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Circuito Supercar - Ora anche High Power !!

by Tittopower & Simo@Virus

Questo progetto era da circa un anno fermo li nel cassetto in attesa della buona occasione per venire pubblicato. La mia intenzione era di porgerlo a tutti così come era nato a suo tempo, un normalissimo effetto supercar fatto per una esercitazione pomeridiana sull'uso dei microprocessori pic. All'epoca infatti volevo imparare ad utilizzare questi processori per futuri utilizzi, cosa che ancora non sono riuscito a fare. Con la certezza che lo scrittore del software mi avrebbe concesso la pubblicazione del progetto e del software ho richiesto la necessaria autorizzazione.

La risposta è stata invece purtroppo negativa !!!.....

.....nel senso che l'autore non voleva mettere online un software che secondo lui era troppo banale.
Approfittando delle ferie estive e grazie anche ai pochi impegni abbiamo deciso di sviluppare una nuova versione piu sofisticata del famoso effetto luminoso che tanto fa parlare di se.
Il micro utilizzato è il famoso Pic16f84 della microchip, capace con opportuno programma, di trasformarsi in cervello per molteplici applicazioni. In primo luogo abbiamo deciso di implementare l'effetto scia che prima non era presente. Una volta realizzata la prima versione di scia che era composta da 3 led a luminosità decrescente ci si è accorti che 3 led erano troppi per un effetto proporzionato, e anche a intensità decrescente di circa 100/50/25 %, l'occhio umano ne percepiva 4 accesi , quindi, anche considerando che la nostra fila totale è di 12 led, ne abbiamo subito tolto uno, lasciando il compito della scia ad un solo led acceso al 40 %. L'effetto scia così generato è buono anche se fatto con 2 soli led. Superato questo punto ed osservato l'effetto prodotto, c'era qualcosa che non convinceva: la corsa lineare alternata dei led era monotona o per meglio dire "fredda". Dopo un po di prove abbiamo inserito dei timing per accelerare/decelerare la corsa nei led centrali in modo da creare un moto molto piu armonioso. Naturalmente il Grande Simo@Virus non si è fermato quì, siccome gli era rimasto infatti un pin libero dell'integrato, ha pensato bene di destinarlo a 2 utilissime funzioni.

Lo schema elettrico del circuito supercar

  • La prima funzione consiste nella possibilità di cambiare la velocità di esecuzione del ciclo utilizzando il pulsante P dello schema. Quando lo si tiene premuto infatti il programma smette di visualizzare l'effetto supercar e inizia a visualizzare un led che ruota progressivamente e lentamente dal D1 al D12, questa visualizzazione è in realtà il modo di scegliere la velocità di Supercar, infatti ogni led indica una velocità possibile. Per selezionare una velocità basta rilasciare il pulsante nel momento in cui il led corrispondente alla velocità è acceso. In pratica rilasciando il pulsante quando è acceso il led D1 otterremo la minima velocità possibile di supercar, mentre se rilasciamo il pulsante mentre è acceso il led D12 avremo la massima velocità di esecuzione del programma. Nelle posizioni intermedie si otterranno ovviamente velocità intermedie, per un totale di 12 velocità.
  • La seconda importante funzione consente sempre tramite il pulsante P di cambiare la modalità supercar da "continua" a "paused". In pratica possiamo disporre di 2 tipi di effetto supercar, il primo di tipo con pausa fra un ciclo e l'altro con arresto per 0.5 secondi a sinistra, il secondo con modalità continua del ciclo. Per passare dalla modalità paused a quella continua occorre tenere premuto il pulsante al momento dell'accensione. I 2 led estremi D1 - D12 lampeggeranno fino al rilascio del pulsante a confermare il cambio avvenuto della modalità. Ovviamente tutte queste impostazioni vengono memorizzate e mantenute fino a nuova modifica.

Circuito stampato di supercar

Come ultima utility abbiamo inserito la possibilità di variare la luminosità dei led tramite un trimmer da 100 ohm, (con 470 ohm si ha piu variazione) (V1 nello schema), quindi possiamo dire che le opzioni importanti per un bell'effetto ed una buona personalizzazione sono sono tutti presenti in questo piccolo ma sofisticato circuito.
Di seguito l'elenco dei componenti necessari.

  • Microcontrollore Pic 16F84 o 16F84A da programmare
  • D1 - D12 Diodi led 3/5 mm qualsiasi colore
  • C2 - C3 condensatori 22 picofarad
  • C1 condensatore elettrolitico fra 47 e 100 microfarad 10 volt
  • R1 10.000 ohm 1/4 watt
  • R2 Fra 22 e 33 ohm 1/2 watt
  • V1 trimmer un giro orizzontale fra 100 e 470 (meglio) ohm
  • X = Quarzo da 4 Mhz
  • P = pulsante normalmente aperto
  • Alimentazione 5 volt stabilizzati +/- 10%
Il circuito così come è presentato è alimentabile solamente con 5 volt corrente continua entro un valore di tolleranza del 10%, é possibile comunque tramite un piccolo integrato stablizzatore tipo 7805 utilizzare anche tensioni superiori. Se si sostituisce il quarzo con altro valore si avrà una proporzionale riduzione/aumento delle velocità di esecuzione dei cicli di lavoro, al limite documentarsi e sostituirlo con apposita rete resistivo/capacitiva. In questo caso occorre anche ricordarsi di cambiare il settaggio per la programmazione del Pic da XT ad RC.

Costruzione ed ottimizzazione

Ecco tutto il necessario.....

Per ottenere di un buon risultato finale occorre pianificare la costruzione. Come prima cosa occorre procurarsi i materiali da utilizzare, in base ai materiali reperiti poi potrebbe essere necessario modificare leggermente il disegno delle piste del circuito per adattarle alle esigenze personali. Chi vuole infatti utilizzare i led da 3 mm potrà trovare troppo larga la distanza in disegno, mentre per alcuni tipi di led rettangolari potrebbe risultare stretta, potrebbe esserci anche qualcuno che vuole utilizzare 2 led in serie per ogni uscita al fine di ottenere una lunga stringa da 24 led....

Circuito stampato di supercar - Uno dei programmatori utilizzato

Per chi sviluppa il circuito con il metodo della fotoincisione in fondo alla pagina è possibile trovare tutti i file originali in formato circad. Chi vuole puo scaricare Circad al link sottoriportato, è un software free. Chi disegna il circuito a pennarello può adattarsi manualmente con il righello, con un po di attenzione il risultato finale sarà ugualmente buono. Chi non dispone dei materiali per lo sviluppo dei circuiti puo utilizzare le basette millefori. Una volta realizzato il circuito montiamo il tutto facendo attenzione alla polarità dei led, del condensatore e del Pic.
Il Pic16F84 va programmato con il file HEX fornito . Per fare questo occorre avere un programmatore apposito che chi non ha può trovare in commercio o autocostruirsi facilmente seguendo le indicazioni del link in fondo a questa pagina. Il costo per la costruzione di questi programatori è veramente irrisorio, quindi non arrendetevi di fronte a questo piccolo ostacolo. Per la programmazione si utilizza un programma free chiamato ICPROG, prelevabile ovunque in rete.
I parametri per la programmazione sono i seguenti:

Oscillatore: XT
Fuses: solo PWRT (no CP, no WDT)

Una volta programmato il Pic potete inserirlo ed il circuito è pronto all'uso.

Il prototipo con led gialli - il circuito realizzato con led 5 x 5 quadri

Non rimane che adattare tipo di effetto, velocità e luminosità ai vostri gusti e trovare un bel posto in cui metterlo.....perchè è sicuramente per questo che ne avrete intrapreso la costruzione.......Buon lavoro a tutti.


By Simon@Virus (software) & Tittopower (hardware)
Si ringrazia per la collaborazione Simon@Virus, che ha ideato e scritto questo software e per averlo concesso in libero uso.

Chi utilizza Win 2000/XP deve scaricare anche l'apposito driver di supporto per questi 2 sistemi operativi e piazzarlo nella stessa cartella del programma, poi nelle opzioni occorre abilitare il funzionamento per tali OS. In caso contrario si ricevono messaggi di errore all'utilizzo del programma.


2008 - SUPERCAR DIVENTA POTENTE !!!!

Dopo molto tempo dalla prima realizzazione e dopo tantissimi file Hex inviati in italia e non solo, ho avuto l'idea (o necessità ?) di modificare il circuito supercar rendendolo adatto a carichi di alta potenza.
In realtà il vero motivo di questa modifica è quello di rendere più visibile e più pratico l'effetto stesso, come mi ha chiesto il mio figliolo che lo vuole montare sull' ape50cc....
Visto allora che anche qualche realizzatore nel tempo mi aveva chiesto questo tipo di evoluzione, io e il figliolo assieme ci siamo messi a fare delle prove. Innanzi tutto non avendo a disposizione un circuito pronto su cui lavorare ne abbiamo ricostruito uno su basetta bradbord come la prima volta che Supercar fu costruito. Quale migliore occasione allora per imparare qualcosa al ragazzo ? In pratica gli ho messo a video la presente pagina web e gli ho detto di leggerla, gli ho dato i componenti necessari, gli ho spiegato come erano strutturate le connessioni sulla breadbord, e nel giro di una mezzora ha completato supercar !!! Che dire sono stato molto contento, soprattutto perchè fino ad ora aveva montato solo 2 kit nella sua carriera elettronica....il circuito non ha funzionato subito comunque... un solo piccolo errore, mancava l'alimentazione al pin 14... perdonabile direi.

Al momento posso presentare diversi schemi elettrici testati ed una sola versione di stampato, in un secondo tempo a realizzazione pratica finita verranno presentati anche i prototipi realizzati. Le realizzazioni di potenza di Supercar richiederanno infatti circuiti stampati diversi a seconda del risultato che si vuole ottenere e dei componenti che si intenderà utilizzare.

Lo schema elettrico del circuito supercar High Power

Come potete notare lo schema di base è sempre lo stesso sia per quanto riguarda il file HEX, il numero di led, le frequenze di funzionamento. Quello che cambia è innanzi tutto la possibilità di alimentare il circuito con tensioni a piacere comprese fra 9 e 25 Volt, utilizzabile quindi con facilità in qualsiasi ambito, casa, PC, auto, moto, camion.
Per quanto riguarda l'interfaccia luminosa è ora possibile utilizzare qualsiasi tipo, potenza e combinazione di LED che troviamo sul mercato...perfino le lampadine ad incandescenza !! Lo stadio di potenza così come è raffigurato in schema si compone di 12 amplificatori di corrente costituiti dal transistor di media potenza BD435 e relative resistenze di pilotaggio da 270 ohm.
Nel circuito di base il PIC pilotava con tensione positiva di 5 volt direttamente i led, che avevano il negativo in comune. Con questa configurazione è bene prelevare dal PIC delle correnti massime di 10-15 mA, valori con cui non ho mai accusato alcun problema di rottura del PIC. Con l'amplificazione in corrente tramite transistor NPN abbiamo ora a disposizione invece una corrente massima di 1 A per ogni ramo in tutta sicurezza fino a 12 Volt di alimentazione e 0.5 A a 24 Volt. In realtà con il transistor utilizzato, e senza raffreddamento potremmo spingerci anche oltre questo valore, ma consideriamolo come valore massimo di carico al momento.
RICORDO che il circuito presenta l'effetto scia sul led seguente a quello completamente illuminato quindi il transistor lavora per 1/12esimo del tempo con una perdita di 0.7 volt e con un altro /12esimo di tempo con una perdita superiore al 50% della tensione di alimentazione.
I test in laboratorio sono stati eseguiti con un carico rappresentato da una lampada di automobile da 20 W, la quale assorbiva una corrente di circa 1,6 A a 12 Volt e non si sono verificati inconvenienti.

RESISTENZA R14 e suo calcolo

La resistenza indicata come R14 del circuito, seve SOLO se si utilizzano dei DIODI LED o gruppi di LED, oppure lampade/carichi a tensione minore di quella di alimentazione.
Il suo valore va calcolato a seconda del carico applicato ovvero del numero di diodi led utilizzati o utilizzati in serie su ogni canale, dalla loro tensione di lavoro, dalla corrente che assorbono. Ci sono led in grado di assorbire anche oltre 300- 350 mA a 2-3 volt, nel qual caso occorrerà una resistenza intorno 30 ohm / 5W !!!!. Con i 330 ohm indicati si possono fare funzionare correttamente dei normali led standard con una tensione di alimentazione di 12 volt.
Ricordo che in caso di utilizzo con lampadine funzionanti ad esempio con 12 Volt ed alimentando il circuito con 12 Volt, ovviamente non dovremo utilizzare nessuna resistenza, facendo al suo posto un ponte con del filo di rame da 0,6 - 1 mm di diametro.
Potremo anche alimentare il circuito con 24 volt ed utilizzare LED, oppure lampadine da 12 volt con appropriata resistenza, o anche lampadine da 24 Volt senza alcuna resistenza. Come vedete le combinazioni di utilizzo possibili sono numerose.
Per calcolare la resistenza R14 da applicare alla serie di led e la sua potenza possiamo ricorrere a fonti online o a un piccolo programma:

Online: sito maxistore.it

Download programma standalone-free calcolo resistenze

Per il calcolo della resistenza occorre tenere presente che il circuito presenta l'effetto scia, quindi la corrente che ci ritroveremo a calcolare sarà quella del carico di uno dei canali + il 50% di essa. Se il led/lampada o i led/lampade applicati ad un canale assorbono 100/500 mA totali, calcoliamo quindi la R14 su una corrente di 150/750 mA.

Ovviamente potevamo anche fermarci quì, ma dato che eravamo in ballo siamo andati oltre.....ecco lo schema di una ulteriore evoluzione ........

Lo schema elettrico del circuito supercar High Power MOSFET

In questa versione di Supercar che utililizza dei mosfet N logici di potenza IRL2703PBF del costo di circa 2 euri l'uno, potremo collegare al nostro supercar la bellezza di 5 Ampere per ogni ramo senza applicare radiatori. Volendo si possono naturalmente applicare anche versioni più potenti di mosfet, ma è bene sempre utilizzare quelli logici (es. IRL1004). Durante le prove abbiamo utilizzato a scopo di test anche dei comuni RFP70N06 senza rilevare comunque problemi.
Anche per quanto riguarda questa versione è bene tenere presenti le note per il componente R14.

NOTA VERSIONE MOSFET: la versione a mosfet non so quale reale utilizzo possa avere al momento, collegando delle lamapade da 60-100 W alla catena supercar non si ottiene infatti l'effetto sperato di forte luminosità in quanto l'inerzia ad accendersi del filamento delle lampadine è molto elevata, si ottiene pertanto solo un piccolo lampetto che non da in generale un buon effetto. Pertanto chi volesse utilizzare lampade da 50-100 W ad incandescenza otterrebbe un buon effetto solo rallentando molto l'effetto stesso, cosa che è possibile ottenere utilizzando un quarzo da 2 Mhz al posto di quello da 4 presente nel circuito. Ovviamente aumentando i tempi occorre controllare bene le temperature dei mosfet se verranno usati senza raffreddamento.

Bozza di un eventuale stampato per led da 10 mm ad alta luminosità.

Ecco una eventuale realizzazione di Supercar con 12 led sullo stampato (le piste gialle sono dei ponticelli), questo circuito non so se verrà mai realizzato praticamente poichè il suo montaggio pratico risulterebbe difficoltoso, probabilmente in fase di realizzazione occorrerà separare la parte led da quella PIC collegando i 2 circuiti con un cavo a 13 poli. La larghezza di questo circuito, ovvero dei led montati è di 13 cm totali, adatto eventualmente a uno slot da 5,25 pollici del PC. Per chi lo volesse realizzare è disponibile lo stampato:

Lo stampato è adatto sia alla versione transistor che per quella Mosfet.

Stampato Supercar High Power formato circad, per 12 led 10 mm

Stampato Supercar High Power formato PDF, per 12 led 10 mm

Stampato Supercar High Power con layout, per 12 led 10 mm

Elenco Componenti formato TXT

Elenco Componenti:

Un altra soluzione di circuito stampato che può essere considerata nella realizzazione è quella visibile qui sotto in figura, questo tipo di costruzione permette una collocazione più agevole dei componenti in caso di grandi barre visualizzatrici a lampade o più led per canale. Ovviamente il valore di R14 andrà calcolato in base alle correnti assorbite.

Bozza di uno stampato per 24 led (2 x canale in parallelo).

La disposizione dei componenti rimane sostanzialmente quella di base di supercarHP, quello che cambia è che la serie di led viene collegata allo stampato pilota con un cavo flat. Per semplicità di costruzione e realizzazione è stato impiegato in questo stampato un cavo di collegamento comune dei pc, il cavo IDE a 40 pin. In realtà servirebbero solo 13 poli per collegare i 2 stampati, ma in questo modo potremo riutilizzare i vecchi cavi IDE dei pc senza contare che ogni collegamento elettrico è doppio quindi più sicuro.

Stampato Supercar High Power formato circad, per 24 led 10 mm

Stampato Supercar High Power formato PDF, per 24 led 10 mm

Le modifiche trattate negli articoli possono provocare danni notevoli all'hardware e alla persona qualora chi le esegue non abbia una certa familiarità con l'elettricità, la meccanica, l'elettronica ecc.. ci si astenga quindi eventualmente dal metterle in pratica qualora non si abbia affinità con le materie predette. In ogni caso lo scrivente non si ritiene responsabile di eventuali danni provocati dai progetti e dal loro utilizzo a cose e/o persone.

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