En este post se puede observar las rejillas creadas para los ventiladores laterales del Flame Of Knowledge. Los ventiladores a utilizar son los siguientes:
Se desea conocer cuanto ruido genera el poner las rejillas sobre los ventiladores. Inicialmente en una configuración push, es decir, la rejilla sobre la parte del ventilador que empuja aire. Seguidamente en una configuración pull, es decir, la rejilla sobre la parte del ventilador que succiona aire.
En la primera configuración, push, la cantidad de ruido adicional generado es mínima. En la segunda configuración, pull, la generación de ruido es muy importante, como puede ser observado en el vídeo. Esto será tomado en cuenta para el diseño del flujo de aire y la colocación de los ventiladores.
En este post se mostró el diseño de la placa de circuitos para controlar el LED RGB con el Arduino. Iniciamos el proceso de construcción, para el cual se requirió preparar el entorno de trabajo:
Placa perforada para prototipos.
Cautín, de 45Watts.
Estaño para soldar.
Tercera mano.
Desoldador.
Pinzas varias.
Herramienta pelacables.
Cable de red pelado.
Componentes electrónicos.
Pines, precortados en la cantidad deseada.
Marcador.
Mucha, pero mucha, paciencia.
Iniciamos el proceso siguiendo el diseño, aunque fue reinterpretado en el momento dado el tamaño de las resistencias (de 2 y 1.5Watts).
El primer caso es colocar los componentes, cortar y doblar las patillas:
Una vez fijadas, se sueldan los puntos de apoyo:
Este es el resultado final de soldadura, ya con los cables:
Este es el resultado final del trabajo, con las cables de la LED ya instalados, el soporte y las marcas indicativas:
Pueden observar el funcionamiento de la misma en el siguiente vídeo de prueba:
// DEBUG
void flag() {
digitalWrite(debugPin, HIGH); // Sets the LED on
delay(250); // Waits for a 250 millis
digitalWrite(debugPin, LOW); // Sets the LED off
delay(250); // Waits for a 250 millis
}
Como se puede observar en este post el FoK tiene un ventilador derecho y uno izquierdo fijado sobre el acrílico. Para tapar estos ventiladores se creó unas rejillas en acrílico. Estas rejillas fueron grabadas y cortadas con laser. Pueden observar los diseños utilizados (realizados con Inkscape):
Pueden descargar el archivo fuente (FanGrids.svg) del repositorio de código.
Las rejillas fueron grabadas y cortadas con laser en material acrílico (polymethyl metacrilato) de 4mm de espesor. Fueron diseñadas para ventiladores de 120mm y tienen una dimensión de 160mm x 160mm, dejando 2cm para poder fijarlas a la superficie de soporte.
El proceso completo de grabado y corte pueden observarlo en el siguiente vídeo:
Uno de los propósitos del FoK es ser una unidad autocontenida y para ello es necesario reducir los cables de electricidad de la unidad. Dados los componentes internos actuales existen dos cables de poder: el de la PSU y el del touchscreen.
El cable de poder del touchscreen se conecta a un adaptador:
Este adaptador tiene una salida de corriente continua con una tensión de 12V y una intensidad eléctrica máxima de 4.2A. La polaridad del conector al touchscreen es: centro positivo, exterior negativo.
Para reducir la cantidad de cables de electricidad necesarios del FoK analizamos la posibilidad de alimentar el touchscreen con la PSU. En próximo post podremos observar que la PSU tiene todos los conectores PSI Express libres:
Además, cada riel de +12V soporta una intensidad eléctrica máxima de 19A, y dado que contamos con ambas ramas PCI Express libres podemos costear los 4.2A máximos necesarios del touchscreen sin ningún problema.
Por lo tanto, es necesario construir un adaptador de conector PCI Express a un conector de barril de 5mm a 6mm de diámetro exterior (no lo se con precisión, necesito calipers de cualquier tipo, ojalá digitales :S) y de 2mm a 3mm de diametro interior.
Nota: Un valor común de conectores de barril es de 6mm y 3mm respectivamente.
Ahora que llegaron los paquetes podemos confirmar la forma del touchscreen y cómo podría ser fijado a la estructura. En el siguiente vídeo pueden ver como está hecha la base del touchscreen. La tapa superior fue pre-desatornillada para el vídeo. Disculpen el temblor al desatornillar, es difícil desatornirllar con una mano y filmar al mismo tiempo (se me olvidó el trípode).
Podemos observar que existe un soporte fijado a la parte superior de la pantalla:
Para la estructura, podemos colocar barras transversales entre los niveles y que el touchscreen se apoye sobre ellas, atornillando el soporte del touchscreen a dichas barras:
La LED principal tiene pads para soldar los cables, para poder utilizarla es necesario soldar alguna interfaz. Decidimos colocar pines estandar de 0.1mm de la siguiente manera:
Pueden descargar los archivos fuente (LEDExtensions.svg) del repositorio de código. La soldadura fue difícil dado las dimensiones:
Pueden ver un vídeo del proceso:
Con el siguiente resultado:
Una vez soldada la LED, armamos un canal del driver en un protoboard y hicimos las primeras pruebas con excelentes resultados:
La LED tricolor de alta (altísima :P) intensidad tiene las siguientes características (datasheet):
Pueden descargar los archivos fuente (LED.svg) del repositorio de código.
1 W y 350 mA por canal (1.05 A y 3 W total).
Caída de tensión en polarización directa:
Rojo: 2.2 – 2.6 Vf
Verde: 3.2 – 3.8 Vf
Azul: 3.2- 3.8 Vf
Ángulo de visión: 140-150 grados.
Flujo luminoso:
Rojo: (620-630 nm) / 30-40 LM
Verde: (520-525 nm) / 40-50 LM
Azul: (455-465 nm) / 10-15 LM
Esta LED será alimentada por la PSU y se conectará a los conectores Molex a la salida de +5V (cable rojo). Los canales serán ánodo común. Por lo tanto (se asume el peor caso):
Tensión restante (utilizando peor caso):
Rojo: 5 – 2.2 = 2.8 V
Verde: 5 – 3.2 = 1.8 V
Azul: 5 – 3.2 = 1.8 V
Por lo tanto las resistencias, calculadas por ley de Ohm, R = V/I, son:
Rojo: 2.8/0.35 = 8.0 Ohms
Verde: 1.8/0.35 = 5.15 Ohms
Azul: 1.8/0.35 = 5.15 Ohms
Además, la disipación potencia de las mismas, calculadas por I^2 * R, son
Rojo: 0.1225 * 8.0 = 0.98 W
Verde: 0.1225 * 5.15 = 0.630875 W
Azul: 0.1225 * 5.15 = 0.630875 W
Se decide adquirir las resistencias comerciales:
Rojo:
2 resistencias de 3.3 Ohms a 5% de 2 W (Naranja, Naranja, Oro, Oro)
1 resistencia de 1 Ohm a 5% de 2 W (Marron, Negro, Oro, Oro)
1 resistencia de 0.33 Ohms a 5% de 2 W (Naranja, Naranja, Plata, Oro)
Total: 7.93 Ohms
Verde:
1 resistencia de 4.7 Ohms a 5% de 1 W (Amarillo, Morado, Oro, Oro)
1 resistencia de 1 Ohm a 5% de 1 W (Marron, Negro, Oro, Oro)
Total: 5.7 Ohms
Azul:
1 resistencia de 4.7 Ohms a 5% de 1 W (Amarillo, Morado, Oro, Oro)
1 resistencia de 1 Ohm a 5% de 1 W (Marron, Negro, Oro, Oro)
Total: 5.7 Ohms
Nota: Siempre es importante preveer un 30% más de potencia para las resistencias. Para el canal rojo idealmente el valor buscado fue de 1.5 W, sin embargo la electrónica no disponía de ese valor.
La intensidad luminosa del los LEDs será controlada por el Arduino con PWM, como se ilustra a continuación:
Para esto se conectarán transistores Darlington TIP120 (datasheet, en nuestro caso fabricado por ON Semiconductor) que funcionarán como llave de paso, cerrando y abriendo el circuito:
Una salida PWM del Arduino será conectada a la base del transistor, el colector al cátodo del LED y el emisor a tierra. Los transistores Darlington TIP120 soportan la corriente de 350mA del LED sin problemas (pues soportan hasta 5A) y además son lo suficientemente rápidos (tiempo de respuesta) para no afectar de forma significativa la onda cuadrada del PWM. Sería ideal analizar la onda producida entre el emisor y la tierra con un osciloscopio, pero no se cuenta con dicho equipo en el laboratorio.
Nota: El PWM del Arduino corre a aproximadamente 490.196Hz según este artículo.
Realizamos el siguiente diagrama electrónico (realizado con KiCAD):
Pueden descargar los archivos fuente (LEDDriver.sch y LEDDriver.cache.lib) del repositorio de código. Además hicimos un esquema de cómo quedaría organizado en una placa perforada para soldarla a finales de esta semana:
Pueden descargar el archivo fuente (LEDDriver.svg) del repositorio de código.
Dado que estamos construyendo la carcasa a la medida hacen falta varios accesorios esenciales para poner a funcionar, entre ellos:
Tornillos para CD-ROMS (dado que no se incluyen en los que se adquirieron, tampoco los cables SATA).
Botón de encendido.
Botón de reinicio.
LEDs de estado: HD, Encendido, etc.
Acudimos al Departamento de Aprovisionamiento del ITCR y al Centro de Cómputo, que muy amablemente pudieron facilitarnos estos de máquinas de desecho:
A estos accesorios necesarios se suman los tornillos de soporte de la tarjeta madre y del Arduino. En el laboratorio LuTEC hay diversas tarjetas madres viejas de computadora, estas tarjetas tienen tornillos muy particulares que hemos podido utilizar para el soporte:
Este sitio es para el Flame Of Knowledge, el nombre que recibe el Freedom Toaster de la comunidad ACT-Libre del Instituto Tecnológico de Costa Rica. Fue construido el segundo semestre del 2010 por la comunidad para la Red Costarricense de Software Libre con el apoyo de la Universidad Nacional y del Instituto Tecnológico de Costa Rica.