Aggiornamento dell'albero di Natale in fibra ottica: 5 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Abbiamo avuto uno di quegli alberi di Natale in fibra ottica per alcuni anni. La base contiene una lampadina alogena con riflettore da 12V e un disco colorato azionato da un motore è posto tra la lampadina e la base dell'albero. La lampadina e il motore sono alimentati da un adattatore di rete di tipo "wall cube" da 12V AC. Ma i colori sono piuttosto sbiaditi e si ripetono ogni 10 secondi circa, e alcune persone con alberi simili trovano il motore un po' rumoroso. Mi ha colpito che potremmo fare molto meglio in questo giorno ed età!

Avendo sostituito la lampadina con un anello Neopixel da 7 pixel pilotato da un Arduino Pro Mini, ora non ha più bisogno del disco colorato o del motore che lo guida, e dona colori molto più intensi utilizzando meno elettricità. Il video non rende davvero giustizia ai colori: l'alto contrasto dei LED su qualsiasi sfondo li rende molto difficili da fotografare in modo efficace

Lo sketch di Arduino che ho scritto comprende 2 programmi che si alternano ogni 5 - 10 minuti. In uno, tutti i Neopixel seguono la stessa sequenza casuale di colori, ma ciascuno è leggermente in ritardo rispetto al precedente, dando un effetto di colori che spaziano attraverso l'albero. Nell'altro, tutti i 21 LED colorati (uno rosso, uno verde e uno blu in ciascun Neopixel) si accendono e si spengono in modo casuale, dando uno spettacolo molto piacevole di colori intensi e in continuo cambiamento.

Poiché è improbabile che il tuo albero sia uguale al mio e potresti non volerlo alimentare allo stesso modo, non posso fornire istruzioni dettagliate per un principiante assoluto, ma spero che imparerai qualcosa nell'adattarli al tuo albero.

Avrai bisogno:

• Anello Adafruit Jewel Neopixel, o equivalente dell'Estremo Oriente.
• Arduino Pro Mini o Nano (deve essere una parte 5V)
• Se utilizzi il Pro Mini, un adattatore FTDI da USB a seriale
• Stripboard, pin strip, saldatore, saldatura, cavo di collegamento ecc.

È possibile utilizzare una delle schede ATTiny85 (Trinket, Lily Tiny, Gemma) invece di Pro Mini o Nano, ma potrebbe non avere spazio per lo schizzo completo con entrambi i programmi - vedere il passaggio 5.

Se riutilizzi un adattatore CA da 12 V esistente, avrai bisogno di:

• Diodi raddrizzatori 1N4004 - 4 off
• Condensatore elettrolitico da 1000uF 35V
• Modulo regolatore di commutazione step-down 5V (uno basato sul chip LM2596 dovrebbe fare), o cannibalizzare un vecchio navigatore per auto o un caricatore USB che eroga 5V come ho fatto io.

Altrimenti:

Riutilizza un vecchio caricabatterie USB da 5 V, come un caricabatterie Apple o Blackberry, oppure acquistane uno nuovo

Passaggio 1: smonta il tuo albero

Come vedrete dalle foto, il mio albero ha una base circolare contenente le opere, con un foro nella parte superiore che accoglie l'albero stesso.

Non dovrebbe essere difficile smontare la base. Il mio ha semplicemente 3 viti nella parte inferiore. Rimuovili e il coperchio viene via subito. Controlla che funzioni come il mio, con una lampadina alogena, un motore e un disco colorato.

Rimuovere la lampadina (2 viti trattengono un anello di ritegno) e il disco colorato (fissato con un solo dado nella parte superiore dell'alberino).

Segui il cablaggio per vedere come funziona. La conversione è più semplice se puoi assemblare la nuova elettronica come un modulo per sostituire direttamente la lampadina, inserendola e prendendo energia dalla sua presa. Probabilmente vorrai scollegare il motore e magari rimuoverlo del tutto.

Passaggio 2: assemblaggio dell'elettronica

La foto mostra il risultato finale, prima di sostituire il coperchio.

L'elettronica comprende fino a 3 parti:

L'anello Arduino e Neopixel

e se stai utilizzando un adattatore di rete da 12 V CA esistente:

• Diodi raddrizzatori 1N4004 e condensatore di livellamento
• Regolatore step-down DC-DC.

Descriverò ciascuno a turno, ma prima, considera come li monterai per adattarli al posto della lampadina.

Ho saldato un pezzo di pin strip largo 3 pin con il pin centrale rimosso sul fondo di un pezzo di stripboard. Questo si inserisce nel portalampada.

Mi sono assicurato che lo stripboard fosse della stessa altezza del bulbo e che la parte superiore dello stripboard avesse la stessa larghezza del diametro del bulbo. In questo modo il listello potrebbe sostituire direttamente la lampadina, trattenuta in alto con l'anello che un tempo tratteneva la lampadina.

Passaggio 3: l'anello Arduino e Neopixel

Se il tuo Arduino viene fornito senza i pin strip già saldati, puoi montarlo direttamente sulla stripboard, facendo passare brevi tratti di filo nudo attraverso i pin dell'Arduino e attraverso lo stripboard, saldato su entrambi i lati. L'Arduino Pro Mini necessita di una pin strip a 6 vie saldata ai pad della porta seriale per la programmazione.

Hai solo bisogno di collegare i pin +5V, GND e D8 su Arduino, ma tagliare comunque le tracce sulla stripboard tra le due file di pin, per sicurezza. Ciò ti consentirà di saldare uno o due pin in più per fissarlo senza creare cortocircuiti.

Ho usato 3 pezzi di filo di rame spesso sia per supportare l'anello Neopixel che per collegarlo allo stripboard.

L'anello Neopixel ha 4 connessioni: Vcc, Gnd, D-In e D-Out. Usiamo solo i primi 3 di questi.

Dopo aver montato l'anello Neopixel come mostrato, utilizzare brevi tratti di cavo di collegamento per collegare Vcc al pin Arduino +5V, Gnd al pin Arduino Gnd e D-In al pin Arduino D8, o D1 se si utilizza uno dei ATTiny85 tavole.

Assicurati che i conduttori della stripboard che hai saldato all'anello Neopixel non effettuino connessioni indesiderate con Arduino e tagliali se necessario per interrompere tali connessioni.

Passaggio 4: l'alimentatore

Se stai utilizzando un alimentatore da 5V, tutto ciò che devi fare è collegare la connessione positiva a Vcc/+5V e la connessione negativa a Gnd sull'Arduino e sull'anello Neopixel, e puoi passare alla Programmazione.

L'alimentazione a 12V AC deve essere prima rettificata con 4 diodi (trasformandosi in DC), quindi livellata con un condensatore elettrolitico.

Ho montato i diodi e il condensatore sullo stesso pezzo di stripboard dell'Arduino. Nelle foto, le strisce di rame corrono verticalmente.

Montare i 4 diodi come mostrato, in modo alternato. L'estremità positiva di ciascun diodo è contrassegnata da una banda bianca. Tagliare ciascuna delle 4 strisce di rame tra le due estremità di ciascun diodo.

Il 12V AC entra attraverso i fili bianchi dai pin che si collegano alla presa della lampadina. All'estremità CA, i diodi sono collegati in coppie adiacenti come mostrato dalle linee bianche, ciascun filo di ingresso CA va a un'estremità positiva e un'estremità negativa di un diodo.

All'altra estremità i diodi sono collegati con le estremità positive insieme (linee rosse) e le estremità negative insieme (linee blu).

Saldare il condensatore alle strisce contrassegnate in rosso e blu. L'ho saldato più in alto sulla scheda, quindi ho piegato i cavi per consentire al condensatore di sedersi ordinatamente sui diodi.

Molto importante: un lato del condensatore è contrassegnato come negativo (con segni meno). Devi collegarlo alla striscia contrassegnata in blu!

Ora puoi collegare il rosso e il blu rispettivamente agli ingressi positivo e negativo del convertitore step-down DC-DC.

Se stai usando un convertitore step-down con uscita regolabile, assicurati di misurare la tensione di uscita con un multimetro e regolala a 5V prima di andare oltre, altrimenti potresti danneggiare il tuo Arduino e l'anello Neopixel.

Infine, collega le uscite positiva e negativa del convertitore al Vcc o 5V e al Gnd sull'anello Arduino e Neopixel.

Potresti essere in grado di montare un piccolo convertitore DC-DC sulla stripboard con gli altri componenti, ma il mio era troppo grande, quindi ho dovuto collegarlo con cavi volanti e legarlo a un paio di comodi pali.

Passaggio 5: programmazione

Se non lo hai già, devi scaricare e installare l'IDE di Arduino. È gratis. Assicurati di avere l'ultima versione (1.6.13 o successiva - alcune versioni precedenti contengono bug che mi hanno fatto perdere molto tempo).

Nella tua cartella Arduino (di default in Windows questo è in My Documents) crea una cartella chiamata Neopix_colours3. Copia il file Neopix_colurs3.ino in questa cartella.

Ora avvia l'IDE Arduino e individua lo schizzo Neopix_colours3 nel tuo album da disegno.

Se stai utilizzando una scheda ATTiny85, potrebbe non esserci spazio per lo schizzo completo. Commenta la definizione di FUNZIONE_1 o FUNZIONE_2 vicino all'inizio dello schizzo. In alternativa potresti essere in grado di spremere l'intero schizzo se sacrifichi il bootloader e lo programmi usando un altro Arduino.

In Strumenti, seleziona la scheda che stai utilizzando (Pro Mini o Nano o qualsiasi altra cosa). Se stai usando il Pro Mini, collega l'adattatore FTDI ad Arduino (assicurati che sia nel verso giusto) e collegalo a una porta USB del tuo computer. Nel caso del Nano, lo colleghi semplicemente al tuo computer con un cavo USB.

Sul tuo computer, vai in Gestione dispositivi - porte (COM e LPT) e controlla quale porta COM è stata assegnata ad Arduino. Impostalo in Strumenti - Porta.

Ora puoi caricare lo schizzo e verificare che funzioni. I Neopixel sono molto luminosi quindi è una buona idea metterci sopra un foglio di carta per proteggere gli occhi, o cambiare temporaneamente la definizione di BRILL nello schizzo da 255 a 50.

Lo sketch così come l'ho caricato inizia con il programma 1 e poi passa tra i due programmi in modo casuale ogni 5 - 10 minuti. Se preferisci l'uno o l'altro, trova la linea

funzione = 1;

alla fine della funzione setup(). Sostituire 1 con -1 o -2 per bloccarlo nel programma 1 o nel programma 2. È possibile modificare i tempi minimo e massimo (in millisecondi) di ciascun programma trovando e modificando le definizioni di MINCHGTIME e MAXCHGTIME.

Quando sei felice, rimetti tutto insieme, siediti e divertiti!