Inovácia fibreoptického vianočného stromčeka: 5 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Jeden z tých vianočných stromčekov z optických vlákien máme už niekoľko rokov. Základňa obsahuje žiarovku s halogénovým reflektorom 12V a medzi žiarovku a spodok stromu je umiestnený farebný disk poháňaný motorom. Žiarovka a motor sú napájané sieťovým adaptérom typu „nástenná kocka“12V. Farby sú však dosť vyblednuté a opakujú sa zhruba každých 10 sekúnd a niektorým ľuďom s podobnými stromami pripadá motor trochu hlučný. Zarazilo ma, že v dnešnej dobe sme na tom oveľa lepšie!

Po výmene žiarovky za 7-pixelový neopixelový prstenec poháňaný Arduino Pro Mini už nepotrebuje farebný disk ani motor, ktorý ho poháňa, a poskytuje oveľa intenzívnejšie farby s menšou spotrebou elektrickej energie. Video v skutočnosti neodpovedá farbám - vysoký kontrast LED diód na akomkoľvek pozadí sťažuje efektívne fotografovanie

Skica Arduina, ktorú som napísal, stelesňuje 2 programy, ktoré sa striedajú každých 5 - 10 minút. V jednom sledujú všetky neopixely rovnakú náhodnú postupnosť farieb, ale každá sa oproti predchádzajúcemu mierne oneskorí, čo spôsobuje efekt farieb, ktoré sa šíria po strome. Na druhej strane je všetkých 21 farebných LED diód (jedna červená, jedna zelená a jedna modrá v každom Neopixeli) náhodne vyblednuté a zhasnuté, čo prináša veľmi príjemnú ukážku intenzívnych a neustále sa meniacich farieb.

Pretože je nepravdepodobné, že by váš strom bol rovnaký ako môj, a možno by ste ho nechceli poháňať rovnako, nemôžem poskytnúť podrobné pokyny pre úplného začiatočníka, ale dúfajme, že sa niečo naučíte pri prispôsobovaní ich svojmu stromu.

Budete potrebovať:

• Neopixelový prsteň Adafruit Jewel alebo ekvivalent z Ďalekého východu.
• Arduino Pro Mini alebo Nano (musí byť súčasťou 5V)
• Ak používate Pro Mini, adaptér FTDI USB na sériový port
• Stripboard, kolíková lišta, spájkovačka, spájkovačka, spojovací drôt atď.

Namiesto Pro Mini alebo Nano môžete použiť jednu z dosiek ATTiny85 (Trinket, Lily Tiny, Gemma), ale pri oboch programoch nemusí mať miesto na úplný náčrt - pozrite si krok 5.

Ak znova použijete výstupný 12 V AC adaptér, budete potrebovať:

• Usmerňovacie diódy 1N4004 - 4 vypnuté
• Elektrolytický kondenzátor 1000uF 35V
• Modul 5V krokového spínacieho regulátora (jeden na základe čipu LM2596 by to mal urobiť), alebo kanibalizujte starú automobilovú satnav alebo USB nabíjačku dodávajúcu 5V ako ja.

Inak:

Znovu použite starú 5V nabíjačku USB, ako je nabíjačka Apple alebo Blackberry, alebo si zaobstarajte novú

Krok 1: Demontujte svoj strom

Ako vidíte na obrázkoch, môj strom má kruhovú základňu obsahujúcu diela s dierou v hornej časti, ktorá zachytáva samotný strom.

Demontáž základne by nemala byť ťažká vec. Ten môj má v spodnej časti jednoducho 3 skrutky. Odstráňte ich a kryt sa rovno stiahne. Skontrolujte, či funguje rovnako ako moje, s halogénovou žiarovkou, motorom a farebným diskom.

Vyberte žiarovku (2 skrutky držia prídržný krúžok) a farebný kotúč (zaistený jednou maticou v hornej časti vretena).

Postupujte podľa zapojenia, aby ste zistili, ako funguje. Konverzia je najľahšia, ak môžete novú elektroniku zostaviť ako modul na priamu výmenu žiarovky, zapojením do zásuvky a odoberaním energie z nej. Pravdepodobne budete chcieť odpojiť motor a možno ho úplne odstrániť.

Krok 2: Zostavenie elektroniky

Fotografia zobrazuje konečný výsledok pred výmenou krytu.

Elektronika sa skladá až z 3 častí:

Prsteň Arduino a Neopixel

a ak používate existujúci sieťový adaptér 12V:

• Usmerňovacie diódy 1N4004 a vyhladzovací kondenzátor
• Krokový regulátor DC-DC.

Postupne ich popíšem, ale najskôr zvážte, ako ich namontujete, aby sa zmestili na miesto žiarovky.

Spájkoval som 3-kolíkový kus kolíkového pásu so stredným kolíkom odstráneným na spodok kusa pásovej dosky. To sa zmestí do objímky žiarovky.

Zaistil som, aby pásová doska mala rovnakú výšku ako žiarovka a aby mala horná časť stripboardu rovnakú šírku ako priemer žiarovky. Týmto spôsobom mohol stripboard priamo nahradiť žiarovku, držanú v hornej časti krúžkom, ktorý držal žiarovku.

Krok 3: Prsteň Arduino a Neopixel

Ak je váš Arduino dodávaný bez spájkovaných kolíkových pásikov, môžete ho namontovať priamo na pásovú dosku krátkym behom holého drôtu cez kolíky na Arduine a cez pásovú dosku spájkované na oboch stranách. Arduino Pro Mini potrebuje na programovanie 6-pólový kolíkový pásik spájkovaný s podložkami sériového portu.

Na Arduine potrebujete pripojiť iba kolíky +5V, GND a D8, ale aj tak z bezpečnostných dôvodov vyrežte stopy na páse medzi dvoma radmi pinov. To vám umožní spájkovať jeden alebo dva ďalšie kolíky, aby ste to zaistili, bez vytvárania skratov.

Použil som 3 kusy hrubého medeného drôtu na podoprenie krúžku Neopixel a na jeho pripojenie k tabuli.

Neopixelový kruh má 4 pripojenia: Vcc, Gnd, D-In a D-Out. Používame iba prvé 3 z nich.

Po namontovaní krúžku Neopixel podľa obrázku použite na pripojenie Vcc k pinu Arduino +5V, Gnd k pinu Arduino Gnd a D-In k kolíku Arduino D8 alebo D1, ak používate jeden z kratších káblov. Dosky ATTiny85.

Zaistite, aby vodiče na doske, ktoré ste spájkovali s neoprixovým krúžkom, nevytvárali nežiaduce spojenia s Arduinom, a v prípade potreby ich prerušte, aby ste prerušili všetky tieto spojenia.

Krok 4: Napájanie

Ak používate napájanie 5 V, stačí pripojiť kladné pripojenie k Vcc/+5 V a záporné k Gnd na Arduine a prstenci Neopixel a môžete prejsť na programovanie.

Napájanie 12V striedavým prúdom sa musí najskôr usmerniť 4 diódami (zmení sa na jednosmerný prúd) a potom sa musí vyhladiť elektrolytickým kondenzátorom.

Diódy a kondenzátor som namontoval na ten istý kus pásovej dosky ako Arduino. Na fotografiách medené pásy prebiehajú zvisle.

Namontujte 4 diódy podľa obrázku, striedavo zaokrúhlite. Kladný koniec každej diódy je označený bielym pásom. Odrežte každý zo 4 medených pásikov medzi dvoma koncami každej diódy.

Napájanie 12V striedavým prúdom vstupuje cez biele vodiče z kolíkov, ktoré sa pripájajú do zásuvky žiarovky. Na striedavom konci sú diódy spojené v susedných pároch, ako je znázornené bielymi čiarami, pričom každý vstupný drôt striedavého prúdu smeruje k jednému kladnému koncu a k jednému zápornému koncu diódy.

Na druhom konci sú diódy spojené kladnými koncami (červené čiary) a zápornými koncami (modré čiary).

Kondenzátor spájkujte na prúžky označené červenou a modrou farbou. Spájkoval som to ďalej na dosku a potom ohnul vodiče, aby kondenzátor mohol úhľadne sedieť nad diódami.

Veľmi dôležité: jedna strana kondenzátora je označená negatívne (so znamienkami mínus). Musíte to pripojiť k pásiku označenému modrou!

Teraz môžete pripojiť červený a modrý ku kladným a záporným vstupom meniča prevodníka DC-DC.

Ak používate prevodník s nastaviteľným výstupom, zmerajte výstupné napätie multimetrom a pred pokračovaním ho nastavte na 5 V, inak by ste mohli poškodiť prstenec Arduino a Neopixel.

Nakoniec pripojte kladné a záporné výstupy prevodníka k Vcc alebo 5V a Gnd na prstenci Arduino a Neopixel.

Možno budete môcť nainštalovať na mennú dosku malý konvertor DC-DC s ostatnými komponentmi, ale ten môj bol príliš veľký, takže som ho musel prepojiť s letiacimi káblami a priviazať k pár pohodlným stĺpikom.

Krok 5: Programovanie

Ak ho ešte nemáte, musíte si stiahnuť a nainštalovať Arduino IDE. Je to zadarmo. Uistite sa, že máte najnovšiu verziu (1.6.13 alebo novšiu - niektoré staršie verzie obsahujú chyby, ktoré strácajú veľa času).

Vo svojom priečinku Arduino (v systéme Windows je predvolene v priečinku Moje dokumenty) vytvorte priečinok s názvom Neopix_colours3. Skopírujte súbor Neopix_colurs3.ino do tohto priečinka.

Teraz spustite Arduino IDE a vyhľadajte skicu Neopix_colours3 vo svojom skicári.

Ak používate dosku ATTiny85, nemusí byť priestor pre celý náčrt. Komentujte definíciu FUNCTION_1 alebo FUNCTION_2 blízko začiatku náčrtu. Alternatívne môžete byť schopní vtlačiť celý náčrt, ak obetujete bootloader a naprogramujete ho pomocou iného Arduina.

V časti Nástroje vyberte dosku, ktorú používate (Pro Mini alebo Nano alebo čokoľvek). Ak používate Pro Mini, pripojte adaptér FTDI k Arduinu (uistite sa, že je to správne) a zapojte ho do portu USB vo vašom počítači. V prípade Nano ho jednoducho pripojíte k počítaču káblom USB.

Prejdite na počítači do Správcu zariadení - porty (COM a LPT) a skontrolujte, ktorý port COM bol priradený k Arduinu. Nastavte to v časti Nástroje - Port.

Teraz môžete nahrať náčrt a skontrolovať, či funguje. Neopixely sú veľmi svetlé, preto je vhodné položiť na ne list papiera, aby ste chránili oči, alebo dočasne zmeniť definíciu BRILL v náčrte z 255 na 50.

Náčrt, ako som ho nahral, začína programom 1 a potom sa náhodne prepína medzi týmito dvoma programami každých 5 - 10 minút. Ak dávate prednosť jednému alebo druhému, nájdite riadok

funkcia = 1;

na konci funkcie setup (). Nahraďte 1 za -1 alebo -2, aby ste ho uzamkli do programu 1 alebo programu 2. Minimálne a maximálne časy (v milisekundách), po ktoré každý program beží, môžete zmeniť tak, že nájdete a zmeníte definície MINCHGTIME a MAXCHGTIME.

Keď ste šťastní, dajte všetko znova dohromady, sadnite si a užívajte si!