Otevřený vánoční strom: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Vánoce jsou všude kolem nás, v podstatě po celý rok.:)

Pokud byste se ale chtěli připravit, až přijde velký den, můžete se řídit těmito pokyny a překvapit své blízké pěkným malým elektrickým gizmo.

Open Xmas Tree je malý projekt, který sahá daleko do minulosti, tam, kde jsem byl ještě ve škole, a můj učitel elektriky navrhl vytvořit malý vánoční strom ve tvaru stromečku (ručně vyráběný) s binárním čítačem IC a některými LED diodami. Byla to zábava, a pokud jste správně navrhli desku plošných spojů, vaše LED diody blikaly „náhodně“kolem stromu, ale po chvíli to začalo nudit, protože to opravdu nebylo vůbec náhodné.

Po mnoha letech jsem se rozhodl znovu zobrazit tento starý obvod a vytvořit lepší s profesionálně vyrobenou deskou plošných spojů, časovačem 555 (pro hodinový signál) a čítačem desetiletí CD4026, 7 segmentovým ovladačem LED. Rozložení bylo provedeno, a když jsem začal sestavovat stromy, napadlo mě to posunout ještě dále a vytvořit blikající strom, který lze naprogramovat tak, aby se vaše srdce hádala.

Tak jsme se sem dostali.

Nyní jsou zde pokyny k vytvoření vlastního, programovatelného vánočního stromu na základě Atmel ATTiny84A, který můžete upgradovat pomocí jednoduché desky Arduino UNO jako programátor SPI. (ale nebojte se, už jsem napsal pěkný malý kód s 8 různými blikajícími vzory, které si můžete stáhnout zde.)

Krok 1: Začněme technicky

Obvod je napájen standardní 9 V baterií (myslím E Block).

Ale tady je háček: čip Atmel může odebírat pouze vstupní napětí až do 5,5 V.

Nejprve tedy potřebujeme regulátor napětí, který nám zajistí bezpečných 5 V ze vstupu 9 V. Část, kterou jsem zde navrhl, může dodávat až 150 mA, což je více než dost. Moje testy ukázaly, že konečný obvod ve skutečnosti vůbec nepřekračuje 30 mA. (s malými 3mm LED diodami)

Po několika vyrovnávacích kondenzátorech nyní můžeme bezpečně použít čip ATTiny.

Jak vidíte, ne všechny nohy jsou osídlené, ale hej, je to levný čip, můžeme se s tím dostat. Stačí použít 7 nožiček pro LED diody a jednu pro tlačítko, které mění režimy blikání a časovou základnu. (nebo cokoli to naprogramujete!) Také to můžete udělat s ATTiny44 a pravděpodobně také 24, ale cenový rozdíl je kolem 10 centů a tímto způsobem budete mít 8 K Flash pro uložení programu.

Aby to bylo opravdu otevřené, nasměroval jsem SPI přeprogramovací nohy čipu pod tlačítko SW1 (označené jako ISP pro „v programování systému“), takže vše, co potřebujete, jsou 4 0,1palcové piny, slepené dohromady (dítě postel hřebíků:)) a SPI programátor (jako Arduino Uno), který vám na stromeček připraví vlastní úžasný kód.

Každá LED má svůj vlastní odpor omezující proud 1 K Ohm, který je udržuje v bezpečí, ale pokud plánujete používat různé LED diody, můžete o této hodnotě přemýšlet.

Omlouvám se za vypínač S1, vím, že některým lidem se to líbit nebude, ale tohle je levná součást, kterou mám náhodou kolem sebe. Do desky plošných spojů jste mohli udělat malé zarážky nebo odříznout dva malé kolíky zpod vypínače, ale nic z toho jsem neudělal. Myslím, že přepínač lze připájet v pohodě a bude stát silný v úhlu, což také nakonec činí přepínání pohodlnějším.

Vytvořil jsem pro strom také malý stojánek pro 3D tisk, abych zabránil jeho převrhnutí po připojení baterie. Díky stojanu hmotnost baterie drží celý strom svisle.

Krok 2: Potřebné věci

Výroba DPS. Vím, že to zní těžce, ale dnes máme na výběr tón dobrých a levných společností. Já osobně používám JLCPCB, protože kvalita desky je opravdu dobrá a jsou levné. 10 těchto desek si můžete nechat doručit domů za méně než 10 dolarů. Ale samozřejmě můžete použít libovolného výrobce, který se vám líbí. Stáhněte si přiložené soubory Gerber a odešlete je do výroby. (Také jsem exportoval a nahrál formát souboru Altium, pro případ, že byste chtěli strom nejprve upravit)

Pájecí schopnosti. Práce se součástmi SMD může být frustrující, ale s trochou pohybu a praxe budou vaše desky vypadat lépe než jakékoli masově vyráběné gadgety.

Programování mikrořadiče AVR. K tomu používám Arduino UNO. O tomto procesu existuje skvělý návod. Https://www.instructables.com/id/Arduino-Uno-to-Pr… ALE SLEDUJTE: tento Instructible říká, že byste měli nastavit mapování pinů proti směru hodinových ručiček. Pokud to uděláte, strom NEBUDE fungovat. Nastavte jej na mapování ve směru hodinových ručiček!

Mikroprocesor Atmel ATTiny84A.

Regulátor výkonu Toshiba TA78L05F (TE12L, F)

SMD 1206 cap. s kapacitou 1 uF

SMD 1206 cap. s kapacitou 0,33 uF

SMD 1206 cap. s kapacitou 10 uF

Rezistor SMD 1206 1 K Ohm (7 z nich)

Rezistor SMD 1206 10 K Ohm

LED diody THT (7 z nich). Použil jsem ty 3 mm 2 m A.

tlačítko C&K (PTS645SK43SMTR92LFS), ale mělo by stačit jakékoli tlačítko se stopou 6 mm * 6 mm

hlavní vypínač (AYZ0102AGRLC)

9V svorka baterie

V příloze najdete list Excelu s kusovníkem (BOM), kde jsem propojil většinu částí z webového obchodu TME. EU, ale samozřejmě můžete použít kteréhokoli poskytovatele a vytvořit, pokud je funkce a stopa v pořádku.

Krok 3: Budování všeho dohromady

Jakmile budete mít vše ve svých rukou (vyrobenou desku, všechny součásti, vaši páječku a možná nějaké odpaliště), můžete začít s nanášením tavidla na stopu mikrořadičů na desce plošných spojů.

ATTiny obvykle nejprve pájím, protože se s ním lépe pracuje, když máte na desce místo.

Poté připájejte všechny malé součásti. Rezistory, kondenzátory a nakonec regulátor. (Pokud je umístíte a přidržíte je špičkou pinzety, můžete je zafixovat trochou pájky na špičce žehličky. Mělo by je to udržet na místě, dokud neuděláte správně druhou stranu a potom vraťte se na první stranu a dokončete práci)

Dále přidejte tlačítko a přepínač.

Nyní položte desku plošných spojů na něco, co ji udrží nad stolem. Asi 10 mm by mělo být v pořádku, ale záleží na tom, jak dlouho chcete, aby vaše LED diody byly. (Jako podporu používám boční řezačku)

Vložte LED diody ze zadní strany desky plošných spojů a opatrně je připájejte na druhou stranu. Ujistěte se, že se neohýbají žádným směrem a dávejte pozor také na polaritu.

Nakonec ustřihněte vodiče 9V baterie asi na 40–50 mm a připájejte je dovnitř. Nejprve se ujistěte, že je máte ve správné poloze, jak z hlediska polarity, tak, aby bylo možné baterii připojit bez namáhání kabelů.

Dobrá práce! Použijte svůj šálek trička nyní, máte vyděláno!

Dále nastavte programátor SPI a připojte jej ke 4 kolíkům nad mikrořadičem.

Nyní můžete strom napájet z 9V baterie, ale nezapomeňte připojit zemnící kabel programátoru a desky. Stačí připnout GND vašeho programátoru k jednomu z negativních vodičů LED.

Pady programátoru jsem označil čísly pinů, ale to vám může pomoci s připojením:

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

Stáhněte si soubor INO odtud a použijte svůj Arduino IDE (nebo jej převeďte na cokoli, co se vám líbí, a použijte jej u různých programátorů) k bliknutí ovladače.

Nezapomeňte v Arduino IDE nastavit možnost „Burn bootloader“. To je nutné k nastavení ATTiny na 8 Mhz. Pokud to neuděláte, váš strom Xmass bude blikat opravdu pomalu, ale nebojte se, vždy můžete vstoupit a udělat to znovu.

Musím přiznat, že naprogramovat strom se 4 piny slepenými dohromady není jednoduchá věc, ale mějte to při troše cviku, můžete svůj strom přeprogramovat tak často, jak chcete.

Jakmile je programování dokončeno, vánoční strom by měl začít blikat v prvním naprogramovaném režimu. (náhodné blikání)

Dobrá práce! Gratulujeme! Nyní máte svůj vlastní otevřený vánoční strom, se kterým si můžete hrát! A nezapomeňte také dokončit své tričko.

Krok 4: Uživatelská příručka

Zde je to, co byste měli nakonec získat:

Po připojení 9 V baterie lze strom Xmass aktivovat posuvným přepínačem S1.

Spustí se v 1. režimu blikání, a to Náhodné blikání.

Chcete -li jej znovu vypnout, stačí přepnout spínač S1.

Krátkým stisknutím tlačítka SW1 nahoře můžete přepínat mezi těmito přednastavenými režimy:

1 - Náhodné blikání2 - Kruh se spínacími LED diodami 3 - Kruh s LED diodami stále svítí a vracejí se 4 - Kruh s LED diodami stále svítí5 - Pohyb kolem stromu6 - Rytířský jezdec:) 7 - Svítící světlo s přepínajícími LED diodami 8 - Svítící světlo s LED diodami stále svítí

Delším podržením tlačítka SW1 po dobu 2 sekund vstoupíte do režimu změny časové základny.

Zde můžete nastavit čas mezi bliknutími. Můžete vidět, že jste vstoupili do tohoto režimu, když bliká pouze 1 LED. Každá LED představuje jinou dobu zpoždění:

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

V nastavení času se můžete pohybovat vpřed krátkým stisknutím tlačítka SW1.

Když jste vybrali požadovaný čas zpoždění, stiskněte a podržte tlačítko SW1 déle než 2 sekundy. Poté se strom vrátí do posledního spuštěného režimu s novou nastavenou časovou základnou.

Krok 5: Kam teď půjdeme?

Záleží to jen na tobě!

Vezměte soubor INO a přidejte nové režimy blikání nebo nové funkce.

Můžete se pokusit provést jemné řízení doby pulsu, ztlumit diody LED nebo vytvořit hru pomocí tlačítka nebo dělat to, co vás napadne!

Vezměte hardware a přepracujte jej. Přidejte si bzučák a hrajte strašně otravné vánoční melodie. Rozložte více LED diod (vždy existuje prostor pro další LED diody).

A pokud si myslíte, že vaše tvorba stojí za sdílení, udělejte to!

Nezapomeňte, že toto je The Open Xmass Tree, tak ať si to všichni užijí!:)