Semáforos led reais podem ser um sistema muito complicado

Semáforos LED estão ao nosso redor e parecem bastante simples, mas são mesmo? Os semáforos reais podem ser um sistema muito complicado porque requerem controle e coordenação sofisticados para um tráfego tranquilo e seguro.

Cada luz tem seu próprio PCB com 91 LEDs que são conectados em 7 linhas de 13 LEDs e cada linha tem seu próprio resistor em série. Os resistores são diferentes para cada luz para compensar as diferentes tensões diretas dos LEDs (mas os LEDs verdes ainda são um problema porque são muito mais escuros do que as outras duas cores).

Escrevi um script python que usa bibliotecas kicad para organizar os LEDs em círculos perfeitos. Dessa forma, pude experimentar diferentes números de luzes em cada círculo e chegar a um arranjo ideal. A documentação da interface python com o KiCAD não é muito boa, então não foi tão fácil quanto eu esperava.

Cada PCB de luz tem um terminal positivo e negativo que se conecta ao PCB do controlador principal. O controlador usa um conversor de aumento para aumentar a tensão da bateria até 30 volts necessários para os LEDs. O controlador elevador funciona na configuração de malha aberta. O mosfet de comutação é controlado pelo minúsculo microcontrolador e o ciclo de trabalho pwm é determinado apenas com base na tensão de entrada. Isso funciona bem o suficiente para a carga constante de LEDs. Como a tensão da bateria é medida e o ciclo de trabalho ajustado, o brilho dos LEDs é aproximadamente constante durante a descarga da bateria.

O attiny841 também monitora a tensão da bateria e mostra o estado de carga da bateria quando o dispositivo é ligado. Quando a bateria está cheia a luz verde pisca, quando está meio cheia a luz amarela pisca e quando a bateria está quase vazia a luz vermelha pisca. Quando a bateria está praticamente vazia o aparelho também desliga automaticamente.

O botão liga / desliga está conectado ao mosfet em série com a fonte de alimentação da bateria, de modo que a corrente desligada é 0. Cometi o erro na minha versão pcb e virei o mosfet ao contrário e o circuito foi alimentado pelo diodo mosfet mesmo quando desligado. Isso é corrigido no esquema e no pcb, mas o pcb está sem o mosfet de polaridade reversa - esse é o segundo mosfet naquela bagunça no pcb. Fique atento ao meu artigo na próxima semana, que descreverá o interruptor de energia e a proteção de polaridade do mosfet com mais detalhes.

A energia é fornecida por duas baterias de lítio recarregáveis ​​18650. Como usei baterias de 3000mAh de alta capacidade, elas deveriam, pelos meus cálculos, durar 20 horas, mais do que o suficiente para uma tarde de crianças brincando. A tensão necessária (5 volts) para o microcontrolador é regulada com um regulador linear.

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