7-Segment kokertje

Ik heb geprobeerd om mijn 7-segment potje in een andere vorm te gieten. In het filmpje zie je de metalen kokertjes die je vaak terugvindt als micro geocache, er zit dan een klein logboekje in of je kan er een papiertje met coördinaten in kwijt.

De uitdaging was hier vooral dat de batterij veel kleiner is en ik toch de symbolische grens van minstens 100 logs op één batterij wil behouden. Met het originele potje en dus een grotere batterij was dat geen probleem, tot nu toe heb ik nog geen platte batterijen gehad in dat soort potjes.

Om dat ook nu te vermijden is het contrast opnieuw wat lager (ik heb het ooit verhoogd in de originele potjes, maar dat verbruikt meer stroom) en de duurtijd van één weergave is verkort tot 30 seconden. Verder draait de klok van de microcontroller acht keer trager, ook dat spaart wat energie.

Ook nu is er een optie voor een kwikschakelaar maar dat was minder praktisch (te groot), dus deze wordt opnieuw geactiveerd met een magneet.

8 x 7-segment geocache waypoint

Project 2 van 3 uit een productief weekend is ook klaar. Er waren al heel wat maten en vormen van 7-segment displays hier te zien en enkelen worden ten velde ook vaak gespot door geocachers. Maar tot nu toe slaagde ik er niet in om een 8 cijferige display zo klein te maken dat die bruikbaar is.

Je kan zo'n display met printplaat overal krijgen, dus daar zit niet echt een probleem. Het probleem zit hem in het feit dat die dan nog te groot zijn voor een PETling container van 2.2 cm doorsnede. Net dat is belangrijk als je de display niet wil inbouwen in een vaste constructie, maar gewoon ergens wil verstoppen ten velde. En die display die je koopt, daar zit nog geen besturing in. Je zou er een Arduino aan moeten koppelen en dan wordt je doos al snel veel te groot (en te duur en dus diefstalgevoelig).

Tot nu was er geen manier om een pcb layout zo klein te maken dat alles op één printplaatje past waar net nog een batterij aan vastzit en die net klein genoeg is om nog mee in het plastic 'flesje' te stoppen. Er is enkel plaats voor één microcontroller en die moet veel uitgangen hebben. De Attiny 2313 is een stokoud model, maar de SMD versie is net klein genoeg om in de fles te stoppen. Slechts 2 kB geheugen vroeg heel wat discipline in programmeren, ik heb 40 bytes vrij ;-)

De truuk zit hem hier: de printplaat die ik gemaakt heb, gaat nog net één stap verder dan wat normaal mogelijk is als je ze zelf maakt. De koperen verbindingen bovenaan en onderaan zijn al op de dunst mogelijke maat (10 mil = 0.254mm), maar ze liggen nu op de helft van de mogelijke afstand van elkaar (dus geen 10 mil, maar nog slechts 5 mil = 0.127 mm uit elkaar). Toen ze ontwikkeld en geëtst was, moest ik dus ook met een fijn mesje de baantjes nog eens onder mijn mini microsoopje vrijmaken, want ik zat echt duidelijk op de limiet van wat mijn etsproces aankan.

Maar het lukt, en belangrijk: het is reproduceerbaar. Nu was slechts één op vier printjes gelukt, maar ik ken nu de truuken van de foor om dat gemiddelde op te voeren.

Soit, het is het resultaat dat telt. En dat werkt ! :)

Veel 7-segmentjes

Ik moet toegeven, ik heb me even laten gaan in het soldeerkamertje. Dat komt eigenlijk vooral omdat je nu eenmaal niet één klein printplaatje kan maken, in dit geval staan er 9 op één vel.



Er waren er al een paar in gebruik van de twee vellen, en als ik de 'afval' verwijder (helaas heeft meestal elk vel wel één of meer mislukte ontwerpjes), hield ik er dus twaalf over.



Niet dat ik ze zelf allemaal in gebruik ga nemen, een aantal zijn bedoeld voor een andere geocacher. En de rest hou ik als reserve nu ik merk dat zo'n potje in de natuur niet altijd met zachte hand wordt behandeld.

Nu had ik een mooi plan om de 7-segmentpotjes die niet voor mezelf bedoeld zijn programmeerbaar te maken. Die van mij zijn dat ook, maar er is een groot verschil tussen de originele software in het geheugen branden en enkel de coördinaten aanpassen aan de plek waar de potjes moeten liggen. Ik kan dat combineren in één beweging, maar als ik de potjes overhandig is dat niet meer zo. De geocacher zou de ontwikkelomgeving moeten installeren en heel wat know-how moeten hebben over compileren en uploaden en zo.

Met deze programmer lukt dat dus allemaal. Het is niet meer dan een extra klein printje met één chip en een toetsenbordje, maar het geeft genoeg flexibiliteit om coördinaten vast te programmeren per potje. Er is één grote 'helaas'! Het werkt niet. Het is te zeggen, alles werkt perfect zolang ik beide printplaatjes (zowel de programmer als het 7-segment potje) aan de 5V voeding van een USB verbinding heb hangen, vanaf het moment dat alles op de 3V batterij van het 7-segment potje zelf hangt, geeft ie geen kik meer.

Dat is heel vreemd, want beide chips zijn voorzien om vanaf 2,8V perfect te functioneren. Ik weet inmiddels dat 2,3V ook al genoeg is, wat mij dan nog meer de wenkbrauwen doet fronsen. Er is immers buiten de spanning geen enkel verschil tussen de twee opstellingen.

En dat is heel vervelend, want ik weet dus niet hoe dit verder moet. Ik wou alles veel makkelijker maken, maar dat zo lukt dus niet. Een extra voeding of een USB verbinding enkel om ze te programmeren zouden een optie zijn die misschien kan werken, maar het originele idee om alles eenvoudig te maken verliest dan wat van zijn pluimen.

Hoe zeggen ze dat? Back to the drawingboard...

7-segment programmer

Ik was al eventjes op de sukkel met mijn 7-segment potjes. Niet dat ze niet goed werken hoor, integendeel. Maar ook mijn versie 2.0 had geen goede mogelijkheid om de coördinaten te programmeren. Ik had eerst wel één klein drukknopje voorzien, maar dat bleek al lang onhandig en niet betrouwbaar te zijn.

Nu is het wel gelukt, er hoort nu zowaar een echte 'programmer' bij. Misschien moet ik de versienummer nog eens verhogen dan ;-)

Het principe is simpel: het 7-segment potje heeft een kleine connector onder de display zitten. Via die connector kan ik de microcontroller verbinden met de PC en de software opladen. Het probleem is dat de software meteen de coördinaten bevat die het potje aan de geocacher gaat tonen. Nu speelt dat voor mij niet zo'n rol, want ik kan programmeren wat ik wil. Maar als ik iemand anders potjes wil doorgeven, dan zou ik elke keer de coördinaten vast moeten programmeren voor de CO (cache owner) en hij zou die ook nooit meer kunnen aanpassen.

Dat is dus bij deze opgelost. Een tweede microcontroller met extra software 'praat' nu met het potje. Via een toetsenbord kan de CO de coördinaten ingeven die het potje daarna kan tonen in een bos.



Als je een nerd bent en/of gewoon wil snappen hoe dat nu werkt, kan je verder lezen ;-)

In principe is het heel simpel om twee microcontrollers met elkaar te laten spreken. Ze doen dat met een interne SPI bus, een seriële bus die enkele pinnetjes bezet houdt van de chip. Daar zat nu net het grote probleem: ik heb alle pinnetjes, inclusief die van de bus, al in gebruik om de display aan te sturen. Daarom moest ik iets anders verzinnen en dat had heel wat voeten in de aarde.

Ik moest een manier verzinnen om de twee microcontrollers met elkaar te laten praten (de eerste hangt aan het toetsenbord en de tweede aan de display) terwijl de tweede ook coördinaten toont. Zoiets kan nooit omdat die pinnetjes nu eenmaal bezet zijn, de display hangt eraan vast. Maar ik kan onze ogen een beetje voor de gek houden door de display eventjes te doven en dan een korte puls te sturen naar de eerste.

Om zoiets te doen zonder ongelukken, heb ik een logic analyzer nodig. Ik probeerde het eerst zonder, maar dat gaf ongelukken (lees: kortsluitingen). Ik moest immers een strakke timing aanhouden omdat de twee microcontrollers op dezelfde draadjes spanning gaan zetten. Als ze dat samen doen, ontploft de boel (bij wijze van spreken hé).

Omdat ik zo'n logic analyzer niet kan betalen, kocht ik deze Chinese versie van 9$. Het ding is geniaal in zijn eenvoud en toch extreem krachtig in prestaties. Er kunnen acht kanalen aangesloten worden die je kan bekijken op je PC met bijgeleverde software. Ik moest maar twee kanalen zien, dus dat volstaat.




Dit eerste scherm toont het signaal van twee pinnetjes die de chips dus delen. De pinnetjes worden in chip 2 dus ook gebruikt om de display te besturen. Af en toe schakelt de display uit en stuurt ie een korte puls naar chip 1. In de 'normale' toestand zie je een blokgolf op kanaal 0 & 1. Dat komt omdat de display niet op volle kracht werkt, hij wordt gedimd om de batterij te sparen. Af en toe komt dus die puls die je aan de rechterkant ziet verschijnen (het witte balkje met enkele extra pulsen).



Met de logic analyzer kan ik die puls erg vergroten en dan zie je dit. De puls wordt herkend door de eerste chip en die geeft nu een antwoord in vier stappen. Dat zijn de vier witte balkjes die volgen.



Zo één balkje ziet er zo uit. Kanaal 0 geeft 8 pulsen als kloksignaal en kanaal 1 heeft nu seriële data op de stijgende flank van de klok. Als je nu een nerd bent en snapt dat de lsb eerst werd verstuurd, dan weet je normaal dat hier het getal 8 werd verstuurd ;-)

In de praktijk wil dit zeggen dat chip 2 altijd korte pulsen uitstuurt tussen de coördinaten. Die zijn zo kort dat je ze niet ziet. Maar als je chip 1 verbindt met de kleine connector, ontstaat er een gesprek tussen de twee chips. Via het toetsenbord kan je intikken wat chip 1 moet vertellen aan chip 2. Die zal dat opslaan in zijn EEPROM geheugen zodat dat nooit verloren gaat.

7 segment potje 2.0

Het eerste potje was aan vernieuwing toe. Ik had vooral een bezwaar tegen de twee cijfers in het potje, dat geeft veel geknipper om een coördinaat te tonen. Met drie cijfers kan dat veel vloeiender, alleen was er een probleem: het potje is te klein. Dus ofwel ga je dan grotere potjes nemen, maar dat is geen optie. Ik heb diabetes en dus massa's potjes van glucosestrips. Het ontwerp moest anders en daarom is de display vervangen.

De eerste display zat in het oude potje en die paste er makkelijk in. Ik wou al eens een versie maken met drie cijfers, en probeerde dus display nummer twee. Die was een pak te groot en een stukje van de display zagen/vijlen is niet echt een goed idee. Daarom dus even naar China gebeld, en daar kwam display nummer drie. Je ziet dat ie trouwens enkel platter is, niet smaller. Maar in een rond potje gaf dat net de extra ruimte die ik nodig had.

De printplaat is drastisch veranderd. Alles zit nu op de soldeerzijde, bijna geen gaatjes meer te boren. Er is nu een echte connector om via USB de software erop te plaatsen. Ik heb nu ook een knop voorzien zodat je zelfs zonder programmeren de coördinaten kan veranderen. Uiteraard is het niet de bedoeling dat een geocacher daar aan kan, maar daar zorg ik wel voor.

Dus: nieuwe chip, zelfs met minder geheugen, toch meer mogelijkheden en een magneetknop die je slechts even moet activeren.

En misschien vooral: hij is nu ook heel vriendelijk ! :D

(het ontwerp van de printplaat voor dit potje stond HIER gisteren)

Extra large 7-segment display

Dit stond hier al wel vaker, zo'n 7-segment display. Maar dit is wel een heel klein beetje anders. De normale displays die ik gebruik zijn 0.35 inch groot, dus dat is nog geen centimeter. Deze zijn 2.3 inch, dus bijna zes centimeter groot.

Uiteraard komen ze uit China, uiteraard zijn ze goedkoop en uiteraard ga ik ze in een geocache gebruiken. Het is wel even wennen, want wat ik tot nu toe deed met die dingen was behoorlijk straight-forward elektronicagewijs. Je kan die dingen direct aansluiten aan een microcontroller en ze werken mits een beetje dimwerk of een extra weerstandje op een normale batterijspanning die ook de microcontroller voorziet van voeding.

Bij deze modellen, die ik trouwens per 20 moest kopen, is het een ander verhaal omdat elk segment (elk streepje) uit de display uit verschillende LED's bestaat. Ze hebben dan ook een hoge spanning nodig, en je moet ze besturen alsof ze grootverbruikers zijn.


Ik stuur ze nu aan met een extra chip die normaal gebruikt wordt om de wikkelingen van een stappenmotor te besturen (een ULN2003). Ze verbruiken dus meer spanning en meer stroom, maar dat wil niet zeggen dat ze niet op een gewone 9V batterij kunnen werken.

Het voorbeeldje in dit filmpje is trouwens gedimd tot 20% van de maximale lichtsterkte, anders kon ik het niet filmen omdat ze zo geweldig veel licht geven. In de praktijk zal ik ze niet dimmen, want ik hoop ze op een afstand van meer dan twintig meter leesbaar te maken, zelfs bij daglicht. Of dat gaat lukken, daarvoor moet je enkele maanden wachten en dan even naar Zwijndrecht rijden om mijn cache daar te doen ;-)

7 Segment part II

Het werkt dus wel hè, moest je twijfelen aan mijn laatste printplaatontwerpjes. Voor de duidelijkheid: ik wil nu 4 cijfers gebruiken om een coördinaat te tonen ergens in een bos.

Van deze soort heb ik er nu 3 gesoldeerd en me eerst eens geconcentreerd op één belangrijk aspect. De vraag is nog steeds hoe lang de mini batterijtjes meegaan die ik en masse in China kocht. Ze kosten niks, dus ik veronderstel dan dat ze waardeloos zijn.

Hoe je dat test? Eén van de 50 batterijen opofferen en zien wanneer ie leeg is hè. Je moet dat niet te moeilijk maken. Ik ben ervan uit gegaan dat ik de display op een donkere plaats in een bos zal leggen. Denk aan onderaan in een boomstronk of zo. In de zon kan je dat vergeten, want dan moet je zoveel power geven dat het batterijtje meteen op is. Ik heb mijn software wat veranderd zodat het behoorlijk wordt gedimd: het verbruik ligt op 6mA (i.p.v. 80mA maximum) en de batterij van 3V mag niet onder de 2.5V zakken, anders zal mijn microcontroller stilvallen.

Hoe lang dat duurt? Ik hoopte op toch minstens 1u, anders zou ik vaak naar mijn bos moeten hollen om de batterij te vervangen. Als iemand de display aanschakelt voor 2 minuten heeft ie het wel gelezen, dus dat zou 30 logs zijn per batterij en da's wel heel nipt.

Zo heb ik de test gedaan. De linkse meter toont de spanning, de rechtse de stroom. De spanning is nu ik dit schrijf nog steeds meer dan 2.6V en we zijn al 7u verder! Wie zegt dat Chinezen rommel verkopen ? ;-)

7-Segment potje

Er was natuurlijk ook een doel aan al dat geknoei met die zuren. De printplaatjes die ik gemaakt heb waren niet alleen om te testen, maar ze hebben dus ook zin. Dit kleine potje voor glucosestrips is zo'n typisch item dat je vindt bij een waypoint van een multicache. Ik wil er ook zo één leggen deze zomer, maar in plaats van een gelamineerd kaartje er in te stoppen met de coördinaten van het volgende waypoint mocht het dus een beetje origineler.

Het moest zo klein mogelijk zijn, niet groter dan een stuk van 5 cent. Daarom is het hart van het dingetje een Attiny44 microcontroller. Uiteraard kan ik alles op het scherm tonen wat ik wil. De batterij zou behoorlijk lang moeten meegaan omdat de display behoorlijk gedimd is. Dat moet ik nog wel even uittesten. Een magnetische schakelaar kleeft onder de batterij. Die zorgt er voor dat de display start als je een magneet onder het potje houdt.

Ik zoek nog een manier om dit te beschermen tegen vandalen en dieven, maar daar moet ik nog eens over nadenken. Dat zijn zorgen voor later.

7-segment geocache

Je kent dat zeker, een 7-segment display... Zo ziet het eruit :



Binnenkort ben ik aan mijn 500ste geocache. En ik heb tot nu toe enkel schatten gevonden, ik heb er zelf nog geen enkele verstopt. Daar moet dus dringend iets aan veranderen. Ik heb al wat ideetjes en ze hebben allemaal batterijen nodig.

Dit is er ééntje dat ik zeker wil gebruiken