KompasKlok. Opensource Ontwikkeltool

Transcriptie

1 KompasKlok Opensource Ontwikkeltool Versie 1.9 september 2012

2 Inhoud Inleiding... 3 Overzicht KompasKlok... 4 Werking Opstarten... 5 Hoofdmenu... 6 Klok (Menu buitenring, optie 1)... 7 Klok met alarmweergave (Menu buitenring, optie 2)... 8 Klok met alarmweergave (wake up) (Menu buitenring, optie 3)... 9 Kompas (Menu buitenring, optie 4) Eierwekker (Menu buitenring, optie 5) Dobbelstenen (Menu buitenring, optie 6) Metronoom (Menu buitenring, optie 7) Roll/Pitch indicatie (Menu buitenring, optie 8) Objectbeveiliging (Menu buitenring, optie 9) D waterpas (Menu buitenring, optie 10) Communicatie met de smartphone (Menu buitenring, optie 11) Infrarood detectie en -schakelaar (Menu buitenring, optie 12) Infrarood zender (Menu binnenring, optie 1) Infrarood furby (Menu binnenring, optie 2) Geluidsniveaumeter (Menu binnenring, optie 3) Klapschakelaar (Menu binnenring, optie 4) Temperatuurindicator (Menu binnenring, optie 5) D muis (Menu binnenring, optie 6) PWM-generator (Menu binnenring, optie 7) Spelletje (Menu binnenring, optie 8) Lichteffect (RGB sturing) (Menu binnenring, optie 9) Zandloper (Menu binnenring, optie 10) Spanningsmeter (Menu binnenring, optie 11) Zelftest (Menu binnenring, optie 12) Uitzetten van de kompasklok (slaapstand) PC software Bootloader Interfacesoftware Open-Drain output Testpunten Technische documentatie Ymif Engineering, maart 2012

3 Inleiding De kompasklok, een multifunctionele gadget die tijdens het bezoek aan 'HET Instrument 2012' verzameld kan worden. De kompasklok heeft vele mogelijkheden en is ontworpen door een professioneel team ingenieurs van Ymif Engineering. Het is een kompas en een klok, maar tegelijkertijd ook een temperatuurindicator, infrarooddetector, waterpas en het is zelfs mogelijk met een bijbehorende 'smartphone App' te communiceren. De kompasklok is het bewijs dat met weinig middelen veel mogelijk is. Er zijn 24 applicaties ingebouwd die mogelijk zijn met de componenten die aanwezig zijn op de klok. Voor de bediening wordt gebruik gemaakt van capacitieve toetsen en door de aanwezige USB-poort kan de kompasklok ook aangesloten worden aan de PC. Omdat er ook een 'Open-Drain' output aanwezig is kunnen er eenvoudige eigen ontworpen schakelingen aangesloten worden en de functionaliteit van de kompasklok hiermee worden uitgebreid. Doordat zowel hardware als software vrij te downloaden zijn is de kompasklok een 'open-source' ontwikkeltool geworden. Met de vele testpunten of soldeerpunten die aanwezig zijn, is het mogelijk de kompasklok naar eigen wens uit te breiden of aan te passen. 3 Deze handleiding zal een overzicht geven van alle ingebouwde applicaties en de functionaliteit ervan. Tevens zal er verder in gegaan worden op het technische aspect van de kompasklok. Uitgelegd wordt bijvoorbeeld hoe de 'Open-Drain' output gebruikt kan worden met enkele voorbeelden. Ook is er voor de ontwikkelaars een overzicht te vinden van alle aanwezige testpunten en/of soldeerpunten. Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)

4 Overzicht KompasKlok De kompasklok is een gadget met vele functies en mogelijkheden. Om al deze functies en mogelijkheden te gebruiken is in Figuur 1 een overzicht te vinden van alle belangrijke interface onderdelen. 4 Figuur 1 - Overzicht kompasklok In het vervolg van deze handleiding zullen deze onderdelen regelmatig genoemd worden. Aan de USB-poort kan een mini-usb (B5) kabel aangesloten worden. De kompasklok zal vervolgens gevoed kunnen worden vanuit de PC (of USB adapter) in plaats van uit de batterijen. De USB-poort kan ook gebruikt geworden om met de speciaal ontwikkelde PC-software te communiceren of nieuwe software in de kompasklok te laden. LET OP: Wanneer de KompasKlok gevoed wordt uit een laptop die is aangesloten op een externe schakelende voeding kan dit de werking van de capacitieve toetsen verstoren. Ymif Engineering, maart 2012

5 Werking De kompasklok heeft een hoofdmenu waarvan uit diverse applicaties gestart kunnen worden. Van elke applicatie zal in deze handleiding een beschrijving gegeven worden. De kompasklok heeft twee capacitieve toetsen, TOETS A en TOETS B. Met deze twee toetsen zijn alle applicaties van de kompasklok te bedienen. In deze handleiding zal onderscheid gemaakt worden tussen het kort of lang indrukken van de betreffende toetsen. Als een toets lang ingedrukt moet worden, dan betekent dit minimaal twee seconden. Bij diverse applicaties wordt gesproken over een output. Het gebruik van deze output zal in het hoofdstuk 'Open-Drain output' besproken worden. Opstarten Als de kompasklok opgestart wordt zal deze opstarten in de "Bootloader". De kompasklok controleert de eerste paar seconden of de gebruiker via de PC nieuwe software wil uploaden. Voor meer informatie over de "Bootloader", zie het hoofdstuk PC software. 5 Na het wel of niet uploaden van nieuwe software zal de kompasklok doorstarten in de zelftestapplicatie. In deze applicatie zal de kompasklok zijn eigen functies testen. Na afloop van de zelftest geeft de kompasklok aan of er fouten gedetecteerd zijn. Voor meer informatie over de zelftest, zie hoofdstuk optie binnenring 12: Zelftest. LET OP: Tijdens het uitvoeren van de zelftest mag de KompasKlok niet aangeraakt worden! Ga naar het hoofdmenu door 'TOETS A LANG' en 'TOETS B LANG' tegelijk in te drukken. Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)

6 Hoofdmenu Als de kompasklok zich bevindt in het hoofdmenu zullen de leds van de buitenring óf de binnenring zwak branden en in de andere ring zal één led fel branden, dat is de huidige menukeuze, zie Figuur 2. Met 'TOETS A KORT' en 'TOETS B KORT' (linksof rechtsom) kan er van menukeuze gewisseld worden. De felle led zal zicht steeds verplaatsen van positie en bij positie 12 zal de felle led wisselen van ring. Door 'TOETS A LANG' in te drukken zal de betreffende toepassing gestart worden. De kompasklok heeft in het hoofdmenu de volgende applicaties. 6 Buitenring 1. Klok 2. Klok met alarmweergave 1 3. Klok met alarmweergave (wake up) 2 4. Kompas 5. Eierwekker 1 6. Dobbelstenen 7. Metronoom 1 8. Roll/Pitch indicatie 9. Objectbeveiliging D Waterpas Communicatie met de smartphone 12. Infrarood detectie en -schakelaar 1 Binnenring 1. Infrarood zender 2. Furby 3. Geluidsniveaumeter 1 4. Klapschakelaar 1 5. Temperatuurindicator 6. 3D Muis 7. PWM-generator 2 8. Spelletje 9. Lichteffect (RGB-sturing) 10. Zandloper Spanningsindicator 12. Zelftest Figuur 2 - Hoofdmenu 1 Applicatie schakelt 'Open-Drain' output 2 Applicatie schakelt 'Open-Drain' output met PWM Ymif Engineering, maart 2012

7 Klok (Menu buitenring, optie 1) In deze applicatie worden de uren op de binnenste ring aangegeven en de minuten op de buitenste ring. De tijd moet als digitale klok afgelezen worden, dus als in de binnenste ring de derde led brandt en in de buitenste ring de elfde led, dan betekent dat het vijf voor vier is (3:55), zie Figuur 3. De klok heeft een vijftal opties: 1. Klok met lichteffect en tikgeluid 2. Klok met lichteffect en zonder tikgeluid 3. Klok met tikgeluid en zonder lichteffect 4. Klok zonder tikgeluid en lichteffect 5. Klok met zwak brandende leds en zonder effecten Door op 'TOETS B KORT' te drukken kan er gewisseld worden van optie. LET OP: Bij langdurig gebruik van de klokfunctie is het aan te raden een USBadapter aan te sluiten. LET OP: De wekker zal enkel afgaan in optie buitenring 2: Klok met alarmweergave Tijd instellen Door op 'TOETS A LANG' te drukken kan de tijd ingesteld worden. De 'uren' zullen gaan knipperen. Met 'TOETS B KORT' kunnen vervolgens de uren gewijzigd worden. De uren kunnen ingesteld worden van 0 tot 23 uur, het onderscheid tussen AM/PM wordt gemaakt door de oranje led in het midden. Als de oranje led brand betekent dat PM. Door wederom op 'TOETS A LANG' te drukken kunnen de 'minuten' op dezelfde manier ingesteld worden. Druk op 'TOETS A LANG' om de tijd op te slaan. Als eventueel de oranje AM/PM-led brandt, dan zal deze doven. Figuur 3 - Weergave klok 7 Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)

8 Klok met alarmweergave (Menu buitenring, optie 2) In deze optie wordt de gewone klok weergegeven, de ingestelde alarmtijd zal met zwak brandende leds weergegeven worden, zie Figuur 4. Voor het uitlezen van de tijd, zie optie buitenring 1: Klok. De klok heeft een viertal opties: 1. Klok met lichteffect en tikgeluid 2. Klok met lichteffect en zonder tikgeluid 3. Klok met tikgeluid en zonder lichteffect 4. Klok zonder tikgeluid en lichteffect Door op 'TOETS B KORT' te drukken kan er gewisseld worden van optie. Als het alarm afgaat zal deze twintig seconden duren met geluid en lichteffecten. Tevens zal de output geschakeld worden. Door de kompasklok te bewegen zal het alarm stoppen of door te drukken op 'TOETS A KORT' of 'TOETS B KORT'. LET OP: De wekker zal enkel afgaan als deze applicatie gestart is. 8 De alarmtijd instellen Door op 'TOETS A LANG' te drukken kan de alarmtijd ingesteld worden. De 'uren' zullen gaan knipperen. Met 'TOETS B KORT' kunnen vervolgens de uren gewijzigd worden. De uren kunnen ingesteld worden van 0 tot 23 uur, het onderscheid tussen AM/PM wordt gemaakt door de oranje led in het midden. Als de oranje led brand betekent dat PM. Door op 'TOETS A LANG' te drukken kunnen de 'minuten' op dezelfde manier ingesteld worden. Druk wederom op 'TOETS A LANG' om de tijd op te slaan. Als eventueel de oranje AM/PM-led brandt, dan zal deze doven. LET OP: In deze applicatie kan enkel de alarmtijd ingesteld worden. De normale tijd kan ingesteld worden in optie buitenring 1: De klok. Ymif Engineering, maart 2012

9 Klok met alarmweergave (wake up) (Menu buitenring, optie 3) De weergave en bediening in deze optie is hetzelfde als optie buitenring 2: De klok met alarmweergave. Een kwartier voordat het alarm afgaat zal de 'Wake Up' functie in werking treden. De uitgang zal afhankelijk van de verlopen tijd tot het afgaan van het alarm schakelen met een 'duty cycle' oplopend van 0% tot 100%. Een externe lichtbron kan op de output aangesloten worden, zodat het licht steeds feller wordt tot het moment dat het alarm afgaat. Een voorbeeld van een schakeling hiervoor is te vinden in het hoofdstuk 'Open-Drain output' 9 Figuur 4 - Weergave klok met alarm Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)

10 Kompas (Menu buitenring, optie 4) In de kompas applicatie zijn een viertal (of vijftal) leds te zien. De felste led in de buitenring geeft het noorden aan. De drie minder felle leds in de binnenring geven het oosten, zuiden en westen aan. Als het noorden met een nauwkeurigheid van +/- 3 graden wordt bereikt zal er een extra led in de binnenring oplichten, zie Figuur 5. LET OP: Het kompas werkt het beste in een storingsvrije omgeving, bijvoorbeeld in de buitenlucht zonder staal in de buurt. Voor het eerste gebruik dient het kompas gekalibreerd te worden. Door op 'TOETS A LANG' te drukken zal het kompas in de kalibratiemode komen. De kalibratiemode is te herkennen aan de brandende gele led in het midden. Er zullen tikgeluiden te horen zijn. Om de kompasklok zo nauwkeurig mogelijk te kalibreren moet deze langzaam alle kanten worden opgedraaid, net zo lang tot er geen tikgeluid meer te horen is. Dit betekent dat de kalibratie klaar is. Door wederom op 'TOETS A LANG' te drukken wordt de kalibratie opgeslagen. Het kompas zal het noorden aangeven. 10 LET OP: Het is van belang het kompas te kalibreren met batterijen in de batterijhouder. LET OP: Het is van belang dat het kompas wordt gekalibreerd in een storingsvrije omgeving, bij voorkeur in de buitenlucht zonder staal in de buurt. LET OP: Het kompas werkt beter als ook het waterpas gekalibreerd is. Keer terug naar het hoofdmenu door 'TOETS A LANG' en 'TOETS B LANG' tegelijk in te drukken. Figuur 5 - Weergave kompas Ymif Engineering, maart 2012

11 Eierwekker (Menu buitenring, optie 5) Bij het opstarten van de eierwekker zullen beide ringen geheel oplichten. Druk op 'TOETS B KORT' om de tijd van de eierwekker in te stellen. De tijd zal steeds in stappen van vijf seconden ophogen. De buitenring geeft het totale aantal minuten weer en de binnenring het totale aantal seconden, zie Figuur 6. In het voorbeeld is de eierwekker ingesteld op 1 minuut en 20 seconden. Door op 'TOETS A LANG' te drukken zal de eierwekker starten. Als het alarm afgaat zal deze twintig seconden duren met geluid en lichteffecten. Tevens zal de output schakelen. Door de kompasklok te bewegen zal het alarm stoppen of door te drukken op 'TOETS A KORT' of 'TOETS B KORT'. 11 Figuur 6 - Weergave eierwekker Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)

12 Dobbelstenen (Menu buitenring, optie 6) In de applicatie zijn een tweetal dobbelstenen opgenomen. Door de kompasklok te schudden zullen de twee dobbelstenen gaan lopen. Als er gestopt wordt met schudden zullen de dobbelstenen weer stoppen. De dobbelstenen hebben twee weergavemogelijkheden: 1. Twee traditionele dobbelstenen links en rechts van de kompasklok. Het aantal brandende leds aan beide kanten geven het aantal gegooide ogen weer per dobbelsteen. Zie Figuur 7 links, de dobbelstenen geven respectievelijk vijf en vier ogen aan. 2. Twee dobbelstenen waarvan één op de binnenste ring en één op de buitenste ring, gebruik gemaakt van de leds 1 t/m 6. De brandende leds geven het aantal gegooide ogen weer per dobbelsteen. Zie Figuur 7 rechts. Door 'TOETS A LANG' in te drukken kan er gewisseld worden van weergaveoptie. 12 Figuur 7 - Weergaven dobbelstenen Ymif Engineering, maart 2012

13 Metronoom (Menu buitenring, optie 7) Met de metronoom applicatie kan een bepaald ritme worden weergegeven. Dit wordt weergeven met zowel een tikgeluid als een lichteffect. Door op 'TOETS B KORT' te drukken zal de metronoom versnellen. Door op 'TOETS A KORT' zal de metronoom vertragen. De uitgang zal op het ritme van de metronoom schakelen, sluit hier bijvoorbeeld een led op aan. Roll/Pitch indicatie (Menu buitenring, optie 8) In deze applicatie zal er een pieptoon te horen zijn. De toonhoogte en frequentie van deze pieptoon zijn afhankelijk van de stand (roll en pitch) van de kompasklok, zie Figuur 8. De frequentie zal veranderen als de kompasklok voor- of achterover gekanteld wordt. De toonhoogte wordt veranderd als de kompasklok zijdelings gekanteld wordt. 13 Figuur 8 - Roll en Pitch bij de kompasklok Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)

14 Objectbeveiliging (Menu buitenring, optie 9) De objectbeveiliging maakt gebruik van bewegingsdetectie. Ideaal geschikt om bijvoorbeeld een koffer of deur te beveiligen. Als de applicatie gestart is kan eerst de gevoeligheid ingesteld worden, druk hiervoor telkens op 'TOETS B KORT'. Hoe meer leds er op de binnenring branden hoe gevoeliger het alarm is. Er kan in totaal gekozen worden uit drie standen. Door in de applicatie op 'TOETS A LANG' te drukken zal de beveiliging starten. Er is 10 seconden de tijd om de kompasklok in/op het te beveiligen object te plaatsen. De kompasklok zal tijdens deze 10 seconden een teruglopend lichteffect geven en één piep als de beveiliging daadwerkelijk start. In de geactiveerde modus zal led 12 van de buitenring elke seconde kort oplichten. Bij een beweging zal de kompasklok een alarm geven met een lichteffect. Pas na 10 seconden komt er een geluidseffect bij, zodat de gebruiker de tijd heeft het alarm te deactiveren indien gewenst. Als het alarm afgaat, zal tevens de output schakelen, zodat hier eventueel ook een extern alarm op aangesloten kan worden. 14 Het alarm kan gestopt worden door op 'TOETS A LANG' De applicatie keert terug naar zijn instelmodus. Ymif Engineering, maart 2012

15 2D waterpas (Menu buitenring, optie 10) Met de waterpasapplicatie is het mogelijk horizontale oppervlakken waterpas af te stellen, denk hierbij bijvoorbeeld aan een caravan of tafel met stelpoten. Op het moment dat het oppervlak waterpas is afgesteld zal de gehele binnenring oplichten. Hoe verder het oppervlak uit waterpas is, hoe minder leds er op de binnenring zullen branden. De indicatieled in de buitenring geeft de richting aan waar het oppervlak uit waterpas is, zie Figuur 9. In het voorbeeld is het oppervlak niet helemaal waterpas en wijkt af naar rechts beneden. Als het oppervlak in waterpas is zal ook de output schakelen. NB: Door bijvoorbeeld kleine pootjes onder de kompasklok te plakken zal deze stabieler op het te meten oppervlak blijven liggen. Het waterpas kan eenvoudig gekalibreerd worden. Door op 'TOETS A LANG' te drukken zal het waterpas in de kalibratiemode komen. De kalibratiemode is te herkennen aan de brandende gele led in het midden. Leg de kompasklok op een vlak oppervlak en wacht minimaal vijf seconden. Druk wederom op 'TOETS A LANG' om op te slaan. Het waterpas is nu gekalibreerd. 15 Figuur 9 - Weergave waterpas Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)

16 Communicatie met de smartphone (Menu buitenring, optie 11) In deze applicatie wordt er een gecodeerde tekst uitgestuurd door de kompasklok. Deze tekst is opgeslagen in de kompasklok. Met de speciale app voor Android of iphone die te downloaden is van de app-store is deze gecodeerde tekst uit te lezen. Houd de smartphone goed boven de kompasklok en zorg dat de kompasklok goed binnen de vorm van de app valt, zie Figuur 10. Zorg ervoor dat er zo min mogelijk omgevingslicht op de KompasKlok valt. De uitgestuurde code (tekst) zal in het scherm te voorschijn komen. De opgeslagen tekst is eventueel te wijzigen met behulp van de bijbehorende software voor de PC. Zie hoofdstuk 'PC software'. De gecodeerde tekst zal met een bepaalde snelheid uitgestuurd worden. Het is per merk en type smartphone afhankelijk wat de ideale snelheid is. De snelheid voor het uitsturen van de gecodeerde tekst is daarom te wijzigen. Druk op 'TOETS B KORT' om de snelheid te verhogen, druk op 'TOETS A KORT' om de snelheid te verlagen. 16 Figuur 10 - Het gebruik van de smartphone Ymif Engineering, maart 2012

17 Infrarood detectie en -schakelaar (Menu buitenring, optie 12) In deze applicatie zal de kompasklok reageren op infrarood signalen. Bij het ontvangen van een infrarood signaal zal de output geschakeld worden en zal de gele led in het midden gaan branden. Aan de output kan bijvoorbeeld een lichtbron aangesloten worden. Als de kompasklok vervolgens weer een infrarood signaal ontvangt zal de oranje led doven en de output uitgeschakeld worden. Het ontvangen van een infrarood signaal wordt tevens aangeven door zowel een lichtals geluidseffect. Een infrarood signaal kan aangeboden worden door bijvoorbeeld een afstandsbediening van de TV of radio. Maar met een andere kompasklok kan er ook een infrarood signaal aangeboden worden. Infrarood zender (Menu binnenring, optie 1) In deze applicatie kan er een reeks infrarood pulsen worden uitgezonden door de kompasklok. Hiermee kan vervolgens een andere kompasklok geschakeld worden, zie optie buitenring 12: Infrarood detectie- en schakelaar. Door op 'TOETS A LANG' te drukken wordt deze pulstrein uitgezonden. Het uitzenden van deze pulstrein is te herkennen aan het knipperen van de betreffende "menu selectieled", tevens is er een pieptoon te horen. 17 Infrarood furby (Menu binnenring, optie 2) Voor deze applicatie zijn er minstens twee kompasklokken nodig. Wanneer door een kompasklok een reeks infrarood pulsen wordt ontvangen zal deze dit aangeven door zowel een licht- als geluidseffect. Na enkele seconden zal de bewuste kompasklok zelf een infrarood pulstrein terugsturen. Deze pulstrein kan vervolgens ontvangen worden door een van de andere kompasklokken. Door zelf op 'TOETS A LANG' te drukken kan een infrarood pulstrein geforceerd worden. Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)

18 Geluidsniveaumeter (Menu binnenring, optie 3) Deze applicatie zal het geluidsniveau meten in de omgeving. Naarmate de hoeveelheid geluid toeneemt, zal dit weergegeven worden in een oplopende spiraal beginnend bij de binnenring, eindigend bij de buitenring. Als er een bepaald geluidsniveau bereikt is zal de output schakelen. Als dit het geval is, zal de oranje led in het midden van de kompasklok oplichten. Wordt wederom dat geluidsniveau bereikt, dan zal de output weer uitschakelen en de oranje led doven. Het geluidsniveau waarop de output schakelt is instelbaar. Standaard staat dit tripniveau op de hoogste stand (buitenring led 12). Met 'TOETS A KORT' kan het tripniveau verhoogd worden en met 'TOETS B KORT' kan het tripniveau verlaagd worden. Het tripniveau wordt weergeven met een indicatieled en heeft 24 standen verspreid over de twee ringen. In de hoogste stand (buitenring led 12) is de indicatieled niet zichtbaar. 18 In Figuur 11 is een weergavevoorbeeld te zien van de geluidsniveaumeter. Het tripniveau staat op niveau 21 van 24. Het huidige geluidsniveau is niveau 15 van 24. Rechts is de output ingeschakeld. Figuur 11 - Weergave geluidsniveaumeter Ymif Engineering, maart 2012

19 Klapschakelaar (Menu binnenring, optie 4) Deze applicatie meet de hoeveelheid geluid in de omgeving. Naarmate de hoeveelheid geluid toeneemt, zal dit weergegeven worden in een oplopende spiraal beginnend bij de binnenring, eindigend bij de buitenring. Het verschil met de geluidsniveaumeter is dat de klapschakelaar minder gevoelig is en vooral reageert op snelle veranderingen in geluidsniveau, zoals het klappen in de handen. Als het topniveau bereikt wordt (buitenring led 12), dan zal de output schakelen en zal de oranje led in het midden van de kompasklok oplichten. Wordt wederom het topniveau bereikt dan zal de output weer uitschakelen en zal de oranje led doven. Sluit op de output bijvoorbeeld een lichtbron aan. De gevoeligheid van de schakelaar is instelbaar. Met 'TOETS A KORT' kan de gevoeligheid verlaagd worden en met 'TOETS B KORT' kan de gevoeligheid verhoogd worden. De gevoeligheid heeft 12 standen en wordt weergegeven met een indicatieled op de binnenring. In Figuur 12 is een weergavevoorbeeld te zien van de klapschakelaar. De gevoeligheid staat op niveau 9 van 12. Het huidige geluidsniveau is niveau 5 van 24. Rechts is de output ingeschakeld. 19 Figuur 12 - Weergave klapschakelaar Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)

20 Temperatuurindicator (Menu binnenring, optie 5) Een indicatie van de huidige temperatuur zal in deze applicatie worden weergeven. In de binnenring worden de tientallen van de temperatuur weergegeven en in de buitenring zijn dit de eenheden van de temperatuur. Dus als in de binnenste ring de tweede led brandt en in de buitenste ring de zesde led, dan betekent dat het 26 graden Celsius is, zie Figuur 13. Voor het meten van de temperatuur wordt er gebruik gemaakt van de temperatuursafhankelijke 'forward voltage' over de oranje indicatieled. De temperatuur is daardoor een indicatie. De weergave van de temperatuur is afhankelijk van of de kompasklok op batterijen werkt of op de USB-spanning. Bij verandering van voedingsbron is het aan te raden de temperatuurindicator (opnieuw) te kalibreren. 20 De temperatuurindicator kan eenvoudig gekalibreerd worden. Door op 'TOETS A LANG' te drukken zal de temperatuurmeter in kalibratiemode komen. In deze kalibratiemode kan de juiste temperatuur ingesteld worden. Bij het starten van de kalibratiemode zal de led voor de tientallen knipperen. Door op 'TOETS B KORT' te drukken kunnen de tientallen in de juiste positie worden gebracht. Druk vervolgens op 'TOETS A LANG'. De led voor de eenheden zal knipperen, met 'TOETS B KORT' kunnen de eenheden op dezelfde manier ingesteld worden. De kalibratie kan opgeslagen worden door op 'TOETS A LANG'. Keer terug naar het hoofdmenu door 'TOETS A LANG' en 'TOETS B LANG' tegelijk in te drukken. Figuur 13 - Weergave temperatuur Ymif Engineering, maart 2012

21 3D muis (Menu binnenring, optie 6) Deze applicatie kan de muisaanwijzer van de PC aansturen. Sluit de kompasklok met een mini USB-kabel (B5) aan op de PC In tegenstelling tot de conventionele muis die op een horizontaal vlak bewogen moet worden moet de 3D muis in de lucht worden bewogen. LET OP: De kompasklok dient achterstevoren vastgehouden te worden, zie Figuur 14. Door de kompasklok voor- of achterover te hellen zal de muisaanwijzer respectievelijk naar beneden of boven bewegen. Wordt de kompasklok linksom of rechtsom geheld, dan zal de muisaanwijzer op het scherm naar links of naar rechts bewegen, zie Figuur 14 Druk op 'TOETS B KORT' voor de linker muisknop. Voor de rechter muisknop kan op 'TOETS A KORT' gedrukt worden. 21 Figuur 14 - Het gebruik van de 3D-muis Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)

22 PWM-generator (Menu binnenring, optie 7) De signaalgenerator applicatie zal de output schakelen met een bepaalde 'duty cycle', instelbaar tussen 0% en 100%. De 'duty cycle' is in te stellen met beide toetsen in stappen van 10%. Door op 'TOETS A KORT' te drukken zal de 'duty cycle' verhogen. Wordt er op 'TOETS B KORT' gedrukt dan zal de 'duty cycle' verlagen. De ingestelde 'duty cycle' wordt weergeven met het aantal brandende leds op de binnenring, beginnend bij binnenring led 1 en eindigend bij binnenring led 10. In het voorbeeld van Figuur 15 is de 'dutycycle' ingesteld op 60%. 22 Keer terug naar het hoofdmenu door 'TOETS A LANG' en 'TOETS B LANG' tegelijk in Figuur 15 - Weergave PWM-generator Spelletje (Menu binnenring, optie 8) Met het spelletje kan het reactievermogen van de gebruiker getest worden, bij het halen van een bepaald level wordt het spel een level moeilijker. Probeer de twee looplichtjes te verbinden door op tijd op 'TOETS B KORT' Als het niet gelukt is staan de twee leds tijdelijk stil en draaien even later weer verder. Als het wel gelukt is dan blijven beide leds knipperen. Druk twee keer op 'TOETS B KORT' om naar het volgende level te gaan. Door op 'TOETS A LANG' te drukken kan er terug gegaan worden naar het eerste level. Ymif Engineering, maart 2012

23 Lichteffect (RGB sturing) (Menu binnenring, optie 9) In deze applicatie worden de ledposities 1 t/m 4 afzonderlijk van elkaar PWM gestuurd. De leds zullen afwisselend dimmen en weer oplichten, hierdoor is er een gloeiend lichteffect zichtbaar. De applicatie kan ook gebruikt worden als externe (RGB-)ledsturing. De vier PWMkanalen kunnen de kleuren rood, groen, blauw en wit voorstellen. Voor deze toepassing is er een extra PCB beschikbaar, zie Figuur 16. In het voorbeeld is een aansluitvoorbeeld te zien voor één RGB-led en één witte led, maar er kunnen ook gehele ledstrips aangestuurd worden. 23 Figuur 16 - Externe ledsturing De snelheid waarmee de leds gloeien is instelbaar. Door op 'TOETS B KORT' te drukken zal de snelheid omhoog gaan. De snelheid kan omlaag gebracht worden door op 'TOETS A KORT' Er zijn drie snelheidsniveaus. LET OP: Bij het aansluiten van een externe schakelende voeding kan de werking van de capacitieve toetsen verstoord worden. Aangeraden word een externe voeding te gebruiken met intern een transformator en lineaire regelaar. Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)

24 In Figuur 17 is de weergave van de RGB-sturing te zien. De snelheid is in het voorbeeld ingesteld op niveau twee van drie en het derde PWM-kanaal is gedimd. Keer terug naar het hoofdmenu door 'TOETS A LANG' en 'TOETS B LANG' tegelijk in Voor meer informatie over de extra PCB, zie Figuur 17 - Weergave RGB-sturing 24 Zandloper (Menu binnenring, optie 10) In deze applicatie is een lichteffect te zien in de vorm van een zandloper. Bij het starten van de applicatie zullen alle leds branden op posities 1, 2, 10, 11 en 12. Hoe meer tijd er voorbij gaat hoe minder leds er gaan branden aan de bovenzijde van de kompasklok. Er zullen steeds meer leds gaan branden aan de onderzijde van de kompasklok. In het voorbeeld van Figuur 18 is ongeveer een kwart van de tijd verstreken. Als de zandloper na een minuut afgelopen is zullen alle leds branden op de posities 4, 5, 6, 7 en 8. De output zal dan ook schakelen. Om de zandloper weer opnieuw te laten starten kan de kompasklok kortstondig omgedraaid worden. De zandloper zal vervolgens weer opnieuw starten. Bij het lopen van de zandloper zal er tevens een tikkend geluid te horen zijn. Keer terug naar het hoofdmenu door 'TOETS A LANG' en 'TOETS B LANG' tegelijk in Figuur 18 - Zandloper Ymif Engineering, maart 2012

25 Spanningsmeter (Menu binnenring, optie 11) Deze applicatie geeft het spanningsniveau van de batterijen weer. De spanning van de batterijen wordt weergeven op de binnenste ring. Hoe voller de batterijen zijn hoe meer leds er branden. De spanning kan afgelezen worden door het aantal brandende leds op te tellen bij 2 volt. Dus als enkel led 12 brandt betekent dat 2 volt, als led 12 en led 1 branden betekent dat 2,1 volt, enz. In het voorbeeld van Figuur 19 is de batterijspanning 2,5 volt. LET OP: Bij een batterijspanning lager dan 2,5 volt werken sommigen applicaties van de kompasklok minder goed. 25 Figuur 19 - Weergave spanningsmeter Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)

26 Zelftest (Menu binnenring, optie 12) In deze applicatie zal de kompasklok zijn eigen functies testen. Gecontroleerd wordt of alle onderdelen nog naar behoren werken. Tijdens de zelftest zal er een rondgaand lichteffect te zien zijn voor enkele seconden. Bij het opstarten van de kompasklok zal tevens de zelftest applicatie gestart worden om de eigen functies te testen. LET OP: Tijdens het uitvoeren van de zelftest mag de KompasKlok niet aangeraakt worden! De volgende functies worden getest: 1. Batterijspanning (Bij een batterijspanning lager dan 2,5V werken enkele applicaties minder goed!) 2. EEPROM (I 2 C) 3. Kompas (I 2 C) 4. Real Time Clock 5. Temperatuurmeting 6. Capacitieve toetsen 26 Na afloop van de zelftest zullen er zes leds oplichten, overeenkomend met de zes geteste functies. Als alle functies naar behoren werken zullen er zes leds op de binnenring continu branden. Is er een fout naar voren gekomen, dan zal de betreffende led, horend bij de geteste applicatie, knipperen. LET OP: Het knipperen van de leds begint pas na enkele seconden. In het voorbeeld van Figuur 20 is er één probleem naar voren gekomen, namelijk dat het kompas niet naar behoren werkt. Keer terug naar het hoofdmenu door 'TOETS A LANG' en 'TOETS B LANG' tegelijk in te drukken. Figuur 20 - Overzicht zelftest Ymif Engineering, maart 2012

27 Uitzetten van de kompasklok (slaapstand) De kompasklok kan eenvoudig uitgezet worden door terug te gaan naar het hoofdmenu. Deze zal na verloop van tijd in de slaapstand terecht komen. De kompasklok kan wakker gemaakt worden door 'TOETS A LANG' en 'TOETS B LANG' tegelijk in Ook enkele applicaties zullen na verloop van tijd in de slaapstand terecht komen. De volgende applicaties gaan in slaap: Buitenring 5 : Eierwekker (als de eierwekker niet loopt) Buitenring 6 : Dobbelstenen Binnenring 8 : Spelletje Binnenring 9 : Lichteffect (RGB-sturing) Stroomverbruik kompasklok: Kompasklok in klokfunctie Kompasklok in slaapstand : 10 ma : 120 μa Vanwege het hoge stroomverbruik in bijvoorbeeld de klokfunctie is het aan te raden (indien mogelijk) een USB-adapter aan te sluiten. 27 Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)

28 PC software Voor de kompasklok zijn er twee softwareprogramma's voor op de PC beschikbaar: Bootloader Kompasklok interfacesoftware Bootloader Als er een nieuwe versie software beschikbaar is voor de kompasklok kan deze eenvoudig via USB geüpload worden. Voor het uploaden van software is er speciaal bootloadersoftware beschikbaar voor op de PC, zie Figuur Figuur 21 - Bootloader Om nieuwe software in de kompasklok te laden moeten de volgende stappen doorlopen worden: 1. Open de bootloadersoftware. 2. Verbindt de KompasKlok met de USB-kabel aan de PC. Zorg ervoor dat er geen batterijen in de KompasKlok zitten, voordat de USB-kabel in de KompasKlok gestoken wordt. 3. De kompasklok en de bootloadersoftware maken automatisch verbinding. 4. Klik op "Open Hex File" en selecteer de nieuwe "hex-file" (Deze handeling hoeft alleen maar uitgevoerd te worden bij het programmeren van de eerste KompasKlok). 5. Klik vervolgens op "Program/Verify". 6. Kies na afloop van het programmaren in het pop-up menu voor "Ja" of "Nee" en volg de aanwijzingen op het scherm. 7. De kompasklok zal doorstarten naar de zelftest. De bootloader is geschikt voor Windows XP (vanaf service pack 2), Vista en 7. Ymif Engineering, maart 2012

29 Om de bootloader te kunnen gebruiken is het belangrijk dat het ".NET Framework 4.0" geïnstalleerd staat op de computer. Deze is te downloaden via onderstaande link: Tevens dient de "Microsoft Visual C Redistributable Package (x86)" geïnstalleerd te staan op de computer. Deze is te downloaden via onderstaande link: De "hex-files" zijn te downloaden van de website Interfacesoftware Voor de kompasklok is er interfacesoftware beschikbaar voor op de PC. Hiervoor moet de kompasklok via USB verbonden worden aan de PC. Van enkele aanwezige componenten op de kompasklok is het mogelijk de data op te vragen. De volgende data is weer te geven in de software: 29 De diverse assen van zowel het kompas als de versnellingsopnemer De temperatuur Het geluid gemeten door de microfoon Tevens is het mogelijk in de software de gecodeerde tekst voor de smartphone app te wijzigen (zie optie buitenring 11: Communicatie met de smartphone). Maar ook is het mogelijk de tijd van de kompasklok te synchroniseren met de tijd van Windows. Figuur 22 laat een screenshot van de software zien. Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) EL Den Haag Fax: +31 (0)

30 Figuur 22 - Screenshot PC software De interfacesoftware is geschikt voor Windows XP (vanaf service pack 2), Vista en Om de interfacesoftware te kunnen gebruiken is het belangrijk dat het ".NET Framework 4.0" geïnstalleerd staat op de computer. Deze is te downloaden via onderstaande link: Verder is er een driver nodig, deze is te downloaden van de website De bestanden "KompasKlok.exe" en "ZedGraph.dll" dienen ten alle tijde bij elkaar opgeslagen te worden op de computer. Ymif Engineering, maart 2012

31 Open-Drain output In diverse applicaties is in het vorige hoofdstuk 'Werking' over een schakelende output gesproken. Het gebruik ervan en diverse aansluitvoorbeelden worden in dit hoofdstuk besproken. In Figuur 23 is te zien hoe de interne FET aangestuurd wordt en hoe deze aangesloten is aan de 'OUT pin' van de kompasklok. Figuur 23 - Overzicht Open-Drain Output De komende voorbeelden in dit hoofdstuk laten eenvoudige schakelingen zien om een led aan te sturen op diverse manieren. 31 Figuur 24 laat een aansluitvoorbeeld zien hoe eenvoudig een led aangesloten kan worden op de 'Open-Drain' output. Er wordt in het voorbeeld gebruik gemaakt van de 5V USB-spanning. Deze schakeling is geschikt voor een applicatie die de output schakelt met PWM. Figuur 24 - Aansluitvoorbeeld externe led Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)

32 Figuur 25 laat een aansluitvoorbeeld zien hoe eenvoudig een relais geschakeld kan worden door middel van de 'Open-Drain' output. (Vergeet de zgn. vrijloopdiode niet!!!) Er wordt gebruik gemaakt van een externe spanning van 12V. Er kan ook gebruik gemaakt worden van de 5V USB-spanning in plaats van een externe 12V. Gebruik hiervoor dan wel een '5V-relais'. Deze schakeling is geschikt voor een applicatie die de output aan/uit schakelt. 32 Figuur 25 - Aansluitvoorbeeld relais Figuur 26 laat een aansluitvoorbeeld zien hoe eenvoudig een 'solid-state' relais geschakeld kan worden door middel van de 'Open-Drain' output. Er wordt gebruik gemaakt van het lichtnet als externe spanning. Deze schakeling is geschikt voor een applicatie die de output met PWM schakelt. Ymif Engineering, maart 2012 Figuur 26 - Aansluitvoorbeeld extern 'solid-state' relais

33 Figuur 27 laat een aansluitvoorbeeld zien hoe eenvoudig een externe MOSFET (Ptype) geschakeld kan worden met behulp van de 'Open-Drain' output. Figuur 27 - Aansluitvoorbeeld externe MOSFET Specificatie 'Open-Drain' output Bij het gebruik van de interne 5V USB-spanning: I max : 180mA 33 Bij het gebruik van een externe spanning: V max : 30V : 1A I max Als het gewenst is de 'Open-Drain' output te gebruiken voor een hogere stroom, dan moet er gebruikt gemaakt worden van een externe schakeling met bijvoorbeeld een relais of externe FET. De maximale stroom is dan afhankelijk van de specificaties van het gekozen component. LET OP: Bij het aansluiten van een externe schakelende voeding kan de werking van de capacitieve toetsen verstoord worden. Aangeraden word een externe voeding te gebruiken met intern een transformator en lineaire regelaar. Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)

34 Testpunten Op de kompasklok zijn diverse testpunten en/of soldeerpunten aangebracht. Het doel hiervan is dat er zelf aan de kompasklok gemeten kan worden. Doordat er ook aan de testpunten gesoldeerd kan worden is het mogelijk de kompasklok zelf uit te breiden met eigen schakelingen. Alle testpunten zijn terug te vinden aan de achterkant van de kompasklok, zie Figuur 28. In Tabel 1 is van alle testpunten een omschrijving terug te vinden. 34 Figuur 28 - Overzicht testpunten Nr. Omschrijving 1 Aansturing led 1 2 Aansturing led 2 3 Aansturing led 3 4 Aansturing led 4 5 Aansturing led 5 6 Aansturing led 6 7 Aansturing led 7 8 Aansturing led 8 9 Aansturing led 9 10 Aansturing led Aansturing led Aansturing led Aansturing buitenring 14 Aansturing binnenring 15 Device IO 16 Aansturing buzzer 17 Microfoon output 18 Voedingsspanning 3V 19 Aansturing 'Open-Drain' output na weerstand 20 I 2 C SCL 21 I 2 C SDA 22 Infrarood sensoroutput 23 Device Power 24 Infraroodled 25 Infraroodled aansturing 26 USB D- 27 USB D+ 28 Aansturing 'Open-Drain' output voor weerstand Tabel 1 - Omschrijving testpunten Voor technische informatie met betrekking tot de software en hardware zie het volgende hoofdstuk 'Technische documentatie' Ymif Engineering, maart 2012

35 Technische documentatie De kompasklok is een 'open-source' ontwikkeltool. Met de beschikbare hardware en software is het mogelijk de kompasklok aan te passen en/of uit te breiden. Er kan gebruikt gemaakt worden van de bestaande applicaties, maar er kunnen ook geheel nieuwe applicaties ontwikkeld worden. Met de veelzijdige microprocessor van Microchip is het mogelijk bijna elke gewenste applicatie te ontwikkelen. De processor ondersteunt SPI, I 2 C en IrDA. Maar de processor heeft ook diverse analoge inputs en PWM gestuurde outputs. Maar eenvoudig een digitale IO gebruiken is natuurlijk ook mogelijk. Voor de ontwikkelaars is zowel de hardware als de software van de kompasklok vrij te downloaden van de website Tevens zullen hier de datasheets te vinden zijn van alle belangrijke onderdelen op de kompasklok. 35 Zilverstraat 58 Tel: +31 (0) [email protected] 2544 EL Den Haag Fax: +31 (0)