Nadgradnja božičnega drevesa z vlakni: 5 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Eno takšnih božičnih drevescev z optičnimi vlakni imamo že nekaj let. Osnova vsebuje 12V halogensko reflektorsko žarnico, med žarnico in podnožjem drevesa pa je postavljen barvni disk, ki ga poganja motor. Žarnica in motor se napajata iz omrežnega adapterja 12V AC "stenske kocke". Toda barve so precej izprane in se ponavljajo vsakih 10 sekund, pri nekaterih ljudeh s podobnimi drevesi pa je motor nekoliko hrupen. Zdelo se mi je, da bi v današnjem času lahko naredili veliko bolje!

Ko je žarnico zamenjal s 7-slikovnim obročem Neopixel, ki ga poganja Arduino Pro Mini, zdaj ne potrebuje več barvnega diska ali motorja, ki ga poganja, in daje veliko intenzivnejše barve z manj električne energije. Videoposnetek res ne ustreza barvam - zaradi velikega kontrasta LED na katerem koli ozadju je zelo težko učinkovito fotografirati

Skica Arduino, ki sem jo napisal, uteleša 2 programa, ki se izmenjujeta vsakih 5-10 minut. V enem vsi neopiksli sledijo istemu naključnemu zaporedju barv, vendar je vsaka nekoliko zamaknjena od prejšnje, kar daje učinek barv, ki se razprostirajo po drevesu. V drugi je vseh 21 barvnih LED (ena rdeča, ena zelena in ena modra v vsakem Neopixelu) naključno zbledela in ugasnila, kar daje zelo prijeten prikaz intenzivnih in nenehno spreminjajočih se barv.

Ker vaše drevo verjetno ne bo isto kot moje in ga morda ne boste želeli napajati na enak način, za popolnega začetnika ne morem dati podrobnih navodil, vendar upam, da se boste pri prilagajanju na svoje drevo kaj naučili.

Boste potrebovali:

• Obroč iz neopiksela Adafruit Jewel ali ekvivalent Daljnega vzhoda.
• Arduino Pro Mini ali Nano (del mora biti 5V)
• Če uporabljate Pro Mini, adapter FTDI USB za serijski vmesnik
• Stripboard, pin pin, spajkalnik, spajkanje, priključna žica itd.

Namesto Pro Mini ali Nano lahko uporabite eno od plošč ATTiny85 (Trinket, Lily Tiny, Gemma), vendar morda ne bo prostora za celotno skico pri obeh programih - glejte 5. korak.

Če znova uporabljate izhodni 12 -voltni napajalnik, boste potrebovali:

• Usmerjevalne diode 1N4004 - 4 izklop
• 1000uF 35V elektrolitski kondenzator
• 5V preklopni modul za preklapljanje navzdol (tisti, ki temelji na čipu LM2596), ali kanibalizirajte star avtomobilski satnav ali polnilnik USB, ki oddaja 5V, kot sem jaz.

Sicer pa:

Ponovno uporabite stari 5V polnilnik USB, na primer polnilnik Apple ali Blackberry, ali pa nabavite novega

1. korak: Razstavite svoje drevo

Kot boste videli iz slik, ima moje drevo okroglo podlago z deli, z luknjo na vrhu, ki vzame samo drevo.

Razstavljanje baze ne bi smelo biti težko. Moj ima preprosto 3 vijake na dnu. Odstranite jih in pokrov se takoj odstrani. Preverite, ali deluje enako kot jaz, s halogensko reflektorsko žarnico, motorjem in barvnim diskom.

Odstranite žarnico (2 vijaka držita pritrdilni obroč) in barvni disk (pritrjen z eno matico na vrhu vretena).

Sledite ožičenju, da vidite, kako deluje. Preoblikovanje je najlažje, če lahko novo elektroniko sestavite kot modul za neposredno zamenjavo žarnice, vgradnjo v njeno vtičnico in njeno napajanje. Verjetno boste želeli odklopiti motor in ga morda popolnoma odstraniti.

2. korak: Sestavljanje elektronike

Fotografija prikazuje končni rezultat, preden zamenjate pokrov.

Elektronika je sestavljena iz treh delov:

Prstan Arduino in Neopixel

in če uporabljate obstoječi 12 -voltni napajalnik:

• 1N4004 usmerniške diode in glajenje kondenzatorja
• DC-DC regulator navzdol.

Vsakega bom opisal po vrsti, najprej pa razmislite, kako jih boste namestili, da se namestijo namesto žarnice.

Spajal sem 3-pinski širok kos zatiča, pri čemer je srednji zatič odstranjen na dno kosa lepenke. To se prilega v podnožje žarnice.

Zagotovil sem, da je trak enake višine kot žarnica in da je vrh traku enake širine kot premer žarnice. Tako bi lahko trak neposredno zamenjal žarnico, ki je na vrhu zadržana z obročem, ki je nekoč zadrževal žarnico.

3. korak: Arduino in Neopixel Ring

Če vaš Arduino prihaja brez že spajkanih zatičev, ga lahko namestite neposredno na trak, tako da kratke dolžine gole žice speljete skozi zatiče na Arduinu in skozi trak, spajkano na obeh straneh. Arduino Pro Mini za programiranje potrebuje 6-smerni zatič, spajkan na ploščice serijskih vrat.

Na Arduinu morate priključiti le zatiče +5V, GND in D8, vendar zaradi varnosti vseeno prerežite proge na traku med dvema vrstama zatičev. Tako boste lahko spajkali še en ali dva zatiča, da ga pritrdite, ne da bi pri tem nastali kratek stik.

Uporabil sem 3 kose debele bakrene žice, da sem podprl obroč Neopixel in ga priključil na trak.

Prstan Neopixel ima 4 povezave: Vcc, Gnd, D-In in D-Out. Uporabljamo samo prve tri od teh.

Ko ste montirali obroč Neopixel, kot je prikazano, uporabite kratke dolžine priključne žice za priključitev Vcc na pin Arduino +5V, Gnd na nožico Arduino Gnd in D-In na Arduino pin D8 ali D1, če uporabljate enega od Plošče ATTiny85.

Preverite, ali vodniki na traku, s katerimi ste spajkali obroč Neopixel, ne ustvarjajo neželenih povezav z Arduinom, in jih po potrebi prerežite, da prekinete takšne povezave.

4. korak: Napajanje

Če uporabljate 5V napajalnik, morate le priključiti pozitivno povezavo na Vcc/+5V in negativno na Gnd na Arduinu in obroču Neopixel, nato pa lahko preskočite na Programiranje.

Napajanje 12 V AC je treba najprej odpraviti s 4 diodami (pretvoriti v enosmerni tok), nato pa zgladiti z elektrolitskim kondenzatorjem.

Diode in kondenzator sem namestil na isti kos traku kot Arduino. Na fotografijah bakreni trakovi potekajo navpično.

Namestite 4 diode, kot je prikazano, izmenično. Pozitivni konec vsake diode je označen z belim trakom. Izrežite vsakega od 4 bakrenih trakov med obema koncema vsake diode.

12V AC prihaja skozi bele žice iz zatičev, ki so priključeni v vtičnico za žarnico. Na koncu izmeničnega toka so diode povezane v sosednjih parih, kot kažejo bele črte, vsaka vhodna žica za izmenični tok pa gre na en pozitiven konec in en negativen konec diode.

Na drugem koncu so diode povezane s pozitivnimi konci skupaj (rdeče črte) in negativnimi konci skupaj (modre črte).

Kondenzator spajkajte na trakove, označene z rdečo in modro barvo. Spajal sem ga še navzgor po plošči, nato pa upognil vodi, da je kondenzator lahko lepo sedel nad diode.

Zelo pomembno: ena stran kondenzatorja je označena kot negativna (z znaki minus). To morate povezati z modrim trakom!

Zdaj lahko povežete rdečo in modro s pozitivnimi in negativnimi vhodi DC-DC znižujočega pretvornika.

Če uporabljate znižujoči pretvornik z nastavljivim izhodom, izmerite izhodno napetost z multimetrom in jo nastavite na 5 V, preden greste naprej, sicer lahko poškodujete obroč Arduino in Neopixel.

Končno priključite pozitivne in negativne izhode pretvornika na Vcc ali 5V in Gnd na obroču Arduino in Neopixel.

Morda boste z drugimi komponentami lahko na trak namestili majhen DC-DC pretvornik, vendar je bil moj prevelik, zato sem ga moral povezati z letečimi vodi in ga privezati na nekaj priročnih stebrov.

5. korak: Programiranje

Če ga še nimate, morate prenesti in namestiti Arduino IDE. Brezplačno je. Poskrbite, da imate najnovejšo različico (1.6.13 ali novejšo - nekatere starejše različice vsebujejo napake, ki so mi zapravile veliko časa).

V mapi Arduino (privzeto v sistemu Windows je to v mojih dokumentih) ustvarite mapo z imenom Neopix_colours3. Kopirajte datoteko Neopix_colurs3.ino v to mapo.

Zdaj zaženite Arduino IDE in poiščite skico Neopix_colours3 v svoji skici.

Če uporabljate ploščo ATTiny85, morda ni prostora za celotno skico. Komentirajte definicijo FUNCTION_1 ali FUNCTION_2 blizu začetka skice. Druga možnost je, da lahko skicirate celotno skico, če žrtvujete zagonski nalagalnik in ga programirate z drugim Arduinom.

Pod Orodja izberite ploščo, ki jo uporabljate (Pro Mini ali Nano ali karkoli drugega). Če uporabljate Pro Mini, priključite adapter FTDI na Arduino (preverite, ali je pravilen) in ga priključite v vrata USB na računalniku. V primeru Nano preprosto povežete z računalnikom s kablom USB.

V računalniku pojdite v Upravitelj naprav - vrata (COM & LPT) in preverite, katera vrata COM so bila dodeljena Arduinu. To nastavite pod Orodja - Vrata.

Zdaj lahko naložite skico in preverite, ali deluje. Neopiksli so zelo svetli, zato je dobro, da nanje položite list papirja, da zaščitite oči, ali pa začasno spremenite definicijo BRILL v skici s 255 na 50.

Skica, kot sem jo naložil, se začne s programom 1 in nato naključno preklaplja med obema programoma vsakih 5-10 minut. Če vam je ljubše eno ali drugo, poiščite črto

funkcija = 1;

na koncu funkcije setup (). Zamenjajte 1 z -1 ali -2, da ga zaklenete v program 1 ali program 2. Spremenite lahko najmanjši in največji čas (v milisekundah), za katerega se izvaja vsak program, tako da poiščete in spremenite definicije MINCHGTIME in MAXCHGTIME.

Ko ste srečni, vse skupaj sestavite, sedite in uživajte!