Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- pm:prj2026:theodor_ioan.buliga:ioan.sabou [2026/05/18 09:37]
ioan.sabou [Introducere]
+++ pm:prj2026:theodor_ioan.buliga:ioan.sabou [2026/05/27 01:12] (current)
ioan.sabou [Scheme electrice]
@@ Line 7: / Line 7: @@
 Ideea principală: o fantomă (Ghost Boo) afișată pe un ecran OLED devine tristă în timp. Pentru a o menține fericită, utilizatorul trebuie să joace minigame-uri — unele dintre ele implică construirea unor circuite electronice reale pe breadboard, pe care ESP32 le validează și le face graficul pe un al doilea ecran OLED dedicat minigame-urilor.
-Scopul proiectului este de a oferi un sistem de recompensă concret (menținem fantoma fericită) prin construirea și înțelegerea unor circuite electronice, învățând astfel concepte de bază din electronică și fizică:
+Scopul proiectului este de a oferi un sistem de recompensă concret (menținem fantoma fericită) prin construirea și înțelegerea unor circuite electronice, învățând astfel concepte de bază din electronică și fizică.
-  - Voltage divider
+Proiectul este finalizat cu 9 minigame-uri funcționale: potentiometer, RC circuit (6 configurații), voltage divider, diode rectifier, transistor switch, NPN amplifier, deadbeet rhythm, și metronome.
-  - RC circuit — utilizatorul primește un τ țintă, fantoma face graficul curbei de descărcare pe osciloscop live
-  - RC high-pass / low-pass filter — fantoma devine fericită dacă filtrul funcționează corect
-  - Diode half-wave rectifier
-  - Capacitor as power buffer — ESP taie GPIO-ul, ADC-ul măsoară cât timp condensatorul menține tensiunea
-  - Transistor switch — ESP conduce baza, măsoară colectorul
-Abstractizarea generală a conceptului de „circuit minigame" ca struct `minigame_t` este **implementată**: fiecare minigame expune `init`, `deinit`, `run` și un `mood_reward`, toate înregistrate într-un registry cu progresie liniară.
+Abstractizarea generală a conceptului de „circuit minigame" ca struct `minigame_t` este implementată: fiecare minigame expune `init`, `deinit`, `run` și un `mood_reward`, toate înregistrate într-un registry cu progresie liniară.
-Am pornit de la ideea de a face un personaj tip Tamagotchi care devine fericit când este încălzit (senzor de temperatură extern) și am ajuns la un sistem complet de minigame-uri de electronică.
 Proiectul este util pentru că stimulează dorința de a învăța electronică și de a construi circuite corecte, într-un mod interactiv și vizual.
@@ Line 29: / Line 22: @@
 | 0 | Potentiometer | Wiperul unui potențiometru; menții zona țintă random 3s | GPIO32 (ADC1 CH4) | ✓ Implementat |
 | 1 | RC circuit (6 config.) | Construiești R+C pe breadboard; ESP măsoară τ prin least-squares pe ln(V) | GPIO25 out, GPIO34 ADC | ✓ Implementat |
-| 2 | Voltage divider | Doi rezistori în serie; ESP validează raportul de tensiune | GPIO25 out, GPIO34 ADC | TODO |
+| 2 | Voltage divider | Doi rezistori în serie; ESP validează raportul de tensiune | GPIO25 out, GPIO34 ADC | ✓ Implementat |
 | 3 | RC low/high-pass filter | R+C; ESP măsoară răspunsul în frecvență la PWM | GPIO25 PWM, GPIO34 ADC | TODO |
-| 4 | Diode rectifier | Diodă + condensator pe semnal PWM redresat | GPIO25 PWM, GPIO34 ADC | TODO |
+| 4 | Diode rectifier | Diodă + condensator pe semnal cosine 200Hz redresat; osciloscop live | GPIO25 DAC, GPIO34 ADC | ✓ Implementat |
 | 5 | Capacitor buffer | Condensatorul menține tensiunea după tăierea GPIO-ului | GPIO25 out, GPIO34 ADC | TODO |
-| 6 | Transistor switch | NPN; ESP conduce baza, măsoară colectorul | GPIO25 out (bază), GPIO34 ADC (colector) | TODO |
+| 6 | Transistor switch | NPN în saturație (1kΩ bază); ESP conduce baza, măsoară Vc la colector | GPIO25 out (bază), GPIO34 ADC (colector) | ✓ Implementat |
+| 6b | NPN Amplifier | NPN în regim activ (1MΩ bază); ESP măsoară β real (Ib=2.6µA fix) | GPIO25 out (bază), GPIO34 ADC (colector) | ✓ Implementat |
 | 7 | LM-35 temperature | Senzor temperatură extern, output direct pe ADC | GPIO35 (ADC1 CH7) | TODO |
-| 8 | Deadbeet rhythm | ESP redă o secvență de LED-uri; utilizatorul o repetă pe butoane | GPIO13/12/14 out, GPIO15/4/5 in | TODO |
+| 8 | Deadbeet rhythm | ESP redă o secvență de LED-uri; utilizatorul o repetă pe butoane colorate | GPIO13/12/14 out (LED), GPIO19/17/16 in (R/G/B) | ✓ Implementat |
-| 9 | Metronome | Două potențiometre (BPM + duty cycle) + buzzer pasiv | GPIO32, GPIO35 ADC; GPIO23 PWM | TODO |
+| 9 | Metronome | Două potențiometre (BPM + duty cycle) + buzzer pasiv; ține 3s pentru pass | GPIO32, GPIO35 ADC; GPIO23 PWM | ✓ Implementat |
-Games 1–6 partajează GPIO25 și GPIO34 — circuitul de pe breadboard se schimbă între ele, nu pinii.
+Games 1–6b partajează GPIO25 și GPIO34 — circuitul de pe breadboard se schimbă între ele, nu pinii.
 ==== Schema bloc ====
@@ Line 50: / Line 44: @@
   * **OLED SSD1306 0.96"** — display dedicat minigame-urilor: instrucțiuni, bare de progres, osciloscop live
   * **Buzzer pasiv (PWM)** — folosit în metronome minigame
-  * **LED-uri** — folosite în deadbeet rhythm game
+  * **LED-uri RGB** — folosite în deadbeet rhythm game
   * **Butoane tactile** — input pentru deadbeet rhythm game + butonul principal BTN_A (GPIO33)
-  * **ADC GPIO34** — măsurare circuite RC, voltage divider, filter, etc.
+  * **ADC GPIO34** — măsurare circuite RC, voltage divider, rectifier, transistor, etc.
-  * **ADC GPIO35** — senzor temperatură LM-35
+  * **ADC GPIO35** — senzor temperatură LM-35 / duty cycle metronome
   * **ADC GPIO32** — potențiometru minigame / BPM metronome
@@ Line 63: / Line 57: @@
 ^ Display ^ Diagonală ^ Rol ^ Bus I2C ^ SDA ^ SCL ^ Adresă ^
-| SH1106  | 1.3" | Ghost — permanent activ | I2C0 (I2C_NUM_0) | GPIO21 | GPIO22 | 0x3C |
+| SH1106  | 1.3" | Ghost — permanent activ | I2C0 (I2C_NUM_0) | GPIO18 | GPIO5 | 0x3C |
-| SSD1306 | 0.96" | Minigame support | I2C1 (I2C_NUM_1) | GPIO26 | GPIO27 | 0x3C |
+| SSD1306 | 0.96" | Minigame support | I2C1 (I2C_NUM_1) | GPIO4 | GPIO15 | 0x3C |
-Ambele display-uri au adresa 0x3C — menținute pe bus-uri separate pentru a evita conflictul.
+Ambele display-uri au adresa 0x3C — menținute pe bus-uri separate pentru a evita conflictul. Ambele sunt cablate pe Side 1 al DevKit-ului pentru cablaj curat.
 === Pini minigame-uri ===
@@ Line 75: / Line 69: @@
 | 2 | Voltage divider | Doi rezistori în serie | GPIO25 out, GPIO34 ADC |
 | 3 | RC low/high-pass filter | R+C, măsurare răspuns frecvență | GPIO25 PWM, GPIO34 ADC |
-| 4 | Diode rectifier | Diodă + cap pe PWM redresat | GPIO25 PWM, GPIO34 ADC |
+| 4 | Diode rectifier | Diodă + cap pe semnal cosine redresat | GPIO25 DAC, GPIO34 ADC |
 | 5 | Capacitor buffer | Cap menține tensiunea după GPIO cut | GPIO25 out, GPIO34 ADC |
-| 6 | Transistor switch | NPN bază drive, măsurare colector | GPIO25 out (bază), GPIO34 ADC (colector) |
+| 6 | Transistor switch | NPN saturație: 1kΩ bază, LED pe colector | GPIO25 out (bază 1kΩ), GPIO34 ADC (colector) |
+| 6b | NPN Amplifier | NPN activ: 1MΩ bază, 1kΩ colector, β real | GPIO25 out (bază 1MΩ), GPIO34 ADC (colector) |
 | 7 | Temperature LM-35 | Output LM-35 la ADC | GPIO35 (ADC1 CH7) |
-| 8 | Deadbeet rhythm | LED-uri secvență, butoane repetă | GPIO13/12/14 out (LED), GPIO15/4/5 in (butoane) |
+| 8 | Deadbeet rhythm | LED-uri secvență, butoane colorate repetă | GPIO13/12/14 out (R/G/B LED), GPIO19/17/16 in (R/G/B buton) |
 | 9 | Metronome | Două pot-uri + buzzer pasiv | GPIO32 ADC (BPM), GPIO35 ADC (duty), GPIO23 PWM |
@@ Line 92: / Line 87: @@
 ^ # ^ Componentă ^ Cantitate ^ Observații ^
 | 1 | ESP-32 Devkit V1 (DOIT) | 1 | Microcontroller principal |
-| 2 | Ecran OLED SH1106 1.3", 128×64, I2C | 1 | SDA→GPIO21, SCL→GPIO22; display fantomă |
+| 2 | Ecran OLED SH1106 1.3", 128×64, I2C | 1 | SDA→GPIO18, SCL→GPIO5; display fantomă |
-| 3 | Ecran OLED SSD1306 0.96", 128×64, I2C | 1 | SDA→GPIO26, SCL→GPIO27; display minigame |
+| 3 | Ecran OLED SSD1306 0.96", 128×64, I2C | 1 | SDA→GPIO4, SCL→GPIO15; display minigame |
 | 4 | Senzor temperatură LM-35 | 1 | ADC→GPIO35 |
-| 5 | Butoane tactile | 4 | 3× deadbeet rhythm + 1× BTN_A principal |
+| 5 | Butoane tactile + set butoane colorate SYB-120 | 4+ | 3× deadbeet rhythm (R/G/B) + 1× BTN_A principal |
-| 6 | LED-uri | 3 | Deadbeet rhythm game |
+| 6 | LED-uri RGB | 3 | Deadbeet rhythm game (R/G/B) |
 | 7 | Buzzer pasiv | 1 | Metronome minigame (PWM GPIO23) |
-| 8 | Potențiometre | 2 | 1× potentiometer minigame (GPIO32), 1× metronome BPM |
+| 8 | Potențiometre | 2+ | 1× potentiometer minigame (GPIO32), 1× metronome duty (GPIO35); potențiometre colorate SYB-120 |
-| 9 | Rezistențe, condensatoare, diode, tranzistoare | asortate | Pentru circuit minigame-uri (RC, divider, filter, rectifier, switch) |
+| 9 | Rezistențe, condensatoare, diode | asortate | Pentru circuit minigame-uri (RC, divider, filter, rectifier) |
-| 10 | Fire de breadboard + breadboard | — | Conectică generală |
+| 10 | Tranzistoare NPN 2N2222 | 2+ | Transistor switch minigame (1kΩ bază) + NPN amplifier (1MΩ bază) |
+| 11 | Kit breadboard SYB-120 (Optimus Digital) | 1 | 4 breadboard-uri, fire, butoane colorate, potențiometre |
+| 12 | Fire de breadboard | — | Conectică generală |
 ==== Scheme electrice ====
-**RC circuit (GPIO25 → R → nod → C → GND, GPIO34 la nod):** ✓ Realizat
+{{:pm:prj2026:theodor_Ioan.buliga:schema_rc.pdf|Schema hardware placa (PDF)}}
-{{:pm:prj2026:theodor_Ioan.buliga:schema_rc.pdf|Schema RC circuit (PDF)}}
+**Voltage divider, RC circuit diode rectifier, transistor switch, NPN amplifier, deadbeet rhythm, metronome:** Vezi caietul cu ecuațiile și schemele pentru referință.
-**TODO:** Schemă electrică pentru voltage divider minigame
 **TODO:** Schemă electrică pentru RC low/high-pass filter
-**TODO:** Schemă electrică pentru diode rectifier
 **TODO:** Schemă electrică pentru capacitor buffer
-**TODO:** Schemă electrică pentru transistor switch (NPN, ESP conduce baza, măsoară colectorul)
 **TODO:** Schemă electrică pentru LM-35 temperature sensor
-**TODO:** Schemă electrică pentru deadbeet rhythm game (3 butoane + 3 LED-uri)
-**TODO:** Schemă electrică pentru metronome minigame (2 potențiometre + buzzer pasiv)
 ==== Diagrame de semnal ====
-**RC circuit minigame — curba de descărcare:** ✓ Afișată live pe SSD1306 ca osciloscop (V pe axa Y, timp pe axa X). τ măsurat suprapus cu τ țintă pe ecranul de rezultate.
+Vezi caietul cu ecuațiile și schemele pentru referință.
-**TODO:** Diagramă semnal pentru deadbeet rhythm game — secvența ESP vs. secvența introdusă de utilizator
-==== Rezultatele simulării ====
-Validarea se face pe hardware real. Valorile R și C pot fi verificate în prealabil cu Falstad Circuit Simulator.
 ===== Software Design =====
@@ Line 185: / Line 166: @@
 ==== TODO Software ====
-  * Voltage divider minigame
   * RC low/high-pass filter minigame
-  * Diode rectifier minigame
   * Capacitor buffer minigame
-  * Transistor switch minigame
   * LM-35 temperature minigame
-  * Deadbeet rhythm game
-  * Metronome minigame
-===== Rezultate Obținute =====
+===== Concluzii =====
-  * Fantomă animată pe SH1106 cu 5 stări și decay de mood funcțional
+Proiectul a atins obiectivul principal: 9 minigame-uri funcționale, fiecare cerând utilizatorului să construiască un circuit real pe breadboard și să îl valideze cu ESP32.
-  * Sistem de abstractizare minigame complet (minigame_t, registry, două task-uri FreeRTOS)
-  * Potentiometer minigame funcțional: target random, progress bar, hold 3s
-  * RC circuit minigame funcțional: 6 configurații, osciloscop live pe SSD1306, τ măsurat prin least-squares
-===== Concluzii =====
+Abstractizarea `minigame_t` s-a dovedit robustă — fiecare joc nou a necesitat modificări în exact 3 fișiere (minigame nou, `minigame_registry.c`, `minigame_rewards.h`), fără a atinge codul existent.
+Cea mai complexă măsurătoare: RC τ prin least-squares pe ln(V) cu timestamps reale, toleranță ±35% pentru componente reale. Cea mai vizuală: diode rectifier cu osciloscop live pe SSD1306 — 128 sample-uri la 200Hz, 2 cicluri complete pe ecran.
+GPIO25 și GPIO34 sunt partajate de 7 jocuri (RC, voltage divider, rectifier, transistor switch, NPN amplifier) — breadboard-ul se schimbă între minigame-uri, pinii nu. Aceasta a simplificat semnificativ cablajul permanent.
+Remaparea display-urilor pe Side 1 al DevKit-ului (SSD1306→GPIO4/15, SH1106→GPIO18/5) a eliminat firele lungi care traversau breadboard-ul.
-**TODO:** De completat după finalizarea proiectului.
+Rămân de implementat: RC filter, capacitor buffer și LM-35 — fiecare necesită aproximativ aceeași structură ca jocurile existente.
 ===== Download =====
@@ Line 214: / Line 193: @@
   * **6 mai** — a doua comandă: ESP-32, SH1106 (OLED 1.3" I2C)
   * **10 mai** — primul demo funcțional: fantoma animată pe OLED, circuit RC pe breadboard, grafic al curbei de descărcare afișat pe ecran
-  * **16 mai** — implementat sistem complet de abstractizare minigame (minigame_t, registry, două task-uri FreeRTOS); potentiometer minigame funcțional pe SSD1306
+  * **16 mai** — sistem complet de abstractizare minigame (minigame_t, registry, două task-uri FreeRTOS); potentiometer minigame funcțional; RC circuit minigame: osciloscop live pe SSD1306, τ prin least-squares, 6 configurații modulare
-  * **16 mai** — RC circuit minigame: osciloscop live pe SSD1306, τ prin least-squares cu timestamps reale, 6 configurații modulare (τ = 100ms … 4s, toți parametrii derivați din tau_ms)
+  * **18 mai** — deadbeet rhythm minigame implementat: secvență LED R/G/B generată de ESP, utilizatorul repetă pe 3 butoane
+  * **20 mai** — achiziție kit SYB-120 (4 breadboard-uri, butoane colorate, potențiometre) de la Optimus Digital
+  * **23 mai** — voltage divider minigame implementat
+  * **23 mai** — remapare display-uri pe Side 1: SSD1306→GPIO4/GPIO15, SH1106→GPIO18/GPIO5; butoane deadbeet remapate pe GPIO19/17/16
+  * **23 mai** — metronome minigame implementat: două potențiometre (BPM + duty cycle) + buzzer pasiv, hold 3s pentru pass
+  * **23 mai** — diode rectifier minigame implementat: DAC cosine 200Hz pe GPIO25, osciloscop live SSD1306, validare prin std dev < 100mV
+  * **24 mai** — NPN transistor switch minigame implementat (1kΩ bază, LED pe colector, pass dacă Vc/Vcc < 0.15); adăugat NPN_THEORY.md cu pinout 2N2222
+  * **26 mai** — NPN amplifier variant implementat: 1MΩ bază (Ib=2.6µA), SSD1306 afișează Vc, Ic și β real; pass dacă 20 ≤ β ≤ 800
 ===== Bibliografie/Resurse =====
@@ Line 223: / Line 209: @@
   * Datasheet SSD1306 — [[https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/SSD1306.pdf]]
   * Datasheet LM-35 — [[https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf]]
+  * Datasheet 2N2222 — [[https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/p2n2222a-d.pdf]]
   * ESP-IDF v5 I2C Master docs — [[https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/peripherals/i2c.html]]
   * ESP-IDF v5 ADC Oneshot docs — [[https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/peripherals/adc_oneshot.html]]
+  * ESP-IDF v5 DAC Cosine docs — [[https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/peripherals/dac.html]]
   * ESP-IDF v5 FreeRTOS docs — [[https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/system/freertos.html]]
 <html><a class="media mediafile mf_pdf" href="?do=export_pdf">Export to PDF</a></html>