L’arbre de Nadal obert: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

El Nadal és al nostre voltant, bàsicament durant tot l'any.:)

Però si voleu estar preparats quan arribi el gran dia, podeu seguir aquestes instruccions i sorprendre els vostres éssers estimats amb un bonic aparell elèctric.

L’Open Xmas Tree és un petit projecte que es remunta en el temps, on encara estava a l’escola i el meu professor d’electricitat em va suggerir crear un petit PCB en forma d’arbre de Nadal (fet a mà) amb un CI de comptador binari i alguns LEDs. Va ser divertit i, si heu dissenyat correctament el vostre PCB, els vostres LED parpellejaven "a l'atzar" al voltant de l'arbre, però això es va avorrir al cap d'un temps perquè, en realitat, no era gens aleatori.

Després de molts anys, vaig decidir tornar a veure aquest circuit antic i crear-ne un de millor, amb PCB de producció professional, un temporitzador 555 (per al senyal de rellotge) i un comptador de dècades CD4026, controlador LED de 7 segments., i quan començava a muntar els arbres, vaig tenir la idea de moure-ho encara més i crear un arbre parpellejant, que es pugui programar segons els vostres cors.

Així és com vam arribar aquí.

Ara teniu les instruccions per crear el vostre propi arbre de Nadal programable basat en l’Atmel ATTiny84A, que podeu actualitzar amb una simple placa Arduino UNO com a programador SPI. (però no us preocupeu, ja he escrit un bonic codi, amb 8 patrons de parpelleig diferents que podeu descarregar aquí.)

Pas 1: Fem tècnica

El circuit s’alimenta d’una bateria estàndard de 9 V (crec que el bloc E).

Però aquí teniu el problema: el xip Atmel només pot prendre tensions d’entrada de fins a 5,5 V.

Per tant, primer necessitem un regulador de tensió que ens doni una seguretat de 5 V a partir de l’entrada de 9 V. La part que he dissenyat aquí pot subministrar fins a 150 mA, que és més que suficient. Les meves proves demostren que el circuit final no supera en absolut els 30 mA. (amb petits LED de 3 mm)

Després d’uns condensadors de memòria intermèdia, ara podem utilitzar amb seguretat el xip ATTiny.

Com podeu veure, no totes les seves potes estan poblades, però vaja, és un xip barat, ens en podem sortir. Només necessitem 7 potes per als LEDs i una per al botó que canvia els modes de parpelleig i la base de temps. (O qualsevol cosa que el programeu!) A més, podeu fer-ho amb l'ATTiny44 i probablement també amb 24, però la diferència de preu ronda els 10 cèntims i d'aquesta manera tindreu 8 K Flash per emmagatzemar el vostre programa.

Per fer-ho realment obert, he encaminat les potes de reprogramació SPI del xip sota el botó SW1 (designat com a ISP per a "en la programació del sistema"), de manera que tot el que necessiteu són 4 pins de 0,1 polzades, gravats junts (nadó llit d'ungles:)) i un programador SPI (com un Arduino Uno) per dinar el vostre propi codi impressionant a l'arbre.

Cada LED té la seva pròpia resistència de limitació de corrent d’1 K Ohm per mantenir-los segurs, però si teniu previst utilitzar diferents LEDs, potser voldreu pensar en aquest valor.

Ho sento per l’interruptor d’alimentació S1, sé que a algunes persones no els agradarà, però és una part barata que tinc al voltant. Podeu fer petites sagnades al PCB o tallar els dos passadors de sota l’interruptor, però no vaig fer res d’això. Crec que l’interruptor es pot soldar bé i es mantindrà fort en un angle, també fa que el canvi sigui més còmode al final.

També he fet un petit suport per imprimir en 3D per a l'arbre, només per evitar que caigui un cop connectada la bateria. Amb el suport, el pes de la bateria manté l’arbre sencer verticalment.

Pas 2: coses necessàries

Una fabricació de PCB. Sé que això sembla dur, però avui tenim un to d’empreses bones i econòmiques per triar. Personalment faig servir JLCPCB perquè la qualitat de la placa és realment bona i és barata. Podeu lliurar 10 d’aquestes taules a casa vostra per menys de 10 dòlars. Però, per descomptat, podeu utilitzar qualsevol fabricant que vulgueu. Descarregueu els fitxers Gerber adjunts i envieu-los a la fabricació. (També he exportat i penjat un format de fitxer Altium, per si primer voleu modificar l'arbre)

Habilitats de soldadura. Treballar amb peces SMD pot ser frustrant, però amb una mica de flux i pràctica, les vostres taules quedaran millor que qualsevol gadget produït en massa.

Programació d’un microcontrolador AVR. Utilitzo un Arduino UNO per a això. Hi ha un gran mètode instructiu sobre el procés. Si ho feu, l'arbre NO funcionarà. Establiu-lo al mapa en sentit horari.

Microcontrolador Atmel ATTiny84A.

Regulador de potència Toshiba TA78L05F (TE12L, F)

Tapa SMD 1206. amb capacitat de 1 u F.

Tapa SMD 1206. amb capacitat de 0,33 u F.

Tapa SMD 1206. amb capacitat de 10 u F.

Resistència SMD 1206 1 K Ohm (7 d'ells)

Resistència SMD 1206 de 10 K Ohm

LED THT (7 d'ells). He utilitzat uns de 3 mm 2 m A.

un botó C&K (PTS645SK43SMTR92LFS), però qualsevol botó amb una petjada de 6 mm * 6 mm hauria de fer-ho

un interruptor d'alimentació principal (AYZ0102AGRLC)

Terminal de bateria de 9V

Adjunt podeu trobar un full d'Excel amb la llista de material (BOM) on he enllaçat a la majoria de les parts de la botiga web TME. EU, però, per descomptat, podeu utilitzar qualsevol proveïdor i fer sempre que la funció i la petjada estiguin bé.

Pas 3: construir-ho tot junt

Un cop ho tingueu tot a les mans (el tauler fabricat, totes les peces, el soldador i potser una mica de te), podeu començar a aplicar una mica de flux a la petjada dels microcontroladors a la PCB.

Normalment, primer soldo l’ATTiny, perquè és més fàcil treballar-hi mentre teniu espai al tauler.

A continuació, soldeu tots els components petits. Resistències, condensadors i finalment el regulador. (si les col·loqueu i les manteniu premudes amb la punta de les pinces, podeu fixar-les amb una mica de soldadura a la punta de la planxa. Això hauria de mantenir-les al seu lloc fins que feu l’altre costat correctament i, a continuació, torna al primer costat per acabar la feina)

A continuació, afegiu el botó i l'interruptor.

Ara poseu el PCB en alguna cosa que el mantingui sobre la taula. Uns 10 mm haurien d’estar bé, però depèn de quant de temps voleu que siguin els cables LED. (Faig servir el tallador lateral com a suport)

Introduïu els LED de la part posterior del PCB i soldeu-los amb cura a l’altre costat. Assegureu-vos que no es doblegin en cap direcció i vigileu també la polaritat.

Finalment, talleu els connectors de la bateria de 9V a uns 40-50 mm i soldeu-los. En primer lloc, assegureu-vos que els teniu correctament, segons la polaritat, de manera que es pugui connectar la bateria sense estressar els cables.

Bona feina! Feu servir la tassa de samarreta ara, ja ho heu guanyat.

A continuació, configureu el programador SPI i connecteu-lo als 4 pins situats a sobre del microcontrolador.

Ara podeu alimentar l’arbre des d’una bateria de 9V, però assegureu-vos de connectar el cable de terra del programador i la placa. Només cal retallar el GND del programador a un dels contactes negatius del LED.

He marcat els coixinets del programador amb números de pin, però això us pot ajudar amb la connexió:

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

Descarregueu el fitxer INO des d’aquí i utilitzeu el vostre IDE Arduino (o converteu-lo a tot allò que vulgueu i utilitzeu-lo amb programadors diferents) per llançar el controlador.

No us oblideu de configurar l'opció a Arduino IDE en "Grava el carregador d'arrencada". Això és necessari perquè ATTiny funcioni a 8 Mhz. Si no es fa això, l'arbre Xmass parpellejarà molt lentament, però no us preocupeu, sempre podeu entrar i tornar-ho a fer.

He de reconèixer que programar l’arbre amb 4 passadors units no és una cosa fàcil de fer, però seguiu-hi, amb una mica de pràctica, podeu reprogramar l’arbre tan sovint com vulgueu.

Tan bon punt s’hagi acabat la programació, l’arbre de Nadal hauria de començar a parpellejar en el primer mode programat. (parpelleig aleatori)

Bona feina! Enhorabona! Ara teniu el vostre propi Open Xmas Tree amb què jugar! I no us oblideu d’acabar també la samarreta.

Pas 4: Manual d'usuari

Això és el que hauríeu d’aconseguir al final:

Després de connectar la bateria de 9 V, l'arbre Xmass es pot activar amb l'interruptor lliscant S1.

Començarà en el primer mode de parpelleig, és a dir, parpelleig aleatori.

Per tornar-lo a apagar, només cal que inverteu l’interruptor S1.

En prémer breument el botó SW1 de la part superior, podeu alternar entre aquests modes predeterminats:

1 - Parpelleig aleatori2 - Cercle amb LEDs commutadors3 - Cercle amb LEDs permanents i enrere4 - Cercle amb LEDs permanents5 - Serpentejant al voltant de l'arbre6 - Knight Rider:) 7 - Llum caiguda amb LEDs commutadors8 - Llum caiguda amb LEDs encès

Prement el botó SW1 durant més de 2 segons per entrar al mode de canvi de base de temps.

Aquí podeu establir el temps entre parpelleigs. Podeu veure que heu entrat en aquest mode quan només parpelleja 1 LED. Cada LED representa un temps de retard diferent:

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

Podeu avançar en la configuració de temps prement breument el botó SW1.

Quan hàgiu seleccionat el temps de retard que voleu tenir, manteniu premut el botó SW1 durant més de 2 segons. Després, l'arbre tornarà a l'últim mode d'execució amb la nova base de temps configurada.

Pas 5: cap a on anem ara?

Tot depèn de tu!

Agafeu el fitxer INO i afegiu nous modes de parpelleig o funcions noves.

Podeu provar de fer una bona gestió del temps de pols, per atenuar els LEDs o construir un joc amb el botó o fer el que us vingui al cap.

Agafeu el maquinari i torneu-lo a dissenyar. Afegiu un brunzidor per reproduir melodies nadalenques horriblement molestes. Dissenyeu més LEDs (sempre hi ha espai per a alguns LEDs més).

I si creieu que val la pena compartir la vostra creació, feu-ho!

No us oblideu que aquest és l’arbre obert de Xmass, així que tothom en gaudeixi!:)