Glasfaser-Weihnachtsbaum-Upgrade - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Wir haben seit einigen Jahren einen dieser Glasfaser-Weihnachtsbäume. Der Sockel enthält eine 12V-Halogen-Reflektorlampe und eine farbige Scheibe, die von einem Motor angetrieben wird, wird zwischen der Lampe und dem Sockel des Baumes platziert. Die Glühbirne und der Motor werden von einem 12V AC "Wandwürfel"-Netzteil mit Strom versorgt. Aber die Farben sind eher verwaschen und wiederholen sich alle 10 Sekunden oder so, und manche Leute mit ähnlichen Bäumen finden den Motor etwas laut. Mir fiel auf, dass wir in der heutigen Zeit viel besser machen könnten!

Nachdem die Glühbirne durch einen 7-Pixel-Neopixel-Ring ersetzt wurde, der von einem Arduino Pro Mini angetrieben wird, benötigt sie jetzt nicht mehr die farbige Scheibe oder den Motor, der sie antreibt, und liefert viel intensivere Farben mit weniger Strom. Das Video wird den Farben nicht wirklich gerecht - der hohe Kontrast der LEDs gegen jeden Hintergrund macht es sehr schwierig, sie effektiv zu fotografieren

Die Arduino-Skizze, die ich geschrieben habe, verkörpert 2 Programme, die sich alle 5 - 10 Minuten abwechseln. In einem folgen alle Neopixel der gleichen zufälligen Farbsequenz, aber jedes ist gegenüber dem vorherigen leicht verzögert, was den Effekt von Farben ergibt, die über den Baum streichen. In der anderen werden alle 21 farbigen LEDs (je eine rote, eine grüne und eine blaue in jedem Neopixel) zufällig ein- und ausgeblendet, was eine sehr angenehme Show von intensiven und sich ständig ändernden Farben ergibt.

Da es unwahrscheinlich ist, dass Ihr Baum mit meinem identisch ist und Sie ihn möglicherweise nicht auf die gleiche Weise mit Strom versorgen möchten, kann ich keine detaillierten Anweisungen für einen kompletten Anfänger geben, aber hoffentlich werden Sie etwas lernen, wenn Sie sie an Ihren Baum anpassen.

Du wirst brauchen:

• Adafruit Jewel Neopixel-Ring oder fernöstliches Äquivalent.
• Arduino Pro Mini oder Nano (es muss ein 5V-Teil sein)
• Wenn Sie den Pro Mini verwenden, einen FTDI-USB-zu-Seriell-Adapter
• Stripboard, Stiftleiste, Lötkolben, Lötzinn, Anschlussdraht etc.

Sie können eines der ATTiny85-Boards (Trinket, Lily Tiny, Gemma) anstelle des Pro Mini oder Nano verwenden, aber es hat möglicherweise keinen Platz für die vollständige Skizze mit beiden Programmen - siehe Schritt 5.

Wenn Sie ein vorhandenes 12-V-Netzteil wiederverwenden, benötigen Sie:

• 1N4004 Gleichrichterdioden - 4 off
• 1000uF 35V Elektrolytkondensator
• 5V Step-Down-Schaltreglermodul (eines basierend auf dem LM2596-Chip sollte ausreichen) oder ein altes Auto-Navigations- oder USB-Ladegerät mit 5V ausschlachten, wie ich es getan habe.

Andernfalls:

Verwenden Sie ein altes 5V-USB-Ladegerät, z. B. ein Apple- oder Blackberry-Ladegerät, wieder oder besorgen Sie sich ein neues

Schritt 1: Zerlegen Sie Ihren Baum

Wie Sie auf den Bildern sehen werden, hat mein Baum eine kreisförmige Basis, die die Werke enthält, mit einem Loch in der Spitze, das den Baum selbst aufnimmt.

Es sollte nicht schwer sein, die Basis zu demontieren. Meiner hat einfach 3 Schrauben im Boden. Entfernen Sie diese und die Abdeckung kommt direkt ab. Überprüfen Sie, ob es genauso funktioniert wie bei mir, mit einer Halogen-Reflektorlampe, einem Motor und einer farbigen Scheibe.

Entfernen Sie die Glühbirne (2 Schrauben halten einen Haltering) und die farbige Scheibe (mit einer einzigen Mutter oben auf der Spindel befestigt).

Folgen Sie der Verkabelung, um zu sehen, wie es funktioniert. Der Umbau ist am einfachsten, wenn Sie die neue Elektronik als Modul zum direkten Austausch der Glühbirne zusammenbauen, in die Fassung passen und Strom entnehmen. Sie werden wahrscheinlich den Motor trennen und möglicherweise ganz entfernen möchten.

Schritt 2: Zusammenbau der Elektronik

Das Foto zeigt das Endergebnis, bevor die Abdeckung ersetzt wird.

Die Elektronik besteht aus bis zu 3 Teilen:

Der Arduino- und Neopixel-Ring

und wenn Sie ein vorhandenes 12-V-AC-Netzteil verwenden:

• 1N4004 Gleichrichterdioden und Glättungskondensator
• DC-DC-Abwärtsregler.

Ich werde sie der Reihe nach beschreiben, aber überlegen Sie zuerst, wie Sie sie montieren, um sie anstelle der Glühbirne zu montieren.

Ich lötete ein 3-Pin-breites Stück Pin-Leiste, wobei der mittlere Pin an der Unterseite eines Stripboards entfernt wurde. Dieser passt in die Lampenfassung.

Ich stellte sicher, dass das Stripboard die gleiche Höhe wie die Glühbirne hatte und dass die Oberseite des Stripboards die gleiche Breite wie der Glühbirnendurchmesser hatte. Auf diese Weise könnte das Stripboard direkt die Glühbirne ersetzen, die oben mit dem Ring gehalten wird, der die Glühbirne hielt.

Schritt 3: Der Arduino- und Neopixel-Ring

Wenn Ihr Arduino ohne die fertig verlöteten Stiftleisten geliefert wird, können Sie es direkt auf das Stripboard montieren, indem Sie kurze Längen von blankem Draht durch die Pins des Arduino und durch das beidseitig verlötete Stripboard führen. Der Arduino Pro Mini benötigt zur Programmierung eine 6-polige Stiftleiste, die an die seriellen Port-Pads gelötet ist.

Sie müssen nur die +5V-, GND- und D8-Pins am Arduino anschließen, aber die Spuren auf dem Stripboard zwischen den beiden Pinreihen trotzdem aus Sicherheitsgründen schneiden. Auf diese Weise können Sie ein oder zwei weitere Pins löten, um sie zu sichern, ohne dass Kurzschlüsse entstehen.

Ich habe 3 Stücke dicken Kupferdraht verwendet, um sowohl den Neopixel-Ring zu unterstützen als auch ihn mit dem Stripboard zu verbinden.

Der Neopixel-Ring hat 4 Anschlüsse: Vcc, Gnd, D-In und D-Out. Wir verwenden nur die ersten 3 davon.

Nachdem Sie den Neopixel-Ring wie gezeigt montiert haben, verwenden Sie kurze Verbindungskabel, um Vcc mit dem Arduino +5V-Pin, Gnd mit dem Arduino Gnd-Pin und D-In mit dem Arduino-Pin D8 oder D1 zu verbinden, wenn Sie einen der verwenden ATTiny85-Boards.

Stellen Sie sicher, dass die Leiterbahnen, die Sie mit dem Neopixel-Ring gelötet haben, keine unerwünschten Verbindungen mit dem Arduino herstellen, und schneiden Sie sie bei Bedarf ab, um solche Verbindungen zu unterbrechen.

Schritt 4: Das Netzteil

Wenn Sie ein 5-V-Netzteil verwenden, müssen Sie nur den positiven Anschluss an Vcc / + 5 V und den negativen an Gnd am Arduino und am Neopixel-Ring anschließen, und Sie können zur Programmierung springen.

Die 12V AC-Versorgung muss zuerst mit 4 Dioden gleichgerichtet werden (zu DC), dann mit einem Elektrolytkondensator geglättet werden.

Ich montierte die Dioden und den Kondensator auf dem gleichen Stück Stripboard wie das Arduino. Auf den Fotos verlaufen die Kupferstreifen vertikal.

Montieren Sie die 4 Dioden wie abgebildet, abwechselnd herum. Das positive Ende jeder Diode ist mit einem weißen Band markiert. Schneiden Sie jeden der 4 Kupferstreifen zwischen den beiden Enden jeder Diode.

Die 12V Wechselspannung kommt durch die weißen Drähte von den Stiften, die in die Lampenfassung stecken. Am AC-Ende sind die Dioden in benachbarten Paaren verbunden, wie durch die weißen Linien gezeigt, wobei jeder AC-Eingangsdraht zu einem positiven und einem negativen Ende einer Diode führt.

Am anderen Ende sind die Dioden mit positiven Enden zusammen (rote Linien) und negativen Enden zusammen (blaue Linien) verbunden.

Löten Sie den Kondensator an die rot und blau markierten Streifen. Ich lötete es weiter oben auf der Platine und beugte dann die Leitungen, damit der Kondensator ordentlich über den Dioden sitzen kann.

Ganz wichtig: eine Seite des Kondensators ist negativ markiert (mit Minuszeichen). Das müssen Sie an den blau markierten Streifen anschließen!

Jetzt können Sie Rot und Blau an den positiven bzw. negativen Eingang des DC-DC-Abwärtswandlers anschließen.

Wenn Sie einen Abwärtswandler mit einstellbarem Ausgang verwenden, messen Sie die Ausgangsspannung unbedingt mit einem Multimeter und stellen Sie sie auf 5 V ein, bevor Sie weitermachen, da Sie sonst Ihren Arduino- und Neopixel-Ring beschädigen können.

Verbinden Sie schließlich die positiven und negativen Ausgänge des Konverters mit Vcc oder 5V und Gnd am Arduino- und Neopixel-Ring.

Sie können vielleicht einen kleinen DC-DC-Wandler mit den anderen Komponenten auf dem Stripboard montieren, aber meiner war zu groß, also musste ich ihn mit freien Kabeln verbinden und an ein paar bequemen Pfosten binden.

Schritt 5: Programmierung

Wenn Sie es noch nicht haben, müssen Sie die Arduino IDE herunterladen und installieren. Es ist kostenlos. Stellen Sie sicher, dass Sie die neueste Version haben (1.6.13 oder höher - einige frühere Versionen enthalten Fehler, die viel Zeit verschwendet haben).

Erstellen Sie in Ihrem Arduino-Ordner (standardmäßig unter Windows in Eigene Dateien) einen Ordner namens Neopix_colours3. Kopieren Sie die Datei Neopix_colurs3.ino in diesen Ordner.

Starten Sie nun die Arduino IDE und suchen Sie die Skizze Neopix_colours3 in Ihrem Skizzenbuch.

Wenn Sie ein ATTiny85-Board verwenden, ist möglicherweise kein Platz für die vollständige Skizze. Kommentieren Sie die Definition von FUNCTION_1 oder FUNCTION_2 am Anfang der Skizze aus. Alternativ können Sie möglicherweise die gesamte Skizze eindrücken, wenn Sie den Bootloader opfern und ihn mit einem anderen Arduino programmieren.

Wählen Sie unter Tools das von Ihnen verwendete Board aus (Pro Mini oder Nano oder was auch immer). Wenn Sie den Pro Mini verwenden, schließen Sie den FTDI-Adapter an den Arduino an (achten Sie darauf, dass er richtig herum ist) und stecken Sie ihn in einen USB-Anschluss Ihres Computers. Im Falle des Nano schließen Sie ihn einfach mit einem USB-Kabel an Ihren Computer an.

Gehen Sie auf Ihrem Computer in den Geräte-Manager - Ports (COM & LPT) und prüfen Sie, welcher COM-Port dem Arduino zugewiesen wurde. Stellen Sie dies unter Tools - Port ein.

Sie können nun die Skizze hochladen und überprüfen, ob sie funktioniert. Die Neopixel sind sehr hell, daher ist es eine gute Idee, ein Blatt Papier darüber zu legen, um Ihre Augen zu schützen, oder die Definition von BRILL in der Skizze vorübergehend von 255 auf 50 zu ändern.

Die Skizze, wie ich sie hochgeladen habe, beginnt mit Programm 1 und wechselt dann zufällig alle 5 - 10 Minuten zwischen den beiden Programmen. Wenn Sie das eine oder andere bevorzugen, finden Sie die Linie

Funktion = 1;

am Ende der setup()-Funktion. Ersetzen Sie die 1 durch -1 oder -2, um sie in Programm 1 oder Programm 2 zu sperren. Sie können die minimale und maximale Zeit (in Millisekunden) ändern, für die jedes Programm läuft, indem Sie die Definitionen von MNCHGTIME und MAXCHGTIME suchen und ändern.

Wenn Sie zufrieden sind, bauen Sie alles wieder zusammen, lehnen Sie sich zurück und genießen Sie!