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Geek
di Giulio Pons 16 Novembre 2018

Hacking di lettere luminose con Arduino

Un articolo tecnico, su come modificare le lettere luminose di Troppotogo per farne delle insegne luminose

Qualche volta le cose che si comprano online hanno bisogno di un’upgrade. Per esempio, sul sito Troppotogo vendono delle belle lettere di legno luminose, perfette per arredare casa o l’ufficio. Ma ogni lettera richiede un paio di pile stilo. Questa cosa può diventare una scocciatura, oltre ad avere un discreto impatto ambientale in termine di pile esauste, specialmente se si vuole tenere le lettere accese diverse ore al giorno.

Ho così deciso di modificarle, per alimentarle con la normale presa elettrica alla parete e, già che c’ero, di utilizzare un piccolo microprocessore per comandare l’accensione e lo spegnimento delle lettere, come un’insegna luminosa.

Da qui in poi l’articolo prende una piega nerdissima, per cui probabilmente questa è l’ultima riga che leggerai. Se invece sei un po’ nerd anche tu, allora no, ci vediamo in fondo. Ciao.

Come sono fatte le lettere di legno luminose?

Appena ricevute le 6 lettere che compongono la scritta ROCKIT ne abbiamo smontata una per controllare come sono collegati i led. Le lucine (in numero variabile da 4 a 9 per lettera) sono collegate in parallelo e alimentate tramite 2 pile da 1.5V in serie. Inoltre, non vi sono resistenze a proteggere i led dai picchi di corrente (usando le pile si può). In pratica con 3V vengono accesi tutti i led di una lettera, ma più led ci sono, più la lettera si spegnerà prima. Per esempio: la I ha 4 led. La R ne ha 9. La R si spegnerà prima. Ma a noi non interessa perché le attaccheremo ad un alimentatore.

I led incastonati nelle lettere sono comuni led da 5mm, con lente concava, che assorbono circa 20 mmA, per cui per alimentare la I occorreranno 80 mmA (20×4), mentre per la R ci vorranno 180 mmA (20×9).

Come accendere più lettere con un pin di Arduino

Il microprocessore che abbiamo scelto per comandare le lettere è un Arduino Nano, che permette di prelevare 150-200 mmA complessivi da tutti i suoi pin, per cui alimentare le lettere con la corrente proveniente da Arduino è sicuramente fuori discussione, perché si distruggerebbe la scheda di Arduino. La soluzione è quindi usare un alimentatore esterno, come lo spinotto per caricare i cellulari, che fornisce 5V con 2A e, facendo due conti, possiamo usarlo per alimentare fino a dieci lettere R. Qui in tutto abbiamo solo 6 lettere e solo una con 9 led, quindi siamo a posto.

Per accendere una lettera dobbiamo utilizzare un transistor, usandolo come uno switch, per aprire o chiudere la corrente che deve andare alla lettera e che proviene dall’alimentatore.

Schema del circuito elettrico per una lettera  Schema del circuito elettrico per una lettera

Guardando un po’ più in dettaglio il circuito qui sopra disegnato e assemblato sulla breadboard, si vede che ci sono due resistenze: R1 è la resistenza di 220 Ohm che protegge i led in parallelo della lettera da eventuali picchi di corrente. Meglio sarebbe inserire una resistenza per ogni led, smontando tutti i fili all’interno della lettera, ma è un lavoro eccessivo e quindi scegliamo la via di mezzo.

La resistenza R2, invece è collegata alla base del transistor. Il transistor utilizzato è un NPN BC547-C e serve per accendere e spegnere la lettera. I transistor vengono usati principalmente come amplificatori o come interruttori e miniaturizzati e assemblati insieme sono usati per costruire circuiti logici complessi, come avviene nei chip dei computer. Nel nostro caso usiamo il transistor NPN come se fosse un relè, per aprire o chiudere il circuito che porta corrente alla lettera.

In pratica, a seconda della corrente che inviamo alla Base, possiamo bloccare o far passare la corrente che fluisce dal Collettore all’Emettitore. La corrente che mandiamo alla Base deve essere piccola, per questo usiamo la resistenza R2 di 1k Ohm per ridurre la corrente che passa nel filo.

L’Arduino e la lettera prendono quindi l’energia dall’alimentatore collegato alla 220V a muro, tramite i pin GND e Vin della scheda.

In  ultimo, caricando un semplice programma del tutto analogo al classico blink sulla scheda si può accendere e spegnere la lettera.

La lettera hackerata, non va più con le pile, ma è collegata ad Arduino.  La lettera hackerata, non va più con le pile, ma è collegata ad Arduino.

Scalare il progetto per comporre una scritta animata

Compreso il funzionamento del transistor, si deve allora intraprendere un’attività pratica, a dire il vero un po’ lunga, che nel nostro caso ha portato via circa 3 ore di tempo: bisogna modificare ogni lettera agganciando prima i fili elettrici ai contatti delle pile (li abbiamo saldati sopra) e poi va assemblata una scheda usando una millefori per alloggiare, collegare e saldare tutte e 12 le resistenze e i 6 transistor. Il risultato complessivo è questo:

Scheda per pilotare i led delle 6 lettere, molto bella vero?  Scheda per pilotare i led delle 6 lettere, molto bella vero?

 

Questo il sotto! Va che meraviglia!  Questo il sotto! Va che meraviglia!

Il risultato finale può spaventare un po’ dal punto di vista dei fili elettrici, perché effettivamente ci sono tanti fili in giro (due per ogni lettera) e purtroppo abbiamo scelto male i cavi elettrici, troppo grossi e rossi e neri, ma cercando meglio si possono trovare cavi più sottili e bianchi che permetterebbero di ridurre l’impatto visivo del lavoro finale. Ma spingendoli un po’ indietro si riescono a nascondere.

Tanti brutti fili!  Tanti brutti fili!

Abbiamo inoltre usato delle guaine protettive per proteggere le giunture di alcuni contatti elettrici.

Questo il risultato finale:

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Le lettere luminose di legno le trovi su Troppotogo.

Dunque sei arrivato fino alla fine! Grande!

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