Otwarte choinki: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Boże Narodzenie jest wszędzie wokół nas, w zasadzie przez cały rok.:)

Ale jeśli chcesz być przygotowany, gdy nadejdzie wielki dzień, możesz postępować zgodnie z tymi instrukcjami i zaskoczyć swoich bliskich miłym, małym gadżetem elektrycznym.

Open Xmas Tree to mały projekt, który cofa się w czasie, kiedy jeszcze byłem w szkole, a mój nauczyciel elektryka zasugerował stworzenie małej płytki PCB w kształcie choinki (ręcznie wykonanej) z binarnym licznikiem IC i kilkoma diodami LED. To było zabawne, a jeśli poprawnie zaprojektowałeś swoją płytkę drukowaną, diody LED mrugały „losowo” wokół drzewa, ale po chwili stało się to nudne, ponieważ, cóż, to wcale nie było przypadkowe.

Po wielu latach postanowiłem zrewidować ten stary układ i stworzyć lepszy, z profesjonalnie wykonaną płytką drukowaną, zegarem 555 (dla sygnału zegara) i licznikiem dekad CD4026, 7-segmentowym sterownikiem LED., a kiedy zacząłem montować drzewa, wpadłem na pomysł, aby przenieść to jeszcze dalej i stworzyć migające drzewo, które można zaprogramować do walki serc.

W ten sposób tu dotarliśmy.

Teraz oto instrukcje tworzenia własnego, programowalnego drzewa Xmas w oparciu o Atmel ATTiny84A, które można uaktualnić za pomocą prostej płytki Arduino UNO jako programatora SPI. (ale nie martw się, napisałem już ładny mały kod, z 8 różnymi wzorami migania, które możesz pobrać tutaj.)

Krok 1: Przejdźmy do kwestii technicznych

Układ zasilany jest ze standardowej baterii 9 V (chyba E Block).

Ale tu jest haczyk: chip Atmel może przyjmować napięcie wejściowe tylko do 5,5 V.

Więc najpierw potrzebujemy regulatora napięcia, który zapewnia nam bezpieczne 5 V z wejścia 9 V. Część, którą tutaj zaprojektowałem, może dostarczać do 150 mA, co jest więcej niż wystarczające. Z moich testów wynika, że tak naprawdę końcowy obwód nie pobiera w ogóle powyżej 30 mA. (z małymi diodami LED 3mm)

Po kilku kondensatorach buforowych możemy teraz bezpiecznie korzystać z układu ATTiny.

Jak widać, nie wszystkie nóżki są zapełnione, ale hej, to tani chip, nam się to udaje. Potrzebujemy tylko 7 nóżek do diod LED i jednej do przycisku zmieniającego tryby migania i podstawę czasu. (lub cokolwiek go zaprogramowałeś!) Ponadto możesz to zrobić za pomocą ATTiny44 i prawdopodobnie również 24, ale różnica w cenie wynosi około 10 centów i w ten sposób będziesz mieć 8 K Flash do przechowywania swojego programu.

Aby to naprawdę otworzyć, wyprowadziłem nóżki przeprogramowujące SPI układu pod przyciskiem SW1 (oznaczonym jako ISP dla "w programowaniu systemowym"), więc wszystko, czego potrzebujesz, to 4 szpilki 0,1 cala, sklejone razem (dziecko łóżko gwoździ:)) i programator SPI (jak Arduino Uno), aby uruchomić swój własny niesamowity kod na drzewie.

Każda dioda LED ma własny rezystor ograniczający prąd 1 K Ohm, aby zapewnić ich bezpieczeństwo, ale jeśli planujesz używać różnych diod LED, warto pomyśleć o tej wartości.

Przepraszam za wyłącznik zasilania S1, wiem, że niektórym się nie spodoba, ale to tania część, którą akurat mam pod ręką. Mógłbyś zrobić małe wcięcia w płytce drukowanej lub wyciąć dwa małe szpilki spod przełącznika, ale tego nie zrobiłem. Myślę, że przełącznik można dobrze przylutować i będzie stał mocno pod kątem, dzięki czemu przełączanie jest w końcu wygodniejsze.

Zrobiłem również mały stojak do wydrukowania w 3D dla drzewa, aby zapobiec jego przewróceniu się po podłączeniu akumulatora. Dzięki stojakowi ciężar baterii utrzymuje w pionie całe drzewo.

Krok 2: Rzeczy potrzebne

Produkcja PCB. Wiem, że brzmi to ciężko, ale dzisiaj mamy do wyboru tonę dobrych i tanich firm. Osobiście używam JLCPCB, ponieważ jakość płyt jest naprawdę dobra i są tanie. Możesz mieć 10 takich desek dostarczonych do domu za mniej niż 10 dolarów. Ale oczywiście możesz użyć dowolnego producenta. Pobierz załączone pliki Gerber i wyślij je do produkcji. (Wyeksportowałem również i przesłałem plik w formacie Altium, na wypadek gdybyś chciał najpierw zmodyfikować drzewo)

Umiejętności lutowania. Praca z częściami SMD może być frustrująca, ale przy odrobinie płynności i praktyki Twoje tablice będą wyglądać lepiej niż jakikolwiek inny gadżet produkowany masowo.

Programowanie mikrokontrolera AVR. Używam do tego Arduino UNO. Jest świetna instrukcja na temat tego procesu. https://www.instructables.com/id/Arduino-Uno-to-Pr… ALE UWAŻAJ: ta instrukcja mówi, że powinieneś ustawić mapowanie pinów na przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Jeśli to zrobisz, drzewo NIE będzie działać. Ustaw mapę zgodnie z ruchem wskazówek zegara!

Mikrokontroler Atmel ATTiny84A.

Regulator mocy Toshiba TA78L05F(TE12L, F)

SMD 1206 nasadka. o pojemności 1 u F

SMD 1206 nasadka. o pojemności 0,33 μF

SMD 1206 nasadka. o pojemności 10 u F

Rezystor SMD 1206 1 K Ohm (7 z nich)

Rezystor SMD 1206 10 K Ohm

Diody THT (7 z nich). Użyłem 3mm 2 m A

przycisk C&K (PTS645SK43SMTR92LFS), ale każdy przycisk z 6mm * 6mm śladem powinien wystarczyć

główny wyłącznik zasilania (AYZ0102AGRLC)

Zacisk akumulatora 9V

W załączniku znajduje się arkusz Excela z listą materiałów (BOM), do którego połączyłem większość części ze sklepu internetowego TME. EU, ale oczywiście możesz skorzystać z dowolnego dostawcy i zrobić, o ile funkcja i rozmiar są OK.

Krok 3: Budowanie wszystkiego razem

Kiedy już masz wszystko w swoich rękach (wyprodukowaną płytkę, wszystkie części, lutownicę i być może trochę trójnika), możesz zacząć od nałożenia topnika na ślad mikrokontrolerów na płytce drukowanej.

Zwykle najpierw lutuję ATTiny, ponieważ łatwiej z nim pracować, gdy masz miejsce na płycie.

Następnie przylutuj wszystkie małe elementy. Rezystory, kondensatory i wreszcie regulator. (jeśli umieścisz je i przytrzymasz końcówką pęsety, możesz je naprawić za pomocą odrobiny lutu na czubku żelazka. Powinno to utrzymać je na miejscu, dopóki nie zrobisz drugiej strony prawidłowo, a następnie wróć na pierwszą stronę, aby zakończyć pracę)

Następnie dodaj przycisk i przełącznik.

Teraz umieść płytkę PCB na czymś, co utrzyma ją nad stołem. Około 10 mm powinno być OK, ale zależy to od tego, jak długie mają być przewody LED. (Używam noża bocznego jako wsparcia)

Włóż diody LED z tyłu płytki PCB i ostrożnie przylutuj je z drugiej strony. Upewnij się, że nie wyginają się w żadnym kierunku i uważaj również na polaryzację.

Na koniec przytnij przewody złącza baterii 9V do około 40-50 mm i przylutuj je. Najpierw upewnij się, że masz je we właściwej kolejności, zarówno pod względem biegunowości, jak i aby można było podłączyć baterię bez obciążania kabli.

Dobra robota! Użyj teraz swojej filiżanki, zasłużyłeś na nią!

Następnie skonfiguruj programator SPI i podłącz go do 4 pinów nad mikrokontrolerem.

Możesz teraz zasilać drzewo z baterii 9V, ale upewnij się, że podłączyłeś przewód uziemiający programatora i płytki. Wystarczy podłączyć GND programatora do jednego z ujemnych wyprowadzeń diody LED.

Podkładki programatora oznaczyłem numerami pinów, ale to może ci pomóc w połączeniu:

pin 9 - CLKpin 8 - MISOpin 7 - MOSIpin 4 - RST

Pobierz plik INO stąd i użyj swojego Arduino IDE (lub przekonwertuj go na cokolwiek i użyj go z różnymi programistami), aby sflashować kontroler.

Nie zapomnij ustawić opcji w Arduino IDE na "Burn bootloader". Jest to potrzebne do ustawienia ATTiny do pracy na 8 Mhz. Jeśli tego nie zrobisz, twoje Xmass będzie migać bardzo powoli, ale nie martw się, zawsze możesz wejść i zrobić to jeszcze raz.

Muszę przyznać, że programowanie drzewa z 4 szpilkami sklejonymi ze sobą nie jest rzeczą łatwą, ale trzymaj się tego, przy odrobinie praktyki możesz przeprogramować swoje drzewo tak często, jak chcesz.

Jak tylko programowanie zostanie zakończone, Twoje Xmas Tree powinno zacząć migać w pierwszym zaprogramowanym trybie. (losowe miganie)

Dobra robota! Gratulacje! Teraz masz własne otwarte choinki, z którymi możesz się bawić! I nie zapomnij również dokończyć swojej koszulki.

Krok 4: Instrukcja obsługi

Oto, co powinieneś otrzymać na końcu:

Po podłączeniu akumulatora 9 V choinka może być aktywowana za pomocą przełącznika suwakowego S1.

Rozpocznie się w trybie pierwszego migania, czyli losowego migania.

Aby ponownie go wyłączyć, wystarczy odwrócić przełącznik S1.

Krótkie naciśnięcie przycisku SW1 na górze umożliwia przełączanie się między tymi trybami ustawień wstępnych:

1 - Losowe miganie2 - Kółko z przełączającymi się diodami3 - Kółko z włączonymi diodami LED i cofającymi się4 - Kółko z włączonymi diodami 5 - Wędrujące wokół drzewa6 - Knight Rider:)7 - Zrzucanie światła z przełączającymi się diodami8 - Zrzucanie światła z włączonymi diodami

Naciskając przycisk SW1 dłużej niż 2 sekundy wchodzisz w tryb zmiany podstawy czasu.

Tutaj możesz ustawić czas między mrugnięciami. Możesz zobaczyć, że wszedłeś w ten tryb, gdy miga tylko 1 dioda LED. Każda dioda LED reprezentuje inny czas opóźnienia:

LED 1 - 250 msLED 7 - 500 msLED 6 - 750 msLED 5 - 1000 msLED 4 - 100 msLED 3 - 150 msLED 2 - 200 ms

Możesz przejść do przodu w ustawianiu czasu, naciskając krótko przycisk SW1.

Po wybraniu pożądanego czasu opóźnienia naciśnij i przytrzymaj przycisk SW1 przez ponad 2 sekundy. Następnie drzewo powróci do ostatniego trybu pracy z nową ustawioną podstawą czasu.

Krok 5: Dokąd teraz idziemy?

Wszystko zależy od Ciebie!

Weź plik INO i dodaj nowe tryby migania lub nowe funkcje.

Możesz spróbować trochę zarządzać czasem pulsu, przyciemnić diody LED lub zbudować grę za pomocą przycisku lub zrobić to, co przyjdzie Ci do głowy!

Weź sprzęt i przeprojektuj go. Dodaj brzęczyk, aby odtwarzać strasznie irytujące melodie świąteczne. Rozłóż więcej diod LED (zawsze jest miejsce na więcej diod LED).

A jeśli uważasz, że warto podzielić się swoim dziełem, zrób to!

Nie zapomnij, że jest to otwarte drzewo bożonarodzeniowe, więc niech wszyscy się nim cieszą!:)