Το ανοιχτό χριστουγεννιάτικο δέντρο: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Τα Χριστούγεννα είναι παντού γύρω μας, βασικά όλο το χρόνο.:)

Αν όμως θα θέλατε να είστε προετοιμασμένοι όταν έρθει η μεγάλη μέρα, μπορείτε να ακολουθήσετε αυτές τις οδηγίες και να εκπλήξετε τους αγαπημένους σας με ένα ωραίο μικρό ηλεκτρικό gizmo.

Το Open Xmas Tree είναι ένα μικρό έργο που πηγαίνει πολύ πίσω στο χρόνο, εκεί που ήμουν ακόμα στο σχολείο και ο δάσκαλος ηλεκτρολόγος μου πρότεινε να δημιουργήσω ένα μικρό PCB σε σχήμα Χριστουγεννιάτικου δέντρου (χειροποίητο) με δυαδικό μετρητή IC και μερικά LED. Funταν διασκεδαστικό και αν σχεδιάζατε σωστά το PCB σας, τα LED σας αναβοσβήνουν "τυχαία" γύρω από το δέντρο, αλλά αυτό έγινε βαρετό μετά από λίγο επειδή, καλά, πραγματικά δεν ήταν καθόλου τυχαίο.

Μετά από πολλά χρόνια, αποφάσισα να ξαναδώ αυτό το παλιό κύκλωμα και να δημιουργήσω ένα καλύτερο, με επαγγελματικά παραγόμενο PCB, χρονοδιακόπτη 555 (για σήμα ρολογιού) και μετρητή δεκαετίας CD4026, οδηγό LED 7 τμημάτων. Η διάταξη έγινε, και καθώς άρχισα να συγκεντρώνω τα δέντρα, είχα την ιδέα να το προχωρήσω ακόμη περισσότερο και να δημιουργήσω ένα δέντρο που αναβοσβήνει, το οποίο μπορεί να προγραμματιστεί για τις καρδιές σας.

Έτσι φτάσαμε εδώ.

Τώρα εδώ είναι οι οδηγίες για να δημιουργήσετε το δικό σας, προγραμματιζόμενο χριστουγεννιάτικο δέντρο με βάση το Atmel ATTiny84A, το οποίο μπορείτε να αναβαθμίσετε με έναν απλό πίνακα Arduino UNO ως προγραμματιστή SPI. (αλλά μην ανησυχείτε, έχω ήδη γράψει έναν ωραίο μικρό κώδικα, με 8 διαφορετικά μοτίβα που αναβοσβήνουν και μπορείτε να τα κατεβάσετε εδώ.)

Βήμα 1: Ας γίνουμε τεχνικοί

Το κύκλωμα τροφοδοτείται από μια τυπική μπαταρία 9 V (E Block, νομίζω).

Αλλά εδώ είναι το πρόβλημα: το τσιπ Atmel μπορεί να πάρει μόνο τάσεις εισόδου έως 5,5 V.

Έτσι, πρώτα χρειαζόμαστε έναν ρυθμιστή τάσης, παίρνοντας μας ένα ασφαλές 5 V από την είσοδο 9 V. Το τμήμα που σχεδίασα εδώ μπορεί να παρέχει έως 150 mA, το οποίο είναι περισσότερο από αρκετό. Οι δοκιμές μου δείχνουν ότι το τελικό κύκλωμα δεν παίρνει πραγματικά πάνω από 30 mA καθόλου. (με μικρά LED 3mm)

Μετά από ορισμένους πυκνωτές buffer, μπορούμε τώρα να χρησιμοποιήσουμε με ασφάλεια το τσιπ ATTiny.

Όπως μπορείτε να δείτε, δεν είναι όλα τα πόδια του γεμάτα, αλλά γεια, είναι ένα φτηνό τσιπ, μπορούμε να το ξεφύγουμε. Χρειάζεται μόνο να χρησιμοποιήσουμε 7 πόδια για τα LED και ένα για το κουμπί που αλλάζει τις λειτουργίες που αναβοσβήνουν και τη χρονική βάση Το (ή σε ό, τι το προγραμματίζετε!) Επίσης, θα μπορούσατε να το κάνετε με το ATTiny44 και πιθανότατα επίσης 24, αλλά η διαφορά τιμής είναι περίπου 10 λεπτά και με αυτόν τον τρόπο θα έχετε 8 K Flash για να αποθηκεύσετε το πρόγραμμά σας.

Για να γίνει αυτό πραγματικά ανοιχτό, έβγαλα τα πόδια επαναπρογραμματισμού SPI του τσιπ κάτω από το κουμπί SW1 (ορίζεται ως ISP για "στον προγραμματισμό συστήματος"), οπότε το μόνο που χρειάζεστε, είναι 4 καρφίτσες 0,1 ιντσών, κολλημένες μαζί (μωρό με νύχια:)) και έναν προγραμματιστή SPI (σαν Arduino Uno) για να γευματίσετε τον δικό σας φοβερό κώδικα στο δέντρο.

Κάθε LED έχει τη δική της αντίσταση περιορισμού ρεύματος 1 K Ohm για να τα διατηρήσει ασφαλή, αλλά αν σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε διαφορετικά LED, ίσως θελήσετε να σκεφτείτε αυτήν την τιμή.

Συγγνώμη για τον διακόπτη τροφοδοσίας S1, ξέρω ότι σε κάποιους δεν θα αρέσει, αλλά αυτό είναι ένα φθηνό μέρος, το οποίο τυχαίνει να έχω κοντά μου. Θα μπορούσατε να κάνετε μικρές εσοχές στο PCB ή να κόψετε τις δύο μικρές ακίδες κάτω από το διακόπτη, αλλά δεν έκανα τίποτα από αυτά. Νομίζω ότι ο διακόπτης μπορεί να κολληθεί μια χαρά και θα στέκεται ισχυρός υπό γωνία, καθιστά επίσης την αλλαγή πιο άνετη στο τέλος.

Έχω κάνει επίσης μια τρισδιάστατη εκτυπώσιμη βάση για το δέντρο, για να μην πέσει από τη στιγμή που συνδεθεί η μπαταρία. Με τη βάση, το βάρος της μπαταρίας συγκρατεί όλο το δέντρο κάθετα.

Βήμα 2: Τα πράγματα που χρειάζονται

Κατασκευή PCB. Ξέρω ότι αυτό ακούγεται δύσκολο, αλλά σήμερα έχουμε έναν τόνο καλών και φθηνών εταιρειών για να διαλέξουμε. Προσωπικά χρησιμοποιώ το JLCPCB επειδή η ποιότητα της πλακέτας είναι πολύ καλή και είναι φθηνή. Μπορείτε να παραδώσετε 10 από αυτές τις σανίδες στο σπίτι σας για κάτω από 10 δολάρια. Αλλά φυσικά μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιονδήποτε κατασκευαστή σας αρέσει. Κατεβάστε τα συνημμένα αρχεία Gerber και στείλτε τα για κατασκευή. (Έχω επίσης εξαγάγει και ανεβάσει μια μορφή αρχείου Altium, σε περίπτωση που θέλετε να τροποποιήσετε πρώτα το δέντρο)

Δεξιότητες συγκόλλησης. Η εργασία με εξαρτήματα SMD μπορεί να είναι απογοητευτική, αλλά με λίγη ροή και εξάσκηση, οι σανίδες σας θα φαίνονται καλύτερα από οποιοδήποτε gadget μαζικής παραγωγής.

Προγραμματισμός μικροελεγκτή AVR. Χρησιμοποιώ Arduino UNO για αυτό. Υπάρχει μια πολύ καλή οδηγία σχετικά με τη διαδικασία. Αν το κάνετε αυτό το δέντρο ΔΕΝ θα λειτουργήσει. Ρυθμίστε το στο χάρτη δεξιόστροφα!

Μικρός ελεγκτής Atmel ATTiny84A.

Ρυθμιστής ισχύος Toshiba TA78L05F (TE12L, F)

SMD 1206 καπάκι. με χωρητικότητα 1 u F

SMD 1206 καπάκι. με χωρητικότητα 0,33 u F

SMD 1206 καπάκι. με χωρητικότητα 10 u F

SMD 1206 αντίσταση 1 K Ohm (7 από αυτά)

SMD 1206 αντίσταση 10 K Ohm

LEDs THT (7 από αυτά). Χρησιμοποίησα 3mm 2 m A

ένα κουμπί C&K (PTS645SK43SMTR92LFS) αλλά οποιοδήποτε κουμπί με αποτύπωμα 6mm * 6mm πρέπει να κάνει

ένας κύριος διακόπτης ισχύος (AYZ0102AGRLC)

Ακροδέκτης μπαταρίας 9V

Επισυνάπτεται μπορείτε να βρείτε ένα φύλλο Excel με το νομοσχέδιο υλικού (BOM) όπου συνδέθηκα στα περισσότερα από τα μέρη του TME. EU Webshop, αλλά φυσικά μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιονδήποτε πάροχο και να κάνετε εφόσον η λειτουργία και το αποτύπωμα είναι εντάξει.

Βήμα 3: Χτίστε τα όλα μαζί

Μόλις τα έχετε όλα στα χέρια σας (ο κατασκευασμένος πίνακας, όλα τα μέρη, το κολλητήρι σας και ίσως κάποιο μπλουζάκι) μπορείτε να ξεκινήσετε με την εφαρμογή κάποιας ροής στο αποτύπωμα των μικροελεγκτών στο PCB.

Συνήθως κολλάω πρώτα το ATTiny, γιατί είναι πιο εύκολο να δουλέψεις μαζί του ενώ έχεις χώρο στον πίνακα.

Στη συνέχεια, κολλήστε όλα τα μικρά εξαρτήματα. Αντιστάσεις, πυκνωτές και τέλος ο ρυθμιστής. (αν τα τοποθετήσετε και τα κρατήσετε πατημένα με την άκρη του τσιμπιδάκι σας, μπορείτε να τα στερεώσετε με λίγη συγκόλληση στην άκρη του σιδήρου σας. Αυτό θα πρέπει να τα κρατήσει στη θέση τους μέχρι να κάνετε την άλλη πλευρά σωστά, και στη συνέχεια επιστρέψτε στην πρώτη πλευρά για να τελειώσετε τη δουλειά)

Στη συνέχεια, προσθέστε το κουμπί και το διακόπτη.

Τώρα βάλτε το PCB σε κάτι που θα το κρατήσει πάνω από το τραπέζι. Περίπου 10 mm πρέπει να είναι εντάξει, αλλά εξαρτάται από το πόσο καιρό θα θέλατε να είναι τα καλώδια LED σας. (Χρησιμοποιώ τον πλευρικό μου κόπτη ως υποστήριξη)

Τοποθετήστε τα LED από την πίσω πλευρά του PCB και κολλήστε τα προσεκτικά στην άλλη πλευρά. Βεβαιωθείτε ότι δεν λυγίζουν προς οποιαδήποτε κατεύθυνση και προσέξτε επίσης την πολικότητα.

Τέλος, κόψτε τους ακροδέκτες μπαταρίας 9V στα 40-50 mm και συγκολλήστε τους. Πρώτα βεβαιωθείτε ότι τα έχετε σωστά, τόσο από πλευράς πολικότητας, όσο και έτσι ώστε η μπαταρία να μπορεί να συνδεθεί χωρίς πίεση στα καλώδια.

Ωραία δουλειά! Χρησιμοποιήστε το φλιτζάνι μπλουζάκι σας τώρα, το κερδίσατε!

Στη συνέχεια, ρυθμίστε τον προγραμματιστή SPI και συνδέστε τον με τις 4 ακίδες πάνω από το μικροελεγκτή.

Μπορείτε να τροφοδοτήσετε το δέντρο από μια μπαταρία 9V τώρα, αλλά φροντίστε να συνδέσετε τη γείωση του προγραμματιστή σας και την πλακέτα. Απλά συνδέστε το GND του προγραμματιστή σας σε ένα από τα αρνητικά καλώδια της λυχνίας LED.

Έχω επισημάνει τα μαξιλάρια προγραμματιστή με αριθμούς pin, αλλά αυτό μπορεί να σας βοηθήσει με τη σύνδεση:

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

Κατεβάστε το αρχείο INO από εδώ και χρησιμοποιήστε το Arduino IDE (ή μετατρέψτε το σε οτιδήποτε σας αρέσει και χρησιμοποιήστε το με διαφορετικούς προγραμματιστές) για να αναβοσβήνει το χειριστήριο.

Μην ξεχάσετε να ορίσετε την επιλογή στο Arduino IDE σε "Burn bootloader". Αυτό είναι απαραίτητο για να ρυθμίσετε το ATTiny να λειτουργεί στα 8 Mhz. Εάν αυτό δεν γίνει, το δέντρο Xmass θα αναβοσβήνει πολύ αργά, αλλά μην ανησυχείτε, μπορείτε πάντα να μπείτε και να το κάνετε ξανά.

Πρέπει να ομολογήσω ότι ο προγραμματισμός του δέντρου με 4 καρφίτσες κολλημένες μαζί δεν είναι εύκολο πράγμα, αλλά συνεχίστε, με λίγη εξάσκηση, μπορείτε να επαναπρογραμματίσετε το δέντρο σας όσο συχνά θέλετε.

Μόλις ολοκληρωθεί ο προγραμματισμός, το Xmas Tree σας θα πρέπει να αρχίσει να αναβοσβήνει στην πρώτη προγραμματισμένη λειτουργία. (αναβοσβήνει τυχαία)

Καλή δουλειά! Συγχαρητήρια! Τώρα έχετε το δικό σας Open Xmas Tree για να παίξετε! Και μην ξεχάσετε να τελειώσετε και το μπλουζάκι σας.

Βήμα 4: Εγχειρίδιο χρήστη

Εδώ είναι τι πρέπει να πάρετε στο τέλος:

Αφού συνδέσετε την μπαταρία 9 V, το δέντρο Xmass μπορεί να ενεργοποιηθεί με τον συρόμενο διακόπτη S1.

Θα ξεκινήσει στην 1η λειτουργία αναβοσβήματος, δηλαδή στην τυχαία αναλαμπή.

Για να το απενεργοποιήσετε ξανά, απλώς αντιστρέψτε τον διακόπτη S1.

Πατώντας σύντομα το κουμπί SW1 στο επάνω μέρος, μπορείτε να κάνετε εναλλαγή μεταξύ αυτών των προκαθορισμένων λειτουργιών:

1 - Τυχαία αναβοσβήνει 2 - Κύκλος με LED εναλλαγής 3 - Κύκλος με LED που παραμένουν αναμμένα και επιστρέφει 4

Πατώντας το κουμπί SW1 περισσότερο για 2 δευτερόλεπτα, εισέρχεστε στη λειτουργία αλλαγής βάσης ώρας.

Εδώ μπορείτε να ορίσετε την ώρα μεταξύ των αναβοσβήνει. Μπορείτε να δείτε ότι έχετε εισέλθει σε αυτήν τη λειτουργία, όταν αναβοσβήνει μόνο 1 LED. Κάθε LED αντιπροσωπεύει διαφορετικό χρόνο καθυστέρησης:

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

Μπορείτε να προχωρήσετε στη ρύθμιση ώρας πατώντας σύντομα το κουμπί SW1.

Όταν έχετε επιλέξει τον χρόνο καθυστέρησης που θα θέλατε, πατήστε και κρατήστε πατημένο το κουμπί SW1 για περισσότερο από 2 δευτερόλεπτα. Μετά από αυτό, το δέντρο θα επιστρέψει στην τελευταία λειτουργία εκτέλεσης με τη νέα βάση ώρας.

Βήμα 5: Πού πάμε τώρα;

Εναπόκειται σε σένα!

Πάρτε το αρχείο INO και προσθέστε νέες λειτουργίες αναλαμπής ή νέες δυνατότητες.

Θα μπορούσατε να προσπαθήσετε να κάνετε μια καλή διαχείριση χρόνου παλμού, να μειώσετε τα LED ή να δημιουργήσετε ένα παιχνίδι χρησιμοποιώντας το κουμπί ή να κάνετε ό, τι σας έρχεται στο μυαλό!

Πάρτε το υλικό και επανασχεδιάστε το. Προσθέστε έναν βομβητή για να παίξετε τρομερά ενοχλητικές χριστουγεννιάτικες μελωδίες. Βάλτε περισσότερα LED (υπάρχει πάντα χώρος για μερικά ακόμη LED).

Και αν πιστεύετε ότι η δημιουργία σας αξίζει να μοιραστείτε, κάντε το!

Μην ξεχνάτε ότι αυτό είναι το The Open Xmass Tree, οπότε ας το απολαύσουν όλοι!:)