Svítící obrázek/nápis z rotujících LED řízený PICem, například do výpletu jízdního kola

www.elweb.cz
Nejdřív Vás bude možná zajímat smysl celé této konstrukce. Žádný není. Vysvětlení je přesto jednoduché. Při každém zkouškovém období mám výčitky svědomí dělat cokoli užitečného, protože si říkám, že bych se měl raději učit na zkoušku, což se stejně nedá pořád. A abych z toho nezcvok, tak kromě projížďky na kole a podobných odreagování vymýšlím a sestavuji nepraktické, bezúčelné věci... a toto je jedna z nich. Výsledný efekt ale přesto dopadl nad má původní očekávání... a tak jsem se rozhodl podělit se o něj i s Vámi.
(Následující konstrukci lze využít v jakémkoli rotujícím kole.)
www.elweb.cz

www.elweb.cz
Princip funkce
www.elweb.cz
V kole je umístěn modul (v tomto případě dva moduly) který se otáčí dostatečnou rychlostí. Modul obsahuje zdroj napětí (2 tužkové baterie), mikrokontrolér, 16 led diod z každé strany (32 celkem) a jazýčkový kontakt. Jazýčkový kontakt je spínač reagující na magnetické pole, který sepne při příblížení permanentního magnetu. Podobný jazýčkový kontakt máte na jízdním kole i u tachometru. Pokud se kolo netočí, zařízení je vypnuté, všechny LED jsou zhasnuté a mikrokontrolér je v režimu spánku, takže se baterie nevybíjejí. Jakmile se modul dostane při otáčení do výchozí polohy, ve které se jazýčkový kontakt na chvíli ocitne naproti stacionárnímu (nepohyblivému) magnetu, tak jazýčkový kontakt sepne. Tím mikrokontrolér dostane impuls na pin PB,0. Na tomto pinu je nastaveno v programu přerušení, které probudí mikrokontrolér ze spánku. Na LED se objeví první řádek níže uvedeného obrázku (prvních 16 pixelů). Přibližně po 1ms se na LED diodách zobrazí druhý řádek zmíněného obrázku, za další milisekundu třetí atd. Lidské oko to při dostatečné rychlosti otáčení nepostřehne a vidí pouze celý světelný obraz. CRT monitory také blikají, je to podobný proncip...
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz
Bezpečnostní upozornění
www.elweb.cz
Pokud se Vám dostane nějaký nevhodný předmět mezi výplet kola a rám kola, okamžitě se Vám zablokuje kolo a poletíte. V žádném případě autor tohoto článku neručí za tímto způsobená zranění. Pokud se rozhodnete toto zařízení montovat do výpletu kola, děláte to na vlastní nebezpečí a dělejte to tedy zodpovědně a pořádně. Nedostatečné upevnění může způsobit nepříjemný pád s následky o to horšími, že jej nebudete čekat. Nepodceňujte značnou odstředivou sílu působící na všechny součásti umístěné v kole a rovněž nepodceňujte vibrace, které dokáží časem uvolnit matice a jiné montážní prvky.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz
Upevnění do výpletu
www.elweb.cz
Nejprve si přečtěte odstavec výše... Celou konstrukci jsem upevnil do elektroinstalační lišty o průřezu 40x20mm, kterou běžně koupíte v Obi, Hornbachu nebo i jiném obchodě s větším sortimentem elektroinstalační techniky. Tato lišta je vhodná pro svou ohebnost a odolnost teplotám v širokém rozsahu. Lištu jsem z obou stran spevnil hliníkovým profilem o průřezu 20x2mm (opět koupíte např. ve zmíněném Obi,Hornbachu...). Vše je smontováno několika šrouby M4 se speciálními maticemi s integrovanou vějířovou podložkou (asi se to jmenuje nějak jinak, ale každopádně to zabrání samovolnému povolení, které při jinak otřesech hrozí.). Montáž nemá příliš smysl popisovat, vše je dobře patrné z fotografií. Do ráfku jsem vyvrtal dvě 4mm díry a přišrouboval tak oba moduly k obvodu kola. U osy jsou uchyceny dostatečně pevnými plastovými stahovacími pásky. Tyto pásky jsou provléknuté okolo spodního šroubu a pak kolem celé osy kola. Pro jistotu jsou moduly uchyceny ještě dalšími (už tenčími) pásky k výpletu. Moduly musí být vodotěsné. Musí vydržet déšť, bláto atd. Proto jsem je zatavil po celém obvodu lepicí pistolí a otvor pro baterky zalepil odolnou lepicí páskou. Kolo musí být v každém případě vyvážené, to je další důvod, proč modul nemůže být jen jeden. S jedním modulem by se Vám kolo při 40km/h rozkmitalo naprosto šíleným způsobem. Jeden modul má hmotnost 200g a odstředivá síla je mocná čarodějka... Ideální by bylo použít moduly tři. Tím by nemohlo ani docházet k deformaci ráfku "do vajíčka", ke které ale ani při použití dvou modulů naštěstí nedochází. A také by se do standardního výpletu lépe vešly. Nevím, jestli jste výplet kola někdy blíže zkoumali, ale je prapodivně asymetrický.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz
Frekvence otáčení
www.elweb.cz
Už při otáčení 5 otáček za sekundu je obrázek (text) dobře čitelný, sice bliká, ale to příliš nevadí. Tato frekvence odpovídá jízdě na kole rychlostí zhruba 30km/h. Samozřejmě záleží na obvodu kola. U horských kol je obvod menší, ale zase se na nich nejezdí tak rychle jako na crossových/trackových. O silničním kole ani nemluvím, tam bych nic takového rozhodně nedoporučoval montovat. Aby byl nápis čitelný i při nižší rychlosti je jeden z důvodů, proč jsou ve výpletu moduly dva.
www.elweb.cz

www.elweb.cz
Problém je, že by se při konstatntní (stále stejné) frekvenci (rychlosti) vykreslování obrázku obrázek natahoval a zkracoval podle frekvence otáčení, která se samozřejmě u jízdního kola mění přímo úměrně s rychlostí jízdy. Proto program po vykreslení obrázku spustí jednoduchý časovač a měří čas od konce vykreslení obrázku až po opětovný impuls z jazýčkového kontaktu. Z toho mimo jiné vyplývá, že obrázek nemůže být s tímto programem mikrokontroléru nikdy po celém obvodu kola, ale max. cca po polovině obvodu. Podle naměřeného času pak program upravuje frekvenci vykreslování jednotlivých řádků obrázku.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz
Druhá strana kola
www.elweb.cz
Pro druhou stranu kola musí být jiný obrázek, protože při použití stejného by se zde text zobrazoval zrcadlově.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz
Jak vložit obrázek do mikrokontroléru
www.elweb.cz
K importu obrázku do programu mikrokontroléru jsem použil můj program, který si můžete zdarma stáhnout na elwebu. Program použijte podle návodu v něm obsaženém. Pomůžou Vám i následující printscreeny. Vstupní obrázek doporučuji vytvořit ve Photoshopu v režimu bitové mapy a uložit jako (nikoli uložit pro web!) soubor wbmp. Pak jej otevřete v poznámkovém bloku a postupujete dle zmíněného návodu z programu.
www.elweb.cz

www.elweb.cz
a pro zrcadlově otočený obrázek:
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz
Poznámky závěrem
www.elweb.cz
Opět jsem zapomněl, že pin RA4 mikrokontroléru PIC16F74 je "open drain", takže na plošném spoji chybí u tohoto pinu pull-up rezistor (4k7 mezi pinem RA4 a +) ...bez něj bude příslušná LED trvale svítit.
Program i plošný spoj je navržený pro RC oscilátor. V případě dvou modulů na jednom kole je potřeba použít krystalový oscilátor, protože musejí vykreslovat obrázek přesně stejně. Na plošném spoji i v programu (jen přepsání RC na XT v prvním řádku nebo ruční přenastavení při programování.) se to upraví velmi snadno. Pokud chcete obrázek nahraný v programu mikrokontroléru měnit, použijte níže stažitelný soubor 99.asm. Měli byste si vystačit se základními znalostmi programování PICů. (Pokud si nebudete vědět rady a budete chtít obrázek nahrát a naprogramovat spolu s programem do PICu, kontaktujte mě, pošlete mi obrázek o šířce 16pixelů mailem a za cca 300,-Kč Vám mohu hotový PIC poslat.)
www.elweb.cz

www.elweb.cz
Podle rozsahu frekvence otáčení kola je vhodné volit hodnoty součástek pro oscilátor PICu. Program se totiž dokáže přizpůsobit pouze určitému rozsahu frekvence otáčení (asi stonásobku minimální). Při použití v jízdním kole popsaným způsobem, tedy pro rozsah otáček s rezervou max. do 10 otáček/s je vhodné přibližně: XT: 4MHz / RC: 100pF, 4k7
www.elweb.cz

www.elweb.cz
Zatím jsem za první dva dny s tímto blikačem najezdil několik desítek km (a i poměrně rychle) a žádné problémy se neobjevily. Akorát lidé koukají všelijak... Jestli chcete vidět blikač na živo, stačí být v kterýkoli všední den, (když je rtuť teploměru nad nulou) někde na trase Vokovice-Dejvice. Viz youtube "vokovice dejvice kolo".
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz


obrázek/schéma ve formátu gif
plošný spoj ve formátu gif (spodní strana)
rozložení součástek na plošném spoji ve formátu gif
fotografie/obrázek ve formátu jpg
fotografie/obrázek ve formátu jpg
fotografie/obrázek ve formátu jpg
fotografie/obrázek ve formátu jpg
fotografie/obrázek ve formátu jpg
program pro mikrokontrolér ve formátu hex (stažení: pravé tlačítko > uložit cíl jako)program pro mikrokontrolér ve formátu asm (stažení: pravé tlačítko > uložit cíl jako)