Jak dodać panel słoneczny w projektach z Arduino

Jednym z możliwych rozważanych przeze mnie rozszerzeń dla Bike Pixel jest dodanie modułu umożliwiającego ładowanie poprzez panel słoneczny. W teorii możemy zasilać nasze projekty Arduino poprzez bezpośrednie podłączenie panelu słonecznego. Jeżeli mamy jakieś układy stabilizujące prąd i dużo słońca świecącego na panel, to nie powinno być z tym problemu. Jednak w momencie, gdy energia dostarczana przez panel będzie niewystarczająca, nasze urządzenie przestanie działać.

Zdjęcie ze zbliżeniem na panele fotowoltaiczne zainstalowane na dachu domu.
Zdjęcie panelu słonecznego na dachu domu, zrobione podczas wakacji.

Dlatego w naszych projektach Arduino, oprócz panelu słonecznego, normą jest użycie baterii, która jest ładowana tak długo, jak długo panel otrzymuje wystarczającą ilość energii ze słońca. Dzięki temu nasz projekt będzie działał, gdy natężenie światła zostanie zmniejszone. Konfiguracja układu będzie bardzo podobna do tej używanej do zasilania Arduino za pomocą baterii LiPo. W tym przypadku dołożymy jeszcze kilka innych elementów, ze szczególnym uwzględnieniem części związanych z zasilaniem, czyli akumulatora i panelu słonecznego.

(more…)

Zaprezentowany raport o stanie Otwartego Hardware 2021

Po zamknięciu organizacji Open Source Hardware Data (OSHdata) w kwietniu tego roku, wydawało się, że ich działalność w zakresie ilościowego określania rozwoju społeczności Otwartego Hardware dobiegła końca. Na szczęście Open Source Hardware Association (OSHWA), po części przejęło działalność OSHdata. Kilka dni temu zaprezentowali nowy raport o stanie Otwartego Hardware na rok 2021. Prezentują w nim różne statystyki i ciekawe informacje o aktualnym stanie (na dzień 1 lipca) społeczności powiązaną z wolnym hardware. Zeszłoroczny raport sporządzone przez OSHdata koncentrowało się bardziej na komercjalizacji otwartych projektów. Tegoroczny raport poświęcony jest społeczności i wpływowi wolnego sprzętu na ich człąków. Poniżej przedstawiam podsumowanie najważniejszych punktów.

Eksperymenty z elektroniką i dźwiękiem. Chris Obrist z Unsplash.
(more…)

Po prostu załóż kask

Jeszcze ważniejsze od dobrego oświetlenia rowerowego (np. Bike Pixel 😉 ), dobry kask powinien być naszym podstawowym środkiem bezpieczeństwa kiedy poruszamy się na rowerze. Dotyczy to zwłaszcza jazdy miejskiej, rekreacyjnej bądź dojazdów do pracy. W takich przypadkach prędkości są mniejsze (zarówno nasze jak i innych pojazdów, które nas otaczają). W razie wypadku energia uderzenia jest znacznie mniejsza i ponoszone obrażenia są znacznie mniej groźne. Z drugiej strony, kask może być mniej przydatny na drogach, gdzie przejeżdżające pojazdy (samochód osobowy, ciężarowy czy pociąg) poruszają się z prędkościami większą niż 90 km/h. W każdym razie noszenie kasku zawsze zmniejsza śmiertelność i powagę obrażeń.

Nawet Darth Vader nosi kask podczas jazdy na rowerze. Ty też powinieneś!
Niech kask będzie z tobą. Zdjęcie wykonane przez Daniela Cheung.
(more…)

Pierwsze korki w pracy z Arduino Pro Mini

Jeśli w którymś z Twoich projektów masz ograniczenia przestrzenne lub energetyczne, jednym z najlepszych rozwiązań jest praca z płytami Arduino Pro Mini. Port USB i część obwodowa konwertera USB do UART zostały usunięte z konstrukcji. W wyniku tego jego wymiary są znacznie zmniejszone. Właśnie dlatego do nowej wersji Bike Pixel myślę o użyciu jednej z tych płyt. Jednak praca z Arduino Pro Mini nie jest taka prosta jak w przypadku innych płyt Arduino. Do wrzucenia naszego kodu trzeba będzie poczynić parę dodatkowych kroków.

Zdjęcie oryginalnej płyty Arduino Pro Mini wyprodukowanej przez firmę sparkfun.
Płyta Arduino Pro Mini (CC by sparkfun).

Obecnie istnieją dwie wersje płyt Pro Mini. Można je znaleźć w wersji 3.3V z procesorem o mocy 8MHz oraz 5V o mocy 16MHz. W obu przypadkach, oprócz zmniejszenia swoich rozmiarów, zużywają mniej energii niż ich starsi bracia (szczególnie w przypadku wersji 3.3V).

(more…)

Raport o stanie rozwiązań Open Hardware

Organizacja Open Source Hardware data (OSHdata) przedstawiła ciekawy raport o obecnym stanie ekosystemu Open Hardware. Raport przedstawia statystyki dotyczące różnych aspektów wszystkich projektów, które uzyskały certyfikat wydawany przez Open Source Hardware Organization (OSHWA). Do lutego 2020 roku (data pobrania danych do analizy) było ich już ponad 400. W raporcie znajdują się m.in. dane dotyczące komercjalizacji projektów, informacje o ich twórcach oraz stosowanych licencjach. Pełny raport jest dostępny na stronie raportu opublikowanej przez OSHdata. Poniżej przedstawiamy najciekawsze z nich.

Ilustracja procesu projektowania projektów Open Hardware.
Proces projektowania Open Hardware. Autor Nicolas Thomas

Komercjalizacja

Jednym z kluczowych punktów podkreślonych w raporcie jest komercjalizacja otwartego sprzętu. Spośród ponad 400 projektów, prawie 60% z nich oferuje obecnie opracowane produkty na sprzedaż. Ponadto, średnia cena sprzedaży tych produktów wynosi 211,47 dolarów (około 830 zł), przy czym cena ponad połowy z nich jest niższa od 35 dolarów (prawie 140 zł). W tym pierwszym przedziale cenowym można znaleźć takie produkty jak czujniki, drukowane części w 3D i akcesoria USB.

Wykres z udziałem projektów Open Hardware skomercjalizowanych oraz zakres cenowy oferowanych produktów. 60 % projektów trafiło na rynek. Średnia cena to 211 USD.
Komercjalizacja projektów Open Hardware. Udział projektów wprowadzonych na rynek oraz ich zakresów cenowych.
(more…)

Tworzenie własnych części do Fritzing

Fritzing jest jednym z najlepszych narzędzi do projektowania i dokumentacji obwodów. Posiada dużą bazę komponentów oraz wiele części tworzonych przez społeczność. Mimo to, czasami nie będziemy mieli do dyspozycji niektórych z tych, które chcemy zintegrować w naszych projektach. W takich przypadkach, tworzenie własnych części dla Fritzing pozwala nam na dodawanie nowych komponentów w oparciu o nasze własne projekty.

W tej chwili pracuję nad projektem przedniej wersji Bike Pixel. Podczas jej projektowania wykorzystałem kilka nowych elementów, takich jak pionowe przyciski (push button). Nie są one dostępne w aplikacji i dlatego musiałem stworzyć swoją własną część żeby być w stanie zaprojektować płytę drukowaną. Ich wymiary są przedstawione na poniższym schemacie:

Projekt i pomiary pionowego przycisku opracowanego w trakcie trwania ćwiczenia, aby pokazać jak wygląda tworzenie własnych części do Fritzing.
Szkic pionowego przycisku.
(more…)

Krótka instrukcja obsługi i główne cechy

Pierwszy prototyp Bike Pixel jest już gotowy od jakiegoś czasu. Jego używanie jest bardzo proste i wystarczy podłączyć go do power banku, aby go uruchomić. Mimo tego, nie zaszkodziłoby zaprezentować małą instrukcję obsługi i jej główne cechy. Model Rear zawiera port USB i trzy przyciski, jak pokazano na poniższym obrazku:

Główne części i funkcje w prototypie Bike Pixel Rear
Części podstawowe w prototypie Bike Pixel Rear
(more…)

Baterie LiPo w projektach Arduino

W następnej wersji Bike Pixel chciałbym zintegrować baterie, tak żeby nie trzeba było polegać na zewnętrznym źródle zasilania. W zasadzie mogłoby się to wydawać trywialne, ale tak nie jest. Akumulatory litowo-polimerowe (lub LiPo) mogą być bardzo niebezpieczne. Jeśli są nieprawidłowo naładowane, przeładowane, przegrzane lub źle przechowywane, mogą wybuchnąć. Na szczęście, aby było nam łatwiej dodać baterie LiPo w naszych projektach Arduino mamy kilka modułów, które mogą wykonać za nas część pracy. Jednym z nich jest moduł TP4056.

Specyfikacja modułu TP4056

Głównym elementem modułu jest układ TP4056. Jest to układ z funkcją programowalnej ładowarki liniowego i stałego napięcia dla akumulatorów LiPo z pojedynczym ogniwem. Moduł integruje również dwa wskaźniki LED stanu ładowania oraz dwa dodatkowe chipy odpowiedzialne za ochronę akumulatora. Chociaż istnieją wersje modułu bez tych układów, w tym przypadku użyłem wersji, która posiada te elementy (są one opisane na poniższym obrazku).

Części w module TP4056
Opis części w module TP4056.

Moduł jest odpowiedzialny za proces ładowania. Najpierw zapewnia stały prąd, aż akumulator LiPo osiągnie 4,2V. Następnie stopniowo zmniejsza natężenie ładowania do mementu pełnego naładowania baterii i kończy cykl ładowania, gdy prąd ładowania spada do jednej dziesiątej zaprogramowanej wartości. Obsługuje napięcia wejściowe do 8V, dzięki czemu może być używany bezpośrednio podłączony do portu USB lub zwykłej ładowarki komórkowej do 1.2A.

(more…)

Zalety i wady klonów Arduino

Jedną z pierwszych rzeczy, które trzeba zrobić, gdy rozpoczynamy nowy projekt Arduino, jest znalezienie wolnej płyty. Następnie musimy odłączyć to, co mieliśmy do niej podłączone, aby zrobić miejsce na nowy pomysł. Oczywiście, ideałem byłoby mieć kilkadziesiąt płyt Arduino, ale to kosztowałoby małą fortunę. Na szczęście mamy możliwość użycia klonów Arduino. Ma to jednak zarówno zalety, jak i wady.

Arduino Nano oryginalny oraz dwa klony.
Oryginalny Arduino Nano (po lewej) wraz z dwoma klonami. Model środkowy to ten sam, który znajduje się w pierwszym prototypie Bike Pixel Rear. Ten po prawej stronie jest całkowicie zmodyfikowany, ponieważ wszystkie elementy są po jednej stronie, dzięki czemu jest najcieńszy.

Podczas realizacji projektu używałem zarówno oryginalnych płyt, jak i klonów. Do testowania i opracowywania pierwszych pomysłów pracowałem z oryginalnymi płytami Arduino UNO oraz Nano. Do ostatecznego montażu prototypu wybrałem klon, lutując bezpośrednio połączenia i komponenty.

(more…)

Bike Pixel certyfikowany jako Open Hardware

Bike Pixel jest już oficjalnie projektem certyfikowanym przez Open Source Hardware Association (OSHWA). Misją tej organizacji non-profit jest promowanie sprzętu typu open source. W tym celu corocznie organizuje różne wydarzenia, takie jak Open Hardware Summit, wydaje własne certyfikaty i prowadzi archiwum projektów certyfikowanych jako Open Hardware.

Pieczęć certyfikacyjna dla projektu Bike Pixels.

Certyfikacja oferowana przez OSHWA gwarantuje, że dany projekt korzysta z otwartych licencji (w naszym przypadku GPLv3 dla kodu, CERN dla sprzętu i CC BY-SA dla dokumentacji) oraz, że wszystkie pliki źródłowe są dostępne i mogą być swobodnie wykorzystywane do odtworzenia i modyfikowania projektu.

(more…)