L'albero di Natale aperto: 5 passaggi

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

Il Natale è tutto intorno a noi, praticamente tutto l'anno.:)

Ma se vuoi essere preparato quando arriva il grande giorno, puoi seguire queste istruzioni e sorprendere i tuoi cari con un simpatico gadget elettrico.

L'Open Xmas Tree è un piccolo progetto che va molto indietro nel tempo, a quando ero ancora a scuola e il mio insegnante di elettronica mi ha suggerito di creare un piccolo PCB a forma di albero di Natale (fatto a mano) con un contatore binario IC e alcuni LED. È stato divertente, e se hai progettato correttamente il tuo PCB, i tuoi LED hanno lampeggiato "casualmente" attorno all'albero, ma questo è diventato noioso dopo un po' perché, beh, non era affatto casuale.

Dopo molti anni, ho deciso di rivedere questo vecchio circuito e crearne uno migliore, con PCB prodotto professionalmente, un timer 555 (per il segnale di clock) e un contatore di decadi CD4026, driver LED a 7 segmenti. Il layout è stato fatto, e quando ho iniziato ad assemblare gli alberi, ho avuto l'idea di spostarlo ulteriormente e creare un albero lampeggiante, che può essere programmato per i vostri cuori.

Ecco come siamo arrivati qui.

Ora ecco le istruzioni per creare il tuo albero di Natale programmabile basato sull'Atmel ATTiny84A, che puoi aggiornare con una semplice scheda Arduino UNO come programmatore SPI. (ma non preoccuparti, ho già scritto un bel codicino, con 8 diversi schemi di lampeggiamento che puoi scaricare qui.)

Passaggio 1: diventiamo tecnici

Il circuito è alimentato da una batteria standard da 9 V (E Block, credo).

Ma ecco il trucco: il chip Atmel può accettare solo tensioni di ingresso fino a 5,5 V.

Quindi, prima abbiamo bisogno di un regolatore di tensione, che ci fornisca 5 V sicuri dall'ingresso 9 V. La parte che ho progettato qui può fornire fino a 150 mA, che è più che sufficiente. I miei test mostrano che il circuito finale non richiede affatto più di 30 mA. (con LED piccoli da 3 mm)

Dopo alcuni condensatori buffer ora possiamo tranquillamente usare il chip ATTiny.

Come puoi vedere, non tutte le sue gambe sono popolate, ma ehi, è un chip economico, possiamo farla franca. Dobbiamo solo usare 7 gambe per i LED e una per il pulsante che cambia le modalità di lampeggio e la base dei tempi. (o qualunque cosa tu lo programmi!) Inoltre, potresti farlo con ATTiny44 e probabilmente anche 24, ma la differenza di prezzo è di circa 10 centesimi e in questo modo avrai 8 K Flash per memorizzare il tuo programma.

Per renderlo davvero aperto, ho instradato le gambe di riprogrammazione SPI del chip sotto il pulsante SW1 (designato come ISP per "programmazione di sistema"), quindi tutto ciò di cui hai bisogno sono 4 pin da 0,1 pollici, fissati insieme (baby letto di chiodi:)) e un programmatore SPI (come un Arduino Uno) per pranzare con il tuo fantastico codice sull'albero.

Ogni LED ha il proprio resistore di limitazione della corrente da 1 K Ohm per tenerlo al sicuro, ma se prevedi di utilizzare LED diversi, potresti voler pensare a questo valore.

Mi dispiace per l'interruttore di alimentazione S1, so che ad alcune persone non piacerà, ma questa è una parte economica, che mi capita di avere in giro. Potresti fare piccoli rientri nel PCB o tagliare i due piccoli pin da sotto l'interruttore, ma non ho fatto nulla di tutto ciò. Penso che l'interruttore possa essere saldato bene e rimarrà forte in un angolo, inoltre renderà il passaggio più comodo alla fine.

Ho anche realizzato un piccolo supporto stampabile in 3D per l'albero, solo per evitare che cada una volta collegata la batteria. Con il supporto il peso della batteria tiene l'intero albero in verticale.

Passaggio 2: cose necessarie

Una produzione di PCB. So che sembra difficile, ma oggi abbiamo un tono di aziende buone ed economiche tra cui scegliere. Personalmente uso JLCPCB perché la qualità della scheda è davvero buona e sono economiche. Puoi avere 10 di queste tavole consegnate a casa tua per meno di 10 dollari. Ma ovviamente puoi usare qualsiasi produttore tu voglia. Scarica i file Gerber allegati e inviali per la produzione. (Ho anche esportato e caricato un formato di file Altium, nel caso in cui desideri modificare prima l'albero)

Abilità di saldatura. Lavorare con parti SMD può essere frustrante, ma con un po' di flusso e pratica, le tue schede avranno un aspetto migliore di qualsiasi gadget prodotto in serie.

Programmazione di un microcontrollore AVR. Io uso un Arduino UNO per questo. C'è un ottimo tutorial sul processo. https://www.instructables.com/id/Arduino-Uno-to-Pr … MA ATTENZIONE: questo Instructible dice che dovresti impostare la mappatura dei pin in senso antiorario. Se lo fai, l'albero NON funzionerà. Impostalo per mappare in senso orario!

Microcontrollore Atmel ATTiny84A.

Regolatore di potenza Toshiba TA78L05F(TE12L, F)

Tappo SMD 1206. con capacità 1uF

SMD 1206 cappuccio. con capacità di 0,33 uF

Tappo SMD 1206. con capacità di 10uF

Resistenza SMD 1206 1 K Ohm (7 di loro)

Resistenza SMD 1206 10 K Ohm

LED THT (7 di essi). Ho usato quelli da 3mm 2 m A

un pulsante C&K (PTS645SK43SMTR92LFS) ma qualsiasi pulsante con un ingombro di 6 mm * 6 mm dovrebbe andare bene

un interruttore di alimentazione principale (AYZ0102AGRLC)

Terminale della batteria da 9V

In allegato puoi trovare un foglio Excel con la distinta base (BOM) dove ho collegato la maggior parte delle parti dal Webshop TME. EU, ma ovviamente puoi usare qualsiasi provider e fare fintanto che la funzione e l'ingombro sono OK.

Passaggio 3: costruire tutto insieme

Una volta che hai tutto nelle tue mani (la scheda prodotta, tutte le parti, il tuo saldatore e forse qualche tee) puoi iniziare con l'applicazione di un po' di flusso all'impronta del microcontrollore sul PCB.

Di solito saldo prima l'ATTiny, perché è più facile lavorarci finché hai spazio sulla scheda.

Quindi saldare tutti i piccoli componenti. Resistenze, condensatori e infine il regolatore. (se li metti e li tieni premuti con la punta delle tue pinzette, puoi fissarli con un po' di saldatura sulla punta del tuo ferro. Questo dovrebbe tenerli in posizione finché non fai bene l'altro lato, e poi torna al primo lato per finire il lavoro)

Quindi aggiungi il pulsante e l'interruttore.

Ora metti il PCB su qualcosa che lo terrà sopra il tavolo. Circa 10 mm dovrebbero andare bene, ma dipende da quanto tempo vuoi che siano i cavi LED. (Uso la mia taglierina laterale come supporto)

Inserire i LED dal lato posteriore del PCB e saldarli con cura sull'altro lato. Assicurati che non si pieghino in nessuna direzione e fai attenzione anche alla polarità.

Infine, taglia i cavi del connettore della batteria da 9 V a circa 40-50 mm e saldali. Prima assicurati di averli nel modo giusto, in entrambe le polarità, e in modo che la batteria possa essere collegata senza stressare i cavi.

Bel lavoro! Usa la tua tazza di tee ora, te la sei guadagnata!

Quindi, configura il tuo programmatore SPI e collegalo ai 4 pin sopra il micro controller.

Ora puoi alimentare l'albero con una batteria da 9 V, ma assicurati di collegare il cavo di massa del programmatore e della scheda. Basta agganciare il GND del programmatore a uno dei cavi negativi del LED.

Ho contrassegnato i pad del programmatore con i numeri di pin, ma questo potrebbe aiutarti con la connessione:

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

Scarica il file INO da qui e usa il tuo IDE Arduino (o convertilo in qualsiasi cosa ti piaccia e usalo con diversi programmatori) per eseguire il flashing del controller.

Non dimenticare di impostare l'opzione in Arduino IDE su "Masterizza bootloader". Questo è necessario per impostare ATTiny per lavorare su 8 Mhz. Se ciò non viene fatto, il tuo albero di Natale lampeggerà molto lentamente, ma non preoccuparti, puoi sempre entrare e farlo di nuovo.

Devo ammettere che programmare l'albero con 4 pin uniti insieme non è una cosa facile da fare, ma continua così, con un po' di pratica, puoi riprogrammare il tuo albero tutte le volte che vuoi.

Non appena la programmazione è terminata, il tuo Albero di Natale dovrebbe iniziare a lampeggiare nella prima modalità programmata. (lampeggio casuale)

Ottimo lavoro! Congratulazioni! Ora hai il tuo albero di Natale aperto con cui giocare! E non dimenticare di finire anche la tua maglietta.

Passaggio 4: Manuale dell'utente

Ecco cosa dovresti ottenere alla fine:

Dopo aver collegato la batteria da 9 V, l'albero di Natale può essere attivato con l'interruttore a scorrimento S1.

Si avvierà nella prima modalità di lampeggio, ovvero lampeggio casuale.

Per spegnerlo di nuovo, basta invertire l'interruttore S1.

Premendo brevemente il pulsante SW1 in alto, è possibile alternare tra queste modalità preimpostate:

1 - Lampeggio casuale2 - Cerchio con LED accesi3 - Cerchio con LED accesi e ritorno4 - Cerchio con LED accesi5 - Serpeggiando intorno all'albero6 - Knight Rider:)7 - Luce che cade con LED che commutano8 - Luce che cade con LED che rimangono accesi

Premendo più a lungo il pulsante SW1 per poi 2 secondi si entra nella modalità di modifica della base dei tempi.

Qui puoi impostare il tempo tra i lampeggi. Puoi vedere che sei entrato in questa modalità, quando solo 1 LED lampeggia. Ogni LED rappresenta un diverso tempo di ritardo:

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

È possibile avanzare nell'impostazione dell'ora premendo brevemente il pulsante SW1.

Dopo aver selezionato il tempo di ritardo che si desidera avere, premere e tenere premuto il pulsante SW1 per più di 2 secondi. Dopodiché, l'albero tornerà all'ultima modalità di esecuzione con la nuova base dei tempi impostata.

Passaggio 5: dove andiamo ora?

Dipende tutto da te!

Prendi il file INO e aggiungi nuove modalità di lampeggiamento o nuove funzionalità.

Potresti provare a fare una buona gestione del tempo di impulso, ad attenuare i LED o creare un gioco usando il pulsante o fare ciò che ti viene in mente!

Prendi l'hardware e riprogettalo. Aggiungi un cicalino per suonare melodie natalizie orribilmente fastidiose. Disponi più LED (c'è sempre spazio per altri LED).

E se pensi che valga la pena condividere la tua creazione, fallo!

Non dimenticare che questo è The Open Xmass Tree, quindi lascia che tutti si divertano!:)