Actualització de l’arbre de Nadal amb fibra òptica: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Des de fa uns anys tenim un d’aquests arbres de Nadal de fibra òptica. La base conté una bombeta reflectora halògena de 12V i es col·loca un disc de colors impulsat per un motor entre la bombeta i la base de l'arbre. La bombeta i el motor s’alimenten d’un adaptador de xarxa tipus “cub de paret” de 12V CA. Però els colors s’esborren i es repeteixen cada deu segons aproximadament, i algunes persones amb arbres semblants troben el motor una mica sorollós. Em va cridar l’atenció que podríem fer-ho molt millor en aquesta època.

Després d’haver substituït la bombeta per un anell de Neopixel de 7 píxels impulsat per un Arduino Pro Mini, ara ja no necessita el disc de colors ni el motor que el condueix i dóna colors molt més intensos amb menys electricitat. El vídeo realment no fa justícia als colors: l’alt contrast dels LEDs sobre qualsevol fons fa que sigui molt difícil fotografiar amb eficàcia

L’esbós d’Arduino que he escrit encarna 2 programes que s’alternen cada 5-10 minuts. En un, tots els Neopíxels segueixen la mateixa seqüència aleatòria de colors, però cadascun es retarda lleugerament respecte a l’anterior, donant un efecte de colors que escampen l’arbre. A l’altra, els 21 LED de colors (un vermell, un verd i un blau a cada Neopixel) s’esvaeixen a l’atzar, donant un espectacle molt agradable de colors intensos i que canvien contínuament.

Atès que és improbable que el vostre arbre sigui el mateix que el meu i potser no vulgueu alimentar-lo de la mateixa manera, no puc donar instruccions detallades per a un principiant complet, però espero que aprengueu alguna cosa a adaptar-los al vostre arbre.

Necessitarà:

• Anell Neopixel Jewel Adafruit, o equivalent a l'Extrem Orient.
• Arduino Pro Mini o Nano (ha de ser de 5V)
• Si utilitzeu el Pro Mini, un adaptador USB a sèrie FTDI
• Llistó, tira de passadors, soldador, soldadura, cable de connexió, etc.

Podeu utilitzar una de les taules ATTiny85 (Trinket, Lily Tiny, Gemma) en lloc del Pro Mini o Nano, però és possible que no tingui espai per a l’esbós complet amb tots dos programes (vegeu el pas 5).

Si reutilitzeu un adaptador de CA de 12V que surti, necessitareu:

• 1N4004 díodes rectificadors: 4 apagats
• Condensador electrolític 1000uF 35V
• Mòdul regulador de commutació de descens de 5 V (un basat en el xip LM2596 hauria de fer-ho), o canibalitzar un satnav de cotxe antic o un carregador USB que lliurava 5 V com jo.

D'una altra manera:

Torneu a utilitzar un carregador USB de 5V antic, com ara un carregador Apple o Blackberry, o bé en feu un de nou

Pas 1: desmunteu el vostre arbre

Com veureu a les imatges, el meu arbre té una base circular que conté les obres, amb un forat a la part superior que pren l'arbre mateix.

No ha de ser difícil desmuntar la base. El meu simplement té 3 cargols a la part inferior. Traieu-los i la tapa es desprèn directament. Comproveu que funcioni igual que el meu, amb una bombeta reflectora halògena, un motor i un disc de colors.

Traieu la bombeta (2 cargols subjecten un anell de retenció) i el disc de colors (fixat amb una sola femella a la part superior del fus).

Seguiu el cablejat per veure com funciona. La conversió és més senzilla si podeu muntar la nova electrònica com un mòdul per substituir directament la bombeta, encaixant-la i prenent energia a la seva presa de corrent. Probablement voldreu desconnectar el motor i potser eliminar-lo del tot.

Pas 2: Muntatge de l'electrònica

La foto mostra el resultat final abans de tornar a col·locar la portada.

L’electrònica comprèn fins a 3 parts:

L’anell Arduino i Neopixel

i si utilitzeu un adaptador de xarxa de 12V CA existent:

• 1N4004 díodes rectificadors i condensador de suavització
• Regulador de pas DC-DC.

En descriuré cadascun al seu torn, però primer, considereu com els muntareu per tal d’encaixar al lloc de la bombeta.

Vaig soldar un tros de 3 passadors d’amplada de tira de passadors amb el passador central retirat a la part inferior d’un tros de tauler de tires. S'adapta a la presa de la bombeta.

Em vaig assegurar que el tauler de tires tenia la mateixa alçada que la bombeta i que la part superior del tauler tenia la mateixa amplada que el diàmetre de la bombeta. D’aquesta manera, el tauler de fusta podia substituir directament la bombeta, retinguda a la part superior per l’anell que solia retenir la bombeta.

Pas 3: l'anell Arduino i Neopixel

Si el vostre Arduino ve sense que les tires de passadors estiguin soldades, podeu muntar-lo directament al tauler de lliscament, fent passar longituds curtes de fil nu a través dels passadors de l’Arduino i a través del tauler de soldadura soldat pels dos costats. Per programar, l’Arduino Pro Mini necessita una tira de pins de 6 vies soldada als coixinets del port sèrie.

Només necessiteu connectar els pins + 5V, GND i D8 a l’Arduino, però talleu les pistes del tauler entre les dues files de pins de totes maneres, per seguretat. Això us permetrà soldar un o dos pins més per assegurar-lo sense crear cap curtcircuit.

He utilitzat 3 peces de filferro de coure de gruix per recolzar l'anell Neopixel i connectar-lo al tauler de fusta.

L'anell Neopixel té 4 connexions: Vcc, Gnd, D-In i D-Out. Només fem servir els tres primers d’aquests.

Després d'haver muntat l'anell Neopixel com es mostra, utilitzeu fils de connexió de curta durada per connectar Vcc al pin Arduino + 5V, Gnd al pin Arduino Gnd i D-In al pin Arduino D8 o D1 si utilitzeu un dels Taulers ATTiny85.

Comproveu que els conductors del tauler de fusta que heu soldat l’anell Neopixel no facin connexions no desitjades amb l’Arduino i talleu-los si cal per trencar aquestes connexions.

Pas 4: la font d'alimentació

Si feu servir una font d’alimentació de 5V, només cal que connecteu la connexió positiva a Vcc / + 5V i la negativa a Gnd a l’Arduino i l’anell Neopixel, i podeu saltar cap endavant a Programació.

El subministrament de 12 V CA primer s’ha de rectificar amb 4 díodes (convertint-se en CC), i després suavitzar-lo amb un condensador electrolític.

Vaig muntar els díodes i el condensador al mateix tros de tauler de tires que l’Arduino. A les fotos, les tires de coure corren verticalment.

Munteu els 4 díodes tal com es mostra, de manera alternativa. L’extrem positiu de cada díode es marca amb una banda blanca. Talleu cadascuna de les 4 tires de coure entre els dos extrems de cada díode.

La CA de 12V entra a través dels cables blancs dels passadors que es connecten a la presa de la bombeta. A l’extrem de corrent altern, els díodes estan connectats en parells adjacents tal com es mostra per les línies blanques, cada fil d’entrada de corrent altern va a un extrem positiu i un extrem negatiu d’un díode.

A l’altre extrem, els díodes estan connectats amb extrems positius junts (línies vermelles) i extrems negatius junts (línies blaves).

Soldeu el condensador a les tires marcades amb vermell i blau. El vaig soldar més amunt de la placa i després vaig doblegar els cables per permetre que el condensador s’assegués perfectament sobre els díodes.

Molt important: un costat del condensador està marcat com a negatiu (amb signes menys). Ho heu de connectar a la tira marcada amb blau.

Ara podeu connectar el vermell i el blau a les entrades positives i negatives, respectivament, del convertidor descendent DC-DC.

Si utilitzeu un convertidor descendent amb sortida ajustable, assegureu-vos de mesurar la tensió de sortida amb un multímetre i ajustar-lo a 5V abans d’anar més lluny, ja que pot fer malbé l’anell Arduino i Neopixel.

Finalment, connecteu les sortides positives i negatives del convertidor al Vcc o 5V i al Gnd a l'anell Arduino i Neopixel.

És possible que pugueu muntar un petit convertidor DC-DC al tauler amb els altres components, però el meu era massa gran, així que el vaig haver de connectar amb cables voladors i lligar-lo a un parell de llocs convenients.

Pas 5: programació

Si encara no el teniu, heu de descarregar i instal·lar l'IDE Arduino. És gratis. Assegureu-vos que teniu la versió més recent (1.6.13 o posterior, algunes versions anteriors contenen errors que han perdut molt del meu temps).

A la vostra carpeta Arduino (per defecte a Windows, a My Documents), creeu una carpeta anomenada Neopix_colours3. Copieu el fitxer Neopix_colurs3.ino en aquesta carpeta.

Ara llanceu l'IDE Arduino i localitzeu l'esbós Neopix_colours3 al vostre quadern de dibuixos.

Si feu servir un tauler ATTiny85, és possible que no hi hagi espai per a l’esbós complet. Comenteu la definició de FUNCTION_1 o FUNCTION_2 a prop del començament de l’esbós. Com a alternativa, és possible que pugueu extreure tot l'esbós si sacrifiqueu el carregador d'arrencada i el programeu amb un altre Arduino.

A Eines, seleccioneu el tauler que feu servir (Pro Mini o Nano, o qualsevol cosa). Si utilitzeu el Pro Mini, connecteu l'adaptador FTDI a l'Arduino (assegureu-vos que sigui correcte) i connecteu-lo a un port USB de l'ordinador. En el cas del Nano, simplement el connecteu a l'ordinador amb un cable USB.

A l’ordinador, aneu al Gestor de dispositius - ports (COM i LPT) i comproveu quin port COM s’ha assignat a l’Arduino. Establiu-lo a Eines - Port.

Ara podeu penjar l’esbós i comprovar que funcioni. Els Neopíxels són molt brillants, de manera que és una bona idea col·locar-hi un full de paper per protegir els ulls o canviar temporalment la definició de BRILL a l’esbós de 255 a 50.

L’esbós tal com l’he penjat comença amb el programa 1 i després canvia entre els dos programes a l’atzar cada 5-10 minuts. Si preferiu un o altre, cerqueu la línia

funció = 1;

al final de la funció setup (). Substituïu l'1 per -1 o -2 per bloquejar-lo al programa 1 o al programa 2. Podeu canviar els temps mínims i màxims (en mil·lisegons) per als quals s'executa cada programa cercant i modificant les definicions de MINCHGTIME i MAXCHGTIME.

Quan estigueu contents, torneu a muntar-ho tot, asseieu-vos i gaudiu!