RFduino Implementation of DDO

Thu, 15 Jan 2015 00:00:00 +0000

This post describes the coding for the DDO hardware, based on a RFduino board. The hardware itself is introduced in the post posts/ddo-prototype. To implement the program, the standard Arduino SDE with RFduino library is installed on your computer (The RFduino Quick Start Guide on www.rfduino.com is not available any more).

The implementation has following main features:

Counting wheel rotations and calculation distance Read/Write the distance to memory in a safety way Push the actual distance via Bluetooth LE (BLE) Further topics are: Flash the LED with a memory write, communicate an error via LED Send logging to SDE The most important challenge is the non-stable power supply, especially at writing time.

Architecture The implementation communicates or controls five external components. The EEPROM is used to store the actual distance value. The LED give signals to the user at run time. The reed contact attached to the front wheel is the rotation trigger.

Via BLE the board sends the actual distance value periodically into the environment (independent, if there is a receiving app or not). For the developer, messages can be pushed via serial port to the Arduino SDE.

The inner view:

DDO Prototype

Sun, 30 Nov 2014 00:00:00 +0000

Aufgabenstellung Früher hatte ich mal so einen Kilometerzähler am Vorderrad meines Rennrads, sehr zum Leidwesen meiner Radkollegen, da das Ding ziemlich laut klackerte.

Analoger Kilometerzähler

Das gleiche soll nun mit moderner Technik neu gebaut werden - aber ohne Klackern, wenn’s geht.

Schaut man sich auf dem Markt um, was es derzeit gibt, so findet man den Bikelogger. Der kann mehr einiges mehr als nur den aktuellen Stand zählen. Der Preis ist mit ca. 140 € aber ziemlich hoch. Cool ist, das er kein Kontakt-Kontakt für die Bewegungserfassung benötigt.

Den Zähler, den ich mir vorstelle, soll einfach nur die Laufleistung zählen und ansonsten nicht weiter auffallen. Es muss völlig wartungsfrei und ohne Schnickschnack sein. Außerdem soll er aus möglichst wenigen Bauteilen bestehen und die vorhanden Infrastruktur am Rad nutzen. Bei Bedarf kann man den aktuellen KM-Stand per Smartphone abfragen,

Komponenten Man benötigt einen Mikrocontroller zur Steuerung, ein EEPROM zum Speichern und eine stabile Spannungsversorgung.

Als Mikrocontroller habe ich mich für den RFduino entschieden, da er sehr klein ist und Bluetooth 4.0 unterstützt. Man kann ihn als SMD-Chip oder als Entwicklerboard mit USB-Anschluss für Rasterplatinen beziehen. Das Board kann mit 3.3 V betrieben werden. Die Programmierung ist einfach und es gibt viele Beispiele.

Als Speicher-Baustein kommt der 24AA256 von Microchip zum Einsatz. Er ist mit 256 kB ausreichen groß, kann per I2C einfach mit dem RFduino kommunizieren und kann mit 3.3 V betrieben werden.

Die Spannungsversorung bedient sich der am Fahrrad vorhanden B&M Lumotec-Leuchte mit Supercup-Kondensator. Um die Spannung der LED auf konstante 3.3 V zu bringen, kommt zur Spannungsstabilisierung der Step-Up Spannungsregler U1V11F3 von Pololu zu Einsatz.

Die Radbewegung wird klassisch per Kontakt-Schalter

Schaltung Auf dem Schaltplan sieht man noch die zusätzlich eine LED, als Minimal-Kommunikation so zu sagen.

Schaltplan

Die Stromversorgung geht tatsächlich direkt an die LED der Lumotec-Leuchte, dazu wurde ein 2-adriges Kabel an die LED-Platine gelötet.

Steckbrett Auf das Breadboard gesteckt, ist die Schaltung sehr übersichtlich: Steckbrett

Bauteil-Liste M1 RFD22102 RFduino DIP M2 Pololu 3.3V Step-Up Voltage Regulator U1V11F3 IC1 EEPROM Microship 24AA256 R4 Vorwiderstand 82 kΩ LED1 Rote LED R1 Vorwiderstand 330 Ω LED2 Gelbe LED R2 Vorwiderstand 330 Ω R3 Pull-Down-Widerstand 55 k Ω

LED1 blinkt kurz, wenn der aktuelle KM-Wert gespeichert wurden. LED2 zeigt, das Spannung anliegt (nur auf dem Breadboard gesteckt, nicht im Prototyp verbaut).

Platine Die Platine ist so gestaltet, dass sie in ein Gehäuse 56 x 56 x 40 mm passt (Hammond Electronics 1594ABK, gibt z.B. bei Conrad Electronics, Best.-Nr. 535086-62).

Layout

Die Verbindungen von Pin 8 vom 24AA256 nach VOUT musst aus Platzmangel fliegend verkabeln, dass könnte man noch besser machen. Gelötet sieht das dann so aus: Oberseite

Unterseite

Als Signalgeber kommt ein kabelgebundener eine kabelgebunde Variante von einem billigen Baumarkt-Tacho zum Einsatz. Die Kabelenden werden direkt an die Steckerstifte auf der Platine gelötet (REED bzw. VOUT), Polung spielt keine Rolle. Ebenso das Kabel der Spannungsversorgung (VIN und GND). Das Kabel wird von unten durch das Lumitec-Gehäuse gezogen (Belüftungsloch) und auf die kleine LED-Platine gelötet. Hier natürlich auf die richtige Polung achten.

Hinweis: Mit dem Eingriff verliert die Leuchte den Garantieanspruch. Ob das Fahrrad noch im Straßenverkehr zulässig ist, habe ich nicht geprüft. Montage

Auf Rasterplatine gelötet und in ein Gehäuse gepackt sieht das Gerät dann am Fahrrad recht klobig aus, so wie es sich für einen Prototypen halt gehört.

Montage am Brompton

An meinem Brompton konnte es einfach an die Taschenhalterung montiert werden. Es führen zwei Kabel aus dem Gerät: Die Stromversorgung zur Frontlampe sowie das Kabel für den Kontaktnehmer zur Gabel.

Ddo on kollegen

RFduino Implementation of DDO

DDO Prototype