Bike Blinkers

Sommaire 1 V0 : clignotants vélo 1.1 Schéma 1.2 Background 1.3 Les contraintes 1.4 La dynamique 1.5 Les questions 1.6 Les doutes 1.7 Les composants envisagés 1.8 Les réponses (V0) 2 V1 : V0 + éclairage AV/AR 3 V2 : V1 + avertisseur sonore 4 V3 : V2 + détection du freinage 5 V4 : V3 + système d'alarme 6 V5 : V4 + localisation (en cas de vol)

Dans sa version V0, ce projet (bien grand mot pour une bidouille électronique) a pour objectif de réaliser un montage de clignotants pour un vélo.
D'autres versions apportant diverses fonctionnalités complémentaires sont prévues.

Note : du fait d'une polémique sur un forum à propos de ce "cahier des charges" (cahier décharge ?), certains passages ne sont visibles que pour certains utilisateurs.

V0 : clignotants vélo

Le "projet" V0 : clignotants en bouts de cintre commandés par un comodo avec rappel sonore (buzzer piezo).

Schéma

Dans la V0, le montage n'est guère plus qu'un interrupteur électronique pour les LEDs des clignotants avec rappel sonore sur piezo : schéma de ma bidouille [clic !]. Désolé si le schéma et le dessin des composants ne sont pas très orthodoxe : Kicad serait certainement mon ami si je savais l'utiliser...

Pourquoi un µc plutôt qu'un 555 pour faire clignoter des LEDs ? Parce que la V0 de ce montage sera suivie, du moins c'est l'idée, d'une V1 (commande des lumières AV/AR) et suivantes (V2, V3, ..., V192) : recharge des 18650 par dynamo-hub, avertisseur, alarme (accéléromètre), géoloc (GPS, SMS), détecteur de proximité (eg: approche voiture par l'arrière), ....

Les contraintes

• Alimentation sur 2 ou 4 cellules Li-Ion 18650 :
  • parce que j'ai du stock de 18650,
  • parce que c'est assez parfait pour les loger dans le cintre Ø int. 20mm dans un support réalisé avec une imprimante 3D.
• L'alimentation étant assez limitée, il faut un circuit et composants les moins gourmands possibles.
• Les LEDs clignoteront env. 90 fois par minute (+/-30, fréquence légale), pas de mode "feux de détresse" donc une seule LED (ou groupe de LEDs) à la fois, durant 3 à 4 mn d'affilé grand max (légalement un feu rouge c'est 120 sec max).
• Les LEDs seront d'un côté du cintre à env. 40cm du PCB et env. 5cm de l'autre côté.
• Pour rentrer dans le cintre du vélo, le PCB devra faire maxi 16 à 18mm en largeur et hauteur (composants inclus) et env. 40mm de long ce qui impose probablement des composants SMD à tous les étages (je n'ai jamais soudé de SMD...)

La dynamique

Clignotants de direction et rappel sonore (comme sur une voiture)

• Idéalement le circuit ne s'alimente que lorsqu'on actionne les commandes gauche/droite (le switch 2S3P du comodo permet ça) et se coupe lorsqu'on repasse au neutre du comodo et on se passe de switch général sur la ligne d'alimentation. Prévoir néanmoins des pastilles sur le PCB pour monter ultérieurement (V1, V2, ...) un switch général et on y mettra une résistance 0 Ohm en V0.
• le switch du comodo sera du type 2S3P (gauche, neutre, droite)
• bouton du commodo poussé à gauche : les LEDs gauches clignotent
• bouton du commodo poussé à droite : les LEDs droites clignotent
• rappel sonore (buzzer) à temps ou contre-temps du clignotement selon impact tension/courant/Ø du câblage
• bouton du comodo au centre : ni LEDs gauches, ni droites ni buzzer et alim coupée (au moins en V0)

Les questions

• Pour et contre de l'alimentation en 3,0V, 3,3V, 5,0V ?
• Quel chip / circuit permet de passer du signal carré 1,5Hz de l'µc à 4KHz (entrée piezo) à +/- 1 KHz près ?
• Qu'est-ce qui cloche dans le circuit ?
• Manque de condensateurs de découplage ?
• Quel est le risque que le µc reboot quand la LED clignote (chute de tension) ?
• Quelles caractéristiques prendre en compte dans les datasheets du MOSFET et du µc pour calculer R3 ?
• Le résistance entre Gate et Source sert, je crois, à s'assurer que le MOSFET est dans un état stable quand le signal de commande sur la gate n'est pas présent. Comment calcule-ton la valeur de cette résistance ?

Les doutes

• alimentation : 1S2P/1S4P (3,7V nominal variant de 3,0 à 4,2V - 4 à 8000mAh) ou 2S1P/2S2P (nominal 7.4V variant de 6,0 à 8,4V - 2 à 4000mAh) ?
  • circuit alimenté en 3V : moins de perte dans le/s régulateur/s de tension ?
  • circuit alimenté en 5V : moins de perte dans les cables qui vont aux LEDs
• opto-isolateur entre le µc et le MOSFET : conseillé ? indispensable ? inutile ? Je ne l'ai pas indiqué sur le schéma.
• l'interrupteur SW1 (type ON-OFF-ON, de qualité médiocre...) du comodo est donné pour 50V-0,5A "sur le papier".
  • en le plaçant en commande des LEDs sur le drain du MOSFET n’est-ce pas un peu risqué ?
  • une des autres options est de le placer en entrée du µc et faire une ligne distincte pour chaque groupe de LEDs : prend plus de place sur le PCB, plus cher, perte de GPIO pour les futures versions.
• le signal AA doit être le plus carré possible pour avoir des cycles allumages/extinctions des LEDs bien francs sans effet "gradateur".
  
• les circuits de protection et de recharge des cellules Li-Ion ne sont pas représentés, et pour cause, il faut que je creuse le sujet... si vous avez une idée, je suis preneur.
  
• de façon totalement arbitraire, j’ai choisi un MOSFET channel-N faute de savoir ce que je gagnerai à utiliser un channel-P (si ça ce n’est pas de la science raisonnée...).
  

Les composants envisagés

• alim : cellules Li-ion 18650 Samsung ICR18650-22FU non protégées (env. 2000 mAh chacune) en série 1P2S / 2P1S et, si besoin, 2P2S / 4P1S => j’ai ça en stock (récup)
• µc : ATTiny85 ou ATMega328 (un peu overkill pour la V0 et les V1/V2/V3 et galère à souder...) => à sourcer
• régulateur de tension : selon le voltage du montage à définir (3 ou 5V) et la puissance nécessaire (1-2A),
  MCP1827S-3002E/EB [3V], UCC283 [5V] ? autre ? => à sourcer
  • hormis les Vin/Vout et A, quelle est la caractéristique la plus importante à regarder ? Le courant de repos ?
• XOR CMOS single gate : SN74LV1T86 ? autre ? => à sourcer
• MOSFET channel-N, logic level => faible Rds(on) : quel modèle ? IRLZ44ZSTRLPBF ? autre ? => à sourcer
• Buzzer : piezoélectronic(PS12/14/17) 3V ou 5V => à sourcer
• LEDs : 5 ou 6 LED orange (2,2V - 20mA - form factor 2835) dans chaque clignotant devraient suffire => en stock
• comodo : identique à celui-ci => en stock (je dois cependant changer le switch ON-OFF-ON de piètre qualité)

Les réponses (V0)

• alim : tension la plus basse possible => 3.0V. C’est acté.
• opto-isolateur : aucun intérêt à en mettre un car il n’y a aucune tension dangereuse dans le circuit : OK. C’est acté.
• MOSFET-N vs MOSFET-P : MOSFET-N c’est le bon choix dans ce cas. OK. C’est acté.
• 1Hz->4KHz : un oscillateur fait avec une porte logique commandé par le signal à 1,5Hz. OK.
  Comme ça ? Comment calculer les résistances et capas ? trial & error ?

V1 : V0 + éclairage AV/AR

V0 + commande des éclairages AV et AR

• interrupteur général nécessaire : clé ? capteur magnétique ?
• la commande se fait avec le bouton rouge "lumières" du commodo (ON/OFF) et/ou un détecteur de lumière ambiante type LDR
  • le détecteur peut déclencher l’éclairage même si le bouton "lumières" est sur OFF mais ne doit pas couper l’éclairage si le bouton "lumières" est sur ON : porte logique AND ?
  • le bouton "lumières" n’est pas nécessairement connecté au µc
  • porte OR : entrée 1 comodo direct
• les éclairages standards alimentés par dynamo-hub fonctionnent sur 6V. Ce ne sont cependant que des LEDs, rarement puissantes, avec parfois un condensateur "réservoir" pour que l’éclairage reste alimenté à l’arrêt (eg : temps d’un feu rouge = 120 sec).
• vérifier selon l’équipement, s’il est possible de le passer en 3V sinon prévoir :
  • alimentation de l’éclairage sur dynamo-hub mais tous les vélos n’en possèdent pas (le mien, oui !)
  • alimentation sur pack 18650 2S1P+régulateur LDO séparé

V2 : V1 + avertisseur sonore

V1 + avertisseur sonore

• 110 dB max (législation)
• la commande se fait avec le bouton poussoir vert "klaxon" du commodo
  • l’avertisseur (composant) sera évidemment positionné à l’extérieur au cintre.
• piezo récupéré d’une alarme (ex: alarme incendie) avec sa plasturgie ? AI-3035 [3V], MAS803Q [3-6V] ? Autre ?
• idéalement, une pression de courte durée (presser/relâcher) résulte en deux "bips" de moindre intensité sonore et une pression longue résulte en un "bip" continu à pleine puissance jusqu’à ce que le bouton poussoir soit relâché
• un deuxième pack de 2 cellules 18650 (1S2P ou 2S1P) est envisageable dans le cintre (côté opposé au pack initial) si le voltage/intensité du premier pack s’avère insuffisant

V3 : V2 + détection du freinage

V2 + détection du freinage et allumage de lumière AR

• complémentaire à l’éclairage AR traditionnel mais, autant que possible, dans le même boîtier
• détection prélevée sur système de freinage du vélo
  • freins hydrauliques : relais Reed+aimant, capteur effet Hall, opto-coupleur en U, micro-switch fin-de-course, etc. sur les poignées
  • freins V-brakes : poignée avec switch intégré, switch commandé par câble de frein, ...
• détection électronique avec accéléromètre embarqué.
  • mesure de la décélération compliquée : faux positifs (faux plat, bosse, arrêt de pédalage, ...)

V4 : V3 + système d’alarme

V3 + système d’alarme

• l’alarme est mise en fonction par le cycliste (clé ? RFID ? ...) et se déclenche lorsque le vélo bouge ce qui alimente l’avertisseur sonore et/ou déclenche l’envoi d’un message IOT / SMS / ...
  • attention aux fausses détections, ex. vibration/déplacement d’air dus au passage de voiture/camion
• types de détection envisagés :
  • mécanique : capteur à bille, capteur de vibration, capteur d’inclinaison, ... => simplicité de traitement, faible ressource µc (O/N)
  • électronique : accéléromètre, magnétomètre, GPS, ... => ressource µc plus importante, plus fiable si bien implémenté
• type d’alarme :
  • avertisseur sonore du vélo (V2), pas de réseau donc pas de souci de "zone blanche"
  • SMS : abonnement peu cher (0-2€ / mois), opérateurs fiables, solution éprouvée, tout le mondeà un téléphone portable
  • IOT : solution -relativement- récente, zone couverte
  • garder à l’esprit qu’on essaie de protéger un vélo pas Fort Knox !

V5 : V4 + localisation (en cas de vol)

V4 + localisation

• localisation par GPS activée par envoi d’un SMS au vélo qui renvoie un SMS avec un lien Google Maps
• le GPS est en veille en temps normal, il n’est activé qu’après réception du SMS
  • essais nécessaires pour vérifier le temps d’acquisition
• l’antenne du GPS doit être externe
  • essais sous le garde-boue avant ou porte-bagage arrière (chocs ? rigidité ?) : câblage visible
  • à l’intérieur du phare avant : petite antenne, câblage moins visible