Luci di Natale con Atmega328: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Il Natale sta arrivando ed è ora di iniziare a fare qualcosa al riguardo. Nel mio caso, ho finalmente terminato le istruzioni sulle luci dell'albero di Natale.

L'idea qui è semplice: prendi una manciata di LED di colore diverso, collegali al driver LED in parallelo (rendendo ciascuno controllabile individualmente), divertiti. Questo può sembrare strano considerando tutto il cablaggio necessario, ma la pratica ha dimostrato che funziona molto meglio delle luci fuori dal negozio con le loro noiose modalità cablate e nessuna personalizzazione. Il cablaggio è invisibile, i led sono nascosti negli aghi di abete, tutto si comanda con un telecomando IR, grandi e piccini sono contenti.

Sembra facile, ma mi ci sono voluti alcuni anni per finirlo e farlo funzionare su un albero vero. Ho riscontrato problemi in alcuni punti inaspettati, come il cablaggio, ad esempio. Questo tutorial ha lo scopo di aiutare quelli di voi che vogliono fare la stessa cosa senza passare attraverso mesi di acquisti per tentativi ed errori di cose diverse in rete.

Il progetto è rivolto a persone moderatamente esperte, in quanto dovrai adattarlo al tuo hardware. Ho realizzato una tavola speciale per questo molto tempo fa, dovrai inventarla da solo. Oppure puoi prenderne uno da me, ma saranno comunque necessarie alcune abilità di saldatura.

Di cosa avrai bisogno:

- La scheda controller (Arduino o altro)

- Il circuito di pilotaggio dei LED. Driver LED consigliati, ma è possibile farlo con i registri a scorrimento e la libreria ShiftPWM

- Almeno 48 LED di diversi colori

- Cavo avvolgicavo 30AWG, almeno 100 metri di esso

- Capacità di saldatura e programmazione

- Un po' di tempo e pazienza

Fornirò il mio schizzo, ma dovrai adattarlo al tuo dispositivo. SCUSE: Mi scuso per la qualità delle immagini e dei video, nonché per l'articolo stesso. Non sono lucidi come avrei voluto. Ma tra la famiglia, il lavoro e l'hobby devo scegliere i primi due. E avevo bisogno di pubblicare questo Instructable adesso, finché c'è tempo prima dei festeggiamenti.

Passaggio 1: cablaggio

I cavi erano il problema principale per me. Con le tue luci cinesi di base, ottieni un cablaggio verde scuro. Speravo di trovare lo stesso tipo di cavi su Internet, senza alcun risultato. In effetti, ho passato un anno a provare, ordinando una dozzina di tipi diversi e alla fine ho capito che non contano davvero.

Il fatto è che la tua ghirlanda prodotta di base è collegata in serie. Da ciò sorgono due problemi:

a) I cavi sono piuttosto spessi, in quanto devono trasportare l'alimentazione per tutti i LED in serie, e

b) Questi fili vanno da un ramo dell'albero di Natale all'altro in bella vista, perpendicolari ai rami.

Questi due problemi richiedono che i fili si mischino con la chioma dell'albero (aghi di abete). E non hanno esattamente successo nel farlo.

Con la cosa che avevo in mente (ovvero ogni singolo LED ha il suo cablaggio, essendo collegato in parallelo) le cose cambiano:

a) Puoi usare fili molto sottili, e

b) Seguono il ramo su cui si trovano i LED fino al fusto dell'albero, allontanandosi dal punto di vista degli spettatori, risultando quindi effettivamente invisibili.

Bingo! Non hai bisogno del colore verde scuro, puoi avere il marrone per fondersi con i rami, o anche ciano come avevo io, e sarà comunque invisibile.

Questo è qualcosa che ho scoperto una volta che la ghirlanda era a posto. Funziona.

Quindi, hai bisogno di un filo sottile da 30AWG per avvolgere il filo (come questo), verde (che è un po' di colore bluastro) o marrone.

Passaggio 2: LED

Ci sono set di "10 LED a colori" disponibili su Internet. I colori sono: rosso, arancione, giallo, verde palude, verde, blu, rosa, viola, bianco freddo e bianco caldo. Gli ultimi due sono interessanti, dato che puoi fare alcuni effetti argento/oro con loro, ma questa è una storia diversa. I restanti otto sono ok, e il numero è molto conveniente, con i driver LED che hanno 16 uscite. Consiglio i LED da 3 mm: sono piuttosto luminosi pur essendo abbastanza piccoli da nascondersi negli aghi.

Chi segue le mie divagazioni sa che sono un po' ossessionato dallo spettro, e puoi vedere che il set di colori non è esattamente coerente con lo spettro. Il più notevole è il divario tra i colori verde e blu.

Bene, in primo luogo, l'occhio umano non è così bravo a discernere questi colori; siamo molto meglio con tutto ciò che ha almeno un granello di rosso. In secondo luogo, non ci sono quasi LED disponibili per colmare il divario. Certo, c'è un fornitore di LED ciano su Aliexpress, ma questi sono piuttosto costosi (e li ho trovati troppo tardi). C'è anche un gruppo di truffatori che vendono LED verdi di base come "smeraldi"; non cadere in questo. Ho scoperto che il set di 10 colori è abbastanza buono; i LED producono colori visibilmente diversi.

Se riesci a trovare questi LED ciano ad un prezzo adeguato, ti suggerirei di sostituire quelli viola con loro (posizionando il ciano tra il verde e il blu). I viola sono più simili a quelli UV, non sono molto luminosi ma possono fare cose interessanti al buio se qualcosa di bianco è vicino a loro. Quindi, puoi creare un ramo separato sulla tua ghirlanda per fornire magia e mistero.

Passaggio 3: assemblaggio

La saldatura dei LED ai fili richiede tempo; libera un giorno per farlo anche per una piccola ghirlanda da 48 LED. Avrai bisogno (a parte i LED e i fili):

- Guaina termoretraibile da 1,5 mm;

- Guaina termoretraibile da 2,5 mm;

- Un sacco di soluzione di uvetta;

e un saldatore, ovviamente.

Pulisci l'estremità del filo, avvolgilo attorno a una gamba del LED, applica una goccia della soluzione di uvetta, salda. Ripetere per la seconda gamba. Spingere il tubo da 1,5 mm sul primo giunto di saldatura e restringerlo, ripetere per il secondo. Spingere il tubo da 2,5 mm su entrambe le gambe e restringere. Il restringimento interno è necessario per evitare pantaloncini, l'esterno per il bell'aspetto. Non è necessaria alcuna presa, poiché l'aggeggio risultante è leggero, gli aghi di abete lo terranno abbastanza bene. (Se il tuo albero è artificiale, potresti aver bisogno di qualcosa per far attaccare i LED)

Fai in gruppi di sei, segui lo spettro, non dimenticare di controllare che il LED funzioni poiché può danneggiarsi durante la saldatura e ricorda di contrassegnare il filo dell'anodo.

Per quanto riguarda la lunghezza dei fili, li ho fatti 50 cm, ed è un po' corto anche per l'alberello che avevo. Ho dovuto allungare i fili invece di avvolgerli attorno ai rami. Con la mia scusa, avevo intenzione di creare una ghirlanda di 96 LED (lo faccio ancora a proposito), e questa era la sua metà superiore. In ogni caso, considera solo che vorrai che il filo segua il gambo e poi il ramo che esce dal controller e seleziona la lunghezza di conseguenza.

Passaggio 4: connessione del controller

Ho usato la mia scheda UltiBlink SL che è stata fondamentalmente progettata con questo compito in mente. A meno che tu non ne abbia/ordina uno, dovrai crearne uno tuo. Breadboard non funzionerà qui, quindi dovrai inventare e saldare qualcosa su una scheda di prototipazione. I driver LED sono migliori per questo compito rispetto ai registri a scorrimento (con la libreria ShiftPWM), poiché i driver non richiedono resistori per ciascun LED, quindi meno spazio, meno fori, meno saldature.

Nota che ho usato la versione Extension della mia scheda UltiBlink, quella senza la roba Arduino (cioè il microcontrollore) sul retro. Ho collegato la scheda del microcontrollore (il BlinkyCore rotondo) all'estensione. La verità è che all'inizio non era previsto; questa particolare ghirlanda da 48 LED doveva servire come parte superiore di una ghirlanda da 96 LED, con quella inferiore con un MC a bordo. Tuttavia, si è rivelato buono in quanto a) sono stato in grado di attaccare la scheda direttamente allo stelo dell'albero con semplici elastici e b) sono stato in grado di rimuovere facilmente la scheda del controller per ricaricare lo schizzo. Non dovevo letteralmente sedermi sotto un albero di Natale con un taccuino come un Babbo Natale geniale. Quindi, ti suggerisco di fare qualcosa di simile, cioè di avere la tua scheda Arduino/MC staccabile dall'aggeggio.

Ho collegato i LED a 48 uscite in 6 lotti di 8 LED ciascuno in questo modo: rosso, arancione, giallo, verde palude, verde, blu, viola, rosa; ripetere 5 volte. Cioè, output 0 = rosso, output 1 = arancione, output 2 = giallo, ecc. Lo schizzo seguente si basa su questo ordine per una grande giustizia. Assicurati di metterli sull'albero nello stesso ordine, andando a spirale verso l'alto o verso il basso. Suggerirei anche di provare a mettere i LED dello stesso colore in linee più o meno verticali (sopra o sotto l'altro): tutto ciò renderà gli effetti molto migliori.

Infine, dovresti considerare il consumo di energia. 48 LED richiedono circa 1A a 5V quando sono tutti accesi. Puoi usare un caricabatterie USB, ma dovrebbe essere davvero buono e testato, non qualche schifezza economica da eBay che dovrebbe fornire abbastanza succo ma non lo fa (come quello bianco sulle mie foto, l'ho sostituito in seguito). Con 96 led ho intenzione di usarne due, uno per ogni parte della ghirlanda, giusto per assicurarmi che tutto funzioni come previsto. Un altro possibile approccio a questo problema risiede nel software: se ti assicuri che non siano accesi più di 25 LED in un dato momento, sarai in grado di eseguirlo da qualsiasi caricatore USB o persino dalla porta USB del tuo computer. Il mio schizzo qui sotto non lo fa.

Passaggio 5: controllo IR

IR è abbastanza buono e fantasioso per controllare le modalità sulla tua ghirlanda. Per fortuna, c'è un'eccellente libreria IRLib che copre ogni esigenza. Inoltre, il ricevitore IR ha una connessione molto semplice.

Ci sono molte istruzioni sull'uso dei telecomandi IR con Arduino, quindi non entrerò nei dettagli qui. Se non lo conosci, prenota solo una serata per farlo, non è una scienza missilistica.

Tuttavia, sono necessarie alcune note per renderlo più semplice:

1 – Esistono diversi protocolli di comunicazione IR, quello Philips è il più strano e quello Sony il più logico e facile da programmare. La maggior parte dei telecomandi economici usa quello Sony per fortuna.

2 – Se hai dei vecchi telecomandi da qualche parte nel garage, controllali, molto probabilmente funzioneranno bene. Usavo il telecomando della mia TV per controllare uno dei miei aggeggi natalizi, ma non è l'idea migliore, poiché il segnale viene riflesso dai muri, quindi può cambiare canale o qualcosa sulla tua TV mentre controlli la tua ghirlanda. Meglio averne uno dedicato.

3 – Ecco il mio schizzo che uso per mappare i pulsanti su un nuovo telecomando che funziona con il protocollo Sony. Scarica i codici nel monitor seriale lasciandoti semplicemente copia-incolla. Li copio e incollo in questo file, che viene incluso nello schizzo principale per la ghirlanda (sotto). Molto probabilmente i codici per il telecomando generico (chiamato "CarMP3" nell'inclusione) funzioneranno anche con il tuo.

Passaggio 6: schizzo

Ok, questo schizzo funziona con la scheda del mio progetto (48 LED). È anche piuttosto disordinato, poiché l'ho scritto di fretta e non ho avuto il tempo di pulirlo/commentarlo. Tuttavia, potresti trovarlo utile; sentiti libero di prenderne i pezzi necessari e di fare tutto ciò che desideri. Il modo più semplice sarebbe sostituire semplicemente tutte le istanze delle funzioni della libreria DMdriver con le tue. Ce ne sono tre in tutto: test.setPoint (int x, int y) imposta l'output #x su Y (Y è un numero a 16 bit); test.clearAll() imposta tutti gli output a zero e test.sendAll() aggiorna le informazioni nel driver LED (invia i dati lì, modificando gli stati dei LED contemporaneamente). Anche senza il telecomando, funzionerà. Una volta fatto, controlla la parte precedente di questo Instructable, mappa i pulsanti sul tuo telecomando e inserisci i codici nel file di inclusione.

Se sei un orgoglioso proprietario di un UltiBlink, sarai in grado di eseguire lo schizzo fuori dalla scatola (hai la libreria DMdriver, giusto?); sentiti libero di contattarmi se qualcosa va storto, conosci l'indirizzo.

Buona fortuna, divertiti, fai domande: cercherò di rispondere, buon Natale imminente e spero di scrivere presto qualcosa di nuovo!