Los ingenieros integrados se pueden encontrar trabajando en una amplia gama de diseños de consumo, industriales y automotrices. Bien versados en sacar el máximo provecho de un microcontrolador, son los cerebros detrás de muchos de los dispositivos, dispositivos y sistemas que utilizamos como parte de nuestra vida cotidiana en el hogar y en el trabajo. De vez en cuando, y generalmente para muy pocos, un desarrollador integrado podría tener la oportunidad de trabajar en algo muy diferente de un diseño tradicional. Esa fue la situación en la que felizmente me encontré recientemente, aunque para mí no fue como resultado de mi trabajo normal durante el día. Soy miembro de una organización voluntaria global en crecimiento de 20,000 personas llamada R2-D2 Builders Club. Sí, así es, R2-D2 de la serie de películas de Star Wars de Lucasfilm. A nivel mundial, hay aproximadamente 4.000 miembros activos que son responsables de haber creado aproximadamente 2.000 droides réplica R2-D2, muchos de los cuales se utilizan mucho para la recaudación de fondos de caridad. Algunos de ellos incluso han sido utilizados en las películas recientes, y el equipo central de miembros del constructor, como yo, ha estado trabajando en estrecha colaboración con Lucasfilm para hacer que sus réplicas sean idénticas a las del R2-D2 original utilizado en las primeras películas. La publicación bianual La conferencia DroidCON Droid Builders, que reúne a desarrolladores de droides de ideas afines, se aloja anualmente. En
eventos anteriores disfruté enseñando a los delegados las habilidades de la electrónica y el uso de diferentes computadoras de una sola placa para crear deslumbrantes efectos de iluminación. Tomando esta etapa más allá, pensé que sería una buena idea si los delegados pudieran crear su propia insignia de delegado a batería usando un microcontrolador. Al igual que la especificación de los requisitos de diseño iniciales de un desarrollo comercial, desarrollé los requisitos básicos de diseño para la insignia (consulte la Tabla 1).
Todos los criterios de diseño anteriores ayudarían a dar forma al diseño de la electrónica, pero el punto 6 requiere permiso de Lucasfilm. Cualquier representación de un droide R2-D2 es propiedad intelectual que está licenciada por Lucasfilm Ltd, pero logré asegurar su acuerdo y, por lo tanto, se aprobó la insignia. La insignia terminada se puede ver en las Figuras 1 y 2.
Cada requisito de diseño redujo el desarrollo integrado en una dirección particular y, naturalmente, muchos de ellos son interdependientes. Por ejemplo, muchos diseños incrustados de baja potencia intentan usar una celda de monedas, pero cuando comienzas a investigar las opciones de diseño te das cuenta de que necesitarás una batería con una capacidad mayor. Esto, a su vez, conduce a un aumento del peso de la insignia, que se volvería extremadamente incómodo para el usuario. Incorporar una pantalla presentaba la mayoría de los desafíos. Inicialmente, pensé que se podría construir una pantalla matriz utilizando alrededor de 500 LED, un concepto popular entre los wearables de la moda. Sin embargo, renderizar la imagen requeriría mucha más memoria RAM de
MCU que el dispositivo Microchip / Atmel que había estado pensando usar. El mayor inconveniente de este enfoque resultó ser el consumo actual, no mucho para cada LED, pero 500 de ellos significaba que necesitaría casi 9 amperios para controlar toda la matriz. La siguiente idea fue utilizar una pantalla OLED que podría manejarse a través del microcontrolador y una Interfaz Periférica Serial (SPI). Si bien parecían prometedores, el OLED excedió el presupuesto de alrededor de $ 20 para la exhibición de un presupuesto total de $ 40.
Fue entonces cuando descubrí pantallas de papel electrónico. Las credenciales mínimas de consumo de energía lo hicieron extremadamente atractivo. Podría mostrar información dinámica cuando sea necesario, pero cuando no se cambia la información de la pantalla, el consumo de energía de la pantalla era cero. En lugar de tener que presupuestar una sobrecarga de energía para encender, retroiluminar y actualizar una pantalla, me encontré frente a un diseño al que podía agregar más funciones con menos restricciones en el presupuesto de energía.
El diagrama de bloques funcional final de mi diseño se ilustra en la Figura 2. Seleccionar una pantalla E Ink de 2,71 pulgadas me permitió incorporar otras funciones de software y funciones de software en el diseño que hasta ese momento solo habían estado en el «quizás» lista. Esto incluía agregar un reloj en tiempo real que podía mostrar la hora con precisión, lo que permitía a los delegados guardar su programación de conferencias en la insignia con alarmas automáticas cuando las sesiones estaban a punto de comenzar.
La función de alarma utilizó un motor háptico para dar una alerta de vibración al usuario. Permitir que los usuarios naveguen por la información almacenada en la insignia requiere un método para seleccionar y
desplazarse por las opciones, para lo cual se agregaron dos joysticks de 5 posiciones al frente de la insignia. La placa no solo podía almacenar información de programación, sino que también pude agregar mapas digitales para que los delegados pudieran encontrar su camino a la sala de conferencias del lugar con facilidad.
Una lista de los principales componentes utilizados en el diseño se enumera en la Tabla 2.
En el futuro, me gustaría que la insignia pueda ser utilizada en cualquier conferencia del club. La adición de la tarjeta SD permitiría una fácil reconfiguración de la insignia para acomodar cualquier conferencia y delegar información.
