Der offene Weihnachtsbaum - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Weihnachten ist überall um uns herum, im Grunde das ganze Jahr über.:)

Aber wenn Sie vorbereitet sein möchten, wenn der große Tag kommt, können Sie diese Anweisungen befolgen und Ihre Lieben mit einem netten kleinen Elektro-Gizmo überraschen.

Der Open Xmas Tree ist ein kleines Projekt, das weit in die Vergangenheit zurückreicht, als ich noch in der Schule war und mein Elektriklehrer vorschlug, eine kleine weihnachtsbaumförmige Platine (handgefertigt) mit einem binären Zähler-IC und einigen LEDs zu erstellen. Es hat Spaß gemacht, und wenn Sie Ihre Leiterplatte richtig entworfen haben, blinkten Ihre LEDs "zufällig" um den Baum herum, aber das wurde nach einer Weile langweilig, weil es wirklich nicht zufällig war.

Nach vielen Jahren habe ich mich entschieden, diese alte Schaltung noch einmal zu überprüfen und eine bessere zu erstellen, mit professionell produzierter Platine, einem 555-Timer (für Taktsignal) und einem CD4026-Dekadenzähler, 7-Segment-LED-Treiber. Das Layout war fertig, und als ich anfing, die Bäume zusammenzubauen, hatte ich die Idee, dies noch weiter zu verschieben und einen blinkenden Baum zu schaffen, der nach Herzenslust programmiert werden kann.

So sind wir hierher gekommen.

Hier nun die Anleitung zum Erstellen Ihres eigenen, programmierbaren Weihnachtsbaums auf Basis des Atmel ATTiny84A, den Sie mit einem einfachen Arduino UNO-Board als SPI-Programmierer aufrüsten können. (Aber keine Sorge, ich habe schon einen netten kleinen Code geschrieben, mit 8 verschiedenen Blinkmustern, den ihr hier herunterladen könnt.)

Schritt 1: Kommen wir zur Technik

Die Schaltung wird von einer Standard-9-V-Batterie gespeist (E-Block, glaube ich).

Aber hier ist der Haken: Der Atmel-Chip kann nur Eingangsspannungen bis zu 5,5 V aufnehmen.

Zuerst brauchen wir also einen Spannungsregler, der uns sichere 5 V aus dem 9-V-Eingang liefert. Das hier entworfene Teil kann bis zu 150 mA liefern, was mehr als genug ist. Meine Tests zeigen, dass der Endstromkreis nicht wirklich über 30 mA aufnimmt. (mit kleinen 3mm LEDs)

Nach einigen Pufferkondensatoren können wir nun den ATTiny-Chip sicher verwenden.

Wie Sie sehen, sind nicht alle Beine bestückt, aber hey, es ist ein billiger Chip, damit können wir durchkommen. Wir brauchen nur 7 Beine für die LEDs und einen für den Knopf, der die Blinkmodi und die Zeitbasis ändert. (oder wie auch immer Sie es programmieren!) Sie könnten es auch mit dem ATTiny44 und wahrscheinlich auch 24 erledigen, aber der Preisunterschied beträgt etwa 10 Cent und auf diese Weise haben Sie 8 K Flash zum Speichern Ihres Programms.

Um dies wirklich offen zu machen, habe ich die SPI-Neuprogrammierungsbeine des Chips unter der SW1-Taste (bezeichnet als ISP für "in Systemprogrammierung") herausgeführt Nagelbett:)) und einen SPI-Programmierer (wie ein Arduino Uno), um Ihren eigenen fantastischen Code auf dem Baum zu essen.

Jede LED hat einen eigenen Strombegrenzungswiderstand von 1 K Ohm, um sie zu schützen. Wenn Sie jedoch verschiedene LEDs verwenden möchten, sollten Sie über diesen Wert nachdenken.

Tut mir leid wegen des S1-Netzschalters, ich weiß, dass es einigen Leuten nicht gefallen wird, aber das ist ein billiges Teil, das ich zufällig in der Nähe habe. Sie könnten kleine Einkerbungen in die Platine machen oder die beiden kleinen Stifte unter dem Schalter abschneiden, aber ich habe nichts davon getan. Ich denke, der Schalter lässt sich gut anlöten und er wird stark in einem Winkel stehen, was das Schalten am Ende auch angenehmer macht.

Ich habe auch einen 3D-druckbaren kleinen Ständer für den Baum gemacht, nur damit er nicht umfällt, wenn die Batterie angeschlossen ist. Mit dem Ständer hält das Gewicht des Akkus den ganzen Baum senkrecht.

Schritt 2: Benötigte Dinge

Eine Leiterplattenfertigung. Ich weiß, das klingt hart, aber heute haben wir eine Menge guter und billiger Unternehmen zur Auswahl. Ich persönlich benutze JLCPCB, weil die Platinenqualität wirklich gut ist und sie billig sind. Sie können sich 10 dieser Boards für unter 10 Euro nach Hause liefern lassen. Aber natürlich können Sie jeden beliebigen Hersteller verwenden. Laden Sie die angehängten Gerber-Dateien herunter und senden Sie sie zur Fertigung. (Ich habe auch ein Altium-Dateiformat exportiert und hochgeladen, falls Sie den Baum zuerst ändern möchten)

Lötkenntnisse. Die Arbeit mit SMD-Teilen kann frustrierend sein, aber mit ein wenig Fluss und Übung werden Ihre Platinen besser aussehen als jedes massenproduzierte Gerät auf dem Markt.

Programmierung eines AVR-Mikrocontrollers. Ich verwende dafür ein Arduino UNO. Es gibt eine großartige Anleitung über den Prozess. https://www.instructables.com/id/Arduino-Uno-to-Pr…ABER AUFGEPASST: Dieses Instructible sagt, dass Sie die Pin-Zuordnung auf den Uhrzeigersinn einstellen sollten. Wenn Sie dies tun, wird der Baum NICHT funktionieren. Stellen Sie es auf die Karte im Uhrzeigersinn ein!

Atmel ATTiny84A Mikrocontroller.

Toshiba TA78L05F(TE12L, F) Leistungsregler

SMD 1206 Kappe. mit 1 u F Kapazität

SMD 1206 Kappe. mit 0,33 u F Kapazität

SMD 1206 Kappe. mit 10 u F Kapazität

SMD 1206 Widerstand 1 K Ohm (7 davon)

SMD 1206 Widerstand 10 K Ohm

THT-LEDs (7 davon). Ich habe 3mm 2 m A verwendet

eine C&K-Taste (PTS645SK43SMTR92LFS), aber jede Taste mit einer Grundfläche von 6 mm * 6 mm sollte dies tun

ein Hauptnetzschalter (AYZ0102AGRLC)

9V Batterieklemme

Anbei finden Sie eine Excel-Tabelle mit der Stückliste (BOM), in der ich die meisten Teile aus dem TME. EU-Webshop verlinkt habe, aber Sie können natürlich jeden Anbieter verwenden und machen, solange die Funktion und der Footprint in Ordnung sind.

Schritt 3: Alles zusammen bauen

Sobald Sie alles in Ihren Händen haben (die hergestellte Platine, alle Teile, Ihren Lötkolben und vielleicht ein T-Stück), können Sie damit beginnen, etwas Flussmittel auf die Mikrocontroller-Grundfläche auf der Platine aufzutragen.

Normalerweise löte ich den ATTiny zuerst ein, weil es einfacher ist, damit zu arbeiten, während Sie Platz auf der Platine haben.

Löten Sie dann alle kleinen Komponenten auf. Widerstände, Kondensatoren und schließlich der Regler. (Wenn Sie sie platzieren und mit der Pinzettenspitze festhalten, können Sie sie mit etwas Lötzinn an der Spitze Ihres Bügeleisens befestigen. Dies sollte sie an Ort und Stelle halten, bis Sie die andere Seite richtig machen, und dann komm zurück zur ersten Seite, um den Job zu beenden)

Als nächstes fügen Sie die Schaltfläche und den Schalter hinzu.

Legen Sie nun die Platine auf etwas, das sie über dem Tisch hält. Etwa 10 mm sollten in Ordnung sein, aber es hängt davon ab, wie lang Sie Ihre LED-Leitungen haben möchten. (Ich benutze meinen Seitenschneider als Unterstützung)

Setzen Sie die LEDs von der Rückseite der Platine ein und löten Sie sie auf der anderen Seite vorsichtig ein. Achten Sie darauf, dass sie sich in keine Richtung verbiegen und achten Sie auch auf die Polarität.

Zum Schluss schneiden Sie Ihre 9V Batterieanschlusskabel auf ca. 40-50 mm ab und löten sie ein. Achten Sie zuerst darauf, dass sie richtig herum liegen, sowohl in der Polarität als auch so, dass die Batterie ohne Belastung der Kabel angeschlossen werden kann.

Gut gemacht! Nutze jetzt deine Tasse Tee, du hast sie dir verdient!

Als nächstes richten Sie Ihren SPI-Programmierer ein und verbinden ihn mit den 4 Pins über dem Mikrocontroller.

Sie können den Baum jetzt mit einer 9-V-Batterie versorgen, aber stellen Sie sicher, dass Sie das Massekabel Ihres Programmiergeräts und der Platine anschließen. Klemmen Sie einfach die GND Ihres Programmierers an eine der negativen Leitungen der LED.

Ich habe die Programmierpads mit Pin-Nummern markiert, aber dies könnte Ihnen beim Anschluss helfen:

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

Laden Sie die INO-Datei von hier herunter und verwenden Sie Ihre Arduino-IDE (oder konvertieren Sie sie in alles, was Sie möchten und verwenden Sie sie mit verschiedenen Programmierern), um den Controller zu flashen.

Vergessen Sie nicht, die Option in der Arduino IDE auf "Bootloader brennen" zu setzen. Dies wird benötigt, um den ATTiny so einzustellen, dass er mit 8 Mhz arbeitet. Wenn dies nicht geschieht, blinkt Ihr Weihnachtsbaum sehr langsam, aber keine Sorge, Sie können jederzeit hineingehen und es erneut tun.

Ich muss zugeben, dass die Programmierung des Baumes mit 4 zusammengeklebten Pins nicht einfach ist, aber bleiben Sie dabei, mit ein wenig Übung können Sie Ihren Baum so oft neu programmieren, wie Sie möchten.

Sobald die Programmierung abgeschlossen ist, sollte Ihr Weihnachtsbaum im ersten programmierten Modus zu blinken beginnen. (zufälliges Blinken)

Gut gemacht! Herzliche Glückwünsche! Jetzt hast du deinen eigenen Open Xmas Tree zum Herumspielen!Und vergiss nicht, auch dein Tee fertig zu machen.

Schritt 4: Benutzerhandbuch

Hier ist, was Sie am Ende erhalten sollten:

Nachdem Sie die 9 V Batterie angeschlossen haben, kann der Weihnachtsbaum mit dem Schiebeschalter S1 aktiviert werden.

Es beginnt im 1. Blinkmodus, nämlich zufälliges Blinken.

Um es wieder auszuschalten, kehren Sie einfach den Schalter S1 um.

Durch kurzes Drücken der Taste SW1 auf der Oberseite können Sie zwischen diesen voreingestellten Modi wechseln:

1 - Zufälliges Blinken2 - Kreis mit wechselnden LEDs3 - Kreis mit LEDs, die an bleiben und zurückgehen4 - Kreis mit LEDs, die an bleiben5 - Um den Baum schlängeln6 - Knight Rider:)7 - Fallendes Licht mit wechselnden LEDs8 - Fallendes Licht mit eingeschalteten LEDs

Durch längeres Drücken der Taste SW1 für dann 2 Sekunden gelangen Sie in den Zeitbasis-Änderungsmodus.

Hier können Sie die Zeit zwischen dem Blinken einstellen. Sie sehen, dass Sie in diesen Modus gelangt sind, wenn nur 1 LED blinkt. Jede LED steht für eine andere Verzögerungszeit:

LED 1 - 250 msLED 7 - 500 msLED 6 - 750 msLED 5 - 1000 msLED 4 - 100 msLED 3 - 150 msLED 2 - 200 ms

Durch kurzes Drücken der Taste SW1 können Sie in der Zeiteinstellung vorwärts gehen.

Wenn Sie die gewünschte Verzögerungszeit ausgewählt haben, halten Sie die Taste SW1 länger als 2 Sekunden gedrückt. Danach kehrt der Baum in den letzten Betriebsmodus mit der neuen eingestellten Zeitbasis zurück.

Schritt 5: Wohin gehen wir jetzt?

Es hängt alles von dir ab!

Nehmen Sie die INO-Datei und fügen Sie neue Blinkmodi oder neue Funktionen hinzu.

Sie könnten versuchen, ein feines Pulszeitmanagement zu machen, die LEDs zu dimmen oder ein Spiel mit der Taste zu erstellen oder alles zu tun, was Ihnen in den Sinn kommt!

Nehmen Sie die Hardware und gestalten Sie sie neu. Fügen Sie einen Summer hinzu, um schrecklich nervige Weihnachtsmelodien zu spielen. Legen Sie mehr LEDs aus (es ist immer Platz für weitere LEDs).

Und wenn Sie der Meinung sind, dass Ihre Kreation es wert ist, geteilt zu werden, tun Sie es bitte!

Vergiss nicht, dass dies The Open Xmass Tree ist, also lass es alle genießen!:)