Рождественские огни с Atmega328: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Приближается Рождество, и пора начать что-то с ним делать. В моем случае - наконец-то заканчиваю инструктаж про елочные гирлянды.

Идея здесь проста: возьмите несколько светодиодов разного цвета, подключите их к драйверу светодиодов параллельно (чтобы каждый из них управлялся индивидуально), получайте удовольствие. Это может показаться странным, учитывая всю необходимую проводку, но практика показала, что это работает намного лучше, чем ваши обычные светильники с их тусклыми жестко подключенными режимами и без каких-либо настроек. Проводка незаметна, светодиоды спрятаны в хвоях ели, все управляется ИК-пультом, дети и взрослые довольны.

Выглядит легко, но мне потребовалось несколько лет, чтобы закончить это и заставить работать на настоящем дереве. Я столкнулся с проблемами в некоторых неожиданных местах - например, с проводкой. Это руководство предназначено для того, чтобы помочь тем из вас, кто хочет сделать то же самое, не тратя месяцы на покупку различных вещей в сети методом проб и ошибок.

Проект рассчитан на людей с умеренным опытом, так как вам придется адаптировать его к своему оборудованию. Я давно сделал для этого специальную доску, придётся самому придумать. Или вы можете получить его у меня, но все же потребуются некоторые навыки пайки.

Что вам понадобится:

- Плата контроллера (Arduino или другой)

- Схема управления светодиодами. Рекомендуются драйверы светодиодов, но это можно сделать с помощью регистров сдвига и библиотеки ShiftPWM.

- Не менее 48 светодиодов разных цветов

- проволока 30AWG, не менее 100 метров

- Навыки пайки и программирования

- Немного времени и терпения

Я предоставлю свой набросок, но вам придется адаптировать его к своему устройству. АПОЛОГИЯ: Прошу прощения за качество изображений и видео, а также за саму статью. Они не так отполированы, как мне бы хотелось. Но среди семьи, работы и хобби я выбрал первых два. И мне нужно было опубликовать это руководство сейчас, пока еще есть время до гуляний.

Шаг 1. Подключение

Провода были для меня главной проблемой. С вашими базовыми китайскими лампами вы получите темно-зеленую проводку. Я надеялся найти такие же провода в Интернете - безрезультатно. Фактически, я потратил год на попытки, заказав дюжину разных видов, и наконец понял, что они на самом деле не имеют значения.

Дело в том, что ваша основная изготовленная гирлянда соединена последовательно. Отсюда возникают две проблемы:

а) Провода довольно толстые, так как они должны нести питание для всех светодиодов последовательно, и

б) Эти провода идут от одной ветки елки к другой на виду, перпендикулярно веткам.

Эти две проблемы требуют, чтобы проволока сливалась с листвой дерева (хвоей). И не совсем успешны в этом.

С учетом того, что я имел в виду (то есть каждый отдельный светодиод, имеющий свою собственную проводку, подключенный параллельно), все меняется:

а) Вы можете использовать очень тонкие провода, и

б) Они следуют за веткой, на которой светятся светодиоды, к стволу дерева, удаляясь от точки зрения зрителей, тем самым оставаясь практически невидимыми.

Бинго! Вам не нужен темно-зеленый цвет, вы можете использовать коричневый, чтобы слиться с ветвями, или даже голубой, как у меня, и он все равно будет невидимым.

Это то, что я действительно обнаружил, когда гирлянда была на месте. Оно работает.

Таким образом, вам понадобится тонкий провод 30AWG (например, этот), либо зеленый (то есть немного синего цвета), либо коричневый.

Шаг 2: светодиоды

В Интернете доступны наборы из 10 цветных светодиодов. Цвета: красный, оранжевый, желтый, болотно-зеленый, зеленый, синий, розовый, фиолетовый, холодный белый и теплый белый. Последние два интересны, так как с ними можно создавать эффекты серебра / золота, но это другая история. Остальные восемь в порядке, и количество очень удобное, учитывая, что драйверы светодиодов имеют 16 выходов. Я рекомендую 3-миллиметровые светодиоды: они довольно яркие, но при этом достаточно маленькие, чтобы прятаться в иголках.

Те, кто следит за моими рассуждениями, знают, что я немного одержим спектром, и вы можете видеть, что набор цветов не совсем согласован со спектром. Наиболее заметным является разрыв между зеленым и синим цветами.

Ну, во-первых, человеческий глаз не очень хорошо различает эти цвета; Нам лучше работать со всем, в чем есть хотя бы пятнышко красного цвета. Во-вторых, почти нет светодиодов, которые могли бы восполнить пробел. Конечно, на Aliexpress есть один поставщик голубых светодиодов, но они довольно дорогие (и я обнаружил их слишком поздно). Есть также куча мошенников, продающих простые зеленые светодиоды как «изумрудные»; не впадайте в это. Я обнаружил, что набор из 10 цветов довольно хорош; светодиоды действительно дают заметно разные цвета.

Если вам удастся найти эти голубые светодиоды по подходящей цене, я предлагаю вам заменить ими фиолетовые (поместив голубой между зеленым и синим). Пурпурные больше похожи на УФ, они не очень яркие, но могут делать кое-что интересное в темноте, если к ним приближается что-то белое. Таким образом, вы можете сделать на своей гирлянде отдельную ветку для придания магии и таинственности.

Шаг 3: Сборка

Припаивание светодиодов к проводам требует времени; высвободите день на это даже для маленькой гирлянды из 48 светодиодов. Вам понадобятся (помимо светодиодов и проводов):

- термоусадочная трубка 1,5 мм;

- термоусадочная трубка 2,5 мм;

- Обильное количество изюмного раствора;

и паяльник, разумеется.

Конец провода зачистить, обернуть вокруг ножки светодиода, нанести каплю раствора изюма, припаять. Повторите то же самое для второй ноги. Наденьте 1,5-миллиметровую трубку на первое паяное соединение и усадите, повторите для второго. Наденьте 2,5-миллиметровую трубку на обе ножки и усадите. Внутренняя усадка необходима для предотвращения коротких замыканий, а внешняя - для красивой внешности. Никакого хвата не требуется, так как полученная штуковина легкая, хвоя пихты ее довольно хорошо удержит. (Если ваше дерево искусственное, вам может понадобиться что-нибудь, чтобы светодиоды прилипли)

Делайте это группами по шесть штук, следите за спектром, не забывайте проверять, что светодиод работает, так как он может быть поврежден во время пайки, и не забудьте пометить анодный провод.

Что касается длины проводов, то я сделал их 50 см, и это немного короче даже для того маленького деревца, которое у меня было. Пришлось растягивать провода вместо того, чтобы наматывать их на ветки. К моему извинению, я намеревался сделать гирлянду из 96 светодиодов (кстати, до сих пор делаю), и это была ее верхняя половина. В любом случае, просто подумайте, что вы хотите, чтобы провод следовал за стержнем, а затем за ответвлением, выходящим из контроллера, и выберите соответствующую длину.

Шаг 4: Подключение контроллера

Я использовал свою плату UltiBlink SL, которая в основном была разработана с учетом этой задачи. Если у вас нет / заказывать один, вам придется сделать свой собственный. Макетная плата здесь не работает, поэтому придется что-то изобрести и припаять на макетной плате. Драйверы светодиодов лучше подходят для этой задачи, чем сдвиговые регистры (с библиотекой ShiftPWM), поскольку драйверы не требуют резисторов для каждого светодиода, поэтому меньше места, меньше отверстий, меньше пайки.

Обратите внимание, что я использовал версию Extension моей платы UltiBlink, ту, что без материала Arduino (то есть микроконтроллера) на задней панели. Я прикрепил плату микроконтроллера (круглый BlinkeyCore) к удлинителю. По правде говоря, сначала это не было задумано; эта гирлянда из 48 светодиодов должна была служить верхней частью гирлянды из 96 светодиодов, а нижняя гирлянда имела на борту MC. Тем не менее, это оказалось хорошо, так как а) я смог прикрепить доску прямо к стволу дерева с помощью простых резинок, и б) я смог легко снять плату контроллера, чтобы перезагрузить эскиз. Мне не нужно было буквально сидеть под елкой с блокнотом, как какой-нибудь придурковатый Санта. Таким образом, я предлагаю вам сделать что-то подобное, то есть отсоединить плату Arduino / MC от устройства.

Я подключил светодиоды к 48 выходам в 6 групп по 8 светодиодов в каждом: красный, оранжевый, желтый, болотно-зеленый, зеленый, синий, фиолетовый, розовый; повторить 5 раз. То есть выход 0 = красный, выход 1 = оранжевый, выход 2 = желтый и т. Д. В приведенном ниже эскизе для большей справедливости используется этот порядок. Убедитесь, что вы кладете их на дерево в том же порядке, по спирали вверх или вниз. Я также предлагаю попробовать разместить светодиоды одного цвета в более или менее вертикальных линиях (выше или ниже друг друга) - все это сделает эффекты намного лучше.

Наконец, следует учитывать энергопотребление. 48 светодиодов требуют около 1 А при 5 В, когда все они включены. Вы можете использовать USB-зарядное устройство, но оно должно быть действительно хорошим и проверенным, а не каким-то дешевым дерьмом с eBay, которое должно обеспечивать достаточно энергии, но не дает (например, белое на моих фотографиях, я заменил его позже). Из 96 светодиодов я собираюсь использовать два, по одному на каждую часть гирлянды, просто чтобы убедиться, что все работает так, как задумано. Другой возможный подход к этой проблеме заключается в программном обеспечении: если вы убедитесь, что в любой момент времени горят не более 25 светодиодов, вы сможете запустить это с любого зарядного устройства USB или даже порта USB вашего компьютера. Мой рисунок ниже - нет.

Шаг 5: ИК-управление

ИК довольно хорош и удобен для управления режимами на вашей гирлянде. К счастью, есть отличная библиотека IRLib, которая покрывает все потребности. Также ИК-приемник имеет очень простое подключение.

Существует множество инструкций по использованию ИК-пультов с Arduino, поэтому я не буду здесь вдаваться в подробности. Если вы не знакомы с этим, просто зарезервируйте вечер, чтобы сделать это, это не ракетостроение.

Однако необходимы некоторые примечания, чтобы упростить задачу:

1 - Существуют разные протоколы ИК-связи, один из которых у Philips является самым странным, а у Sony - наиболее логичным и простым в программировании. К счастью, самые дешевые пульты дистанционного управления используют пульт Sony.

2 - Если у вас где-то в гараже есть старые пульты, проверьте их, вполне возможно, они будут работать нормально. Раньше я использовал пульт от своего телевизора для управления одним из моих рождественских устройств, но это не лучшая идея, поскольку сигнал отражается от стен, поэтому он может переключать каналы или что-то еще на вашем телевизоре, пока вы управляете своей гирляндой. Лучше иметь специальный.

3 - Вот мой набросок, который я использую для сопоставления кнопок на новом пульте дистанционного управления, работающем по протоколу Sony. Он выгружает коды в монитор последовательного порта, оставляя вам просто копировать и вставлять их. Я копирую их в этот файл, который входит в основной эскиз гирлянды (ниже). Вполне возможно, что коды для стандартного пульта дистанционного управления (называемого «CarMP3» во включении) уже будут работать с вашим.

Шаг 6: набросок

Хорошо, этот скетч работает с платой моего дизайна (48 светодиодов). Это тоже довольно беспорядочно, так как я написал его в спешке, и у меня не было времени, чтобы его почистить / прокомментировать. Тем не менее, вы можете найти это полезным; не стесняйтесь брать из него нужные куски и делать все, что захотите. Самый простой способ - просто заменить все экземпляры функций библиотеки DMdriver своими. Всего их три: test.setPoint (int x, int y) устанавливает выходной #x в Y (Y является 16-битным числом); test.clearAll () устанавливает все выходы в ноль, а test.sendAll () обновляет информацию в драйвере светодиода (отправляет туда данные, одновременно изменяя состояния светодиодов). Даже без пульта он будет работать. После этого проверьте предыдущую часть этого руководства, сопоставьте кнопки на пульте дистанционного управления и поместите коды во включаемый файл.

Если вы являетесь счастливым обладателем UltiBlink, вы сможете запустить скетч прямо из коробки (у вас ведь есть библиотека DMdriver, верно?); не стесняйтесь обращаться ко мне, если что-то пойдет не так, адрес вы знаете.

Удачи, веселитесь, задавайте вопросы - я постараюсь на них ответить, с наступающим Рождеством и, надеюсь, скоро напишу что-нибудь новое!