Upgradování fibreoptického vánočního stromku: 5 kroků (s obrázky)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Jeden z těch vánočních stromků z optických vláken máme už několik let. Základna obsahuje žárovku s halogenovým reflektorem 12V a mezi žárovku a základnu stromu je umístěn barevný disk poháněný motorem. Žárovka a motor jsou napájeny síťovým adaptérem typu „nástěnná kostka“12V. Barvy jsou ale spíše vybledlé a opakují se zhruba každých 10 sekund a některým lidem s podobnými stromy připadá motor trochu hlučný. Napadlo mě, že bychom v dnešní době mohli být mnohem lepší!

Po výměně žárovky za 7pixelový prstenec Neopixel poháněný Arduino Pro Mini již nyní nepotřebuje barevný disk ani motor, který jej pohání, a poskytuje mnohem intenzivnější barvy s použitím méně elektřiny. Video opravdu neodpovídá barvám - vysoký kontrast LED diod na jakémkoli pozadí je velmi obtížné efektivně fotografovat

Skica Arduina, kterou jsem napsal, ztělesňuje 2 programy, které se střídají každých 5 - 10 minut. V jednom sledují všechny Neopixely stejnou náhodnou posloupnost barev, ale každá je od předchozího mírně zpožděna, což má za následek efekt barev projíždějících stromem. Na druhé straně všech 21 barevných LED diod (jedna červená, jedna zelená a jedna modrá v každém Neopixelu) náhodně vybledne a zhasne, což poskytne velmi příjemnou show intenzivních a neustále se měnících barev.

Jelikož je nepravděpodobné, že by váš strom byl stejný jako ten můj, a možná si nepřejete jej napájet stejným způsobem, nemohu poskytnout podrobné pokyny pro úplného začátečníka, ale doufejme, že se něco naučíte při jejich přizpůsobení vašemu stromu.

Budete potřebovat:

• Neopixelový prsten Adafruit Jewel nebo ekvivalent Dálného východu.
• Arduino Pro Mini nebo Nano (musí být součástí 5V)
• Pokud používáte Pro Mini, adaptér FTDI USB na sériový port
• Stripboard, kolíková lišta, páječka, pájka, propojovací vodič atd.

Místo Pro Mini nebo Nano můžete použít jednu z desek ATTiny85 (Trinket, Lily Tiny, Gemma), ale u obou programů nemusí mít prostor pro úplnou skicu - viz krok 5.

Pokud znovu použijete odcházející 12 V AC adaptér, budete potřebovat:

• Usměrňovací diody 1N4004 - 4 vypnuté
• Elektrolytický kondenzátor 1000uF 35V
• Modul 5V krokového spínacího regulátoru (jeden na základě čipu LM2596 by to měl udělat) nebo kanibalizovat starou automobilovou satnav nebo USB nabíječku dodávající 5V jako já.

V opačném případě:

Znovu použijte starou 5V USB nabíječku, jako je nabíječka Apple nebo Blackberry, nebo si pořiďte novou

Krok 1: Demontujte svůj strom

Jak vidíte z obrázků, můj strom má kruhovou základnu obsahující díla s otvorem v horní části, který zabírá samotný strom.

Rozebrat základnu by nemělo být těžké. Můj má ve spodní části jednoduše 3 šrouby. Odstraňte je a kryt se rovnou sundá. Zkontrolujte, zda funguje stejně jako moje, s halogenovou žárovkou, motorem a barevným diskem.

Vyjměte žárovku (2 šrouby drží pojistný kroužek) a barevný disk (zajištěný jednou maticí v horní části vřetena).

Postupujte podle kabeláže, abyste zjistili, jak funguje. Převod je nejsnazší, pokud můžete novou elektroniku sestavit jako modul pro přímou výměnu žárovky, zapojit do ní a odebírat energii ze zásuvky. Pravděpodobně budete chtít odpojit motor a možná jej úplně odstranit.

Krok 2: Sestavení elektroniky

Fotografie ukazuje konečný výsledek před výměnou krytu.

Elektronika se skládá až ze 3 částí:

Prsten Arduino a Neopixel

a pokud používáte stávající síťový adaptér 12 V AC:

• Usměrňovací diody 1N4004 a vyhlazovací kondenzátor
• Krokový regulátor DC-DC.

Postupně je popíši, ale nejprve zvažte, jak je namontujete, aby se vešly na místo žárovky.

Pájel jsem 3pinový široký kus kolíkového pásku se středním kolíkem odstraněným na spodní část kusu stripboardu. To se vejde do patice žárovky.

Zajistil jsem, aby stripboard měl stejnou výšku jako žárovka a aby horní část stripboardu měla stejnou šířku jako průměr žárovky. Tímto způsobem by stripboard mohl přímo nahradit žárovku, drženou nahoře s kroužkem, který používal k uchování žárovky.

Krok 3: Arduino a Neopixel Ring

Pokud je váš Arduino dodáván bez připájených pinových pásků, můžete jej namontovat přímo na stripboard tak, že krátkými délkami holého drátu protáhnete kolíky na Arduinu a skrz stripboard, pájené na obou stranách. Arduino Pro Mini potřebuje k programování 6pásmový pásek připájený k padům sériového portu.

Na Arduinu potřebujete připojit pouze piny +5V, GND a D8, ale pro jistotu prořízněte stopy na stripboardu mezi dvěma řadami pinů. To vám umožní připájet jeden nebo dva další piny k zajištění, aniž by došlo ke zkratu.

Použil jsem 3 kusy tlustého měděného drátu k podepření prstenu Neopixel a jeho připojení k stripboardu.

Neopixelový prsten má 4 připojení: Vcc, Gnd, D-In a D-Out. Používáme pouze první 3 z nich.

Po namontování kroužku Neopixel, jak je znázorněno, použijte krátké délky připojovacího vodiče k připojení Vcc ke kolíku Arduino +5V, Gnd ke kolíku Arduino Gnd a D-In ke kolíku Arduino D8 nebo D1, pokud používáte jeden z Desky ATTiny85.

Zkontrolujte, zda vodiče na tabuli, které jste připájili Neopixelový prstenec, nevytvářejí nežádoucí spojení s Arduinem, a v případě potřeby je přerušte, abyste všechna taková spojení přerušili.

Krok 4: Napájení

Pokud používáte 5V napájecí zdroj, stačí připojit kladné připojení k Vcc/+5V a záporné k Gnd na Arduinu a prstenu Neopixel a můžete přeskočit dopředu na Programování.

Napájení 12V střídavým proudem musí být nejprve usměrněno 4 diodami (přechází v DC), poté vyhlazeno elektrolytickým kondenzátorem.

Diody a kondenzátor jsem namontoval na stejný kus stripboardu jako Arduino. Na fotografiích měděné pásy běží svisle.

Namontujte 4 diody podle obrázku, střídavě střídavě. Kladný konec každé diody je označen bílým pruhem. Odřízněte každý ze 4 měděných proužků mezi dvěma konci každé diody.

12V AC přichází přes bílé vodiče z kolíků, které se zapojují do zásuvky žárovky. Na střídavém konci jsou diody spojeny v sousedních párech, jak ukazují bílé čáry, přičemž každý vstupní vodič střídavého proudu směřuje na jeden kladný konec a jeden záporný konec diody.

Na druhém konci jsou diody spojeny kladnými konci dohromady (červené čáry) a zápornými konci dohromady (modré čáry).

Připájejte kondenzátor na proužky označené červenou a modrou barvou. Pájel jsem to dále na desku a poté ohnul vodiče, aby kondenzátor mohl úhledně sedět nad diodami.

Velmi důležité: jedna strana kondenzátoru je označena záporně (se znaménky mínus). Musíte to připojit k pásku označenému modře!

Nyní můžete připojit červený a modrý k kladným a záporným vstupům krokového převodníku DC-DC.

Pokud používáte krokový převodník s nastavitelným výstupem, nezapomeňte změřit výstupní napětí multimetrem a před pokračováním jej upravit na 5V, jinak můžete poškodit prstenec Arduino a Neopixel.

Nakonec připojte kladné a záporné výstupy převodníku k Vcc nebo 5V a Gnd na prstenci Arduino a Neopixel.

Možná budete moci na pásovou desku s ostatními součástmi namontovat malý měnič DC-DC, ale ten můj byl příliš velký, takže jsem ho musel spojit pomocí volných vodičů a přivázat k několika pohodlným sloupkům.

Krok 5: Programování

Pokud ji ještě nemáte, musíte si stáhnout a nainstalovat Arduino IDE. Je to zdarma. Ujistěte se, že máte nejnovější verzi (1.6.13 nebo novější - některé starší verze obsahují chyby, které promarnily spoustu mého času).

Ve složce Arduino (ve Windows je ve výchozím nastavení v My Documents) vytvořte složku s názvem Neopix_colours3. Zkopírujte soubor Neopix_colurs3.ino do této složky.

Nyní spusťte Arduino IDE a vyhledejte skicu Neopix_colours3 ve svém skicáři.

Pokud používáte desku ATTiny85, nemusí být prostor pro celý náčrt. Komentujte definici FUNCTION_1 nebo FUNCTION_2 poblíž začátku náčrtu. Alternativně můžete být schopni vtěsnat celý náčrt, pokud obětujete zavaděč a naprogramujete jej pomocí jiného Arduina.

V části Nástroje vyberte desku, kterou používáte (Pro Mini nebo Nano nebo cokoli jiného). Pokud používáte Pro Mini, připojte adaptér FTDI k Arduinu (ujistěte se, že je správně) a zapojte jej do USB portu na vašem počítači. V případě Nano jej jednoduše připojíte k počítači pomocí kabelu USB.

Na počítači přejděte do Správce zařízení - porty (COM a LPT) a zkontrolujte, který port COM byl přiřazen Arduinu. Nastavte to v nabídce Nástroje - Port.

Nyní můžete načíst skicu a zkontrolovat, zda funguje. Neopixely jsou velmi jasné, a proto je vhodné na ně položit list papíru, aby byly chráněny vaše oči, nebo dočasně změnit definici BRILL ve skice z 255 na 50.

Skica, jak jsem ji nahrál, začíná programem 1 a poté se náhodně přepíná mezi těmito dvěma programy každých 5 - 10 minut. Pokud dáváte přednost jednomu nebo druhému, najděte řádek

funkce = 1;

na konci funkce setup (). Nahraďte 1 hodnotou -1 nebo -2, abyste ji uzamkli do programu 1 nebo programu 2. Minimální a maximální časy (v milisekundách), po které každý program běží, můžete změnit vyhledáním a změnou definic MINCHGTIME a MAXCHGTIME.

Když jste šťastní, dejte vše znovu dohromady, sedněte si a užívejte si!