Światłowodowa aktualizacja choinki: 5 kroków (ze zdjęciami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:03

Od kilku lat mamy jedną z tych światłowodowych choinek. Podstawa zawiera 12V halogenową żarówkę reflektorową, a kolorowy dysk napędzany silnikiem jest umieszczony pomiędzy żarówką a podstawą drzewa. Żarówka i silnik zasilane są z zasilacza sieciowego 12V AC typu "ścienna kostka". Ale kolory są raczej wyblakłe i powtarzają się co około 10 sekund, a niektórzy ludzie z podobnymi drzewami uważają, że silnik jest nieco głośny. Uderzyło mnie, że w dzisiejszych czasach możemy zrobić o wiele lepiej!

Po zastąpieniu żarówki 7-pikselowym pierścieniem Neopixel napędzanym przez Arduino Pro Mini, nie potrzebuje już kolorowego dysku ani napędzającego go silnika i daje znacznie bardziej intensywne kolory przy mniejszym zużyciu energii. Wideo tak naprawdę nie oddaje wierności kolorom - wysoki kontrast diod LED na dowolnym tle sprawia, że bardzo trudno je skutecznie fotografować

Napisany przeze mnie szkic Arduino zawiera 2 programy, które zmieniają się co 5-10 minut. W jednym wszystkie Neopiksele podążają za tą samą losową sekwencją kolorów, ale każdy jest nieco opóźniony w stosunku do poprzedniego, co daje efekt kolorów rozchodzących się po drzewie. Z drugiej strony, wszystkie 21 kolorowych diod LED (jedna czerwona, jedna zielona i jedna niebieska w każdym Neopikselu) jest losowo włączana i wyłączana, dając bardzo przyjemny pokaz intensywnych i ciągle zmieniających się kolorów.

Ponieważ twoje drzewo prawdopodobnie nie będzie takie samo jak moje i możesz nie chcieć zasilać go w ten sam sposób, nie mogę podać szczegółowych instrukcji dla całkowicie początkującego, ale mam nadzieję, że nauczysz się czegoś, dostosowując je do swojego drzewa.

Będziesz potrzebować:

• Pierścień Adafruit Jewel Neopixel, czyli dalekowschodni odpowiednik.
• Arduino Pro Mini lub Nano (musi to być część 5V)
• Jeśli używasz Pro Mini, adapter FTDI USB do portu szeregowego
• Stripboard, pin strip, lutownica, lut, przewód łączący itp.

Możesz użyć jednej z tablic ATTiny85 (Trinket, Lily Tiny, Gemma) zamiast Pro Mini lub Nano, ale może nie mieć miejsca na pełny szkic w obu programach - patrz krok 5.

Jeśli ponownie użyjesz istniejącego zasilacza prądu przemiennego 12 V, będziesz potrzebować:

• Diody prostownicze 1N4004 - 4 zgaszone
• Kondensator elektrolityczny 1000uF 35V
• Moduł regulatora przełączania obniżającego napięcie 5 V (powinien działać ten oparty na układzie LM2596) lub kanibalizować starą nawigację samochodową lub ładowarkę USB dostarczającą 5 V, tak jak ja.

Inaczej:

Użyj ponownie starej ładowarki USB 5 V, takiej jak ładowarka Apple lub Blackberry, albo kup nową

Krok 1: Zdemontuj swoje drzewo

Jak widać na zdjęciach, moje drzewo ma okrągłą podstawę zawierającą prace, z otworem w czubku, który zajmuje samo drzewo.

Zdemontowanie podstawy nie powinno być trudne. Mój ma po prostu 3 śruby na dole. Usuń je, a osłona od razu odpadnie. Sprawdź, czy działa tak samo jak moja, z żarówką halogenową, silnikiem i kolorowym dyskiem.

Wyjmij żarówkę (2 śruby trzymają pierścień ustalający) i kolorowy dysk (zabezpieczony pojedynczą nakrętką w górnej części wrzeciona).

Prześledź okablowanie, aby zobaczyć, jak to działa. Konwersja jest najłatwiejsza, gdy można zmontować nową elektronikę jako moduł do bezpośredniej wymiany żarówki, wpasowując się w gniazdo i pobierając z niego prąd. Prawdopodobnie będziesz chciał odłączyć silnik i być może całkowicie go usunąć.

Krok 2: Montaż elektroniki

Zdjęcie przedstawia efekt końcowy, przed wymianą osłony.

Elektronika składa się z maksymalnie 3 części:

Pierścień Arduino i Neopixel

a jeśli używasz istniejącego zasilacza sieciowego 12 V AC:

• Diody prostownicze 1N4004 i kondensator wygładzający
• Regulator obniżający napięcie DC-DC.

Każde z nich opiszę po kolei, ale najpierw zastanów się, w jaki sposób zamierzasz je zamontować, aby zmieściły się w miejscu żarówki.

Przylutowałem pasek z pinami o szerokości 3 pinów z usuniętym środkowym pinem do spodu kawałka stripboardu. To pasuje do oprawki żarówki.

Upewniłem się, że stripboard ma taką samą wysokość jak żarówka, a górna część ma taką samą szerokość jak średnica żarówki. W ten sposób stripboard mógłby bezpośrednio zastąpić żarówkę, przytrzymywany u góry pierścieniem, który służył do mocowania żarówki.

Krok 3: Pierścień Arduino i Neopixel

Jeśli twoje Arduino jest dostarczane bez gotowych listew pinów, możesz je zamontować bezpośrednio na stripboardzie, przepuszczając krótkie odcinki gołego drutu przez piny na Arduino i przez stripboard, lutowany z obu stron. Arduino Pro Mini wymaga 6-stykowej listwy pinowej przylutowanej do padów portu szeregowego w celu programowania.

Wystarczy podłączyć piny +5V, GND i D8 na Arduino, ale i tak przeciąć ścieżki na stripboardzie między dwoma rzędami pinów, dla bezpieczeństwa. Umożliwi to przylutowanie jednego lub dwóch dodatkowych pinów w celu zabezpieczenia go bez tworzenia jakichkolwiek zwarć.

Użyłem 3 kawałków grubego drutu miedzianego zarówno do podparcia pierścienia Neopixel, jak i do połączenia go ze stripboardem.

Pierścień Neopixel ma 4 połączenia: Vcc, Gnd, D-In i D-Out. Używamy tylko pierwszych 3 z nich.

Po zamontowaniu pierścienia Neopixel, jak pokazano, użyj krótkich odcinków przewodu łączącego, aby podłączyć Vcc do pinu Arduino +5V, Gnd do pinu Arduino Gnd i D-In do pinu Arduino D8 lub D1, jeśli używasz jednego z Płyty ATTiny85.

Sprawdź, czy przewody stripboardowe, które przylutowałeś do pierścienia Neopixel, aby nie tworzyły niepożądanych połączeń z Arduino, i przetnij je, jeśli to konieczne, aby przerwać takie połączenia.

Krok 4: Zasilacz

Jeśli używasz zasilacza 5 V, wystarczy podłączyć dodatnie połączenie do Vcc / + 5 V, a ujemne do Gnd na Arduino i pierścieniu Neopixel, i możesz przejść do programowania.

Zasilanie 12V AC należy najpierw wyprostować 4 diodami (zamieniając na DC), a następnie wygładzić kondensatorem elektrolitycznym.

Zamontowałem diody i kondensator na tym samym kawałku stripboardu, co Arduino. Na zdjęciach miedziane paski biegną pionowo.

Zamontuj 4 diody, jak pokazano, naprzemiennie. Dodatni koniec każdej diody jest oznaczony białym paskiem. Przetnij każdy z 4 miedzianych pasków między dwoma końcami każdej diody.

Napięcie 12 V AC wchodzi przez białe przewody z pinów, które są podłączane do gniazda żarówki. Na końcu AC diody są połączone w sąsiednie pary, jak pokazano białymi liniami, każdy przewód wejściowy AC przechodzi do jednego dodatniego końca i jednego ujemnego końca diody.

Na drugim końcu diody są połączone biegunami dodatnimi (linie czerwone) i biegunami ujemnymi (linie niebieskie).

Przylutuj kondensator do pasków oznaczonych na czerwono i niebiesko. Przylutowałem go dalej na płytce, a następnie wygiąłem przewody, aby kondensator mógł porządnie ułożyć się nad diodami.

Bardzo ważne: jedna strona kondensatora jest oznaczona jako ujemna (ze znakami minusa). Musisz to połączyć z paskiem oznaczonym na niebiesko!

Teraz możesz podłączyć czerwony i niebieski odpowiednio do dodatniego i ujemnego wejścia konwertera obniżającego napięcie DC-DC.

Jeśli używasz konwertera step-down z regulowanym wyjściem, pamiętaj, aby zmierzyć napięcie wyjściowe za pomocą multimetru i ustawić je na 5 V, zanim przejdziesz dalej, w przeciwnym razie możesz uszkodzić pierścień Arduino i Neopixel.

Na koniec podłącz dodatnie i ujemne wyjścia konwertera do Vcc lub 5V i Gnd na pierścieniu Arduino i Neopixel.

Możesz być w stanie zamontować mały konwerter DC-DC na stripboardzie z innymi komponentami, ale mój był za duży, więc musiałem połączyć go z latającymi przewodami i przywiązać do kilku wygodnych słupków.

Krok 5: Programowanie

Jeśli jeszcze go nie masz, musisz pobrać i zainstalować Arduino IDE. Jest wolne. Upewnij się, że masz najnowszą wersję (1.6.13 lub nowszą - niektóre wcześniejsze wersje zawierają błędy, które zmarnowały mi dużo czasu).

W folderze Arduino (domyślnie w systemie Windows jest to w folderze Moje dokumenty) utwórz folder o nazwie Neopix_colours3. Skopiuj plik Neopix_colurs3.ino do tego folderu.

Teraz uruchom Arduino IDE i zlokalizuj szkic Neopix_colours3 w swoim szkicowniku.

Jeśli używasz tablicy ATTiny85, może nie być miejsca na pełny szkic. Skomentuj definicję FUNCTION_1 lub FUNCTION_2 w pobliżu początku szkicu. Alternatywnie możesz wcisnąć cały szkic, jeśli poświęcisz bootloader i zaprogramujesz go za pomocą innego Arduino.

W obszarze Narzędzia wybierz używaną tablicę (Pro Mini lub Nano lub cokolwiek innego). Jeśli używasz Pro Mini, podłącz adapter FTDI do Arduino (upewnij się, że jest to właściwy sposób) i podłącz go do portu USB w komputerze. W przypadku Nano wystarczy podłączyć go do komputera za pomocą kabla USB.

Na komputerze przejdź do Menedżera urządzeń - porty (COM i LPT) i sprawdź, który port COM został przypisany do Arduino. Ustaw to w Narzędzia - Port.

Możesz teraz przesłać szkic i sprawdzić, czy działa. Neopiksele są bardzo jasne, więc dobrze jest umieścić na nich kartkę papieru, aby chronić oczy, lub tymczasowo zmienić definicję BRILL na szkicu z 255 na 50.

Szkic jaki wrzuciłem zaczyna się od programu 1, a następnie przełącza się między dwoma programami losowo co 5-10 minut. Jeśli wolisz jedno lub drugie, znajdź linię

funkcja = 1;

na końcu funkcji setup(). Zamień 1 na -1 lub -2, aby zablokować go w programie 1 lub programie 2. Możesz zmienić minimalny i maksymalny czas (w milisekundach), przez który działa każdy program, znajdując i zmieniając definicje MINCHGTIME i MAXCHGTIME.

Kiedy będziesz szczęśliwy, złóż wszystko na nowo, usiądź wygodnie i ciesz się!