Hvad sker der i hall sensoren?

Den mørke tid er kommet med overraskende hastighed. Det tid til at komme i gang igen efter en lang sommerpause.

Sidst havde jeg en masse uforklarlige hendelser når jeg prøvede at programmere vores LED driver. Første troede jeg der var løse forbindelser og dårlig lodninger. For at analyser percist hvad der skete når der blev trykket på hall sensoren, har haft et ocyloskob koplet til hall sensoren. Med oscilloskopet har jeg så kunne måle om hall sensoren trak signalet “lav” når magneten blev trykket ned.

Programmering af setting forgår ved en kombination af korte klik (<0,3s) og lange tryk (>0,3s). Jeg har haft en bekymring at bevægelse at vores tryk knap tog længer tid end 0,3s og det der skulle være korte klik blev til lange tryk og det var det der drillede når jeg prøve at programmer driveren

I videoen giver jeg først 10 kort klik. De er alle ca. 0,2s, minder end de 0,3s, så det er ikke korte klik der bliver til lang tryk.

For at komme ind i settings skal man give 3 korte klik og 1 langt tryk. De 3 klik går fint, men i det lange tryk kommer der to afbrydelser hvor hall sensor signalet går “højt”. Det skal det ikke! Afbrydelsen svar til at der kommer et ekstra klik hvilket betyder at driveren går i programmerings menuen eller helt ud af settings menuen.

Er der nogen, med elektronik kendskab, der kan forklare hvorfor den gør som den gør?

What’s driving us crazy => Koldlodning

Snorre, Hans og jeg har sidet her til aften og nørdet med 4’er lygten. Vi fik taget en video af lygten og dens mystiske respons på vores clicks (korte tryk) og press (lange tryk), med henblik på at sende den til Taskled og prøve at få en forklaring derfra.


Efter at have fumlet rundt i nogle timer, fandt vi en kold lodning på ledningen til Vcc. Irriterende at en sådan lille fejl kan holde os hen i så lang tid 🙁 Derudover drillede det at vandringen på magneten nok ikke er helt lang nok i forhold til positions tolerancen. Det betyder, at feltet ikke med sikkerhed skiftede “nok” til at Hall elementet kunne registrere det. Noget vi må have eksperimenteret mere med og fixet på næste rul 🙂

Optimering af hall sensor aktivering

Oven på mit sidste indlæg er Snorre blevet varm på hall sensor løsningen til 7’er lygten. Han pusler dog med nogle anderledes principper til at bevæge magneten end det jeg har brugt indtil videre på 4’eren.

Den første ide jeg så fra ham var en fjedrede arm der flytter magneten tættere på hall elementet nå man trykker på knappen. Hans fjederarm har god længde i forhold til den lille vandring, hvilket er rigtigt positivt i forhold til styrken. I princippet virker den på en variation i magnetfeltets styrke, hvilket jeg synes er lidt usikker, da der er både tolerance og hysterese i hall sensoren. Jeg tror at det ville være svært at lave en veldefineret trykknap baseret på dette princip. Jeg mener at det er meget mere sikkert hvis magnetfeltet vendes, så man er sikker på at komme over og under værdierne for høj og lav i hall sensoren. Hvad mener I?
Princip med fjederarm der varierer magnetens afstand til hall elementet.

Det andet princip fra Snorre har igen en god lang fjederarm der kan forskyde magneten siddevers i forhold til hall elementet. Et princip jeg personligt er meget mere begejstret for.
Snorres andet princip med en forskydning af magneten.

Samtidigt med at Snorre har været igang har Martin Ebro sendt mig en lille animation af vippe armen til 4’eren. Den illustrerer ret tydeligt de udfordringer der er med den store vinkel vandring og den relativ korte arm.
Video: 4ER-LED
Martin har derfor optimeret videre på græshoppelåret. Han har bl.a. øget længden af låret og gjort den krum så det følger lygtehuset. Det skulle gerne mindske spændingerne og øge fleksibiliteten.

Udfordringen med græshoppelåret er at anlægspunktet rykker sig og derved gør fjederarmen kortere. Det betyder at stivheden, ud-bøjningen og spændinger øges ekspotentielt i takt med at der trykkes på knappen. Knappen er derfor også meget hård det sidste stykke. En løsning kunne være at tilføje en lille dut på enden af græshoppelåret, der giver et konstant anlægspunkt på lygtehuset.

Der er helt sikkert mange principper og problematikker vi ikke har tænkt på! Det ville være super med noget feedback så vi få evt. udvidet med endnu flere løsningsforslag til både 7’eren og 4’eren.
Det er nu blevet muligt at integrere billeder i kommentarene. Jeg håber det kan være med til at gøre debatten mere visuel og inspirerende.

3D filer (STEP) af 4’eren kan downloades her: 4er-led_asm2011-02-20

Indkogning af Spaghetti

I mit forrige indlæg, “lys i lygten” var driver elektronikken stadig uden for lygtehuset. Hall sensoren var forbundet med lange ledninger og det lignede mest af alt en stor gryde spaghetti. Det er nu blevet reduceret til en meget elegant løsning hvor hall sensoren sidder med to ben i driver printet og med en lus på tredje ben over til microprocessoren, hvor den glad tapper lidt strøm. Driveren er klistret fast til mellempladen med LED’er og linse.
Hall sensor mounted on driver with LED and lens
Denne under-samling er blevet monteret i lygtehuset. Det virker ganske fint bare man vender magneten i den lille vippekontakt rigtigt.

Der er dog stadig et par udfordringer, bl.a. er den lille vippekontakt ikke helt robust nok endnu. Lygten i videoen er monteret med palen med græshoppelåret. Den har en udmærket følelse, men er lidt for lille og har for lille vandring når man har vanter på. Jeg har slebet lidt af tykkelsen af omkring ledet for at give lidt mere fleksibilitet og udjævne spændingerne, men der skal gøres mere for at styrken er i orden.
Pal med græshoppelår

Lys i lygten

Aluminiumshusene er kommet retur fra anodisering, de ser knald godt ud 🙂 og jeg har fået min nye lodkolbe. Der var nu intet der kunne holde mig tilbage for at komme igang med samlingen. Det var også første gang jeg skulle have fyret op i MaxFlex’en og fundet ud af hvordan hall sensoren skulle forbindes.

Ledninger blev loddet på efter diagrammet i manualen. To løse ledninger udgjorde det for ringetryk og en strømforsyning blev tilsluttet. Der kom lys. Frem med et voltmeter og få målt hvor hall sensoren kunne forsynes fra. Hall sensoren skal have 2,5V spænding, som jeg viste kunne tappes fra micro processoren, spørgsmålet var om det var nødvendigt med en pull-up modstand. Det var det heldigvis ikke hvilket giver mere fleksibilitet til at få monteret hall sensoren direkte på driveren i den rigtige position i forhold til magneten i vippekontakten.

I videoen lidt længere nede på siden kan I se hvordan jeg tænder, slukker og skruer op for lygten, dog kun til 350mA ud af 1300mA så der er meget mere lys i vente. Magneten som hall sensoren reagerer på er placeret i den lille vippekontakt med græshoppelåret. Denne vippekontakt lader også til at virke rimeligt.

Jeg havde desvære ikke den varmeledende lim der skal bruges for at lime driveren fast til mellempladen inden i lygten. Den kommer forhåbentligt snart ind ad døren, så jeg kan få samlet færdig.

Vippekontakt til LED lygte

I går fik jeg en lille pakke fra min ven Martin, som er partner hos Valcon Design. Martin har været så flink at fremstille nogle prototyper af den lille vippepal med bladfjeder i deres 3D printer. Jeg havde lavet tre varianter i håbet om at en af dem ville falde godt ud. Men som det så tit er med første forsøg, var resultatet ikke hvad jeg så optimistisk havde håbet. De var alt for stive og samtidig alt for svage i roden. Det var planen at emnerne sidenhen skulle laserskæres i POM, så det er ikke realistisk at lave bladfjederen endnu tynder, for at øge fleksibiliteten.  Jeg har derfor modificeret den ene ved at klippe bladfjederen af og erstatte denne med en stålfjeder og er godt tilfreds med resultatet. Det er dog ikke en helt så elegant løsning, med to emner, men det er vejen frem. Nu bliver næste skridt at få samlet lygten og prøvet om trykknappen føles rigtig.

De tre pal varianter,  en med et græshoppelår (øverst)  og to med en krum bladfjeder ( i midten). Nederst ses en hvor plast fjeder er klippet af og erstattet af en ståfjeder.

Princip snit af pal og hall sensor løsningen. Bladfjederen skal bruges som returfjeder for betjeningsknappen (palen).

Hall sensor løsning på plads… næsten

Efter en længere pause fra bloggen er jeg nu tilbage. Pausen har givet mig tid til at nørde med hall sensor, strømforsyning, multimeter og et mindre udvalg af magneter. Yderligere har jeg fået designet en indbygning der giver en trykknap på toppen af lygten. En placering jeg tror vil fungere godt både når lygten bruges som pandelampe eller er placeret på cykelstyret.

Nu mangler jeg bare at finde ud af hvordan hall sensoren skal forbindes til driveren. Er der nogle der kan hjælpe?

Indpakning

En af december måneds helt store discipliner er indpakning. Vores LED og effektelektronik skal også gennem dette for at kunne præsenteres som en færdig lygte, der kan modstå vand, tæsk og hvad den ellers vil opleve på vej gennem en mørk og våd skov. Udover den elektronik der tidligere er vist en del billeder af her på blog’en, er der brug for en knap (ringetryk) til at tænde og slukke, skifte mellem de forskellige lys intensiteter og programmere driver settings (temperatur grænser, batteri overvågning, antal og styrke på lys niveauer, bike mode, og, og, og). Det sidste kræver nærmest en uddanneles som morse telegrafist. Hele manualen kan læses her: MaxFlex Manual

Jeg vil bruge min lygte til mountainbike i skoven og o-løb. Det betyder at jeg vil lave en indpakning der har samme grænseflade til et cykelstyr som til et pandebånd, eller hjelmbeslag, f.eks. det her fra DealExtream.com.

Om det lille beslag under lygten har jeg tænk at der spændes en kraftig o-ring, der henholds vis holder lygten fast til styret, hjelmen eller pandebåndet.

Bagerst er placeret en trykknap, som dog pt. er min back-up løsning. Den ideelle løsning jeg forstiller mig er baseret på en hall sensor og en magnet. Det betyder at der ingen dynamiske tætninger er fra ydersiden og ind, hvilket giver en meget mere robust løsning i forhold til fugt. Dette vil ikke mindst være meget anderledes og innovativt i forhold til andre lygter på markedet. Der hvor trykknappen pt. er skitseret, tænkes gennemføring for ledningen til en eksterne batteri pakke (mere om den senere). Det gode ved hall sensor løsningen er at jeg uden videre kan skifte til trykknaps løsningen, jeg skal “bare” finde en ny placering til lednings gennemføringen. Hvis det ikke lykkes er der altid muligheden for en ekstern trykknap der enten kan strip’ses til styret eller pande båndet.

Nu er der intet der kan gå galt 🙂