Подарок на печатную плату на рождественскую елку: 7 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:04

Это было в середине сентября, когда я хотел сделать небольшой забавный проект. Поскольку приближалось Рождество, и я хотел подарить своей семье несколько домашних подарков, я решил сделать рождественскую елку.

Елка должна:

- должен быть энергоэффективным

- не более 10 * 10 см

- программируемый

- должен иметь основание, на котором размещается аккумулятор

- должен иметь более 1 режима работы

Я спроектировал печатную плату в Altium Designer, распечатал печатные платы на JLC, запрограммировал микроконтроллер atmel в Atmel Studio 7.0 и спроектировал 3D-модель в SolidWorks.

Шаг 1: План

Мой план состоит в том, чтобы спроектировать 2 печатных платы в форме рождественской елки.

Прежде чем приступить к работе над схемой, я выбрал микроконтроллер, блок питания, драйверы светодиодов…

В качестве микроконтроллера я использовал ATTINY85-20SU из-за его простоты (8 контактов).

Для питания микроконтроллеров и светодиодов я выбрал 3 батарейки АА.

Для переключения светодиодов выбрал МОП-транзисторы SI1012CR-T1-GE3.

Шаг 2: проектирование печатной платы

Сначала я сделал схему, затем макет печатной платы.

После того, как я выбрал микроконтроллер, я просмотрел техническое описание контроллера и его распиновку. Микроконтроллер должен иметь спящий режим и по крайней мере 4 контакта ввода / вывода для 3 МОП-транзисторов, по одному для каждого цвета (красный, желтый, зеленый) и кнопку. Attiny85 был идеальным.

Pin1 (RESET) - вывод сброса, куда я подключил резистор PULL UP 10 кОм (корпус 1206)

Контакт 2 - я использовал этот контакт для кнопки, каждый раз, когда я нажимал кнопку, контакт опускался на землю (поэтому я запрограммировал этот контакт как вход и использовал внутреннее подтягивание вверх)

Контакт 3 - в SCH1 я подключал этот контакт к штыревому разъему, но не использовал его.

Pin4 - Земля

Pin5 (MOSI) - идет к затвору mosfet Q3 для желтых светодиодов

Pin6 (MISO) - подключен к затвору mosfet Q2 для зеленых светодиодов

Pin7 (CLK) - подключен к затвору мосфета Q1 для красных светодиодов

Pin8 - Vcc

Паспорт МОП-транзистора:

На одном МОП-транзисторе 12 светодиодов (общая потребляемая мощность на 1 МОП-транзистор: P = I * U, P = 20 мА * 4,5 В = 90 мВт)

Я также добавил 6 переходных отверстий (2,54 мм друг от друга для программирования (заголовок 4 и заголовок 2 на SCH)).

После SCH я продолжил расставлять доску. Я вырезал форму елки, а затем раскладывал компоненты.

Я добавил два развязывающих конденсатора 100 пФ и 10 мкФ для стабилизации входного напряжения.

Резистор 100 кОм, который есть в SCH, я не использовал.

Я добавил файлы gerber для обеих плат.

Шаг 3: пайка

Я использовал старый паяльник, который у меня был.

Сначала я спаял все компоненты smd, затем все компоненты со сквозными отверстиями.

После пайки пришло время увлекательного программирования: D

Шаг 4: Программирование

Для программирования я использовал AVRISP mk2.

Поскольку вам нужен внешний источник питания для питания микроконтроллера и программатора, я подключил 5 В и заземление от Arduino Mega только для питания. Затем я подключил программатор к своей программируемой плате, к которой я подключился:

1 контакт (СБРОС) для СБРОСА

4-контактный (GND) к GND

5-контактный (MOSI) для MOSI

6-контактный (MISO) к MISO

7-контактный (CLK) к CLK

8-контактный (Vcc) к Vcc

Приложил программный код.

В коде, который я реализовал, ШИМ-контроль, спящий режим, прерывания…

Первый режим - это просто мигание всех светодиодов, во втором режиме я использовал ШИМ для изменения яркости (мне просто нужно немного настроить, чтобы сделать его более плавным, третий режим просто включает и выключает свет по шагам, четвертый режим - это просто сумасшедшее мигание (я использовал функцию pwm, как и во втором режиме), я называю это "фанковым" режимом: D

После нажатия кнопки запускается таймер, который отсчитывает 5 минут, а затем возвращается в спящий режим (в спящем режиме потребление энергии составляет примерно 2-6 мкА).

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ!!!

Перед тем, как запрограммировать свой attiny85 с помощью этой программы, вам необходимо отключить предохранитель на 8 МГц. потому что в противном случае ваш attiny85 будет работать только на 1 МГц

Шаг 5: Список компонентов

Я заказал компоненты для 12 рождественской елки, я добавил файл компонентов, которые я заказал у Farnell и Mouser, другие компоненты, которые я заказал с aliexpress:

- светодиоды

- Прототип печатной платы

- Женские заголовки

- Заголовки под прямым углом с наружной резьбой

- Нажмите на кнопки

- переключатель ВКЛ / ВЫКЛ

Amazon.de:

- аккумулятор

Шаг 6: 3D моделирование

Я не буду описывать, как я проектировал 3d модель для базы, но если хотите, можете написать мне в личку, и я пришлю вам файлы.

Я сделал отверстие для переключателя включения / выключения и кнопки.

Сначала я припаял несколько проводов к кнопке и переключателю, затем я расположил их и приклеил горячим клеем изнутри основания, затем вырезал перфорированные платы, спаял соединительные разъемы и провода вместе и приклеил горячим клеем все внутри основания..

Шаг 7: Резюме

Основная цель этого проекта заключалась в том, что я хотел удивить свою семью чем-то самодельным, это была мотивация, которая помогла мне завершить его.

Особая благодарность моим друзьям, которые помогли мне с этим проектом.

Я добавил файл Excel, где рассчитал, на сколько хватит заряда батареи (в идеальных условиях).

Если есть вопросы, оставьте комментарий.