Autòpsia Epson Stylus Color 580

100_2762

EL PACIENT
Avui tinc damunt el marbre de les autòpsies un altre exemplar d’impressora d’injecció de tinta de finals dels anys 90. Al contrari que en d’altres ocasions, aquesta vegada és una Epson, concretament una Stylus Color 580. Serà una bona ocasió per veure quines diferències hi ha a nivell intern entre aquesta màquina japonesa, i les més conegudes (per mi) HP, la seva competència ianqui. Des del punt de vista de l’usuari, poques diferències hi ha, les especificacions són molt semblants. Tècnicament, la diferència més gran que hi ha entre les dues és que els cartutxos de recanvi de les HP porten un capçal incorporat; per dir-ho d’alguna manera, cada vegada que canvies la tinta tens un capçal d’injecció nou. A les Epson, el cartutx de tinta només és una capsa de plàstic plena de tinta, cosa que fa encara més difícil justificar-ne el preu.

100_2763

En principi el que ens hauríem de preguntar és de què ha mort el subjecte (en una autòpsia real aquesta és la pregunta que cal contestar). Però és que en realitat no està morta, que jo sàpiga seguia funcionant l’última vegada que la vaig fer servir. El que passa és que n’estava fart, de que se li assequessin les tintes. Aquesta impressora, com totes les d’injecció de tinta, és una porqueria si només la fas servir de tant en tant: cada vegada que la necessites la tinta s’ha assecat, de manera que no imprimeix mai bé. La solució és desembussar-la, gastant un litre d’alcohol i mig de tinta, fer proves i testos i, finalment, passada una hora, imprimir aquella pàgina que tanta falta et feia. Cada dues vegades que facis això has de tornar a comprar cartutxos de recanvi, que has gastat fent proves i desembussant; curiosament els dos recanvis junts (negre i colors) valen el mateix que una impressora nova.

100_2764

Potser aquesta explicació us sembli una mica massa radical, però no arriba a explicar ni de bon tros l’odi que tinc a aquestes màquines, a les impressores en general i encara més a les d’injecció de tinta en concret. Per això em deu agradar tant obrir-les i arrencar tots els seus òrgans vitals? Una vegada vaig llegir en un còmic que les impressores eren un invent que l’infern havia enviat a la terra per fer els humans miserables. Em va fer molta gràcia i hi estic quasi completament d’acord, de fet si canviem “l’infern” per “les malvades corporacions multinacionals” (que, de fet, és un sinònim!) ja hi estic d’acord totalment. Digueu-me sinó perquè val el mateix l’impressora sencera que els dos recanvis de tinta. O perquè he de llençar el color groc i el magenta cada vegada que canvio el cartutx del color, només perquè se m’ha acabat el cyan? O perquè el driver de la impressora no em deixa imprimir, dient-me que no tinc tinta negra, si el cartutx es veu mig ple a simple vista? El mateix passa quan el driver no em deixa imprimir una pàgina en blanc i negre perquè se m’ha acabat la tinta de color… Investigueu una mica per internet això de la “obsolescència programada” i de la gran estafa dels recanvis, sobretot en el cas de les impressores hi ha descobriments impactants. Però aquest no és el tema d’avui! Anem per feina, que m’escalfo. Només com a resum de perquè estic a punt de desintegrar una impressora que encara funciona, diré que jo ja fa temps que vaig renegar d’aquesta tecnologia; per mi l’únic ús possible d’una impressora de tinta és una autòpsia. Som-hi!

100_2765

En primer lloc retiro la carcassa superior; és molt fàcil, només cal descollar dos cargols phillips PH1 (estrella). Aquí ja observo una diferència molt important a nivell d’enginyeria del producte: aquesta impressora està construïda de baix a dalt, és a dir, hi ha un xassís inferior que ho porta tot muntat al damunt, i la tapa és només estètica. La seva competència HP està feta al contrari, de dalt a baix, es desmunta la tapa inferior i la resta de coses van muntades a la carcassa superior.

100_2766 100_2767 100_2768

La següent diferència important es troba a l’entrada dels papers. Aquí entren per darrera, a la part superior, i surten per davant; és com si el paper travessés la impressora. En les HP, això és diferent: el paper entra per davant i surt per davant. Tot seguint amb la feina, trec aquesta peça que alimenta els papers i queden moltes coses al descobert. La següent peça en sortir és el rodet que estira el paper, amb el seu suport.

100_2770

Si segueixo el recorregut de la cinta de cables (circuit flexible) que connecta la placa electrònica del darrera amb el capçal, me’n vaig cap a la part del davant; és hora d’extreure el capçal. Aquesta seria la peça clau, on passa tota la màgia. A simple vista es veuen dues coses: la placa de circuit que fa contacte amb la cinta i passa les connexions cap a l’interior del capçal, i els tubs per on baixa la tinta dels cartutxos fins al capçal. Aquí no hi ha res que ens pugui servir, tot això és massa específic.

100_2772 100_2773

Torno al cos principal per extreure dues peces de plàstic que no tenen cap utilitat per mi; tampoc a la impressora no hi feien gaire res, tot sigui dit. Segueixo fent servir el mateix tornavís tota l’estona, cosa que és d’agrair. Ara quasi tot el que queda és metàl·lic, l’estructura de l’eix i ben poca cosa més. Des d’aquí davant es pot alliberar la caixa metàl·lica que conté les dues plaques de circuit imprès. L’estructura de planxa té la meva aprovació absoluta com a dissenyador de producte. De fet, aprofito per dir que tota la màquina està molt ben feta, aquests enginyers japonesos són tot uns professionals!

100_2774
100_2784 100_2788

Com us deia, hi ha dues plaques de circuit, i això m’agrada molt. M’agrada perquè una de les plaques és clarament una font d’alimentació, sense res més. Té entrada directa de xarxa, i és commutada. Amb això ja hi ha una bona colla de diferències amb les HP: les HP que he obert anteriorment porten un transformador extern, i llavors només hi ha una placa. Què vol dir això? En principi, que les Epson són més eficients (per portar una font d’alimentació commutada enlloc d’un transformador), i que les HP són més fàcils de reparar en cas que la font s’espatlli. Només caldria canviar el transformador extern, sense ni tan sols tocar la impressora.

No obstant vull donar un punt a favor dels enginyers japonesos per haver separat en dues plaques l’alimentació i la lògica. Això no sempre passa, i menys encara en aparells d’ús comú a la llar (DVDs, TDTs, etc.), i cal dir que moltes vegades és la causa de fallades i de cares reparacions. Com que la font funciona perfectament, tallo els fils que la uneixen a l’altra placa i la conservo sencera. No se sap mai quan em farà falta, això té molts usos tal com està. Si faig cas de la placa de característiques, la potència que pot donar és d’uns 46W (0.2A a 230V). Deu tenir una sortida de 5V per a la lògica, i una altra amb una tensió molt més alta per als injectors, i potser fins i tot pels motors. El tester confirma les meves suposicions: mesuro +5V, +41.8V, i uns quants GNDs. Com us deia, cap a la caixa. Pel que fa a la placa lògica, després hi entraré en detall, de moment l’aparto i segueixo endavant.

100_2776 100_2779

Ara el que toca és extreure la base de plàstic que hi ha al costat dret, on s’aparca el carro que porta el capçal amb els injectors i els cartutxos de tinta. En aquesta placa hi ha una mena d’escuma que deu servir per absorbir la tinta que cau (amb el que te’n fan pagar, la tinta no hauria d’acabar sobre un paper?). Sota aquesta mena de pàrquing hi ha un motor. El desmunto i em quedo sorprès del que veig: és una bomba peristàltica!

100_2781

Devia servir per buidar la tinta sobrant dels capçals i llençar-la cap a baix, cap a l’escuma que hem vist abans. No deixa de sorprendre’m que hi hagi una bomba, aquí dins. En fi, un motor més que recupero.

100_2785

He arribat a despullar la màquina fins que només queda un conjunt format pel carro que portava els cartutxos, la corretja que el mou, l’eix que el guia, el motor, i l’estructura de planxa que ho suporta tot plegat. Aquest grup no el vull desmuntar, de moment. Després veureu què en faré, anem a veure el botí que tenim, per ara.

100_2790 100_2789

Tenim un motor pas a pas, i una colla de mecanismes, molles i cargols; un tub de silicona, un cable amb connectors a les dues bandes, una anella de goma que sembla tenir molta tracció, eixos prims i un circuit flexible amb molts conductors; una font d’alimentació, una placa que ara analitzarem, i un eix complet amb motor pas a pas, corretja, tensor i estructura de planxa. No està malament.

100_2791

I això és tot el que anirà a la deixalleria, un pilot per al plàstic i un altre de ferro. Millor llençar només això, bo i separat, enlloc de tota una impressora, no?

100_2783

LA PLACA
Tornem a la placa que és el cervell de la màquina, per veure què hi trobem: set xips prou grossos i dos de petits; tota una colla de connectors que no serveixen per res, potser només l’USB; cinc condensadors electrolítics, cap a la capsa; i el que em crida més l’atenció, el que semblen dos transistors de potència muntats sobre un radiador. Hi ha tres o quatre components més en SMD, i vuit diodes molt a prop d’uns xips amb serigrafia blava que fan molta pinta de drivers pels motors (recordeu els diodes del mòdul de l’L298?). A la cara de sota de la placa només hi ha resistències i condensadors en SMD, res valuós.

Per desgràcia, la majoria dels xips deuen ser propietaris, i no trobarem pas res. De totes maneres busquem-los tots al Google, i a veure què surt:

“Epson E09A17RA”, thru-hole, 30 pins -> Desconegut, deu ser propietari. Aquí es queda.
“Epson M40C31HA”, thru-hole, 40 pins, muntat en sòcol -> Desconegut, deu ser propietari. Aquí es queda.
“Epson E05B88NA”, SMD, 144 pins -> Desconegut, deu ser propietari. Aquí es queda.
LB1845, thru-hole, 28 pins, n’hi ha dos, els de la serigrafia blava -> “PWM current controlling stepping motor driver” (és el Sanyo, On Semiconductor també el té però amb 30 pins). El que em pensava. Molt interessant, a la caixa!
GLT41316, SMD, 40 pins -> memòria RAM, 64K x 16 (G-Link). Segurament no en faré res, però me la guardo per si de cas.
Toshiba TMP95C061BF, SMD, 100 pins -> Microcontrolador de 16 bits, 25MHz. Molt bona màquina, però per culpa de l’encapsulat segurament mai no en podré fer res.
Atmel AT93C46 -> Three wire serial EEPROM, 1K. Interessant, a la caixa.
“M 016” -> Microchip SST25VF016B 16 Mbit SPI Serial Flash. Interessant, a la caixa.
“A2023” i “C5611” -> 2SA2023 i 2SC5611, transistors complementaris, molta tensió i intensitat (60V/5A!), de Sanyo. Tan complementaris que comparteixen datasheet. Molt útils, me’ls quedo, amb radiador i tot.

És hora de fer servir l’aire calent per recuperar tot el que val la pena, la placa anirà a la deixalleria. Una bona colla de components que se’n van a la safata.

100_2839

MORTS VIVENTS
Això ha estat tot pel que fa a l’autòpsia de la impressora. Però per avui no en tinc prou, no puc deixar-ho aquí. Les meves ànsies necromàntiques em demanen fer una cosa més… Reviure els morts! En aquest cas, faré servir l’eix que he guardat sencer. El tornaré a la vida, si més no intentaré animar-lo tot ficant-li corrent al cos, com el vell Frankenstein. A veure aquest especímen…

100_2786

Com podeu veure, no hi he deixat gaire res, només el més bàsic: una estructura de planxa metàl·lica que aguanta el motor i un eix tornejat, per on corre el carro que portava el capçal i els cartutxos. També hi ha un motor per moure el carro. Porta un engranatge a l’eix que mou una corretja dentada, que està fixada al carro. Una politja boja a l’altre extrem del recorregut manté la corretja a lloc, i una molla la manté tensada. Res espectacular ni innovador, però sí perfectament efectiu.

A veure el motor: només hi ha una referència, “EM-329”, i li surten quatre cables que acaben en un connector. Evidentment és un motor pas a pas, i diria que bipolar pel fet que té quatre cables. Buscant la referència al Google no n’he trobat el datasheet, però sí que he trobat molta gent que el busca; sembla que no sóc pas el primer que es dedica a desmuntar impressores. Sense les característiques sempre és més difícil, però és igual, ja m’espavilo. En primer lloc tallo el connector, que no en faré res. I ara amb el tester miro la resistència entre els quatre cables, per trobar on van connectades les bobines. Entre l’1 i el 2 està obert, i entre el 3 i el 4 també. Per tant un circuit és entre l’1 i el 3, i l’altre entre el 2 i el 4. En tots dos casos he mesurat 10 ohms de resistència, un valor molt plausible per una bobina d’aquest estil. He dibuixat el croquis per no perdre’m, és aquest:

pinout

Separo els cables (és un multifilar pla) i n’estanyo les puntes, així ho podré provar bé. No tinc ni idea de la tensió que fa servir aquest motor, però ho puc provar. Tenint en compte que les tensions que donava la font d’alimentació de la impressora eren 5V i 41.8V, no deu ser cap altra que una d’aquestes. Com que provar-ho amb la més alta pot ser garantia de fum, seré prudent i començaré a 5V. Tenint en compte la resistència que he mesurat a cada bobina, la corrent no serà massa gran, 500mA (5V / 10 ohms = 0.5A, bàsic!). Amb la font d’alimentació regulada a 5V, faig les combinacions per moure el motor uns quants passos endavant i enrere (us heu llegit l’enllaç de la viquipèdia que us he posat abans, oi?). Per tant funciona bé a 5V, i ara què?

Doncs no se m’acut res més que muntar-hi el mòdul de l’L298 que us vaig presentar fa uns dies, i fer moure el carro amunt i avall. Vam deixar penjat provar-lo amb motors pas a pas, oi? Doncs ara és el moment. Recordem que l’L298 funciona perfectament dins els paràmetres d’aquest motor, fins a 45V i 2A per canal, mentre que aquí farem servir només 5V i 0.5A per canal. Tot bé, doncs, anem a cablejar tot el circuit. La part del motor no pot ser més senzilla: els cables 1 i 3 a una sortida del mòdul, el 2 i el 4 a l’altra. Com a cervell, tornaré a fer servir un Arduino, res més ràpid d’implementar (en realitat és un Boarduino, que va molt millor per fer muntatges en protoboards). Pel que fa al cablejat de l’Arduino, tornarem al primer que vam fer servir en aquella ocasió:

Pin Arduino
Pin mòdul
8
IN1
9
IN2
10
IN3
11
IN4

L’entrada de 5V va connectada a la sortida del regulador del mòdul, i la massa (GND) a la massa del mòdul. Mireu les fotos si teniu algun dubte.

100_2856
100_2857 100_2858 100_2859 100_2860

Amb el hardware resolt, ara és el torn del software. Una mica més i em poso a escriure un programa amb l’IDE de l’Arduino, però quan l’he obert per fer-ho m’he adonat que hi ha un programa d’exemple que m’anirà de conya per fer la prova: es diu “Stepper_oneRevolution”, i el tenim a “exemples -> stepper”. Evidentment aquest programa fa ús de la llibreria “stepper” per a motors pas a pas. A la web de l’Arduino hi ha una tona d’informació al respecte, jo no comentaré res sobre aquest tema per no fer-me redundant. Ni tan sols penjaré el codi aquí, ja que tothom el té.

Malgrat que la prova ha funcionat a la primera, m’he adonat que el motor no acaba de tenir un funcionament prou bo, fa molt soroll i moviments erràtics, com si perdés alguns salts. Deu ser un problema de “setting”, probablement degut a la freqüència dels impulsos, o que no rep la corrent adient (recordeu que el xip que el controlava deia que era “PWM current controlling”?). Provaré “tunejant” alguns valors per acabar-ho de clavar. Una mica de prova i error m’han demostrat que amb 9V funciona millor que amb 5V, i que posar el valor de 90rpm al programa produeix millors resultats que els 60 que porta d’inici. Evidentment el motor no és de 200 passos per volta, però ja em va bé aquest valor per fer anar el carro amunt i avall.

És esgarrifós, els morts caminen de nou! Bé, no cal exagerar, només és l’eix X d’una impressora tornant a moure’s, però ha estat suficient per provar el mòdul de l’L298 en un motor pas a pas i sobre el terreny, en una aplicació pràctica. Aquest podria ser el primer pas d’un CNC de dos eixos per fer un plotter o quelcom semblant? El temps ho dirà…

Saciades les meves necessitats d’autòpsies i d’alçar els morts, m’acomiado fins una altra ocasió, espero que aquesta meva aventura us hagi estat de profit (instructiva) i no haver-me fet (massa) pesat. No deixeu de mirar totes les fotos al set del flickr.

El mòdul del xip L298

Si voleu controlar motors de corrent contínua de baixa potència des d’un microcontrolador o circuit lògic, us farà falta un transistor potent, un mosfet, un darlington, o uns quants de cada. Si el que voleu és que aquests motors vagin endavant i enrere, com per exemple per controlar el moviment d’un cotxe ràdio-controlat o un robot, necessitareu muntar un circuit que es diu “pont en H”. I si el que voleu és tenir tot això integrat en un sol xip que ho té tot controlat, tard o d’hora anireu a parar a l’L298. Aquest integrat és un clàssic entre els constructors de robots d’arreu del món des de fa molt de temps, i no per res, sinó perquè és senzill, barat, robust, i fiable. I a més es troba en format “thru-hole”, el preferit dels aficionats!

dibuix L298N

Anem a veure què fa aquest xip, i com ho fa. El títol del datasheet és “Dual full-bridge driver”, que vindria a voler dir que hi ha dos ponts en H que subministren corrent, si fa no fa. Només cal veure l’esquema intern (“block diagram”) per identificar de seguida els dos ponts, tal com els heu vist a l’enllaç que us he posat de la viquipèdia (Com? Que no ho heu llegit?). A partir d’aquí es tracta de veure quina és la capacitat màxima de l’integrat, sobretot quant a tensió i corrent, ja que els motors, per petits que siguin, s’enfilen de seguida en aquests paràmetres.

Diu la fulla de dades que la tensió màxima que pot controlar l’L298 són 46V, que no és pas poc. La corrent pot arribar a 4A, de manera que amb aquest animalet podem moure motors força importants. Però això no vol dir que podem fer el que volem per sota d’aquests màxims, hi ha altres coses que hem de tenir en compte. Si llegim una mica més avall, veiem que els 4 ampers que dèiem fa uns moments són en realitat 2 per canal, que podem sobrepassar només durant períodes molt curts de temps. I també hem de tenir en compte la potència màxima que dissiparà el xip, 25W. Però aquesta dada porta implícita una condició, la temperatura no pot superar un cert valor. Per això és important que aquests xips portin als nostres muntatges radiadors per mantenir-se freds. Ara no entraré en càlculs ni en teories perquè no és el propòsit d’aquest post ni d’aquest blog, però feu-me cas, quan feu muntatges amb molta potència, tingueu en compte que la temperatura sempre és un factor limitant: és el que al final acaba fregint els components!

Des del punt de vista de l’ús que li podem donar a l’L298, aquests dos ponts H que hi ha integrats al xip es poden fer servir per diverses coses. La més evident és controlar dos motors alhora, però també es poden controlar solenoides, motors pas a pas, i tot el que se’ns acudeixi.

Suposem que us ha agradat aquest xip i el voleu provar, quina seria la manera més senzilla? Doncs comprant un mòdul, és clar! Que no recordeu el meu post al respecte? Us ho recordaré, doncs: es tracta de buscar “L298N module” a l’ebay o l’aliexpress, cercar per tot el món, ordenar per preu i transport, i finalment trobar una cosa com aquesta:

pantalla mòdul L298N ebay

En veureu molts, però no us espanteu que quasi tots són idèntics. Jo per posar la foto aquí n’he triat un a l’atzar; com podeu veure, per menys de tres dòlars ja el tens (2,18€ al canvi d’ara mateix), i a més te l’envien a casa des de l’altra banda del món. He mirat als distribuïdors habituals què em costaria només el xip, aquests són els resultats. Digikey: 3,77€. Farnell: 4,95€. Mouser: 3,74€. Cap d’ells inclou el transport, és clar. Quincalla xinesa, recordeu?

Al final jo en vaig comprar un altre, d’un proveïdor que ja li he comprat altres coses i és ràpid i fiable. Us poso un PDF amb totes les característiques que hi havia a la pàgina de l’article. Si us ho mireu, veureu que l’esquema d’aquest mòdul no deixa de ser el que recomana el datasheet del xip (figura 6, només es representa la meitat del circuit) amb alguns afegits. La part fonamental és el xip L298N en un encapsulat “multiwatt” (que és el que dóna la “N” al final del nom) que dissipa molta potència, junt amb el seu radiador d’alumini negre reglamentari; els vuit diodes recomanats, i connexions per les entrades i sortides. Com a extres hi ha un regulador a 5V amb els seus condensadors i un led indicador, per si volem alimentar el circuit lògic aprofitant la tensió que farem servir pels motors. Hi ha dos “jumpers” o ponts per connectar o desconnectar les potes que permeten els moviments de cada motor, això no cal ni tocar-ho. L’entrada d’alimentació dels motors, que són dos borns (massa i positiu), i un de sortida pels 5V del regulador que ja he esmentat (la massa o GND és comú a l’alimentació dels motors). La resta són dos borns de dos pols cadascun, un per a cada motor, que es troben a cada banda de la placa del mòdul. Tot seguit us explico com ho he cablejat tot plegat, mireu-vos primer les fotos.

tot el conjunt

el boarduino al protoboard el cablejat del mòdul

Com podeu veure, he posat un motor DC a cada born de sortida del mòdul, que podré controlar individualment. Aquests motors provenen de dues impressores de tinta HP que vaig tenir al marbre d’autòpsies fa un temps. Com que no en tinc les característiques, els he provat abans. Sembla que poden anar bé fins a 24V, però no cal forçar-los tant, a més la meva font d’alimentació casolana no puja tan amunt. Els he provat a 12V, que a més de ser un valor molt habitual sembla una tensió segura pels motors. En buit (deixant-los rodar lliurement sense cap càrrega a l’eix) consumeixen uns 60mA. Si intento frenar l’eix amb els dits, provocant fregament, aquesta corrent puja de seguida a uns quants centenars de miliampers. Si freno completament l’eix del motor, la corrent que demana a la font és d’uns 900mA, quasi un amper. Sembla que en tot moment ens trobarem dins els límits segurs del mòdul i de la font (bé, si freno els dos motors alhora no, la font dóna 1,5A com a molt).

Els 12V que surten de la font d’alimentació van directament al mòdul dels motors. A la sortida del regulador del mòdul, que dóna 5V, hi he penjat el meu fidel Boarduino, que faré servir per aquesta prova. Entre l’Arduino i el mòdul de l’L298N hi he posat un cable amb quatre pins, un per cada entrada, que he hagut de fer a mida: una mica de cable pla multifilar que no recordo d’on va sortir, un connector femella tallat a mida (i ben llimat, que l’espai al mòdul és molt just per culpa dels jumpers) i una mica d’estany i tub retràctil. La connexió al protoboard ha estat un moment: els pins que controlaran els motors seran del 8 a l’11, la sortida del regulador del mòdul va al pin “5V” de l’Arduino, i he unit les masses (GND). Finalment és hora de fer un petit programa amb l’IDE de l’Arduino per a provar-ho.

// dosmotors.ino
// escrit per serkeros (serkeros.wordpress.com)
// febrer 2014
// llicencia -> creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0

void setup()
{
  pinMode (8,  OUTPUT);     // establir els pins com a sortida
  pinMode (9,  OUTPUT);
  pinMode (10, OUTPUT);
  pinMode (11, OUTPUT);

  digitalWrite (8,  LOW);   // començar amb els dos motors parats
  digitalWrite (9,  LOW);
  digitalWrite (10, LOW);
  digitalWrite (11, LOW);
}

void loop()
{
  digitalWrite (8,  HIGH);  // engegar motor esquerre
  delay(1000);              // esperar un segon
  digitalWrite (8,  LOW);   // parar motor esquerre
  digitalWrite (10, HIGH);  // engegar motor dret
  delay(1000);
  digitalWrite (10, LOW);   // parar motor dret
  delay(1000);
  digitalWrite (9,  HIGH);  // engegar motor esquerre al reves
  delay(1000);
  digitalWrite (9,  LOW);   // parar motor esquerre
  digitalWrite (11, HIGH);  // engegar motor dret al reves
  delay(1000);
  digitalWrite (11, LOW);   // parar motor dret
  delay(1000);
  digitalWrite (8, HIGH);   // engegar tots dos motors alhora
  digitalWrite (10, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite (8, LOW);    // parar els dos motors
  digitalWrite (10, LOW);
  delay(1000);
  digitalWrite (9, HIGH);   // engegar tots dos motors al reves alhora
  digitalWrite (11, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite (9, LOW);    // parar els dos motors
  digitalWrite (11, LOW);
  delay(1000);
}

Si llegiu el codi font us adonareu que no m’hi he trencat el cap: engegar un motor endavant, després l’altre, després al revés, els dos alhora… Ben senzill, però ja veieu que funciona. Ara imagineu una roda a cada motor i ja teniu el sistema locomotor del vostre primer robot. Fàcil, oi?

Una altra cosa seria que volguéssim controlar la velocitat de gir dels motors, això ja és una mica més complicat, tot i que amb l’Arduino no us penseu que gaire. La manera més fàcil de fer-ho, contra el que pugui semblar, no és regular la tensió als motors; és fer servir impulsos d’amplada controlada, o PWM en anglès. Si no sabeu de què va això del PWM millor que us llegiu l’article de la viquipèdia, però si us fa mandra us en faig un resum ràpid. Es tracta d’un senyal digital (uns i zeros) a una freqüència fixa (ara mateix no importa massa quina, però prou ràpida), dins la qual la proporció de temps de 0 i 1 es pot variar. D’aquesta manera, si és tot zero (0%) el motor està parat; i si és tot 1 (100%) el motor funciona al màxim. La gràcia però és que podem triar qualsevol estat intermig (per exemple, el 50%, en la que hi hauria la mateixa estona de 1 i de 0, o el 75% on hi hauria tres temps d’1 per cada temps de 0). En l’entorn Arduino és molt fàcil implementar el PWM, com ja he dit, només heu de llegir el funcionament de l’ordre “analogWrite”. En essència, el nostre PWM té 8 bits de resolució (podem donar valors de 0 a 255, més precisió que 0,5%). Mireu-vos aquest codi que he escrit i el resultat que ha tingut als motors. Adoneu-vos que hi ha hagut un petit canvi al hardware; com que no tots els pins de l’Arduino poden donar una sortida PWM, he canviat les connexions. Ara un motor es controla pels pins 5 i 6 (abans el feia anar amb el 8 i el 9), mentre que l’altre segueix amb els pins 10 i 11.

canvis al cablejat

// dosmotors_pwm.ino
// escrit per serkeros (serkeros.wordpress.com)
// febrer 2014
// llicencia -> creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0

void setup()
{
  pinMode (5,  OUTPUT);              // establir els pins com a sortida
  pinMode (6,  OUTPUT);
  pinMode (10, OUTPUT);
  pinMode (11, OUTPUT);

  digitalWrite (5,  LOW);            // començar amb els dos motors parats
  digitalWrite (6,  LOW);
  digitalWrite (10, LOW);
  digitalWrite (11, LOW);
}

void loop()
{ int gas;                           // variable on posarem el valor del PWM

  for (gas = 255 ; gas > 0 ; gas--)  // motor esquerre de gas a fons a parat
    {  analogWrite (5, gas);
       delay(20);
    }
  digitalWrite (5,  LOW);            // parar del tot el motor esquerre
  delay(2000);                       // espera dos segons
  for (gas = 255 ; gas > 0 ; gas--)  // ara el mateix en sentit contrari
    {  analogWrite (6, gas);
       delay(20);
    }
  digitalWrite (6, LOW);             // parar del tot el motor esquerre  
  delay(2000);
  
  for (gas = 255 ; gas > 0 ; gas--)  // ara el mateix amb el motor dret
    {  analogWrite (10, gas);
       delay(20);
    }
  digitalWrite (10,  LOW);
  delay(2000);
  for (gas = 255 ; gas > 0 ; gas--)
    {  analogWrite (11, gas);
       delay(20);
    }
  digitalWrite (11, LOW); 
  delay(2000); 
}

Bé, ja veieu que és ben útil, aquest xip; i amb aquest mòdul, resulta molt fàcil incorporar-lo als vostres invents. Jo per part meva en penso encarregar algun més, ja que són molt útils i ràpids d’aplicar. Em faltaria explicar-vos com utilitzar-lo per a controlar un motor pas a pas, però aquestes bestioles ja són figues d’un altre paner i ara no em vull enrotllar més. Ho deixem per un altre dia, d’acord? De moment podeu trobar totes les fotos penjades al flickr, com sempre. A reveure!

Una cosa útil (i molt senzilla)

La majoria de vegades publico entrades en aquest blog que la majoria de vosaltres deveu trobar inútils. Sí, ho sé, són només parides que faig per entretenir-me i passar-m’ho bé. D’altres vegades, molt poques, faig alguna cosa útil. Diuen que la necessitat és la mare de la inventiva, i això és el que ha passat en aquest cas.

Els que feu una mica d’esport a casa coincidireu amb mi que és terriblement avorrit. Jo de tant en tant pedalo amb una vella bici estàtica. De vegades em poso a escoltar música, però per poca estona que hi estigui sempre em sembla que estic perdent el temps. He provat llegir un llibre mentre pedalo, però és molt incòmode i ho acabo deixant; el mateix m’ha passat amb la tablet, em pensava que seria millor, però no. Ho he provat dues vegades i he acabat amb mal d’esquena totes dues. Aquest és el problema i ara és l’hora de resoldre’l.

No ha pas de ser tan difícil, fer un petit suport per posar la tablet, oi? M’ho he mirat una mica, he anat a buscar tot el que em feia falta i m’hi he posat. Cinc minuts després això és el que havia aconseguit.

bici 2
bici 1

Ja sé que no és massa elaborat, però aquesta és la gràcia: senzill i ràpid. Tot plegat només és un tall de perfil de PVC (plàstic) blanc en forma de “U” muntat damunt la cara superior del display. Hi he posat una mica d’adhesiu de doble cara perquè no pugui girar, ja que el perfil només s’aguanta collat amb un cargol que he recuperat d’alguna autòpsia (la cara no és plana, no hi podia posar dos cargols). Per acabar, he passat una mica de veta de roba entre els extrems del manillar. S’aguanta de la manera més fàcil: he tret els taps del tub (aquesta ha estat la part més difícil), hi he ficat una mica de veta a dins, i els he tornat a posar a cops de martell. He provat d’estirar-la, però ha quedat molt ben aguantada. Així no hi haurà perill que caigui la tablet enrera!

bici 3
bici 4

Ara això és el que veig quan m’assec al banc de tortures. A la primera sessió de prova el resultat ha estat excel·lent. La tablet ha quedat a l’alçada justa, és còmoda de fer servir i no es mou ni una mica amb les vibracions de les pedalades. Hi he estat més temps del que és normal (llegint hackaday l’estona passa millor) i no me n’he ressentit a l’esquena. Èxit total!

Us deixo un parell més de fotos perquè veieu el sistema de subjecció. Simplement, la tablet té el gruix perfecte per encaixar al perfil de PVC (crec que era de 10x10mm o 12x12mm) sense que aquest s’obri o pressioni l’aparell. Darrera, la cinta de roba evita que la tablet se’n vagi enrere. I res més, així de senzill.

bici 5
bici 6

Això ha estat tot per avui, aquesta vegada ha estat curt però espero que instructiu. Si us he donat una idea deixeu-me un comentari. Totes les fotos són al flickr, com sempre. Fins la propera!

El lot del cotxe

INTRODUCCIÓ
Qualsevol de vosaltres que hagi nascut als anys setanta reconeixerà immediatament aquest objecte:

Lot 1

Correcte! És un lot de petaca dels que fèiem servir per anar de colònies o d’acampada quan érem petits. No és un clàssic Cegasa o Jupiter de color taronja com aquells, tant de bo; aquesta és una versió més moderna, comprada aquest segle, però no hi ha cap diferència significativa. En aquest cas, és el lot que tinc al cotxe per un cas d’emergència; sempre ha estat a punt, a la guantera, i mai no l’he utilitzat. I només faltaria que l’hagués de fer servir, perquè fa molt poca llum! Però ara us en parlo, de la llum que fa, de moment mirem-lo per dins:

Lot 3

No pot ser més simple, el pobre! Una petita bombeta incandescent dins un reflector de plàstic, una pila de petaca i un conjunt d’interruptor i contactes per a la pila i la bombeta que són més el resultat de la feina d’un enginyer mecànic que no pas un d’elèctric. Veure això em recorda quan vaig començar a remenar l’electricitat, era ben petit: circuits amb bombetes petites, cables, piles de petaca, interruptors casolans fets amb clips… I després van venir els reis amb una joguina anomenada “electro L” i el vici ja va ser total!

electro-l

Tornem al tema, que me’n vaig per les branques. Dins d’aquest lot no hi ha gaire res a comentar, és molt bàsic i a més tothom ho coneix. Llavors a què ve aquesta fixació amb el lot del cotxe? Doncs que fa uns dies el vaig veure i vaig recordar que tinc un led blanc força potent per aquí. Era el moment de començar un nou projecte, ja era hora que el lot fes una mica de llum.

QUATRE NÚMEROS
Abans de començar a esbudellar la víctima, vaig fer una mica de matemàtiques a veure què en podia sortir, de tot plegat. Les piles de petaca són de 4,5V; amb el tester vaig mesurar-hi 4,55V estant el lot apagat, però amb el llum encès la tensió va caure fins a 3,45V. La intensitat que corria pel circuit va ser de 0,49A (també m’ho va dir el tester). Llavors la potència era de 1,7W (P = V·I = 3,45V·0,49A = 1,6905W); tenint en compte l’eficiència típica d’una bombeta incandescent (entre 8 i 12 lúmens per watt), vaig pensar que el lot com a molt podia arribar a emetre la “bestialitat” de 20 lúmens. Amb això no em quedaria pas céc. En un món ideal jo hauria disposat d’un aparell per mesurar l’emissió lluminosa, però només sóc un amateur fent animalades a casa seva, recordeu?

Llavors vaig mirar el led que tenia a les mans. Era un Cree XR-E (una mica antic avui en dia, però encara vigent per segons quins usos), en la seva versió Q4, soldat damunt una petita placa rodona amb cables i pads de dissipació tèrmica. Tot mirant-me el datasheet del led que em vaig baixar de la web de Cree, hi deia que pot donar uns 100 lúmens, que no és poc. Però mirant les característiques elèctriques, i les gràfiques de més avall, vaig veure que li podia treure molt més partit, depenent -és clar- de factors com la corrent o la temperatura. Com que de moment no tenia més dades no podia calcular un número exacte, però ja tenia un punt de partida que superava àmpliament (més de cinc vegades) l’emissió del lot de sèrie. Més endavant ja afinaria els càlculs del led.

PAPER I PROTOBOARD
La primera idea que vaig esbossar em va semblar realment interessant: una bateria lipo que es carregaria per USB (tinc un carregador USB per l’encenedor del cotxe), un circuit carregador, un driver de corrent, i l’esmentat led. Ho tenia tot menys el driver; podria encarregar-lo a ebay o dealextreme, però quina gràcia tindria això? Millor si me’l feia jo!

Lot 10

De sobte vaig recordar una cosa: la tendència a inflar-se, encendre’s i explotar de les bateries lipo, sobretot quan envelleixen, es punxen, es mullen, o s’escalfen. Molt mala cosa per tenir tancada dins el cotxe quan està aparcat a ple sol a l’estiu massa hores! Una mica decebut per haver decidit no fer un lot carregable per USB, amb gran autonomia i lleugeresa, quasi ho vaig deixar estar. Però em vaig conformar alimentant-lo amb piles més normals (vaig trobar un portapiles de 4 AA que hi anava com anell al dit), i vaig seguir endavant. Tenia ganes de fer el driver, sobretot.

I és que una de les coses que feia temps que volia experimentar era fer un driver de corrent per a un led de potència. Estic acostumat a fer servir aquests aparells, en mòdul o en xips integrats, però no fins al punt de fer-ne un partint de zero amb components simples. Vaig recordar que feia temps havia llegit un bon article que parlava d’això; l’havia de tenir guardat en algun lloc, als marcadors de l’ordinador de la feina, o del portàtil, o del fixe, o al vell, o… Ja està, és aquí!

Aquest és l’article que us deia, el vaig trobar a instructables, l’autor és un tal “dan” a qui li agraeixo haver escrit un text tan educatiu (que us recomano llegir sencer, és clar!). De tots els circuits que ens ensenya i explica l’autor, jo em vaig decantar per aquest. No us explicaré com funciona el circuit, perquè ja està molt ben explicat per l’autor. Jo per part meva només us diré que vaig haver de canviar els components que prescriu l’autor pels que tenia aquí a mà; aquest és el croquis que vaig fer, on hi vaig anotar els components que hi vaig posar definitivament.

Lot 2

Com veieu, em va faltar temps per agafar tots els components i muntar el circuit al protoboard. El més difícil de trobar va ser la resistència R2, només la vaig trobar d’1ohm. Una resistència d’aquest valor havia de permetre en teoria una corrent de 500mA a través del led. Suficient per superar de tros els 100 lúmens, però sense arribar al màxim de les possibilitats del led, cosa que hauria provocat massa escalfor. El que no m’agradava era la mida de la resistència, massa gran (no ho sé segur, però dedueixo per la mida que deu ser de 3W o 5W). Vaig fer la prova amb una de normal de 1/4W, però de seguida s’escalfava massa (dues d’iguals en paral·lel li haurien permès passar massa corrent al led, i no en tenia dues de 2ohms). Una resistència metàl·lica de 1,2ohm o 1,5ohm i 1/2W hauria estat ideal, però no la tenia; per no perdre temps, em vaig quedar amb aquest valor. Com podeu veure, aquesta resistència va condicionar la corrent que passa pel led, però he de dir que la primera vegada que vaig engegar el circuit vaig quedar parat de la llum que feia. I a més, la placa del led quasi no s’escalfava.

TORNADA ALS NÚMEROS
La teoria del circuit deia que amb una resistència d’1ohm la corrent haurien de ser 500mA. Tornant al datasheet del led, concretament a la gràfica de corrent vs emissió, vaig veure que amb aquesta intensitat l’emissió estava aproximadament al 125% (el 100%, que són 100 lúmens pel Q4, està caracteritzat a 350mA, una corrent força estàndar pels drivers que corren pel món). Però després calia mirar la gràfica de temperatura vs emissió (on veiem clarament que als leds no els agrada gens la calor), per veure què perdríem. També és típic que els leds es caracteritzin amb 20ºC o 25ºC de temperatura de junció Tj (un lloc on ni tu ni jo arribarem mai a posar una sonda de temperatura, tot s’ha de dir; es troba al bell mig de la unió dels dos semiconductors). Basant-me en l’experiència, la meva sonda de temperatura digital (el dit), i altres criteris subjectius i arbitaris, vaig suposar que la temperatura Tj podria arribar a ser d’uns 60ºC, força segura pel led. Al tacte, la placa no s’escalfava gaire més que uns 40ºC, però recordeu la precisió de la sonda de temperatura! Mirant a la gràfica, els 60ºC que us deia signifiquen que el led dóna el 90% del que donaria a 25ºC. Ja tenia tot el que feia falta per saber quanta llum faria la bestiola: 100·1,25·0,9 = 112,5 lúmens.

Ara que ja tenia el circuit muntat, però, podia mesurar unes quantes dades, per fer-me una idea de la desviació respecte la teoria que us acabo d’explicar. Vaig mesurar una tensió al led de 3,1V (molt bona Vf, que se’n diu), a una intensitat de 540mA. Això volia dir una mica més de llum de la que havia calculat, però no massa important. La tensió a la resistència R2 era de 0,57V, tot i que aquesta dada no és massa important.

PROU NÚMEROS
Però deixem-nos de càlculs i tornem al tema d’avui, el tuning/modding de llanternes!

El següent pas era buidar el lot de tot el que l’havia fet funcionar fins al moment. Fora pila, bombeta, i tots els mecanismes! Necessitava fer lloc per les piles noves, el led, i el circuit. El led havia d’anar enganxat al reflector, però allà hi havia la rosca de la bombeta, que vaig eliminar. Com que el reflector tenia una mena d’anella per posar la bombeta a lloc i el led era molt més baix, vaig tallar aquesta part del plàstic amb el disc de la Dremel. Així va quedar:

Lot 4

Era el moment de trobar un interruptor que hi anés a mida, i per això vaig recórrer a la caixa d’interruptors procedents d’autòpsies. Després de mirar-ne uns quants, en vaig trobar un que no m’obligava a tallar la carcassa de planxa de ferro, i aquest va ser l’escollit. Només caldria un parell de forats i cargols fer fixar-lo al seu nou lloc.

Lot 5

El circuit, ara que ja estava comprovat al protoboard, necessitava una forma més definitiva. Amb un retall de placa perforada l’hi vaig encabir tot, encara que reconec que no em vaig trencar el cap amb la ubicació dels components per reduïr-lo molt. Tan sols el podés encabir a la seva nova ubicació seria suficient, i això vaig fer. En un atac de paranoia, vaig deixar el mosfet i la resistència fora del circuit, per poder-los refrigerar amb la pròpia carcassa. I ja que estava en mode paranoic, vaig aïllar les potes de la resistència amb tub termoretràctil, no fos que un curt amb la planxa provoqués algun problema. L’aspecte de la criatura era aquest:

Lot 6

Vaig enganxar el circuit a la meitat anterior de la carcassa, ja que a la meitat posterior hi volia posar el portapiles. Un parell de talls de cinta aïllant evitarien que les soldadures de darrera el circuit toquessin la carcassa metàl·lica, evitant curtcircuits. I un parell de talls de cinta termoconductora (que alhora és molt bon aïllant, contra el que pugui semblar) van unir la resistència i la pestanya del mosfet a la carcassa. Així estava la cosa de moment:

Lot 7

En aquesta foto heu pogut veure l’interruptor al seu lloc per primera vegada, i un convidat nou. Vaig trobar un petit radiador d’alumini tot rebuscant entre les caixes dels components, i vaig pensar que no li faria cap mal al led, al contrari, si era capaç de ficar-lo a lloc. Però abans de posar el radiador, calia posar el led a lloc. I encara faltaven les piles…

Havia pensat enganxar el portapiles a la carcassa amb cinta adhesiva tipus “velcro”, però vaig veure que era massa gruixuda, i m’aixecaria massa les piles. Com que les piles es podien canviar encara que el portapiles estés fixat, vaig resoldre unir-lo a la carcassa de manera definitiva. Tot presentant el portapiles a la seva ubicació final em vaig adonar que un petit bony a la carcassa (el que per fora permet que es tanqui amb la balda) i el radi interior de la mateixa no el deixaven quedar pla. De manera expeditiva i cruel, vaig tallar una part del portapiles amb el cutter. Perfecte!

Lot 8

Arriba un moment en tot projecte que mereixi anomenar-se així en que s’ha de fer servir la cola calenta. I aquest era el moment! Armat amb la pistola de plàstic de colors horribles, una barra de cola, i la meva pitjor cara de maníac, vaig començar a enganxar coses amb altres coses de manera totalment aleatòria (bé, potser no tant!). Primer va ser el led amb el reflector: una bona anella de cola a tot el voltant, i vaig centrar el led tot mirant per davant mentre la cola es refredava. Cap problema. Tampoc va presentar major dificultats el portapiles, tot i que un excés de cola va atrapar una pila que després vaig haver d’alliberar a cop de cutter. Vaig aprofitar que tenia la pistola calenta per fixar les femelles i els cargols que aguanten el nou interruptor, no fos cas que amb les vibracions del cotxe s’acabessin deixant anar les femelles.

El radiador no acabava de cabre al seu lloc, per tant li vaig doblegar les aletes més llargues amb les alicates, fins i tot algunes les hi vaig tallar. Al final la forma que li va quedar em va agradar molt, deixant a part que servia per ficar-lo al seu lloc. El vaig unir a la part posterior de la placa del led amb la mateixa cinta de doble cara termoconductora que havia fet servir abans. El toc final va ser tallar un dels cables del portapiles al circuit i fer les dues soldadures a l’interruptor. Ja podia dir voilà! Tot seguit us deixo les fotos de l’engendre finalitzat. A la primera encara està obert:

Lot 9

I així és com queda una vegada tancat. L’interruptor es veu diferent, i es veuen els dos cargols que l’aguanten al seu lloc. També us podeu fixar en el led al centre del reflector:

Lot 11

Aquí el veureu millor:

Lot 12

Ja només queda fer una petita comparativa visual de la llum que feia abans i la que fa ara. Malgrat el terme “fotografia” significa literalment dibuixar la llum, quedaríeu sorpresos de la dificultat que té fer fotos de la llum que fa una llanterna. La millor manera que he trobat és encendre el lot en una habitació a les fosques, apuntant al sostre, tant amb la càmera com amb el lot. El resultat no és massa realista, però; malgrat haver desactivat el flash de la càmera, aquesta s’ajusta de manera automàtica per fer-ho el millor que pot en cada cas, per tant potser els ajustos no són els mateixos en cada una de les fotos. Tot i això us puc dir que la comparativa és força justa en les fotos. Feta aquesta advertència, anem-les a veure. A l’esquerra abans (bombeta), a la dreta després (led). Jutgeu vosaltres mateixos.

Lot 13 Lot 14

Una última cosa: sóc conscient que no he inventat res! Segurament algú ja ha fet això mateix abans, i segurament ho ha fet millor. Jo ho he fet només per divertir-me i per tenir un lot que faci més llum. I ho he documentat per si algú vol fer res semblant, o només per passar l’estona llengint com ho he fet. Res més.

Bé, això ha estat tot per avui! Espero que us hagi motivat a agafar el primer lot que trobeu per casa i tunejar-lo amb leds. Com sempre, podeu trobar totes les fotos al flickr. Fins una altra!

Quincalla xinesa

Ara que estem en aquestes festes consagrades a la família, l’amor i l’alegria al consumisme més pur i dur, em sembla que és el moment més adient per fer una petita explicació de la mena de compres que fa algú com jo, i la mena de regals que li encantaria rebre enlloc de colònies, mocadors, o calçotets. No em malinterpreteu, jo faig aquestes compres durant tot l’any, i no només en aquestes dates; el Nadal només ha estat l’excusa per començar a introduir el tema d’avui.

No cal dir que quan parlo de comprar material, vull dir material electrònic, i evidentment, a través de la xarxa. L’època en que podies comprar resistències o condensadors a cada poble mitjà ha passat a la història fa temps. Jo ho havia fet, però mica en mica vaig haver de conduir més i més quilòmetres per comprar els components més habituals com resistències, condensadors, diodes i demés. Comprar la meitat dels xips va esdevenir impossible; fins i tot anant a les dues últimes botigues decents d’electrònica que subsisteixen a tot el meu país (que jo sàpiga), molt lluny de casa meva, no acabes trobant el que busques, en el millor dels casos quelcom similar que t’obliga a canviar tots els teus plans. I llavors t’adones que has perdut quasi tot un dia i 50€ de gasolina per comprar 10€ en components. Sort que sempre ens queda la xarxa.

Si us hagués de recomanar que féssiu compres de material per aquesta afició que compartim, us recomanaria llocs web que tenen productes bons, molt ben documentats, fiables, i amb una assistència al client i una logística que fan posar vermells de vergonya els directius de les millors marques del món. Aquest serà el tema d’un altre dia, perquè avui em vull endinsar en un món molt més insegur, desconegut, fosc i emocionant: el de la quincalla “made in xina”. Deixeu-me que us ho expliqui.

Quan parlo de “quincalla” em refereixo a aquests petits mòduls, eines i aparells de molt baix cost que són de gran ajuda per desenvolupar el nostre projecte a la fase de prototipatge, abans que ens plantegem fer una placa a mida i el software definitiu. Pantalles LCD, bateries lipo, “breakout boards” de xips comercials, arduinos clònics de baix cost, carregadors, reguladors, convertidors dc/dc, drivers de motors i un llarg etcètera. No entrarien en aquesta categoria eines imprescindibles com les estacions de soldadura, els oscil·loscopis, les fonts d’alimentació, ni les plaques de desenvolupament comercials; tot això és massa car per anomenar-ho “quincalla”, i jo personalment no tinc clar si m’arriscaria a comprar-ho segons on, tenint en compte la importància que té per poder treballar en condicions.

Pel que fa al “made in xina”, parlo dels llocs on podem comprar-ho directament, perquè tant si és de marca com si no, haurà estat fabricat a la Xina i/o països propers del sud-est asiàtic. I si és barat encara és més probable, però no hi haurà tants intermediaris, controls de qualitat, transportistes i duaners implicats. Parlo de comprar directament als llocs que ja deveu conèixer, com poden ser dealextreme, aliexpress, miniinthebox i semblants, però sobretot, ebay. Per mi cada dia encara és motiu de sorpresa veure el preu que et pot costar segons què, amb el transport des de l’altra banda del món inclòs. I no parlo de guanyar subhastes, sinó simplement del preu que demana el venedor per comprar-li el producte directament. És clar que el canvi de divisa ajuda molt a obtenir aquesta sensació, però tot i això, no deixa de ser sorprenent.

Com ja us he dit, he fet servir aquest sistema en moltes ocasions, amb resultats molt diversos, i tinc la intenció de seguir-ho fent. He de reconèixer, a més, que estic enganxat; buscar el mateix producte aquí i allà a veure quines diferències hi ha i qui el té més barat; obrir cada dia la bústia esperant veure el petit sobre encoixinat de paper kraft; muntar circuits de prova per saber si funciona o no; deixar comentaris al venedor, donant-li les gràcies o insultant-lo perquè ha passat un mes i mig i no he rebut res… És tot un món, i per mi, molt interessant, divertit i fins i tot emocionant.

Que m’agradi aquest sistema “arriscat” de comprar no vol dir que deixi d’utilitzar les altres fonts que us comentava al principi quan vull un producte fiable, de qualitat, i ben documentat. Simplement no sempre necessito tant, o sigui que em puc estalviar uns diners i fer servir aquest altre mètode. Avui us posaré un exemple d’això que us parlo, una de les meves últimes adquisicions.

modul i2c memoria i rtc

El mòdul del DS1307
El primer exemple d’aquesta sèrie serà un mòdul que conté un RTC (rellotge de temps real, o real time clock). Un RTC, per qui ara estigui fent una cara rara, és un xip que manté l’hora, com un rellotge. Això és important pels nostres circuits que necessiten saber l’hora i el dia que és, ja que els microcontroladors no saben a quin dia viuen. Per ells l’únic temps que coneixen és relatiu, per dir-ho d’una manera quants milisegons han passat des de l’última vegada que han rebut alimentació o han fet un reset; però no si és de dia o de nit, ni si l’any és el 1995 o el 2018. Segur que hi ha un RTC a l’ordinador que ara mateix mires, o dins el teu cotxe, per exemple. Una característica important dels RTC és que segueixen comptant, per tant mantenint l’hora, encara que no rebin corrent. És obvi que necessiten alguna energia per fer-ho, però molt poca; per això és sol fer servir una pila petita. Recordes la pila tipus rellotge que hi ha a la placa base del teu PC?

Un xip molt popular per aquest ús, i relativament fàcil de fer servir, és el DS1307. Hi ha llibreries per Arduino arreu, i es poden trobar moltes explicacions de com funciona a la xarxa. Es comunica utilitzant I2C, la qual cosa vol dir que només faran falta dos pins del nostre micro per obtenir les prestacions que ens dóna. He buscat un mòdul per aquest xip a la xarxa, i he trobat aquest.

“Arduino I2C RTC DS1307 AT24C32 Real Time Clock Module For AVR ARM PIC SMD”

Si us hi fixeu a la pròpia denominació hi ha tota la informació rellevant (tags). Adoneu-vos que la paraula “Arduino” no falla mai en aquesta mena de quincalla. És una bona paraula clau per les vostres cerques a ebay; jo la tinc com a etiqueta per descobrir nous productes, de fet.

Aquest és un dels llocs més barats que he trobat (1,15€ amb transport inclòs!), però no un dels que ofereix més informació. La descripció es redueix a les següents línies:

    Item description:

  • Brand new and high quality.
  • This is the DS1307 Real Time Clock developed by one of our designer waiman.
  • The module comes fully assembled.
  • The DS1307 is accessed via the I2C protocol.
  • Two wire I2C interface.
  • Hour : Minutes : Seconds AM/PM.
  • Day Month, Date – Year.
  • DS1307 based RTC without LIR2032 battery.
  • 1Hz output pin.
  • 56 Bytes of Non-volatile memory available to user.
  • Size: 2.9cm x 2.6cm – 1.14inch x 1.02inch.

Si heu mirat la foto amb atenció, haureu vist dos xips i no un de sol (el DS1307). L’altre és una memòria (Atmel AT24C32), o sigui que aquest mòdul és doble, és a dir, un breakout board per dos xips alhora. Em crida l’atenció que, malgrat al títol de l’article si que hi apareix, a la denominació no hi ha informació ni cap referència a l’altre integrat que hi ha a la placa, la memòria; la descripció és exclusiva pel DS1307. I no és massa informació, és clar, però en aquests casos no espereu gaire més. De fet, l’anglès no només és intel·ligible, sinó que és quasi correcte, i això ja és molt! Un lloc seriós proporcionaria l’esquema (complint un dels requisits més bàsics de l’Open Source Hardware), un manual, datasheets, i potser llibreries, exemples de muntatges i codi font… Però això és ebay i xina, no un lloc seriós de “maquinari de codi obert”, recordes? Ens haurem d’espavilar.

Com que aquests venedors d’ebay porten tots el mateix (i mai no saps qui ho fabrica, és una de les principals característiques de Xina), podem trobar informació millor en altres venedors. El risc que el producte sigui molt diferent és mínim; compareu les fotos i us n’adonareu. Feu la prova, busqueu “DS1307 RTC module” a ebay i ja em direu el què. El xip de memòria no em fa cap falta, però he trobat mòduls semblants que no la porten i valen el mateix, o sigui que agafo aquest i ja està.

modul a dx

Mireu on l’he trobat, també, i és clavat!

Ara fem un “fast-forward” en el temps de quasi un mes i ens situem quan m’arriba el paquet a casa (quasi un mes? us ho havia dit!). Està ben embolicat i ha arribat il·lès, és hora de fer les proves. Per fer-les, és clar, faré servir un Arduino. Però no faré servir la meva venerable Diecimila, ja que la tinc ocupada en una altra cosa que estic fent; ni tampoc l’Arduino Nano, que també el tinc muntat en un protoboard per un altre projecte (sí, sempre ho tinc tot a mitges, començo moltes coses i no acabo res). Faré servir un Arduino Pro Mini clònic (l’original és de Sparkfun) que vaig comprar seguint aquest mateix mètode que us he comentat, i que va arribar fa unes setmanes. Llavors li vaig soldar les tires de pins mascle, però no el vaig arribar a provar, ara serà el moment. Tot plegat ho muntaré en un protoboard molt petit que prové del mateix lloc. Us en poso la referència aquí a sota, per si us interessa. Per cert, quasi me n’oblido! Cal posar-li una pila al mòdul perquè faci la seva feina, al meu cas li he posat una CR2032 que tenia per aquí, de fer-la servir en altres projectes. I per connectar-lo al protoboard cal soldar-li uns pins mascle als forats que porta per aquest ús. És només un moment de soldador.

protoboard a ebay

Protoboards, mai no en tens prous! i si són de colors, millor!

mini arduino a ebay

Sí, tot un Arduino per 2,27€! i amb 32K de RAM, no 16K!

Per començar la prova, he de connectar el mòdul del rellotge amb l’Arduino. El GND i el VCC estan clars, com a mínim des del moment que miro el datasheet i m’adono que el DS1307 accepta els 5V de l’Arduino sense problemes; a partir d’aquí a buscar-se la vida. El primer lloc que he trobat amb una mica de documentació és Adafruit, on hi ha un tutorial, com sempre excel·lent. Segons el tutorial, la connexió l’he de fer als pins A4 i A5; molt fàcil, si no fos perquè són els dos pins que no té el petit Arduino Pro Mini! Després de mirar una bona estona la documentació de la llibreria “Wire” a la web de l’Arduino, arribo a la conclusió que no puc fer servir dos pins que no siguin aquests. Per sort, hi ha dos forats a la placa d’on puc treure l’accés a aquests dos pins. El problema és que aquests forats no estan alineats amb els forats del protoboards, o sigui que no hi puc soldar simplement uns connectors mascle com a la resta de pins; la solució és soldar dos cables, i connectar-los directament al punt desitjat del protoboard. No queda massa bonic, però és efectiu al 100%. Trigo més a escalfar el soldador que a soldar els dos cables, però un cop fet faig els ponts amb la placa del rellotge (pins SCL i SDA) tal com diu el tutorial i llestos! El hardware per a la prova està a punt, aquí teniu la foto.

muntatge modul rtc i arduino

Foto del muntatge de prova, amb l’Arduino Pro Mini, el protoboard, el mòdul que estic provant, i només 4 cables. D’aquest cable gris que creua el mòdul encara no n’he parlat, seguiu llegint.

Tot seguit és el torn del software. Per estalviar-vos una estona avorrida explicant tot el que he provat i buscat que no ha portat cap resultat positiu, aniré directament al que sí que ha funcionat i ha estat fàcil de fer anar.

El primer que he fet ha estat instal·lar la llibreria Time que hi ha a la web de l’Arduino. He fet servir un programa -o sketch- que es diu “TimeRTCSet.pde”, i que es troba entre els exemples inclosos a la mateixa llibreria. Carregar el programa al microcontrolador ha estat el procés de sempre: connectar el cable FTDI a l’USB de l’ordinador i a l’Arduino; així ja tenim una connexió sèrie entre el PC i l’Arduino. Al meu cas el port sèrie virtual es diu “/dev/ttyUSB0″ (estic fent servir Ubuntu Linux), el vostre pot ser diferent. Un petit problema que he hagut de resoldre ha estat dir-li a l’IDE de l’Arduino que la placa que estava fent servir era una Duemilanove amb Atmega328, fins que no ho he trobat he anat provant una i altra, perquè el programa no pujava. Coses de fer servir Arduinos estranys… Una vegada resolt aquest detall, el programa ha pujat sense problema. He obert la consola sèrie de l’IDE a 9600 baudis i he vist el que m’estava dient el micro. Fins aquí tot va bé, ara he de posar el mòdul en hora.

Això és el que rebem pel port sèrie la primera vegada que connectem el mòdul, no està posat en hora.

Llegint alt per alt el codi del programa que he carregat al micro (no hi ha millor documentació que llegir el codi font), sembla evident que la manera de posar en hora el rellotge és enviar un comandament a través de la connexió sèrie que tinc oberta. Aquest comandament és una lletra ‘T’ majúscula, seguida de la data en format Unix, és a dir, el nombre de segons que han passat des que van començar a sonar les campanades de cap d’any del 1970 (jo no recordo com va ser aquella nit, més que tot perquè encara no havia nascut).

Per mi ha estat molt fàcil obtenir aquest nombre, (ja us he comentat que faig servir Linux?) simplement he obert un terminal i he escrit: “date +%s”, el resultat ha estat 1387631082. Ignoro com us ho fareu els que feu servir ordinadors bonics amb pomes que brillen, o ordinadors normals amb sistemes operatius que tenen finestres amb els vidres de colors. Sempre podeu calcular-ho manualment (però no feu trampes, sense calculadora!), o buscar un lloc online que ho digui o ho calculi (segur que hi és, hi ha de tot). Seguint amb l’exemple, jo he posat “T1387631082” (la T que us deia i el número que m’ha donat el terminal) i el rellotge s’ha posat automàticament en hora a les 13:04:42 del 21 de Desembre del 2013. Que fàcil!

Ha estat enviar la cadena alfanumèrica pel port i el rellotge s’ha posat en hora.

Una vegada posat en hora, podem desconnectar l’alimentació del mòdul, que seguirà mantenint l’hora, gastant molt poca energia (en algun lloc he llegit que una pila nova ens pot durar més de 10 anys!). Quan tornem a connectar l’Arduino al port sèrie de l’ordinador, ens seguirà donant l’hora correctament.

O aquesta és la teoria, perquè quan l’he tornat a connectar, el programa m’ha dit que la hora no estava posada, com si mai l’hagués posat en hora. Que estrany, no funciona. És l’hora del “troubleshooting”! Per molt senzill que sigui un mòdul, projecte, o programa, aquest moment sempre arriba. En aquests casos sempre recordo una màxima que utilitzo des que vaig començar a programar, fa molts anys: “Si funciona a la primera, és que alguna cosa no va bé”.

Em dirigeixo al primer sospitós, tester en mà; no és cap altre que el mòdul RTC, recordeu el títol del post? Després de punxar en una bona colla de llocs, tot buscant tant continuïtat com tensió, he trobat una cosa: em sorprèn que hi ha 0V entre els dos pins de la pila. És estrany, em pensava que era força nova. Culpa meva, canvio la pila i ja està. La trec del porta-piles (que no és massa fàcil, tot s’ha de dir) i la mesuro amb el tester. Ara em dóna 2,3V, això sí que és estrany. Analitzant-ho amb lògica, arribo a la conclusió que el mòdul ha de tenir un curt-circuit, per això la pila dóna tensió quan està fora del mòdul. Alhora el curt està buidant la pila a velocitats bestials. Per tant no era problema meu, la pila estava bé quan li he posat. Però ara sense la pila el tester diu que no hi ha curt-circuit. Al moment m’apareix un gran interrogant al cap, estic desconcertat. Però de nou ho miro fredament, això vol dir que la pila provoca el curt!

Un examen minuciós del porta-piles revela que hi ha una pota sota el lloc on connecta el pol positiu que es fica una mica sota la pila, on hi ha el pol negatiu. És només una punta molt petita de la peça metàl·lica que fa el contacte, però podria ser suficient. Tallo aquesta punta que sobresurt massa amb les alicates que faig servir per tallar les potes dels components després de soldar-los a les plaques, que tenen una punta molt fina. Torno a posar la pila, una de nova de fet, i mesuro la tensió a les potes del porta-piles. A la pantalla apareixen 3,1V, problema resolt! Tot havia estat culpa d’un porta-piles merdós. (Perdoneu que no hagi fet fotos d’aquesta incidència, però és que el mode “macro” de la meva càmera no dóna per tant).

Tornem, doncs, al pla inicial. Repeteixo l’operació de connectar l’Arduino a l’ordinador, posar el mòdul en hora, desconnectar-ho tot, i esperar una estona. Quan ho torno a connectar, de nou ha perdut l’hora! Torno a repassar la pila, però ara està bé. Què caram passa, ara? Pensem-ho amb calma, de nou. Si la pila té tensió i el micro no reté l’hora, o el micro està fotut o no li arriba la tensió de la pila. Anem a comprovar la segona hipòtesi, perquè la primera és molt improbable té molt mala solució. Tot mirant el datasheet del DS1307, trobo que l’entrada de tensió de la pila és al pin 3. Allà hi poso el tester i em trobo 0V. És possible que el fabricant del mòdul hagi obviat aquesta connexió? Com que no en tinc l’esquema, no tinc més remei que seguir investigant amb el tester.

Tot mirant la continuïtat dels diferents punts del circuit he trobat una cosa com a mínim rara. A la citada pota número 3 de l’integrat no hi ha connectat el positiu de la bateria (això ja ho he dit), sinó que aquesta pota va connectada a un pin de sortida que està marcat com a “BAT”. Jo d’entrada suposava que era una connexió a la pila (com puc haver deduït això?) per mesurar-la amb el micro o per carregar-la en cas que fos carregable, però no és així. He buscat per la resta del circuit i no he trobat cap altre lloc que estigui connectat a la pota 3 del xip, o sigui que aquest no rep cap tensió quan està desconnectat del port USB, per tant no pot seguir comptant el temps. Ignoro perquè hi ha una pila al mòdul, si no és per mantenir l’hora del rellotge; la memòria (l’altre xip) no se m’acut perquè la pot necessitar, una pila. Si tingués un esquema ho podria entendre, però és igual; ja tinc clar com ho he de resoldre.

La solució ha estat molt fàcil i expeditiva: he soldat un pont entre el positiu de la pila, i el citat pin de sortida anomenat “BAT”. En altres paraules, fent això he connectat la pila a la pota 3 del xip (és el cable gris de la foto que us he dit que ja explicaria). D’aquesta manera el xip hauria de ser capaç de seguir comptant el temps quan perd la tensió d’alimentació (els 5V que provenen de l’Arduino). Només cal provar-ho: li carrego de nou l’hora, el desendollo de l’ordinador, espero una estona, i el torno a endollar. Segueix donant bé l’hora, solucionat.

Funciona! Ha mantingut l’hora malgrat no rebre corrent de l’Arduino.

O sigui que ja tinc el mòdul del rellotge a temps real operatiu, i he pogut fer-vos una petita demostració de com funciona. He de dir que un dia després sense cap alimentació, he connectat el mòdul de nou i no ha perdut l’hora. Si hem de fer cas a les especificacions, no la perdrà en molts anys…

Espero que aquest exemple del mòdul RTC hagi estat prou il·lustratiu del que us explicava al principi, d’això de la “quincalla xinesa”. Ja heu pogut veure que hi ha enviaments lents, problemes, mala documentació, qualitat justa, però al final acaba funcionant i surt a molt bon preu. De pas exercitem una mica les nostres habilitats, i la matèria gris tot pensant com resoldre els inconvenients que ens van apareixent!

Només em queda dir-vos que aquest mòdul haurà de formar part d’un projecte en el que estic treballant, no l’he comprat només per escriure aquesta presa de contacte. Més endavant ja veureu de què es tracta, de moment no vull dir res més. Per als lectors habituals (si en tinc algun), aquesta vegada no he penjat les fotos al flickr, he cregut que no feia falta, de tan poques, i tan petites la majoria. Fins una altra!

El llum de l’aquari

ANTECEDENTS
A la meva filla li van regalar dos peixos pel seu aniversari. A la peixera on els hi van portar estaven molt estrets, o sigui que vam recuperar un vell aquari que teníem guardat. Després de netejar-lo es veia força bé; el més important era que no tenia cap fuita, i que la bomba del filtre funcionava bé. Pels peixos va ser com per nosaltres passar d’un pis de trenta metres quadrats a una casa de cent-cinquanta.

L'aquari muntat

El llum de l’aquari, però, havia passat a millor vida. No sé si era pel tub fluorescent, l’encebador o la reactància, però el cas és que no s’encenia. Podria haver canviat el tub i l’encebador, i potser no hauria aconseguit res. Després de fer-li una inspecció a totes les peces, vaig decidir que no valia la pena, estava massa deteriorat. Els portabombetes, l’interruptor… tot estava fet malbé i hi havia rovell per tot arreu. No semblava que valgués massa la pena arreglar aquest llum; a més, crec recordar que la llum que feia no era gran cosa, tampoc. Mireu com estava:

El llum espatllat

De més a prop Encara més a prop

L'interruptor està fatal Els portabombetes també fan por

ANEM PER FEINA
Arribats a aquest punt, ja deveu saber com continua la història, oi? Exacte, he decidit que és hora de fer un llum nou, enlloc de mirar d’arreglar aquest.

Començo per fer una mica de planificació. Tinc l’intenció de fer la llum més clara i ben repartida que abans, però sense que consumeixi més que abans (el tub fluorescent era de 15W); o sigui que em decanto pels leds. Avui en dia hi ha tires adhesives prou econòmiques i que fan força llum. Funcionen a baixa tensió i fins i tot n’hi ha que tenen una certa protecció contra l’aigua (tranquils, de moment no tinc intenció de posar-les dins de l’aigua). Tot fent una ullada a algunes pàgines dedicades a l’aquariofília, sembla que els colors blancs més freds són els més adients. Hi ha qui fins i tot il·lumina amb alguns leds blaus, però això es sol fer en aquaris d’aigua salada, pel que he vist. Al final em decanto per una tira de leds SMD5050 que funcionen a una tensió segura de 24V, i que fan una llum de color blanc molt fred, d’uns 10000K.

Em preocupa molt on posar els leds, ja que un envoltori adient em solucionarà molts problemes a la llarga. La carcassa del llum fluorescent era massa estreta, cosa que impedia a la llum escampar-se correctament. Jo m’imagino una mena de caixa plana, llarga, baixa i ampla, que contingui els leds i la font d’alimentació. Millor que no sigui metàl·lica, pels temes elèctrics i de corrosió; però tampoc pot ser de fusta, o en dos dies l’humitat de l’aigua la farà malbé. Amb aquesta idea em dirigeixo a la caixa de restes d’autòpsies, esperant trobar quelcom que compleixi els requisits.

La caixa de l'escàner

Em sorprèn que bé m’ha anat aquesta vegada! He trobat la peça ideal, la carcassa d’un vell escàner HP que vaig desmuntar fa un temps per recuperar-ne els components. He mirat les mides i hi va com anell al dit! És ideal perquè té una cara amb vidre, per on pot sortir la llum, i la resta és de plàstic, aïllant i no es rovella. He de pensar com ficar-hi els leds a dins i ja ho tindré. La tapa no em farà cap falta, la llenço a la deixalleria, junt amb el llum vell.

La caixa ideal Anirà perfecte

La primera idea que em ve al cap és enganxar les tires de led a una planxa d’alumini, que els farà de suport i alhora de radiador (no són leds molt potents, però n’hi ha molts i una mica es poden escalfar). Aquesta planxa ha de fer més o menys les mides del vidre de l’escàner, que he mesurat en 310x220mm. La font d’alimentació la puc situar a l’espai on hi havia els motors i l’electrònica de l’escàner, de manera que no es veurà una vegada estigui tot muntat. Ho veig tan clar que no he fet ni un dibuix a mà alçada.

Ara he de saber quants leds he de posar. Tenint en compte que l’eficiència d’aquests leds no és res espectacular (per ser leds, és clar), suposaré que és la mateixa que la del fluorescent T8, que ja és molt bona comparada amb la resta d’opcions que tenim per una il·luminació casolana. Així, tenint en compte que la tira de leds ens indica que té una potència de 14,4W per cada metre, necessito una mica més d’un metre per fer la mateixa llum que feia el llum antic. Prenc la decisió de fer quatre tires de 30cm, que faran 120cm, per tant 17,28W. Això em permet tallar la planxa d’alumini, les tires de leds, i escollir una font d’alimentació: en trio una de commutada de 20W, que serà eficient i no tindrà cap problema de potència. També està protegida contra la humitat, això també m’agrada.

Els leds La planxa d'alumini

Per acabar d’arrodonir la llista de components, fan falta un parell de coses més: un cable amb clavilla per endollar, un interruptor per poder-lo parar, i un retenidor de cable. La resta de cargols, separadors, topalls de cautxú, cable i demés peces de poca importància, ja ho tinc per aquí. Començo doncs, a escalfar el soldador.

La clavilla i l'interruptor

Tallar la cinta de leds a mida és molt fàcil, ja té marques per on es pot tallar el circuit. Unes tisores fan la feina, i el cutter permet eliminar la protecció de silicona transparent per fer les soldadures. En aquest punt, només he hagut de tenir en compte la polaritat, això no es pot soldar de qualsevol manera; per això he triat cable de dos colors. L’última soldadura és pels cables de la font, que he retallat una mica perquè eren massa llargs.

Els leds, situats Així ho he soldat

Després de soldar, he repartit les tires de manera equidistant damunt la planxa d’alumini, i les he enganxat amb el seu propi adhesiu. Aquesta és una feina molt fàcil i ràpida.

Un altre detall Primera prova d'encesa

He fet una connexió provisional amb la font per provar-ho tot, i funciona perfectament. La quantitat de llum és sorprenent, jo diria que molt més que el tub fluorescent, però és una impressió subjectiva, ja que no tinc cap aparell per mesurar-ho, i el tub fa molt de temps que no el veig encès. El color dels leds és efectivament molt fred, un blanc que tira cap a blau descaradament; m’encanta, farà brillar els peixos i es veuran molt bonics. Les pedres del fons, que són blanques, també ho agrairan.

La següent feina és ficar-ho tot dins la caixa de l’escàner. Netejar el vidre és primordial, sobretot des de dins, on només s’hi podrà accedir obrint la carcassa. He marcat la ubicació de la planxa perquè coincideixi amb el vidre que tindrà damunt. Una vegada marcat, he fet els forats pels cargols, tant a la planxa d’alumini com a la carcassa de plàstic. També he marcat el lloc on ha d’anar la font d’alimentació, però aquesta l’enganxaré simplement amb cinta adhesiva de doble cara.

El vidre ben net Aquí faré els forats

Presentant la posició Amb els forats fets

Com que vull que els leds quedin ben a prop del vidre perquè la llum es pugui escampar millor, poso uns separadors, els clàssics que es fan servir en electrònica per fixar plaques de circuit imprès a les caixes. Els collo per sota, i llavors hi collo la placa per sobre. N’hi he posat sis, i ha quedat perfectament fixe, i prou amunt.

Separadors muntats Detall del muntatge

Així és com queda I així es veu per sota

He connectat la font d’alimentació de manera definitiva amb un born de pressió, després de passar el cable de la clavilla pel passa-cables. Ha anat molt bé, doncs l’he pogut fixar al forat que ja tenia l’escàner per connectar-hi el seu transformador.

Connexió de la font a la clavilla Retenidor de cable a l'entrada

Com ja he dit, la font la fixo amb cinta de doble cara, i queda ben forta. Tanco la carcassa de l’escàner i ja ho tinc. El penúltim detall és posar uns topalls de goma al costat del vidre, a la cara anterior; per aquí és per on es recolzarà el llum al vidre superior de l’aquari.

La font al seu lloc Topalls de goma

L’últim detall és muntar l’interruptor al cable d’entrada de corrent, per poder apagar el llum sense haver de manipular la clavilla. Una feina molt fàcil que dec haver fet milers de vegades.

Muntatge interruptor

Finalment, fico l’engendre al seu lloc definitiu, damunt el vidre superior de l’aquari, i de cap per avall. Veieu com les mides eren perfectes?

Al seu lloc Clavat de mides!

I ara ja només resta veure’l funcionar. Us deixo unes fotos de l’aquari amb llum i sense per veure la diferència a continuació. Cal dir que la càmera difícilment fa justícia aquí, al natural es veu millor.

Que bonic!

Els peixos es veuen molt brillants, i les pedres del fons també queden molt bé. A la família li ha encantat, i he de dir que n’estic molt satisfet, malgrat hagi estat tan fàcil de fer. A més, el podem fer servir com a llum de nit a la sala d’estar.

Abans Després

Res més per avui, ja veieu que aquest ha estat un mini-projecte molt ràpid i fàcil, que qualsevol pot fer a casa seva. Us deixo totes les fotos al flickr, com sempre.

El carregador USB

Pregunta: què fas quan s’ha espatllat l’entrada de corrent de la tablet de la teva filla i es posa molt pesada perquè hi vol jugar? Carregar-la per l’entrada USB, és clar! Però què passa si no tens cap carregador USB a mà? La majoria de la gent aniria a la botiga, centre comercial o “xinos” més proper i compraria un carregador, és clar. Però com que jo no sóc com la majoria de la gent, he optat per un altre camí: fer un carregador USB.

El jack del carregador es desprèn

D’entrada, com que el carregador normal funciona correctament, la resposta més adient a la pregunta seria arreglar la tablet. Però és molt nova i està en garantia, i si puc carregar-la pel port USB, m’estalvio obrir-la per si d’aquí uns dies té un problema més important que jo no pugui solucionar. O sigui que aquesta reparació la deixo per d’aquí un temps.

Com que em conec i se que aquestes coses van per llarg, he demanat un carregador USB per ebay. Us podeu creure que m’ha costat només 2€ al canvi? Mentre no arriba a la bústia (aquestes coses solen tardar entre 3 i 5 setmanes), poso a carregar la tablet al port USB de l’ordinador, i a fer un carregador s’ha dit.

L'aparell que he comprat a ebay

ANEM PER FEINA
En principi això de fer un carregador pot semblar molt fàcil, però resulta que no ho és tant. Una mica de documentació a la viquipèdia ens aporta una primera dada, aquesta ja la sabia: hi ha dos pins dels quatre que són GND i 5V, l’alimentació que l’hoste dóna als perifèrics. Els altres dos pins són D+ i D- (les dades que transporta el port), però aquests en principi no són importants; i dic en principi perquè ja veureu d’aquí un moment que no es poden oblidar i prou.

Fidel als meus principis, vaig a la caixa de recuperacions i trossos a buscar tot el que em pugui fer falta. De moment agafo un transformador d’aquells que es fan servir per fer anar petits aparells que van amb piles, dels que es pot seleccionar la tensió de sortida i mai no donen la que posa; bé, si som curosos he de dir que és una font d’alimentació no regulada, ja que té un pont de diodes i un condensador, a més del transformador. En segon lloc agafo un connector USB tipus A (veure enllaç viquipèdia anterior) femella doble, que vaig recuperar d’una placa base de PC que va morir ja fa molt de temps. També un led blau de 5mm per a panell, i un mòdul de 7805 molt bàsic que vaig fer fa temps. Consta d’una placa perforada, el propi integrat (encapsulat TO220, pot donar 1A de corrent), i els dos condensadors que recomana el datasheet. Finalment també agafo el circuit d’un carregador de mòbil (crec recordar que era Motorola o Sony Eriksson, però no n’estic segur) que, segons deia, tenia una sortida de 5V. Ara deveu estar pensant “si que hi té coses, a la caixa!”; doncs us equivoqueu, n’hi tinc més!

Connector USB doble femella Circuit de carregador de mòbil

La primera cosa que faig és mirar-me el circuit del carregador de mòbil que he trobat. Ja a primera vista sembla molt poca cosa, dubto que tingui prou potència per carregar la tablet. És una llàstima, doncs la sortida de 5V que té és perfecta pel que vull fer. Caldria veure de quanta corrent estem parlant, però sospito que una tablet deu demanar més dels 500mA que s’especifica com a màxim a les especificacions del protocol USB (de nou us remeto a l’enllaç de la viquipèdia que us he posat abans). El carregador de la tablet diu que dóna 5V i 2A, tot i que això també ho hauríem de veure, els fabricants d’electrònica de consum xinesos solen ser molt optimistes quant a les seves especificacions; tampoc vol dir que carregui igual de ràpid amb el carregador que pel port USB.

El carregador de la tablet és més gran

Només comparant el volum dels dos carregadors ja es veu que no poden tenir la mateixa potència, però abans de descartar-lo li faré una prova. Li soldo cables d’entrada i de sortida (no en tenia), i el connecto a la xarxa per saber quant dóna. Surten 8,8V, d’aquí! Segurament amb càrrega això baixa en picat, però no vull arriscar la tablet per no res. Necessito una sortida regulada a 5V, no una sortida aproximada, ni que depengui de la càrrega. O sigui que aquest trasto està descartat sense fer-li cap més prova, no val la pena perdre-hi el temps. Si vull fer un carregador regulat, he de partir d’un aparell més potent.

PRIMER INTENT
El primer muntatge que faig és molt senzill: el transformador que he trobat, més la placa amb el regulador 7805, el led (com a indicador), i el connector USB. El transformador necessita una mica de preparació, com que li falta la carcassa original no té el selector de tensió d’entrada (125V o 220V, això ha de tenir uns quants anys!), ni tampoc el de sortida; també li falta la clavilla per endollar-lo. Tot plegat ho arreglo amb el soldador i dos minuts: soldo una clavilla, uneixo els pads del selector en la posició de 220V (no crec que la de 125V la faci servir per res), i trio una de les sortides, tot mirant amb el tester que la tensió no sigui massa elevada pel 7805, o inferior a la que necessita. De nou cal mirar el datasheet, com a mínim necessitem 7V a l’entrada per tenir una sortida estable de 5V (no és el que es diu precisament low-dropout), i com a molt li podem donar 35V abans de fregir-lo. Per la part superior no tindrem cap problema, doncs veig que el condensador que hi ha a la placa del transformador és de 16V, o sigui que la font no deu superar aquesta tensió de sortida. D’altra banda, per baix, no vull triar una tensió de sortida massa propera a 7V, em puc trobar que si la demanda de corrent de la tablet és massa gran, pugui caure la tensió per sota d’aquests 7V i el regulador deixi de treballar. O sigui que al final em decanto per la penúltima sortida, que treu uns 8V; tampoc em preocupa molt aquesta elecció, només és una soldadura i sempre sóc a temps de canviar-ho en un moment si no va prou bé.

Mòdul del regulador 7805

El led blau de 5mm que fa d’indicador el soldo a l’entrada del regulador, doncs ja porta una resistència (calculada per anar a 12V, i a 5V quasi no faria llum). Ja només falta soldar el connector USB, amb cables negre i vermell i respectant la polaritat; no vull fondre la tablet en cas d’error, o sigui que m’he mirat detingudament el patillatge o pinout.
Tot és a punt per a la prova, o sigui que connecto la tensió de xarxa, la tablet… i no passa res! M’ha semblat que es dibuixava la pila a la pantalla, senyal que està carregant, però ha desaparegut de seguida i no es carrega. Ja tenim el primer problema, anem a veure què passa.

REQUISITS DE CORRENT
Sembla que la corrent que vol la tablet és superior al que li està oferint el carregador, però no n’estic segur. Sé que hi ha alguns trucs “bruts” que alguns fabricants fan servir amb els pins de dades del port USB dels carregadors, podria ser això. Hora de documentar-se.

Hi ha molta informació a la xarxa sobre aquest tema, però és confusa, i en molts casos inclús contradictòria. La millor solució seria llegir-se directament el protocol USB, però no estic tan boig; segurament seria massa informació, només necessito un resum fàcil per fer-me a la idea. Després de consultar unes quantes fonts online no n’he tret una solució definitiva, però tinc clares algunes coses, que ja és molt. Us en faig un resum, per si mai voleu fer una cosa semblant a la que estic fent jo; en cas contrari, us podeu saltar una bona parrafada.

En primer lloc, sembla que l’especificació USB és clara: el port dóna 100mA d’entrada com a molt; si el dispositiu connectat en vol més, ho ha de negociar amb l’hoste, d’aquesta manera pot arribar a obtenir fins a 500mA per les seves necessitats. Això és com funciona quan endolles la tablet a l’ordinador (com ho tinc ara), però els carregadors no són tan “intel·ligents”. Per estalviar xips cars que facin aquesta negociació fan servir tota una colla de trucs “bruts” que són totalment al marge de l’estàndard USB; i aquí és on comencen els problemes: cada fabricant fa el que li dona la gana. Ara començo a entendre perquè el meu venerable reproductor MP3 (Creative Zen V) només es pot carregar en ports d’ordinador, i no l’he pogut carregar mai en cap carregador (naturalment no m’he volgut gastar els 35€ que val el carregador oficial, que el propi aparell no portava, per cert).

Aquests trucs que us deia són variats i simples, analògics tots ells. El més comú és fer divisors de tensió amb resistències entre els pins de dades i l’alimentació; d’aquesta manera, es pot posar la tensió que es vulgui (entre 0V i 5V, és clar) a cadascun dels dos pins. Això ho interpreta el dispositiu (compte, cada aparell ho entén diferent!) i així sap quanta corrent pot rebre del carregador en qüestió. En això semblen destacar per la gran quantitat de possibilitats els dispositius del fabricant de la poma; aquests fan tots aquests merders pel mateix motiu que els de Creative, és clar: carregador “dels xinos” 8€, de “marca blanca” 15€, el mateix carregador amb una poma dibuixada: 50€. Deixem-ho estar, que aquesta polèmica no és el tema d’avui.

Un altre recurs, i aquest és més interessant ja que sembla ser molt popular, és unir els pins de dades (D+ i D-) entre ells, i llavors donar-los una determinada tensió (amb resistències, com he explicat abans), o no. Aquest últim cas sembla el més fàcil, però té una contrapartida: aquest muntatge sembla que indica al dispositiu (i aquí n’hi ha uns quants que coincideixen) que hi ha “barra lliure” de corrent, és a dir, que pot agafar el que vulgui (fins a 2A, diu en alguns llocs!), que sempre n’hi haurà prou. Una altra versió força popular uneix els dos pins de dades i els hi posa exactament 2V, en aquest cas l’aparell sembla entendre que hi ha 500mA a disposar, però no més. Aquest muntatge podria ser prou segur pel meu petit transformador, tot i que podria significar molt més temps de càrrega (més corrent, menys temps, cal “omplir” una bateria la capacitat de la qual es mesura en mAH, o miliampers per hora).

MÉS PROVES
Després de tanta documentació i teoria, és hora de tornar a la pràctica de nou. O sigui que faig la prova, amb els dos pins de dades units amb 2V. I sabeu què? Tampoc funciona.

Se m’acut que poden estar passant tota una colla de coses:

  • la tablet no entén que el carregador pot donar 500mA
  • si que ho entén però no en té prou, en vol més
  • si que ho entén i en té prou, però llavors el carregador no els hi dóna

Resoldre aquest trencaclosques pot arribar a ser massa complicat, i en aquest punt he de reconèixer que em començo a atabalar. Com pot ser tan difícil fer un simple carregador? Però hi poso paciència i torno a la feina, doncs desesperar-se no porta enlloc (i, curiosament, en cada projecte hi ha com a mínim un moment d’aquests, per què deu ser?).

El següent pas lògic és oblidar-me dels 2V a les potes de dades i provar simplement la unió dels dos pins sense tensió, que és l’altra manera popular de dissenyar carregadors, com ja he dit. La prova que faig no funciona, tampoc, i no sembla que hi hagi massa diferències. El mètode de prova i error, com veieu, no està funcionant tan bé com es podia esperar. De vegades la manera que sembla la més ràpida no ho és, o sigui que canvio de tàctica i faig una mica d’anàlisi.

La tensió que mesuro amb el tester a la sortida del regulador són 5V força exactes, com no pot ser d’una altra manera; a l’entrada hi ha uns 8V, tot bé fins aquí. Però quan endollo la tablet hi ha una davallada: l’entrada baixa a 6V, i la sortida cau a 4,2V, és normal que no carregui. Això em fa pensar que enlloc de triar la sortida de 8V al transformador puc agafar la de 10V (que és la més alta) a veure si així puc obtenir tota la corrent que fa falta, o com a mínim compensar una mica la caiguda de tensió. Una altra cosa que observo és que a l’entrada del regulador hi ha tensió alterna (un arrissat excessiu). Per mi això vol dir de manera inequívoca que amb l’estirada de corrent el condensador rectificador que hi ha a la placa del transformador es veu superat; té massa poca capacitat, i per això no “aplana” prou la semi-ona que surt del pont de diodes. A partir d’aquí el problema s’estén al regulador, que no té prou tensió en contínua, i per tant ja no pot fer la seva feina.

La següent tasca és, doncs, canviar el selector del transformador i posar-lo al seu nivell més alt (10V sense càrrega), i canviar el condensador que hi ha just després del pont de diodes. Calcular el condensador és per mi un art llargament oblidat, però he trobat la fórmula en una carpeta on hi guardo coses interessants: C=(80000xI) / V; on naturalment C és la capacitat del condensador en micros, la I la intensitat (corrent) màxima de sortida, i la V la tensió. En el meu cas, C és la incògnita, I és 1A, i V és 10V. El resultat són 8000uF, que evidentment no és cap valor comercial. Per sort tinc entre els components recuperats de les autòpsies un condensador de 10000uF i 16V, perfecte per ara. I el poso al seu lloc en comptes del que hi havia, que és de només 1600uF. Això pot pal·liar una mica el problema, però em fa mala espina: si el condensador era tan petit, no deu ser que el transformador no pot donar tanta corrent com jo vull?

El transformador, amb el condensador nou al costat

Només una prova em pot contestar la pregunta, o sigui que hi torno… i el resultat és el mateix, tot i que el dibuix de la bateria ha aguantat una mica més, la tensió no ha caigut tant, i l’arrissat és pràcticament inexistent. Conclusió: he de posar un transformador més gran, aquest no pot donar la potència que necessito.

SEGON INTENT
Després de tantes explicacions i proves, torno a anar al lloc on ha començat tot, la caixa de les peces recuperades (he perdut el temps o he après quelcom? Vosaltres decidiu!). Hi torno tot el que ja no faré servir, i començo a buscar el que em fa falta. No en tinc gaires, de transformadors, però no obstant em sembla que he trobat un alimentador que em pot anar bé: una font d’alimentació d’una vella impressora de tinta HP. Com ja sabeu, n’he desmuntat unes quantes, o sigui que no és l’única que tinc. A l’etiqueta hi diu que dóna 30V i 12W (vegeu la foto a sota), o sigui que per la potència no he pas de patir (5V x 1A = 5W). També agafo un petit circuit que vaig fer fa temps, format per placa perforada, un integrat LM317 també TO220, el seu radiador (procedent de l’autòpsia d’una font d’alimentació de PC), i els quatre components passius que necessita. Em pot anar molt bé, ja que si no recordo malament no té problemes per donar 1,5A, inclús més amb altres encapsulats; i, perquè negar-ho, el vull fer servir perquè aquest és un dels meus integrats preferits (simple i econòmic).

El mòdul del LM317, amb radiador i tot Característiques de la font de la impressora

El que em porta més feina és obrir la caixa de l’alimentador HP, ja que aquests trastos no estan fets per desmuntar-los, i pel que sembla qui els va dissenyar havia treballat anteriorment molt de temps en una fàbrica de caixes fortes. Gairebé perforo l’immens condensador que porta tot fent palanca, però és que necessitava veure què hi porta a dins, aquest trasto, abans de fer-lo servir. Com em pensava, és una font no regulada, molt semblant a la que us he explicat abans: un transformador per convertir la corrent alterna de la xarxa de casa a un nivell molt més baix (i inofensiu), un pont de diodes (en aquest cas integrat), i un parell de condensadors, per rectificar (el gran) i filtrar (el petit).

Això és el que hi ha a dins la caixa negra que alimenta la teva impressora vella

Tallo el cable de sortida, i soldo l’entrada del 317, no sense abans mesurar la tensió amb el tester. M’apareixen ni més ni menys que 38,2V, que no és poca cosa. Mirant el datasheet del 317 em sembla que ho aguantarà (màxima diferència entre l’entrada i la sortida 40V, en aquest cas 33,2V, estem dins de paràmetres); una altra cosa molt diferent és si serà capaç de dissipar tanta potència, però això ja ho veurem. El següent pas és fixar la sortida del 317 a 5,1V (el protocol USB permet una tolerància, i prefereixo anar per damunt). El circuit que ja tenia fet estava fixat a 10V (el vaig fer un dia per carregar una càmera de vídeo que no era meva), i les resistències no em serveixen. Com que em fa mandra calcular-les (a aquestes alçades em pensava que ja ho tindria llest), li pregunto a sant Google: “LM317 calculator”; i l’oracle m’ha respost això, una calculadora online que us recomano totalment. Busco els components als calaixets, soldo la resistència i un potenciòmetre per acabar-ho de clavar, ajusto la tensió, i llest.

Ja només queda soldar la connexió USB que he estat fent servir tota l’estona i ho tinc, ja puc fer una altra prova. Per fi, la tablet comença el procés de càrrega sense cap problema. Però és tot un èxit? No ho crec pas, el radiador del LM317 està cremant i fa només uns segons que funciona. No em fa por per fer una prova, perquè aquest integrat limita la corrent i fins i tot la talla si s’escalfa massa, no és d’aquells que acaben desapareixent en un núvol de fum pudent. Però no és plan que aquest carregador pugui servir d’estufa i llenci quatre cinquens de la potència que consumeix! No anava pas desencaminat, quan he pensat que hi hauria massa potència a dissipar… No he mesurat la corrent que demana la tablet, però tan sols vulgui 1A, estem parlant de més de 33W (si és que el transformador els pot donar) de dissipació en calor, brutal! Però hi ha una bona notícia, el transformador ho aguanta perfectament, ni s’escalfa ni dóna problemes d’arrissat. Hora de fer la tercera iteració!

TERCER INTENT
El següent pas per mi és evident, a aquestes alçades: substituir el regulador LM317 per un que no tingui el problema de la temperatura, però mantenint -o millor encara augmentat- la capacitat de corrent. En aquest cas la meva tria és l’integrat LM2596 de National (ara Texas Instruments), que és un regulador commutat, no lineal com els altres dos que he utilitzat fins ara. El joc canvia una mica, doncs no és el mateix un regulador lineal que un de commutat, aquests últims no són tan fàcils de fer servir, hi ha més components externs i són més difícils d’encertar. Però aquí faig una mica de trampes, ja que enlloc de fer servir l’integrat a seques, he comprat un mòdul que ja ho porta tot, el xip i els components passius. De fet, el vaig comprar fa temps a ebay per provar-lo; em va semblar molt bon negoci, per poc més d’1€ tens tota una font d’alimentació. Si mirem el datasheet del LM2596, veiem que pot agafar una tensió d’entrada de fins a 40V i “baixar-la” tant com vulguem, fins a 1,2V! Amb molt bona eficiència (molt millor que un regulador lineal, és clar) i, això és el millor, fins a 3A de corrent! Amb tanta corrent puc aprofitar que el connector USB és doble per carregar dos dispositius alhora, encara que els dos siguin exigents quant al consum.

El mòdul del 2596 que vaig comprar a ebay

L’únic problema que li veig al mòdul (no a l’integrat) és que el condensador electrolític que hi ha a l’entrada és per a 35V com a molt, mentre que jo n’hi posaré una mica més, de tensió. Sembla que és una decisió una mica discutible, la que ha pres el dissenyador d’aquest mòdul; tenint en compte que l’integrat accepta fins a 40V hauria estat més raonable posar-lo de 50V o millor encara de 63V. Quan m’he adonat d’això he fet un tomb per ebay i he vist que hi ha altres mòduls que això ja ho han tingut en compte. Me’n compraré dos o tres més, em sembla que trobaré molts usos per aquests aparells en el futur (el 317 ha estat desbancat a la meva llista de preferits?).

Tot el muntatge sencer, de l'endoll a l'USB

Tornant al tema de la font, el muntatge que faig no pot ser més senzill: de la sortida de la font de la impressora a l’entrada del mòdul, i de la sortida al connector USB. Només queda regular la sortida a 5,1V amb l’ajuda del tester, i per fi puc fer la prova: oli en un llum! La tablet carrega sense problema, i ben ràpid que va. L’integrat quasi no s’escalfa, i la resta de components que hi ha al voltant tampoc; em pensava que potser hauria de posar un radiador al xip, però ni tan sols això no cal. Més eficiència vol dir que no dissipem tanta potència, per tant menys escalfor.

El condensador de l’entrada del mòdul em fa patir, doncs està treballant fora de paràmetres. No crec que duri massa, però ja n’he demanat un d’igual però de 63V per quan peti. Quan m’arribi el canviaré i tinc carregador per temps. Ara el següent pas és ficar-ho tot plegat en una capsa de plàstic, és una mica perillós tenir els pins del transformador a l’abast! I també cal dir que millorarà una mica l’estètica. Però en aquest punt ja ho considero un èxit, ja que la tablet està carregada i la meva filla em deixa en pau mentre hi juga.

El carregador funciona i la tablet està a punt per jugar!

ÚLTIMS TOCS
He tornat a visitar “la caixa” per buscar un embalatge adient pel carregador. Per desgràcia aquest transformador és molt voluminós, i només he trobat una capsa prou gran:

Caixa d'electricista, que lletja!

No m’acaba de convèncer, si el fico aquí a dins serà encara més lleig que ara. Es nota massa que és un producte industrial, pensat per ser pràctic i no bonic. No veig la manera de fer que aquesta caixa de connexions millori l’estètica del carregador. He pensat pintar-la, llimar-li les irregularitats de la part inferior i posar-li llàgrimes de goma, treure els conus de goma i posar-hi reixetes de ventilació als forats que deixin, i fins i tot ficar-hi un led indicador… però tot i així em penso que no quedarà prou bé.

Mentre vaig donant voltes al tema de la caixa m’ha arribat la comanda de components, i amb ella el condensador que em faltava. No he tingut cap problema per treure el que hi havia, de 35V i en SMD, i posar-hi el nou, de 63V i amb potes (i de 105ºC, que no m’estic de res!). És més gran, és clar, però això no suposa cap problema. Ho he tornat a provar i segueix funcionant perfectament.

Adéu condensador SMD a 35V! Hola condensador amb potes a 63V!

El temps ha anat passant mentre pensava en fer-li una caixa al carregador, que ha anat funcionant cada dia. I per fi ha arribat el que vaig comprar a Hong Kong. També funciona correctament i, al contrari del que em pensava, ho ha fet més de tres vegades. Ara faig servir aquest, o sigui que ja no penso en la caixa. Em sembla que el projecte es quedarà així, i el guardaré tal com està per si mai em torna a fer falta. El millor que puc fer és acabar d’escriure aquest post (quant de temps fa que vaig començar?), i oblidar-me del tema. Una cosa més que deixo a mitges… Com a mínim haurà servit per aprendre alguna cosa!

El carregador nou, funcionant perfectament

Res més, us deixo les fotos al flickr, fins a la propera!