernen, lötrigen Feiertag!