Cosa dice il tuo Fidget Spinner?

L'illusione ottica della persistenza della visione (POV) è piuttosto comune nei giocattoli economici al giorno d'oggi, ma quanto sarebbe bello avere la propria bacheca POV programmabile? Lo studente tedesco laureato in elettronica [Matej] ha fortunatamente creato un fidget spinner open source con un display POV completamente personalizzabile che ti consente di condividere qualsiasi pensiero che vorresti far conoscere ai tuoi amici fidget spinning.

La grafica visualizzata non si basa sulla velocità di rotazione, grazie ad una soluzione che traccia l'angolo di rotazione. A differenza dei dispositivi POV, il fidget spinner POV mostra la stessa grafica a velocità di rotazione più alte e più basse, il che è utile considerando che il fidget spinner non gira automaticamente alla stessa velocità di rotazione per ogni utente. Inoltre, non richiede una velocità costante affinché l'immagine venga visualizzata correttamente, a differenza delle ventole o degli orologi POV.

Il progetto utilizza un microcontrollore Microchip PIC 16F1619 potenziato per il core, che include una periferica di tempo angolare integrata che utilizza un sensore Hall onnipolare (DRV5033) e un magnete per tracciare l'angolo di rotazione corrente. Il sensore Hall genera un impulso ogni volta che un magnete lo attraversa (ogni 360°), mentre il Temporizzatore Angolare genera 180 impulsi per giro (ogni 2°). Ciò crea dimensioni delle colonne di 2° per i caratteri stampati. Il timer angolare gestisce automaticamente le modifiche se il tempo tra i due impulsi del sensore cambia a causa della velocità di rotazione.

La grafica viene visualizzata con 32 LED (16 verdi, 16 rossi) con una corrente nominale di 1 mA, pilotati da due driver del registro a scorrimento a corrente costante a 16 canali (TLC59282) collegati in catena insieme. [Matej] ha utilizzato il software gratuito "The Dot Factory" per generare le lettere, anche se è stato necessario apportare alcune modifiche per tenere conto dell'ordine dei LED sul layout del PCB (alcuni bit sono stati spostati e il carattere doveva essere modificato essere alto 16 bit anziché 8 bit).

Per accedere da remoto al dispositivo, un modulo Bluetooth Low Energy (RN4871) comunica con i microcontrollori tramite l'interfaccia UART, a cui è possibile accedere da un'applicazione per PC LabVIEW o da un'applicazione BLE per smartphone.

[Matej] utilizza una soluzione intelligente per consentire l'accesso all'alimentazione tramite un solo pulsante a sfioramento capacitivo. Un circuito integrato capacitivo (PCF8883) incorporato sotto la maschera di saldatura del PCB controlla l'alimentazione del dispositivo. Il risultato dell'IC capacitivo viene inviato alla porta logica OR (BU4S71G2) insieme a un segnale proveniente dall'MCU e l'uscita è collegata al pin di abilitazione di un convertitore step-down (TPS62745). Il pulsante può essere utilizzato anche per passare da una modalità operativa all'altra (accendere solo la radio Bluetooth o altri componenti) quando è necessario il risparmio energetico.

Il basso consumo energetico è sicuramente una necessità quando si costruisce un piccolo giocattolo POV come un fidget spinner. Un convertitore step-down viene utilizzato per convertire i 6 V nominali delle batterie in una sorgente da 3,3 V. Il componente TPS62745 è stato scelto per l'efficienza con carichi leggeri, bassa corrente di quiescenza, funzionamento con una minuscola bobina da 4,7 uH, un interruttore di tensione di ingresso integrato utilizzato per misurare la capacità della batteria con un consumo minimo di corrente e una tensione di uscita selezionabile dall'utente tramite quattro ingressi anziché resistori di feedback, riducendo la distinta base. Il dispositivo va in stop dopo 5 minuti di inattività, riducendo il consumo di corrente a meno di 7uA.

È interessante notare che la prima ispirazione di [Matej] è stata un fidget spinner simile regalato da Microchip alla fiera mondiale Embedded di Norimberga, in Germania, dove stavano dimostrando la periferica Angular Timer per i loro MCU della serie PIC16. È abbastanza facile dire che i dispositivi risultanti non si assomigliano per niente, a parte il modulo MCU e BLE.