Fibreoptic Χριστουγεννιάτικο Δέντρο Αναβάθμιση: 5 Βήματα (με Εικόνες)

2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-23 14:39

Είχαμε ένα από αυτά τα χριστουγεννιάτικα δέντρα οπτικών ινών εδώ και μερικά χρόνια. Η βάση περιέχει έναν λαμπτήρα ανακλαστήρα αλογόνου 12V και ένας έγχρωμος δίσκος που κινείται από έναν κινητήρα τοποθετείται μεταξύ του λαμπτήρα και της βάσης του δέντρου. Ο λαμπτήρας και ο κινητήρας τροφοδοτούνται από έναν τροφοδοτικό τροφοδοσίας τύπου "κύβος τοίχου" 12V AC. Αλλά τα χρώματα είναι μάλλον ξεπλυμένα και επαναλαμβάνονται κάθε 10 δευτερόλεπτα περίπου, και μερικοί άνθρωποι με παρόμοια δέντρα βρίσκουν το μοτέρ λίγο θορυβώδες. Μου έκανε εντύπωση ότι θα μπορούσαμε να κάνουμε πολύ καλύτερα σε αυτήν την εποχή!

Έχοντας αντικαταστήσει τη λάμπα με δακτύλιο Neopixel 7 εικονοστοιχείων που οδηγείται από Arduino Pro Mini, δεν χρειάζεται πλέον τον έγχρωμο δίσκο ή τον κινητήρα που τον οδηγεί και δίνει πολύ πιο έντονα χρώματα χρησιμοποιώντας λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια. Το βίντεο δεν ανταποκρίνεται πραγματικά στα χρώματα - η υψηλή αντίθεση των LED σε οποιοδήποτε φόντο τα καθιστά πολύ δύσκολα να φωτογραφηθούν αποτελεσματικά

Το σκίτσο Arduino που έχω γράψει ενσωματώνει 2 προγράμματα που εναλλάσσονται κάθε 5 - 10 λεπτά. Σε ένα, όλα τα Neopixels ακολουθούν την ίδια τυχαία ακολουθία χρωμάτων, αλλά καθένα καθυστερεί ελαφρώς από το προηγούμενο, δίνοντας μια επίδραση χρωμάτων που σαρώνουν το δέντρο. Στην άλλη, και τα 21 έγχρωμα LED (ένα κόκκινο, ένα πράσινο και ένα μπλε σε κάθε Neopixel) ξεθωριάζουν τυχαία, δίνοντας μια πολύ ευχάριστη εμφάνιση έντονων και συνεχώς μεταβαλλόμενων χρωμάτων.

Δεδομένου ότι το δέντρο σας είναι απίθανο να είναι το ίδιο με το δικό μου και μπορεί να μην θέλετε να το τροφοδοτήσετε με τον ίδιο τρόπο, δεν μπορώ να δώσω λεπτομερείς οδηγίες για έναν εντελώς αρχάριο, αλλά ελπίζω ότι θα μάθετε κάτι για την προσαρμογή τους στο δέντρο σας.

Θα χρειαστείτε:

• Δαχτυλίδι Adafruit Jewel Neopixel, ή ισοδύναμο της Άπω Ανατολής.
• Arduino Pro Mini ή Nano (πρέπει να είναι μέρος 5V)
• Εάν χρησιμοποιείτε το Pro Mini, έναν προσαρμογέα USB σε σειριακό FTDI
• Stripboard, ταινία πείρου, κολλητήρι, συγκόλληση, καλώδιο σύνδεσης κ.λπ.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν από τους πίνακες ATTiny85 (Trinket, Lily Tiny, Gemma) αντί για το Pro Mini ή το Nano, αλλά ενδέχεται να μην έχει χώρο για το πλήρες σκίτσο και των δύο προγραμμάτων - δείτε το Βήμα 5.

Εάν χρησιμοποιήσετε ξανά έναν εξερχόμενο προσαρμογέα AC 12V, θα χρειαστείτε:

• Διόδους ανορθωτή 1N4004 - 4 απενεργοποιημένες
• Ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 1000uF 35V
• Μονάδα ρυθμιστή αλλαγής 5V (κάτω από το τσιπ LM2596 πρέπει να κάνει) ή κανιβαλίζω έναν παλιό φορτιστή satnav αυτοκινήτου ή USB που αποδίδει 5V όπως έκανα.

Σε διαφορετική περίπτωση:

Χρησιμοποιήστε ξανά έναν παλιό φορτιστή USB 5V, όπως έναν φορτιστή Apple ή Blackberry ή αγοράστε έναν νέο

Βήμα 1: Αποσυναρμολογήστε το δέντρο σας

Όπως θα δείτε από τις εικόνες, το δέντρο μου έχει μια κυκλική βάση που περιέχει τα έργα, με μια τρύπα στην κορυφή που παίρνει το ίδιο το δέντρο.

Δεν πρέπει να είναι δύσκολο να αποσυναρμολογήσετε τη βάση. Το δικό μου έχει απλά 3 βίδες στο κάτω μέρος. Αφαιρέστε αυτά και το κάλυμμα βγαίνει κατευθείαν. Ελέγξτε ότι λειτουργεί το ίδιο με το δικό μου, με λαμπτήρα ανακλαστήρα αλογόνου, κινητήρα και έγχρωμο δίσκο.

Αφαιρέστε τη λάμπα (2 βίδες συγκρατούν έναν δακτύλιο συγκράτησης) και τον έγχρωμο δίσκο (στερεωμένο με ένα μόνο παξιμάδι στο πάνω μέρος του άξονα).

Ακολουθήστε την καλωδίωση για να δείτε πώς λειτουργεί. Η μετατροπή είναι ευκολότερη εάν μπορείτε να συναρμολογήσετε τα νέα ηλεκτρονικά ως μονάδα για να αντικαταστήσετε απευθείας τον λαμπτήρα, προσαρμόζοντας και παίρνοντας ρεύμα από την πρίζα του. Πιθανότατα θα θέλετε να αποσυνδέσετε τον κινητήρα και ίσως να τον αφαιρέσετε εντελώς.

Βήμα 2: Συναρμολόγηση των ηλεκτρονικών

Η φωτογραφία δείχνει το τελικό αποτέλεσμα, πριν αντικαταστήσετε το εξώφυλλο.

Τα ηλεκτρονικά περιλαμβάνουν έως 3 μέρη:

Το δαχτυλίδι Arduino και Neopixel

και εάν χρησιμοποιείτε υπάρχοντα τροφοδοτικό 12V AC:

• Διόδους ανορθωτή 1N4004 και πυκνωτής εξομάλυνσης
• Ρυθμιστής αναβάθμισης DC-DC.

Θα περιγράψω το καθένα με τη σειρά του, αλλά πρώτα, σκεφτείτε πώς θα τα τοποθετήσετε για να χωρέσουν στη θέση του λαμπτήρα.

Συγκόλλησα ένα κομμάτι λωρίδας καρφίτσας πλάτους 3 ακίδων με τη μεσαία καρφίτσα αφαιρεμένη στο κάτω μέρος ενός κομμάτι λωρίδας. Αυτό ταιριάζει στην πρίζα του λαμπτήρα.

Διασφάλισα ότι το stripboard είχε το ίδιο ύψος με το λαμπτήρα και ότι η κορυφή του stripboard είχε το ίδιο πλάτος με τη διάμετρο του λαμπτήρα. Με αυτόν τον τρόπο ο πίνακας μπορεί να αντικαταστήσει απευθείας τον λαμπτήρα, που διατηρείται στο επάνω μέρος με το δακτύλιο που χρησιμοποιούσε για τη συγκράτηση του λαμπτήρα.

Βήμα 3: Το Arduino και το Neopixel Ring

Εάν το Arduino σας έρχεται χωρίς τις κολλητικές ταινίες έτοιμες για συγκόλληση, μπορείτε να το τοποθετήσετε απευθείας στον πίνακα, τρέχοντας μικρά μήκη γυμνού σύρματος μέσω των πείρων στο Arduino και μέσω του πίνακα, συγκολλημένων και στις δύο πλευρές. Το Arduino Pro Mini χρειάζεται μια ταινία 6 κατευθύνσεων που συγκολλάται στις σειριακές θύρες για προγραμματισμό.

Χρειάζεστε μόνο να συνδέσετε τις καρφίτσες +5V, GND και D8 στο Arduino, αλλά ούτως ή άλλως κόψτε τα κομμάτια στο stripboard μεταξύ των δύο σειρών ακίδων, για ασφάλεια. Αυτό θα σας επιτρέψει να κολλήσετε μία ή δύο ακόμη καρφίτσες για να το ασφαλίσετε χωρίς να δημιουργήσετε βραχυκυκλώματα.

Χρησιμοποίησα 3 κομμάτια χοντρό σύρμα χαλκού για να υποστηρίξω τόσο το δαχτυλίδι Neopixel όσο και για να το συνδέσω με το stripboard.

Ο δακτύλιος Neopixel έχει 4 συνδέσεις: Vcc, Gnd, D-In και D-Out. Χρησιμοποιούμε μόνο τα 3 πρώτα από αυτά.

Έχοντας τοποθετήσει το δακτύλιο Neopixel όπως φαίνεται, χρησιμοποιήστε μικρά μήκη καλωδίου σύνδεσης για να συνδέσετε το Vcc στον πείρο Arduino +5V, το Gnd στον πείρο Arduino Gnd και το D-In στον πείρο Arduino D8 ή D1 εάν χρησιμοποιείτε ένα από τα Πίνακες ATTiny85.

Ελέγξτε για να βεβαιωθείτε ότι οι αγωγοί των λωρίδων που συγκολλήσατε το δακτύλιο Neopixel για να μην κάνετε ανεπιθύμητες συνδέσεις με το Arduino και κόψτε τους εάν είναι απαραίτητο για να σπάσετε τυχόν τέτοιες συνδέσεις.

Βήμα 4: Το τροφοδοτικό

Εάν χρησιμοποιείτε τροφοδοτικό 5V το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να συνδέσετε τη θετική σύνδεση με Vcc/+5V και την αρνητική με Gnd στο Arduino και το δακτύλιο Neopixel και μπορείτε να μεταβείτε στον Προγραμματισμό.

Η παροχή AC 12V πρέπει πρώτα να διορθωθεί με 4 διόδους (να μετατραπεί σε DC) και στη συνέχεια να εξομαλυνθεί με ηλεκτρολυτικό πυκνωτή.

Τοποθέτησα τις διόδους και τον πυκνωτή στο ίδιο κομμάτι λωρίδας με το Arduino. Στις φωτογραφίες, οι λωρίδες χαλκού τρέχουν κάθετα.

Τοποθετήστε τις 4 διόδους όπως φαίνεται, εναλλάξ. Το θετικό άκρο κάθε διόδου επισημαίνεται με λευκή λωρίδα. Κόψτε κάθε μία από τις 4 λωρίδες χαλκού ανάμεσα στα δύο άκρα κάθε διόδου.

Το 12V AC εισέρχεται μέσω των λευκών καλωδίων από τις ακίδες που συνδέονται στην πρίζα του λαμπτήρα. Στο άκρο AC, οι δίοδοι συνδέονται σε γειτονικά ζεύγη όπως φαίνεται από τις λευκές γραμμές, κάθε καλώδιο εισόδου AC πηγαίνει σε ένα θετικό άκρο και ένα αρνητικό άκρο μιας διόδου.

Στο άλλο άκρο οι δίοδοι συνδέονται με θετικά άκρα μαζί (κόκκινες γραμμές) και αρνητικά άκρα μαζί (μπλε γραμμές).

Συγκολλήστε τον πυκνωτή στις λωρίδες με κόκκινο και μπλε χρώμα. Το κόλλησα πιο πάνω στον πίνακα και έκαμψα τους αγωγούς για να επιτρέψω στον πυκνωτή να κάθεται τακτοποιημένα πάνω από τις διόδους.

Πολύ σημαντικό: η μία πλευρά του πυκνωτή σημειώνεται αρνητική (με σύμβολα μείον). Πρέπει να το συνδέσετε στη λωρίδα με μπλε χρώμα!

Τώρα μπορείτε να συνδέσετε το κόκκινο και το μπλε στις θετικές και αρνητικές εισόδους αντίστοιχα του μετατροπέα αναβάθμισης DC-DC.

Εάν χρησιμοποιείτε μετατροπέα αναβάθμισης με ρυθμιζόμενη έξοδο, φροντίστε να μετρήσετε την τάση εξόδου με ένα πολύμετρο και να την ρυθμίσετε στα 5V πριν προχωρήσετε περαιτέρω, διαφορετικά μπορεί να προκαλέσετε ζημιά στο δακτύλιο Arduino και Neopixel.

Τέλος, συνδέστε τις θετικές και αρνητικές εξόδους του μετατροπέα στο Vcc ή 5V και στο Gnd στο δακτύλιο Arduino και Neopixel.

Μπορεί να μπορείτε να τοποθετήσετε έναν μικρό μετατροπέα DC-DC στην λωρίδα με τα άλλα εξαρτήματα, αλλά το δικό μου ήταν πολύ μεγάλο, οπότε έπρεπε να το συνδέσω με πτερύγια και να το συνδέσω σε μερικές βολικές θέσεις.

Βήμα 5: Προγραμματισμός

Εάν δεν το έχετε ήδη, πρέπει να κάνετε λήψη και εγκατάσταση του Arduino IDE. Είναι δωρεάν. Βεβαιωθείτε ότι έχετε την πιο πρόσφατη έκδοση (1.6.13 ή μεταγενέστερη έκδοση - μερικές παλαιότερες εκδόσεις περιέχουν σφάλματα που έχασαν πολύ χρόνο μου).

Στο φάκελο Arduino (από προεπιλογή στα Windows αυτό είναι στα έγγραφά μου) δημιουργήστε ένα φάκελο που ονομάζεται Neopix_colours3. Αντιγράψτε το αρχείο Neopix_colurs3.ino σε αυτόν το φάκελο.

Τώρα ξεκινήστε το Arduino IDE και εντοπίστε το σκίτσο Neopix_colours3 στο σκίτσο σας.

Εάν χρησιμοποιείτε έναν πίνακα ATTiny85 ενδέχεται να μην υπάρχει χώρος για το πλήρες σκίτσο. Σχολιάστε τον ορισμό του FUNCTION_1 ή του FUNCTION_2 κοντά στην αρχή του σκίτσου. Εναλλακτικά, μπορεί να μπορείτε να συμπιέσετε ολόκληρο το σκίτσο εάν θυσιάσετε το πρόγραμμα εκκίνησης και το προγραμματίσετε χρησιμοποιώντας άλλο Arduino.

Στην περιοχή Εργαλεία, επιλέξτε τον πίνακα που χρησιμοποιείτε (Pro Mini ή Nano ή οτιδήποτε άλλο). Εάν χρησιμοποιείτε το Pro Mini, συνδέστε τον προσαρμογέα FTDI στο Arduino (βεβαιωθείτε ότι είναι ο σωστός τρόπος) και συνδέστε τον σε μια θύρα USB του υπολογιστή σας. Στην περίπτωση του Nano, απλά το συνδέετε στον υπολογιστή σας με καλώδιο USB.

Στον υπολογιστή σας, μεταβείτε στη Διαχείριση συσκευών - θύρες (COM & LPT) και ελέγξτε ποια θύρα COM έχει εκχωρηθεί στο Arduino. Ορίστε αυτό στην περιοχή Εργαλεία - Θύρα.

Τώρα μπορείτε να ανεβάσετε το σκίτσο και να ελέγξετε ότι λειτουργεί. Τα Neopixels είναι πολύ φωτεινά, επομένως είναι καλή ιδέα να τοποθετήσετε ένα φύλλο χαρτιού πάνω τους για να προστατέψετε τα μάτια σας ή να αλλάξετε προσωρινά τον ορισμό του BRILL στο σκίτσο από 255 σε 50.

Το σκίτσο όπως το ανέβασα ξεκινά με το πρόγραμμα 1 και μετά αλλάζει τυχαία μεταξύ των δύο προγραμμάτων κάθε 5 - 10 λεπτά. Αν προτιμάτε το ένα ή το άλλο, βρείτε τη γραμμή

συνάρτηση = 1;

στο τέλος της συνάρτησης setup (). Αντικαταστήστε το 1 κατά -1 ή -2 για να το κλειδώσετε στο πρόγραμμα 1 ή στο πρόγραμμα 2. Μπορείτε να αλλάξετε τους ελάχιστους και τους μέγιστους χρόνους (σε χιλιοστά του δευτερολέπτου) για κάθε πρόγραμμα, βρίσκοντας και αλλάζοντας τους ορισμούς των MINCHGTIME και MAXCHGTIME.

Όταν είστε χαρούμενοι, βάλτε τα πάντα μαζί, καθίστε και απολαύστε!