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MAGIC STICK
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| Progetto pubblicato sulla rivista Fare Elettronica |  |
IL PROGETTO
Non
capita tutti i giorni di presentare un gadget tanto appariscente,
con un circuito di una semplicità sorprendente e per di più
tanto economico da non scoraggiare nessun lettore alla
realizzazione del progetto.
Non
è facile sorprendere i propri figli in un epoca tecnologicamente
avanzata come la nostra dove i computer risolvono tanti problemi
e creano svago per tutti i gusti, basta cambiare programma per
passare tante, troppe, ore navigando nella fantasia più
sfrenata.
Così,
quando una sera ho mostrato un primo prototipo in funzione ai
miei due figli e ho visto la loro espressione di puro stupore nel
leggere i loro nomi librarsi nell’aria, mi sono ricreduto,
è ancora possibile stupire dei bambini anche se uno di questi è
uno smaliziato quasi diciassettenne.
Vi
consiglio di costruire un prototipo anche se non avete figli
perché è un gadget simpatico, economico e semplice.
Pensate che il contenitore non è altro che un pezzo di tubo del diametro di 20 millimetri e dalla lunghezza di 33 centimetri, usato comunemente negli impianti elettrici industriali. E’ l’unico componente che non può essere riutilizzato oltre al circuito stampato, ovviamente.
| SCHEMA ELETTRICO |  |
Tutto
il circuito si basa su un microcontrollore della Microchip, un
PIC16F676 (figura 1) dotato di soli 14 piedini e gran
parte delle periferiche contenute nei PIC più costosi. Contiene
tra l’altro, un oscillatore calibrato da 4 MHz e 6 canali
collegati ad un convertitore Analogico/Digitale a 10 bit molto
veloce e preciso. A proposito dell’oscillatore interno da 4
Mhz, il valore della calibrazione, per ottenere la massima
precisione, risiede alla locazione 03FFh cioè all’ultima
locazione di memoria. Tale valore cambia da PIC a PIC e deve
essere letto e salvato prima della programmazione. Vi consiglio
di scriverlo in una piccola etichetta da appiccicare al PIC
stesso, sopratutto se avete a disposizione più di un micro.
Prima di fare qualsiasi prova, leggete tutti i micro e salvate il
codice di ognuno.
Il
microcontrollore svolge tutte le funzioni necessarie al
funzionamento del dispositivo, dal pilotaggio dei LEDs, alla
lettura dei pulsanti, alla programmazione di una scritta, alla
logica di funzionamento generale, ad un costo di pochi Euro. Nel
PIC sono stati attivate alcune resistenze di PULL-UP, che forzano
al positivo gli ingressi dei due pulsanti, semplificando
ulteriormente il circuito. I LEDs sono ad alta efficienza, nel
prototipo ho usato dei modelli rossi, ma nulla vieta di
provare con colori diversi, i primi due rossi, altri tre verdi e,
infine, due gialli. Fate un po' voi e fatemi sapere quali sono le
vostre soluzioni.
Il circuiti viene alimentato con tre batterie formato stilo.
Il
nostro dispositivo può essere paragonato ad un pannello di
scritte scorrevoli, anche se di fatto alcune differenze ci sono.
Il pannello di scritte scorrevoli si presenta con una serie di
LED che vengono accesi in modo sequenziale riga per riga e
visualizzano una scritta programmata facendola slittare,
generalmente verso sinistra, di una colonna la volta.
Nel nostro caso abbiamo disposizione un'unica colonna che sequenzialmentre mostra una parte di carattere per volta. Le parti di carattere vengono ricostruite durante la rotazione. Più forte gira il magic stick più larghi saranno i caratteri visualizzati e viceversa. Ciò che permette ai nostri occhi di ricostruire questi caratteri frammentati in colonne, è un fenomeno tipicamente umano, la persistenza ottica. Fenomeno largamente sfruttato dalla televisione e dal cinema.
Con un po' di esperienza troverete la vostra velocità ideale, che permette di visualizzare il nome o la scritta programmata in modo chiaro e visibile.
| MONTAGGIO |  |
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Nulla
vieta il montaggio in una basetta mille fori, ma vi consiglio la
preparazione del circuito stampato proposto (figura 2),
perché è il più adatto al montaggio dentro al tubo da 20
millimetri.
Seguendo
il piano di montaggio di figura 3, montate prima le
resistenze, se le trovate da 1/8 di Watt meglio, altrimenti vanno
bene pure quelle da 1/4 di Watt, montate le R1, R3, R5 e R7
aderenti allo stampato, mentre le R2, R4 e R6 leggermente
sollevate. Regolatevi come da figura 5. Continuate con lo zoccolo
per il PIC, i LED che devono essere appoggiati al circuito e
infine i due pulsanti che ho recuperato da un videoregistratore
guasto, ma reperibili in qualsiasi negozio di elettronica per
pochi centesimi di Euro. Per il modello regolatevi con le figure
5 e 6, l’importante è l’altezza che deve essere di 10
millimetri dall’alberino alla base del corpo, perché
passano a pelo dentro al tubo e un volta posizionato il circuito,
l’alberino fuoriesce quanto basta dalla fessura praticata.
Terminato
il montaggio, procuratevi un sottile lamierino di rame o, in
alternativa, un lamierino zincato. Piegatelo a L e saldatelo alla
parte inferiore del circuito stampato, servirà come collegamento
al positivo del pacco batterie.
Prima
di inserire il micro nel proprio zoccolo, è indispensabile
ricordarsi di programmarlo con il file “MagicStk.HEX”
scaricabile dal sito della rivista.
IL CONTENITORE |
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Il
contenitore è fondamentale quanto il circuito stesso, senza di
esso non è possibile goderne gli effetti.
Dovete
procurarvi un pezzo di tubo di plastica di quelli solitamente
impiegati negli impianti elettrici di tipo industriale, dal
diametro esterno di 20 millimetri. Ne basta un pezzo da 33
centimetri, ma sono venduti in verghe da 3 metri, quindi se non
avete un amico elettricista disposto a regalarvene un pezzo,
dovrete affrontare la spesa per un quantitativo abbondante.
Comunque il costo si aggira attorno ai 30 centesimi al metro.
Una
volta in possesso del tubo, con l’aiuto di una matita
segnate gli ingombri della barra dei LEDs. Se avete optato per il
circuito stampato proposto, regolatevi con il disegno per le
misure, altrimenti usate il vostro circuito come dima per la
foratura. La scanalatura deve essere larga poco meno di mezza
sezione di tubo e per ricavarla potete usare una molla per un
lavoro veloce, se disponibile, ma va bene anche una lima di tipo
“bastarda”, cioè con la grana media. Le sbavature si
tolgono facilmente con un pezzo di carta vetrata.
Praticare
i fori dei pulsante è ancora più facile, con un tondino limate
di traverso fino ad ottenere due fessure ovali. Rifinite sempre
utilizzando la carta vetrata.
Con
il foro da 3 millimetri per fissare il circuito e quello da 6
millimetri per il manico, sono terminati i lavoro di preparazione
del contenitore. Vi posso assicurare che è più semplice farlo
che spiegarlo.
A
questo punto dobbiamo saldare uno spezzone di cavo di piccola
sezione al polo libero dell’interruttore nella parte alta
del circuito, e infilare il circuito stesso nel contenitore
avendo l’accortezza di far uscire i piolini dei pulsanti nei
relativi fori e di infilare il capo libero dello spezzone di cavo
in modo da farlo uscire dall’altra parte del tubo.
Stando
attenti al cavo, forare lo stampato infilando la punta da 3
millimetri nel foro del tubo fatto poco prima di infilare il CS.
Una vite passante da 3 MA con relativo dado, tiene il circuito
stampato nella giusta posizione all’interno del contenitore.
Le figure
7 e 8 possono dare un’idea dell’aspetto finale del
nostro prototipo.
Prima
di collocare le batterie, tre elementi formato stilo, è
necessario procurasi una molla del tipo usato dai portapile dei
giocattoli. Per chi ha dei figli o fratellini ciò non
rappresenta un problema perché sicuramente nella scatola dei
giochi non mancano certo le occasioni di recupero. Vanno bene
quelli usati nei portapile di tipo mezza torcia. Recuperata la
molla, saldate il capo del cavo che fuoriesce dal tubo alla spira
più larga della molla e infilate le pile con il polo positivo
verso il circuito stampato, quindi la molla. Preparate una barra
filettata 6 MA da 17-18 centimetri di lunghezza, servirà da
manico e da ferma per le pile tramite la molla. Fissate la barra
al tubo con due dadi preceduti da due rondelle.
Lo
schema dei collegamenti tra CS e pile è disponibile nella figura
4.
Se
tutto è a posto, chiudendo l’interruttore a slitta, i LEDs
dovrebbero lampeggiare molto velocemente e in modo apparentemente
disordinato. Se al contrario il circuito non da segni di vita,
controllate la parte del montaggio riguardante le batterie,
sicuramente non avviene in modo sicuro il contatto tra batterie e
circuito stampato o tra le batterie e la molla.
Risolto
l’eventuale problema, collaudare il dispositivo è
semplicissimo, è sufficiente impugnare la barra che funge da
manico e fare girare in senso orario il tubo, per leggere la
scritta di default “NICOLA E ANDREA”, il nome
dei miei figli. Ovviamente vi dovete porre davanti a uno specchio
ed effettuare la rotazione nel verso giusto, per goderne gli
effetti.
Ogni
progetto che si rispetti, deve essere versatile da adattarsi alle
esigenze di ognuno. Anche in questo caso, per non deludere
nessuno, è prevista la possibilità di programmare la frase da
visualizzare utilizzando l’intero alfabeto delle lettere
maiuscole.
Con
la Tabella di programmazione che trovate nel riquadro in
questo articolo, premete il pulsante S1 e tenetelo premuto per
circa 3 secondi. L’accensione in modo stabile del LED 1
indica la fase di programmazione. Ad ogni pressione di S1, l’Array
dei LED viene incrementata di un valore secondo il sistema
binario. Ovviamente ad ogni valore binario corrisponde una
lettera dell'alfabeto com’è possibile osservare dalla
tabella in questione. Quindi iniziando dalla lettera A e dal
valore binario 1 premendo S1 scorrono tutte le lettere
dell'alfabeto. Giunti alla lettera che c'interessa, per
memorizzarla è sufficiente una pressione di S2. La pressione di
S2 è confermata dall'accensione del LED 7.
È
opportuno far notare che è disponibile lo spazio, che pur non
essendo un carattere è necessario per rendere più chiara e
comprensibile la frase memorizzata.
Terminata
la programmazione, per ritornare alla fase operativa e mostrare
agli amici quanto appena programmato, premere S2 e tenetelo
premuto per circa 3 secondi.
Se
tutto è andato bene, ritorneremo a vedere i LED lampeggiare in
maniera apparentemente disordinata, che riacquisteranno un senso
non appena il magic stick verrà messo in rotazione.
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Tabella programmazione scritta
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