👩‍👧‍👦 🛕 ⬛️ TinyFL - माइक्रोकंट्रोलर टॉर्च चालक 👪 ✉️ 🍯

हाय हमर!

मैं एक कहानी बताना चाहता हूं कि कैसे मैं एक क्री एक्सएम-एल एलईडी पर एक चीनी हेडलैम्प के हाथों में गया और इसके बाद क्या हुआ।

प्रागितिहास

एक बार, मैंने एक चीनी साइट से एक उज्ज्वल एलईडी के साथ एक टॉर्च का आदेश दिया। टॉर्च काफी एर्गोनोमिक निकला (हालांकि यह आसान हो सकता है), लेकिन इसके चालक ने वांछित होने के लिए बहुत कुछ छोड़ दिया।

यह काफी उज्ज्वल चमकता था, लेकिन ड्राइवर के पास केवल 3 मोड थे - बहुत उज्ज्वल, उज्ज्वल और स्ट्रोब, जिसके बीच स्विच करना एक बटन के स्पर्श पर किया गया था। बस टॉर्च को चालू और बंद करने के लिए, प्रत्येक बार इन 3 मोडों के माध्यम से सॉर्ट करना आवश्यक था। इसके अलावा, यह टॉर्च, जब चालू होता है, तो बैटरी को अंतिम रूप से छुट्टी दे दी जाती है - इसलिए मेरी 18650 डिब्बे की एक जोड़ी गहरे निर्वहन में चली गई।

यह सब असहज और कष्टप्रद था, इसलिए किसी समय मैंने इसके लिए अपना ड्राइवर बनाने का फैसला किया, जो आगे की कहानी होगी।

एक पुराने ड्राइवर के साथ टॉर्च

यहाँ एक टॉर्च है, शायद कई समान के साथ निपटा है

यह मूल चालक की तरह दिखता है

संदर्भ की शर्तें

जैसा कि आप जानते हैं, एक अच्छा परिणाम प्राप्त करने के लिए, किसी भी विकास में अच्छे तकनीकी विनिर्देश होने चाहिए, इसलिए मैं इसे अपने लिए तैयार करने की कोशिश करूंगा। तो, ड्राइवर को चाहिए:

एक बटन की एक छोटी प्रेस (फिक्सिंग के बिना एक बटन) द्वारा चालू / बंद करने में सक्षम होने के लिए। शायद यही मुख्य कारण है कि यह सब शुरू हुआ।
एक सुचारू (स्टेपलेस) ब्राइटनेस को नियंत्रित करें, सबसे चमकीले से - "टर्बो" से "मूनलाइट" जब डायोड को सामान्य रूप से देखा जाए। चमक समान रूप से बदलनी चाहिए।
समय के लिए सेट चमक को याद रखें।
बैटरी चार्ज की निगरानी करें, जब यह लगभग छुट्टी दे दी जाती है (लगभग 3.3 वी) और पूरी तरह से छुट्टी दे दी जाती है (लगभग 2.9%)। विभिन्न बैटरियों के लिए, ये पैरामीटर अलग हो सकते हैं। तदनुसार, ऑपरेटिंग वोल्टेज 2.7 ~ 4.5V की सीमा में होना चाहिए।
2 विशेष मोड हैं - आपातकालीन बीकन और स्ट्रोब (अच्छी तरह से, क्यों नहीं?)
रियर एलईडी को चालू / बंद करने में सक्षम होने के लिए (रात में साइकिल की सवारी करते समय यह सच है, यह मार्कर लाइट की तरह कुछ बाहर निकलता है)।
रिवर्स पोलरिटी और स्टैटिक इलेक्ट्रिसिटी से सुरक्षा रखें। जरूरी नहीं है, लेकिन यह एक अच्छा जोड़ होगा, क्योंकि अंधेरे में आप गलत तरीके से बैटरी को गलत तरीके से डाल सकते हैं।
आकार में मूल चालक से छोटे हों, लेकिन उनमें समान पदचिह्न हों। चीनी ड्राइवर बस विशाल है, इसे बड़ा करना आसान नहीं होगा।

ठीक है, अगर टॉर्च मॉडेड है, तो माइक्रो-यूएसबी कनेक्टर के साथ चार्जर में क्यों नहीं बनाया जाता है? मेरे पास हमेशा ऐसी केबल और यूएसबी चार्जिंग होती है, और मुझे एक देशी बिजली आपूर्ति की तलाश करनी होती है।

लोहा

मुझे Arduino के साथ कुछ अनुभव है, इसलिए AVR परिवार MK पर ड्राइवर बनाने का निर्णय लिया गया। वे व्यापक रूप से उपलब्ध हैं, कार्यक्रम के लिए आसान है, और कम शक्ति (नींद) मोड हैं।

Attiny13a माइक्रोकंट्रोलर को ड्राइवर के "मस्तिष्क" के रूप में चुना गया था - यह सबसे सस्ता Atmel MCs (अब माइक्रोचिप द्वारा अवशोषित) में से एक है, इसमें बोर्ड पर सब कुछ है - एक बटन और एक एलईडी कनेक्ट करने के लिए एक GPIO, एक PWM सिग्नल उत्पन्न करने के लिए एक टाइमर, मापने के लिए एक ADC। वोल्टेज और EEPROM मापदंडों को बचाने के लिए। केवल 1 केबी फ्लैश मेमोरी उपलब्ध है (लेकिन टॉर्च के लिए कितना आवश्यक है), साथ ही साथ 64 बी रैम और ईईपीआरओएम की समान मात्रा।
Attiny13 कई आवास विकल्पों में उपलब्ध है, विशेष रूप से DIP-8 में, जिसे 2.54 मिमी की पिच के साथ नियमित ब्रेडबोर्ड में सीधे डाला जा सकता है।

चूंकि टॉर्च के पीछे से केवल 3 तार चलते हैं, बटन को छोटा करने के लिए मजबूर किया जाता है (लगभग बाद में शॉर्टिंग की असंभवता के बारे में), आपको एलईडी को प्लस में स्विच करना होगा - जिसका मतलब है कि आपको पी-चैनल पोल की आवश्यकता है। मैंने इस तरह के ट्रांजिस्टर के रूप में AO3401 लिया, लेकिन आप SI2323 ले सकते हैं, यह अधिक महंगा है, लेकिन इसमें कम खुला चैनल प्रतिरोध (40 mOhm है, जबकि AO3401 में 60 mOhm है, 4.5 V पर), इसलिए, ड्राइवर कम गर्मी करेगा।

शब्दों से कर्मों तक, मैं एक प्रारंभिक संस्करण ब्रेडबोर्ड पर इकट्ठा करता हूं

यह वर्तमान में प्रोग्रामर से सीधे संचालित होता है, जिसमें 5 V का वोल्टेज होता है (वास्तव में यूएसबी केबल में नुकसान के कारण कम)। एलईडी के बजाय, एक्सएम-एल ने अब तक पैरों पर एक नियमित एलईडी चिपका दिया है और एक उच्च दहलीज वोल्टेज के साथ एक कमजोर ट्रांजिस्टर डाल दिया है।
फिर, अल्टियम डिजाइनर कार्यक्रम में, एक आरेख तैयार किया गया था, जिसे मैंने रिवर्स पोलरिटी और ईएसडी के खिलाफ सुरक्षा के साथ पूरक किया था।

सभी घटकों का विस्तृत विवरण और उद्देश्य

आवश्यक शर्तें:

U1 - 8S1 पैकेज (SSU सूचकांक) में Attiny13a माइक्रोकंट्रोलर

C1 - माइक्रोकंट्रोलर की बिजली की आपूर्ति के लिए डेकोप्लिंग संधारित्र, 0.1 माइक्रोफ़ारड्स, केस 1206 या 0805, तापमान गुणांक X7R के क्षेत्र में होना चाहिए

R1-R2 बैटरी वोल्टेज को मापने के लिए एक अवरोधक विभक्त है, किसी भी रेटिंग को सेट किया जा सकता है, यहां मुख्य अनुपात (750K / 220K, विभाजन अनुपात 4.41) और रिसाव चालू है, जो कि रेटिंग बढ़ने पर अधिक होगा (वर्तमान में यह लगभग 4 μA है)। चूंकि एक आंतरिक आयन का उपयोग किया जाता है (1.1 V, डेटाशीट के अनुसार यह 1.0 V - 1.2 V के बीच हो सकता है), डिवाइडर के आउटपुट पर अधिकतम वोल्टेज 1 V से अधिक नहीं होनी चाहिए। 750/220 के साथ, डिवाइडर के इनपुट पर अधिकतम स्वीकार्य वोल्टेज 4.41 V होगा, जो लिथियम बैटरी के सभी प्रकार के लिए पर्याप्त से अधिक।
मैंने इस कैलकुलेटर का उपयोग करके विभक्त की गणना की ।

R3 - शॉर्ट सर्किट से माइक्रोकंट्रोलर पोर्ट के आउटपुट की सुरक्षा करता है (यदि पीबी 1 को अचानक वीसीसी में खींच लिया जाए, तो एक बड़ा करंट पिन से होकर बहेगा और एमसी जल सकता है)

R4 - RESET MK को सत्ता में खींचना, इसके बिना, पिकअप से रिबूट संभव है।

Q1 - SOT-23 पैकेज में पी-चैनल फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर, मैंने AO3401 स्थापित किया, लेकिन उपयुक्त पिनआउट के साथ कोई अन्य (उदाहरण के लिए, SI2323)

आर 7 एक वर्तमान सीमित गेट अवरोधक है। चूंकि ट्रांजिस्टर के गेट की एक निश्चित क्षमता होती है, जब इस क्षमता को चार्ज करते हैं, तो एक बड़ा वर्तमान पिन से गुजर सकता है और पिन विफल हो सकता है। आप इसे 100-220 ओम के क्षेत्र में सेट कर सकते हैं (यह अब नहीं होना चाहिए, ट्रांजिस्टर लंबे समय तक आधे-बंद राज्य में होना शुरू हो जाएगा, और, परिणामस्वरूप, यह अधिक गर्मी देगा)

R6 - अवरोधक पुल-अप शटर को शक्ति के लिए। यदि PB0 एक उच्च-प्रतिबाधा स्थिति में चला जाता है, तो तर्क 1 को इस अवरोधक के माध्यम से गेट Q1 पर स्थापित किया जाएगा और ट्रांजिस्टर को बंद कर दिया जाएगा। कोड में या प्रोग्रामिंग मोड में त्रुटि के कारण ऐसा हो सकता है।

डी 2 - "लॉकिंग" डायोड - वोल्टेज के लिए अनुमति देता है "सैगिंग" (जब एलईडी पूरी चमक में एक छोटी अवधि के लिए चालू हो जाती है) थोड़ी देर के लिए संधारित्र से एमके को खिलाने के लिए, यह रिवर्स पोलरिटी से भी बचाता है।
आप न्यूनतम वोल्टेज ड्रॉप के साथ SOD323 पैकेज में कोई भी Schottky डायोड डाल सकते हैं, मैंने BAT60 डाला।

प्रारंभ में, बिजली की आपूर्ति के रिवर्स पोलरिटी के खिलाफ संरक्षण क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर पर बनाया गया था (इसे लूट द्वारा बनाए गए बोर्डों पर देखा जा सकता है)। वायरिंग के बाद एक अप्रिय विशेषता सामने आई - जब लोड चालू हुआ, तो वोल्टेज में गिरावट आई और एमके रिबूट हो गया, क्योंकि फील्ड वर्कर विपरीत दिशा में करंट को सीमित नहीं करता है। सबसे पहले मैंने वीसीसी और जीएनडी के बीच एक 200 यूएफ इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर मिलाया, लेकिन इसके आकार के कारण मुझे यह समाधान पसंद नहीं आया। मुझे ट्रांजिस्टर को मिलाप करना था और इसके स्थान पर एक डायोड डालना था, क्योंकि एसओटी -23 और एसओडी -323 में समान आयाम हैं।

कुल, सर्किट में केवल 10 घटक हैं जो स्थापना के लिए आवश्यक हैं।

वैकल्पिक घटक:

R5 और D1 बैकलाइट (LED2) के लिए जिम्मेदार हैं। R5 की न्यूनतम रेटिंग 100 ओम है। उच्च रेटिंग, कमजोर बैक एलईडी जलाया जाता है (यह पीडब्लूएम के बिना, निरंतर मोड में चालू होता है)। डी 1 - 1206 के मामले में कोई भी एलईडी, मैं हरा डालता हूं, क्योंकि नेत्रहीन वे दूसरों की तुलना में एक ही धाराओं में उज्जवल होते हैं।

डी 3 और डी 4 सुरक्षात्मक डायोड (टीवीएस) हैं, मैंने SOD323 पैकेज में PESD5V0 (5.0V) का उपयोग किया। डी 3 एक बटन द्वारा - बिजली, डी 4 द्वारा ओवरवॉल्टेज से बचाता है। यदि बटन एक झिल्ली द्वारा कवर किया गया है, तो इसमें कोई विशेष अर्थ नहीं है। संभवतः द्वि-दिशात्मक सुरक्षात्मक डायोड का उपयोग करना सार्थक है, अन्यथा, जब ध्रुवीयता उलट जाती है, तो उनके माध्यम से प्रवाह होगा और वे बाहर जलेंगे (एक द्वि-दिशात्मक सुरक्षात्मक डायोड के सीवीसी देखें)।

सी 2 - ए (1206 के समान) के मामले में एक टैंटलम संधारित्र, यह तब सेट करने के लिए समझ में आता है जब ड्राइवर अस्थिर होता है (आपूर्ति वोल्टेज एलईडी के उच्च स्विचिंग धाराओं पर निचोड़ा जा सकता है)

आकार 0603 के सभी प्रतिरोध (मेरे लिए, यह मैनुअल सोल्डरिंग के लिए एक पर्याप्त सीमा है)

घटकों के साथ सब कुछ स्पष्ट है, आप उपरोक्त योजना के अनुसार एक मुद्रित सर्किट बोर्ड बना सकते हैं।
पहली बात यह है कि भविष्य के बोर्ड के एक 3 डी मॉडल का निर्माण करना है, साथ ही छेद - आईएमएचओ, Altium डिजाइनर में यह पीसीबी की ज्यामिति निर्धारित करने का सबसे सुविधाजनक तरीका है।
मैंने पुराने ड्राइवर और उसके बढ़ते छेद के आयामों को मापा - बोर्ड को उनसे जुड़ा होना चाहिए, लेकिन छोटे आयाम हैं (बहुमुखी प्रतिभा के लिए, अचानक आपको इसे कहीं और बनाना होगा)।
यहां एक न्यूनतम न्यूनतम 25x12.5 मिमी (पहलू अनुपात 2: 1) के आसपास कहीं भी निकला है, जिसमें दो शिकंजा के साथ 2 मिमी के व्यास के साथ दीपक शिकंजा देशी शिकंजा के साथ संलग्न है।

मैंने SolidWorks में एक 3D मॉडल बनाया, फिर STEP के रूप में Altium Designer को निर्यात किया।
फिर मैंने बोर्ड पर घटकों को रखा, कॉर्नर में संपर्क बनाया (यह जमीन को मिलाप करने के लिए अधिक सुविधाजनक और आसान है), केंद्र में रखा गया Attiny13, एलईडी संपर्कों के करीब ट्रांजिस्टर।
मैंने बिजली की पटरियों को फैलाया, शेष घटकों को रखा जैसा कि यह निकला और सिग्नल पटरियों को विभाजित किया। मेमोरी कनेक्ट करने की सुविधा के लिए, मैं इसके लिए अलग संपर्क लाया, जो बैटरी संपर्कों को डुप्लिकेट करता है।
मैंने सभी तारों को (एक जम्पर के अपवाद के साथ) शीर्ष परत पर बनाया - ताकि LUT के साथ घर पर एक बोर्ड बनाने में सक्षम हो।
सिग्नल पथों की न्यूनतम चौड़ाई 0.254 मिमी / 10 मील है, बिजली वालों की अधिकतम चौड़ाई जहां संभव है।

यह कैसे वायर्ड बोर्ड Altium डिजाइनर में दिखता है

अल्टियम डिजाइनर के पास यह देखने का अवसर है कि बोर्ड 3 डी में कैसे दिखेगा (इसके लिए आपको सभी घटकों के लिए मॉडल की आवश्यकता है, जिनमें से कुछ को आपको खुद बनाना होगा)।
शायद यहां कोई कहेगा कि ट्रेसर के लिए 3 डी मोड की आवश्यकता नहीं है, लेकिन मेरे लिए व्यक्तिगत रूप से यह एक सुविधाजनक कार्य है जो सोल्डरिंग की सुविधा के लिए घटकों के प्लेसमेंट की सुविधा प्रदान करता है।

लेखन के समय, बोर्ड के 3 संस्करण बनाए गए थे - पहला LUT के लिए, दूसरा औद्योगिक विनिर्माण के लिए और तीसरा, कुछ सुधारों के साथ अंतिम।

बोर्ड बनाना

घर का रास्ता

LUT - लेजर-इस्त्री तकनीक, कागज से तांबे में टोनर को परिवर्तित करके प्राप्त मास्क पर नक़्क़ाशी का उपयोग करके सर्किट बोर्ड बनाने की एक विधि। यह विधि इस ड्राइवर जैसे सरल, एकल-पक्षीय बोर्डों के लिए महान है।
इस तकनीक पर नेटवर्क के बहुत सारे लेख हैं, इसलिए मैं विवरण में नहीं जाऊंगा, लेकिन केवल आपको संक्षेप में बताऊंगा कि मैं यह कैसे करता हूं।

पहले आपको एक टेम्पलेट तैयार करने की आवश्यकता है जो थर्मल पेपर पर मुद्रित होगी। मैं PDF में top_layer लेयर निर्यात करता हूं, मुझे एक वेक्टर इमेज मिलती है।

चूंकि बोर्ड छोटा है, इसलिए यह कई बार बड़े आयामों के साथ पीसीबी का एक टुकड़ा लेने के लिए समझ में आता है और वह करता है जिसे उद्योग पैनलिंग कहता है।
इन उद्देश्यों के लिए, CorelDraw बहुत सुविधाजनक है, लेकिन आप किसी अन्य वेक्टर संपादक का उपयोग कर सकते हैं।
मैं दस्तावेज़ पर टेम्पलेट्स की प्रतियां लगाता हूं, मैं बोर्डों के बीच 0.5-1 मिमी अंतराल बनाता हूं (यह जुदाई विधि पर निर्भर करता है, उस पर अधिक बाद में), बोर्डों को सममित रूप से स्थित होना चाहिए - अन्यथा उन्हें अलग करना मुश्किल होगा।

मैं इकट्ठे पैनल की तुलना में थोड़ा बड़ा आयामों के साथ एक तरफा पीसीबी का एक टुकड़ा उठाता हूं, साफ और नीचा (मैं इरेज़र के साथ रगड़ना पसंद करता हूं और फिर शराब के साथ)। मैं थर्मल पेपर पर नक़्क़ाशी के लिए एक टेम्पलेट प्रिंट करता हूं (यहां यह महत्वपूर्ण है कि टेम्पलेट को दर्पण करना न भूलें)।
एक लोहे और धैर्य की मदद से, धीरे से कागज पर पथपाकर, मैं इसे टेक्स्टोलाइट में अनुवाद करता हूं। मैं इंतजार करता हूं जब तक कि यह ठंडा न हो जाए और सावधानीपूर्वक कागज को छील दें।
तांबे के मुक्त क्षेत्र (टोनर के साथ लेपित नहीं) को वार्निश या टैप किया जा सकता है (तांबे का छोटा क्षेत्र, तेजी से शिथिल प्रतिक्रिया)।

इस तरह के एक घर चौखटा - बोर्ड की एक बड़ी संख्या विनिर्माण दोषों के लिए क्षतिपूर्ति कर सकती है

मैं हाइड्रोजन पेरोक्साइड के एक समाधान में साइट्रिक एसिड के साथ बोर्डों को जहर देता हूं, यह सबसे सस्ती तरीका है, हालांकि यह बहुत धीमा है।
अनुपात निम्नानुसार हैं: पेरोक्साइड के 100 मिलीलीटर के लिए 3% साइट्रिक एसिड का 30 ग्राम और नमक का लगभग 5 ग्राम है, यह सभी मिलाया जाता है और टेक्स्टोलिट के साथ एक कंटेनर में डाला जाता है।
घोल को गर्म करने से प्रतिक्रिया तेज हो जाएगी, लेकिन टोनर को छीलने का कारण हो सकता है।

अज्ञात रासायनिक जादू शुरू होता है: तांबे को बुलबुले के साथ कवर किया जाता है, और समाधान एक नीली टिंट पर होता है

कुछ समय बाद मैं etched बोर्ड को बाहर निकालता हूं और टोनर को साफ करता हूं। मैं इसे किसी भी सॉल्वैंट्स से नहीं धो सकता हूं, इसलिए मैं इसे यांत्रिक रूप से ठीक दानेदार एमरी पेपर के साथ हटा देता हूं।

अब यह बोर्ड को टिन करता है - इससे टांका लगाने में मदद मिलेगी और तांबे को ऑक्सीकरण से बचाने और सोल्डरिंग की सुविधा मिलेगी। मैं गुलाब मिश्र धातु के साथ टिनिंग पसंद करता हूं - यह मिश्र धातु लगभग 95 डिग्री के तापमान पर पिघला देता है, जो इसे उबलते पानी में टिनडेड करने की अनुमति देता है (हाँ, शायद टिनिंग के लिए सबसे विश्वसनीय रचना नहीं है, लेकिन घर में बने सर्किट बोर्ड के लिए)।

टिनिंग के बाद, मैं एक बोर्ड ड्रिल करता हूं (संपर्कों के लिए मैं कार्बाइड ड्रिल्स f1.0 का उपयोग करता हूं, कूदने वालों के लिए - f0.7), मैं एक अन्य उपकरण की कमी के लिए एक ड्रैमेल के साथ ड्रिल करता हूं। मैं धूल के कारण टेक्स्टोलाइट को काटना पसंद नहीं करता, इसलिए, ड्रिलिंग के बाद, मैंने एक बोर्ड चाकू के साथ बोर्डों को काट दिया - दोनों तरफ मैं एक लाइन में कई कटौती करता हूं, फिर इसे एक कट में तोड़ देता हूं। यह उद्योग में उपयोग किए जाने वाले वी-कट विधि की याद दिलाता है, केवल एक चीरा द्वारा बनाया गया चीरा है।

यह सोल्डरिंग के लिए तैयार बोर्ड जैसा दिखता है

जब बोर्ड तैयार हो जाता है, तो आप घटकों को वायर करना शुरू कर सकते हैं। सबसे पहले, मैं एक trifle मिलाता हूं (प्रतिरोधों 0603), फिर बाकी सब कुछ। प्रतिरोध एमके से सटे हुए हैं, इसलिए रिवर्स ऑर्डर में टांका लगाना समस्याग्रस्त हो सकता है। टांका लगाने के बाद, मैं जांचता हूं कि क्या ड्राइवर को पावर देने के लिए शॉर्ट सर्किट है, जिसके बाद फर्मवेयर एमके शुरू करना पहले से ही संभव है।

फर्मवेयर डाउनलोड करने के लिए तैयार ड्राइवर

औद्योगिक तरीका है

LUT तेज और सस्ती है, लेकिन तकनीक में इसकी कमियां हैं (जैसे लगभग सभी "घर" पीपी निर्माण के तरीके)। एक दो तरफा बोर्ड बनाने के लिए यह समस्याग्रस्त है, पटरियों को खोदा जा सकता है, और आप केवल छेदों को धातु बनाने का सपना देख सकते हैं।

सौभाग्य से, उद्यमी चीनी लंबे समय से औद्योगिक रूप से मुद्रित सर्किट बोर्डों के निर्माण के लिए सेवाएं दे रहे हैं।
अजीब तरह से पर्याप्त है, एक चीनी सिंगल-लेयर बोर्ड में दो-लेयर बोर्ड से अधिक खर्च होंगे, इसलिए मैंने मुद्रित सर्किट बोर्ड में एक दूसरी (नीचे) परत को जोड़ने का फैसला किया। इस लेयर पर पावर पाथ और ग्राउंड को डुप्लिकेट किया गया है। इसके अलावा, ट्रांजिस्टर (निचली परत पर तांबे के बहुभुज) से हीट सिंक बनाना संभव हो गया, जिससे ड्राइवर उच्च धाराओं पर काम कर सकेगा।

Altium Designer में बोर्ड की निचली परत

इस परियोजना के लिए, मैंने PcbWay वेबसाइट पर एक मुद्रित सर्किट बोर्ड का आदेश दिया। साइट के पास उनके मापदंडों, आकारों और मात्रा के आधार पर बोर्डों की लागत की गणना करने के लिए एक सुविधाजनक कैलकुलेटर है। लागत की गणना करने के बाद, मैंने Altium डिज़ाइनर में पहले बनाई गई gerber फ़ाइल को डाउनलोड किया, चीनी ने इसकी जाँच की और बोर्ड उत्पादन में चला गया।

10 TinyFL बोर्डों का एक सेट बनाने में मेरी लागत $ 5 थी। नए उपयोगकर्ता को पंजीकृत करते समय, पहले आदेश के लिए $ 5 की छूट दी जाती है, इसलिए मैंने केवल शिपिंग के लिए भुगतान किया, जिसकी लागत भी लगभग $ 5 है।
इस साइट पर परियोजना को सार्वजनिक डोमेन में रखने का अवसर है, इसलिए यदि कोई इन बोर्डों को ऑर्डर करना चाहता है, तो आप बस इस परियोजना को टोकरी में जोड़ सकते हैं।

कुछ हफ़्ते के बाद, वही बोर्ड मेरे पास आए, केवल ~~krasivenkie~~ औद्योगिक रूप से निर्मित। वे केवल फर्मवेयर के साथ अनज़िप और भर सकते हैं।

कार्यक्रम (फर्मवेयर)

ड्राइवर फर्मवेयर लिखते समय जो मुख्य कठिनाई उत्पन्न हुई, वह फ्लैश-मेमोरी के अत्यंत छोटे आकार के साथ जुड़ी हुई है - Attiny13 में केवल 1024 बाइट्स हैं।
इसके अलावा, चूंकि चमक परिवर्तन सुचारू है, एक गैर-तुच्छ कार्य समान रूप से इसे बदलना था - इसके लिए हमें गामा सुधार करना था।

चालक नियंत्रण एल्गोरिथ्म

ड्राइवर बटन पर एक लघु प्रेस द्वारा चालू करता है, यह इसके द्वारा बंद हो जाता है।
चयनित ब्राइटनेस मोड को शटडाउन की अवधि के लिए संग्रहीत किया जाता है।

यदि ऑपरेशन के दौरान आप एक बटन का डबल शॉर्ट प्रेस (डबल क्लिक) करते हैं, तो अतिरिक्त एलईडी चालू / बंद हो जाएगा।
ऑपरेशन के दौरान एक लंबे प्रेस के साथ, दीपक की चमक धीरे-धीरे बदल जाएगी। बार-बार लंबी प्रेस परिवर्तन दिशा (मजबूत / कमजोर)।

ड्राइवर समय-समय पर बैटरी वोल्टेज की जांच करता है, और यदि यह निर्धारित मानों से कम है, तो उपयोगकर्ता को छुट्टी के बारे में चेतावनी देता है, और फिर एक गहरे निर्वहन से बचने के लिए बंद कर देता है।

चालक एल्गोरिथ्म का अधिक विस्तृत विवरण

जब एमके को बिजली की आपूर्ति की जाती है, तो बाह्य उपकरणों की स्थापना की जाती है और एमके नींद में चला जाता है (यदि STARTSLEEP को परिभाषित किया गया है)। जब ड्राइवर को बिजली की आपूर्ति की जाती है, तो दोनों एलईडी एक निश्चित संख्या में फ्लैश करते हैं यदि STARTBLINKS परिभाषित किया गया है।
नींद। Attiny13 पावर-डाउन मोड में सो जाता है (यह सबसे किफायती मोड है, डेटशीट के अनुसार, एमके की खपत ~ 1 μA होगी), जहां से यह केवल किसी भी रुकावट से बाहर निकल सकता है। इस स्थिति में, यह एक INT0 इंटरप्ट है - एक बटन दबाने (PC1 को तार्किक 0 में सेट करना)।
पीसी 1 पर, एक आंतरिक कमजोर पुल-अप चालू होना चाहिए। एडीसी और तुलनित्र पूरे परिधि से वर्तमान के मुख्य उपभोक्ता हैं, इसलिए उन्हें भी बंद करने की आवश्यकता है। नींद के दौरान, रजिस्टरों और रैम की सामग्री संग्रहीत की जाती है, इसलिए चमक को याद रखने के लिए ईईप्रॉम की आवश्यकता नहीं है।
नींद के बाद, परिधीय और पीडब्लूएम चालू होते हैं और चालक एक अंतहीन चक्र में प्रवेश करता है जिसमें बटन की निगरानी की जाती है और बैटरी वोल्टेज की समय-समय पर जांच की जाती है।
यदि बटन दबाया जाता है, तो समय दबाया जाता है।
4.1। यदि प्रेस छोटा है, तो एक डबल क्लिक अपेक्षित है (यदि BTN_DBCLICK परिभाषित है)।
यदि यह था, तो अतिरिक्त LED2 स्विच
यदि नहीं, तो चरण 2 पर जाएं (नींद)
4.2। यदि प्रेस लंबा है (BTN_ONOFF_DELAY से अधिक) - चमक नियंत्रण मोड सक्रिय है। इस मोड में:
- परिवर्तन की दिशा उलटी है (अधिक / कम) और बटन दबाते समय पीडब्लूएम भरने का% बदल जाता है।
- / (RATE_MAX / RATE_MIN), ;
- n- (AUXMODES_DELAY) , . — ( 25 , 8 ) ( 50, 1 ). , - .
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- BAT_WARNING –
- BAT_WARNING – , . - . , 5 .
- BAT_SHUTDOWN — .2 ().

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, .. , .

, , . , 4.03 R1 = 1M R2 = 330, R = 1330K 4 = 3 .
() 1 . , , ( - — ).

, Arduino C/C++.
, (defines) flashlight.h.
Arduino IDE Attiny13(a) Atmel Studio – , Arduino IDE, .

Arduino IDE

Attiny13 IDE. .
Tools>Board Attiny13(a) Tools>Frequency 1.2MHz.
"" .ino, — . , — Arduino IDE. - , .cpp.
, , *.hex. .

Atmel Studio

IDE flashlight.atsln, — flashlight.h () flashlight.cpp .
— .
F7, ( , , ). debug flashlight.hex, .

USBASP AVRDUDEPROG. GUI avrdude, — . ( Attiny13(a), Fuses read. , , . programm, . flashlight.h

फर्मवेयर अपलोड करने के लिए, प्रोग्राम टैब पर जाएं, फ्लैश लाइन में एचईएक्स प्रारूप (टॉर्च लाइट) में संकलित फर्मवेयर फ़ाइल का चयन करें और प्रोग्राम पर क्लिक करें। फर्मवेयर स्थिति नीचे विंडो में प्रदर्शित की जाएगी। यदि डाउनलोड असफल है, तो यह एक बुरा संपर्क हो सकता है, ऐसा होता है - यह फिर से कोशिश के लायक है। वैसे, इस कारण से STARTBLINKS पैरामीटर बनाया गया था - ड्राइवर को बिजली की आपूर्ति के समय LED2 का एक एकल ब्लिंकिंग प्रोग्रामर के साथ ड्राइवर के संपर्क के संकेत के रूप में कार्य करता है।
USBASP के बजाय, आप फर्मवेयर डाउनलोड करने के लिए Arduino का उपयोग कर सकते हैं, यहां और अधिक विवरण

USBASP प्रोग्रामर एक लूप के साथ क्लिप के माध्यम से ड्राइवर से जुड़ा

USBASP को टिंका से जोड़ने के लिए, मैं 8-पिन SOIC के लिए एक क्लिप का उपयोग करता हूं। बहुत सुविधाजनक डिवाइस नहीं है, आपको संपर्क पकड़ने से पहले 10 मिनट तक पीड़ा देना होगा (शायद मैं सिर्फ एक दोषपूर्ण क्लिप भर में आया था)। एसओआईसी-डीआईपी एडेप्टर भी हैं जहां टांका लगाने से पहले माइक्रोक्रिकिट डाला जाता है और इसमें फर्मवेयर डाला जाता है - यह विकल्प अधिक सुविधाजनक है, लेकिन ड्राइवर-सर्किट को प्रोग्राम करने की क्षमता खो जाती है (यानी, एमके को बोर्ड में सोल्डर करने के लिए फर्मवेयर अपडेट करें)।
यदि यह सब नहीं है, तो आप बस एमके के टर्मिनलों के लिए तारों को मिलाप कर सकते हैं, जो तब अरुडिनो को संलग्न करते हैं।

अंशांकन

चालक और एलईडी से गुजरने वाली धाराएं अधिकतम मूल्यों से अधिक नहीं होनी चाहिए। एक्सएम-एल एलईडी के लिए, यह 3 ए है, ड्राइवर के लिए यह इस्तेमाल किए गए ट्रांजिस्टर पर निर्भर करता है, उदाहरण के लिए, एसआई 323 के लिए अधिकतम वर्तमान लगभग 4 ए है, लेकिन अत्यधिक हीटिंग के कारण कम धाराओं पर ड्राइव करना बेहतर है। अधिकतम चमक पर वर्तमान को कम करने के लिए, RATE_MAX पैरामीटर का उपयोग किया जाता है (#define RATE_MAX xx, जहां xx 0 से 255 तक अधिकतम चमक है)।
एडीसी का कैलिब्रेशन एक अनिवार्य प्रक्रिया नहीं है, लेकिन अगर आप चाहते हैं कि ड्राइवर थ्रेसहोल्ड वोल्टेज की सही निगरानी करे, तो आपको इसके साथ छेड़छाड़ करनी होगी।

गणना माप की उच्च सटीकता नहीं देगी, चूंकि, सबसे पहले, प्रतिरोधक बर्दाश्त (आमतौर पर 1-5%) के भीतर भिन्न हो सकते हैं, और दूसरी बात, आंतरिक आयन में 1.0 से 1.2 वी तक एक बिखर सकता है।
इसलिए, ADC इकाइयों (BAT_WARNING और BAT_SHUTDOWN) में मान सेट करने का एकमात्र स्वीकार्य तरीका, प्रयोगात्मक रूप से इसे वांछित के लिए चुनना है। ऐसा करने के लिए, आपको धैर्य, एक प्रोग्रामर और एक समायोज्य शक्ति स्रोत की आवश्यकता होगी।
मैंने फर्मवेयर में 1000 से BAT_PERIOD मान सेट किया है (प्रति सेकंड एक बार वोल्टेज की जाँच) और धीरे-धीरे आपूर्ति वोल्टेज कम कर दिया। जब चालक ने निर्वहन के बारे में चेतावनी देना शुरू किया, तो मैंने आवश्यकतानुसार BAT_WARNING के वर्तमान मूल्य को छोड़ दिया।
यह सबसे सुविधाजनक तरीका नहीं है, शायद भविष्य में आपको EEPROM में मूल्यों को बचाने के साथ एक स्वचालित अंशांकन प्रक्रिया करने की आवश्यकता है।

टॉर्च विधानसभा

जब बोर्ड तैयार हो गया था और फर्मवेयर बाढ़ गया था, तो आप अंत में पुराने ड्राइवर के स्थान पर रख सकते थे। मैंने पुराने ड्राइवर को अनसॉल्व किया और उसकी जगह एक नया सॉल्व किया।

नया ड्राइवर इस योजना के अनुसार पुराने के बजाय जुड़ा हुआ है

बिजली आपूर्ति में शॉर्ट सर्किट होने की जाँच करने के बाद, मैंने बिजली की आपूर्ति को जोड़ा और संचालन क्षमता की जाँच की। फिर मैंने चार्जिंग बोर्ड (टीपी 4056) को माउंट किया, इसके लिए मुझे चार्जिंग कनेक्टर में एक छेद को थोड़ा ड्रैमेल के साथ ड्रिल करना पड़ा, और इसे गर्म गोंद के साथ तय किया (यह महत्वपूर्ण था कि गोंद कनेक्टर में प्रवाहित नहीं हुआ, इसे वहां से निकालना मुश्किल होगा)।

मैंने बोर्ड को शिकंजा के साथ तेज नहीं किया, क्योंकि मामले में धागा बार-बार घुमा से टूट गया, लेकिन बस उस पर गोंद डाला, टांका लगाने वाले स्थानों में तारों को भी चिपकाया ताकि वे भटके नहीं। मैंने ऐक्रेलिक रंगहीन वार्निश के साथ ड्राइवर और चार्जर को कवर करने का फैसला किया, इससे जंग के खिलाफ मदद करनी चाहिए।

विनिर्माण लागतों का परीक्षण और गणना

सभी ऑपरेशनों के बाद, ड्राइवरों का परीक्षण शुरू करना संभव था। वर्तमान को एक पारंपरिक मल्टीमीटर के साथ मापा गया था, जो इसे बिजली की आपूर्ति के खुले सर्किट से जोड़ता है।

पुराने ड्राइवर की बिजली की खपत (4.04 V पर मापा जाता है):

नींद के दौरान - मापा नहीं
अधिकतम मोड: 0.60 ए
मध्यम मोड: 0.30 ए
स्ट्रोबोस्कोप: 0.28 ए

नए ड्राइवर की बिजली की खपत (4.0 V पर मापा जाता है):

स्लीप मोड में, यह लगभग 4 μA खपत करता है, जो लिथियम-आयन बैटरी के स्व-निर्वहन वर्तमान से बहुत कम है। इस मोड में मुख्य धारा एक रोकनेवाला विभक्त के माध्यम से बहती है।
न्यूनतम मोड में, "चांदनी" लगभग 5-7 एमए है, अगर हम मानते हैं कि एक 18650 सेल की क्षमता लगभग 2500 एमए * एच है, तो हमें लगभग 20 दिनों का निरंतर ऑपरेशन मिलता है । एमके खुद ही कहीं 1.2-1.5 mA (1.2 MHz की ऑपरेटिंग आवृत्ति पर) की खपत करता है।
अधिकतम मोड पर, "टर्बो" - लगभग 1.5 ए का उपभोग करता है, इस मोड में यह लगभग डेढ़ घंटे तक काम करेगा। ऐसी धाराओं पर एलईडी बहुत गर्म होने लगती है, इसलिए यह मोड दीर्घकालिक संचालन के लिए अभिप्रेत नहीं है।
आपातकालीन बीकन - इस मोड में औसतन लगभग 80 mA की खपत होती है, टॉर्च 30 घंटे तक काम करेगी।
स्ट्रोबोस्कोप - लगभग 0.35 ए का उपभोग करता है, 6 घंटे तक काम करेगा।

मूल्य जारी करें

यदि आप चिप और डीप में कलपुर्जे खरीदते हैं, तो लगभग 100 रूबल निकलेंगे (60 रूबल Attiny13, ~ 40 रूबल बाकी ढीले पाउडर)। यह चीन से ऑर्डर करने के लिए समझ में आता है, अगर कई टुकड़े किए जाते हैं - तो एक टुकड़े के संदर्भ में यह सस्ता होगा, चीनी आमतौर पर 10 टुकड़ों या उससे अधिक के बैचों में बेचते हैं।
शुल्क चीन में आदेश दिए जाने पर 10 रूबल (बिना डिलीवरी) के 300 रूबल के क्षेत्र में एक कीमत पर जारी किया जाएगा।
वायरिंग और फ्लैशिंग में एक ड्राइवर को लगभग एक घंटा लगता है।

निष्कर्ष

चीनी टॉर्च बहुत अधिक सुविधाजनक हो गई है, हालांकि अब मुझे इसके यांत्रिकी के बारे में शिकायतें हैं - सामने का हिस्सा बहुत भारी है, और वास्तव में फोकस की आवश्यकता नहीं है।
भविष्य में मैं पावर बटन (फिक्सेशन के साथ) के साथ फ्लैशलाइट के लिए इस ड्राइवर का एक संस्करण बनाने की योजना बना रहा हूं। सच है, मैं इस तरह की परियोजनाओं की प्रचुरता से भ्रमित हूं। क्या आपको लगता है कि यह एक और करने लायक है?

क्लोज़-अप ड्राइवर (संस्करण 2_t)

UPD : Arduino IDE के लिए जोड़ा गया समर्थन।

फर्मवेयर, सर्किट और बोर्ड की वायरिंग के लिए स्रोत कोड अब जीथब पर है, आप इसे यहां डाउनलोड कर सकते हैं: https://github.com/madcatdev/tinyfl_t

TinyFL - माइक्रोकंट्रोलर टॉर्च चालक