Uppgradering av fibrotoptisk julgran: 5 steg (med bilder)

2025 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2025-01-23 15:11

Vi har haft en av de fiberoptiska julgranarna i några år. Basen innehåller en 12V halogenreflektorlampa och en färgad skiva som drivs av en motor placeras mellan glödlampan och trädets bas. Glödlampan och motorn drivs av en 12V AC "väggkub" nätadapter. Men färgerna tvättas ut och upprepas var tionde sekund eller så, och vissa människor med liknande träd tycker att motorn är lite bullrig. Det slog mig att vi kunde göra mycket bättre i denna dag och ålder!

Efter att ha ersatt lampan med en 7-pixel Neopixel-ring som drivs av en Arduino Pro Mini, behöver den inte längre den färgade disken eller motorn som driver den, och ger mycket mer intensiva färger med mindre el. Videon gör inte riktigt rättvisa åt färgerna - den höga kontrasten hos lysdioder mot vilken bakgrund som helst gör dem mycket svåra att fotografera effektivt

Arduino -skissen som jag har skrivit innehåller två program som alternerar var 5-10: e minut. I en följer alla Neopixels samma slumpmässiga färgsekvens, men var och en är något försenad från föregående, vilket ger en effekt av färger som sveper över trädet. I den andra bleknar alla 21 färgade lysdioder (en röd, en grön och en blå i varje Neopixel) slumpmässigt, vilket ger en mycket tilltalande show av intensiva och ständigt föränderliga färger.

Eftersom ditt träd sannolikt inte är detsamma som mitt och du kanske inte vill driva det på samma sätt kan jag inte ge detaljerade instruktioner för en komplett nybörjare, men förhoppningsvis lär du dig något i att anpassa dem till ditt träd.

Du kommer behöva:

• Adafruit Jewel Neopixel ring eller motsvarande från Fjärran Östern.
• Arduino Pro Mini eller Nano (det måste vara en 5V del)
• Om du använder Pro Mini, en FTDI USB till seriell adapter
• Stripboard, pin strip, lödkolv, löd, anslutningstråd etc.

Du kan använda en av ATTiny85 -korten (Trinket, Lily Tiny, Gemma) istället för Pro Mini eller Nano men den kanske inte har plats för hela skissen med båda programmen - se steg 5.

Om du återanvänder en spännande 12V nätadapter behöver du:

• 1N4004 likriktardioder - 4 av
• 1000uF 35V elektrolytkondensator
• 5V step-down switching regulator module (en baserad på LM2596-chipet borde göra), eller kannibalisera en gammal bilsatnav eller USB-laddare som levererar 5V som jag gjorde.

Annat:

Återanvänd en gammal 5V USB -laddare, till exempel en Apple- eller Blackberry -laddare, eller skaffa en ny

Steg 1: Demontera ditt träd

Som du kommer att se på bilderna har mitt träd en cirkulär bas som innehåller verken, med ett hål i toppen som tar själva trädet.

Det borde inte vara svårt att demontera basen. Min har helt enkelt 3 skruvar i botten. Ta bort dessa och locket kommer rakt av. Kontrollera att den fungerar på samma sätt som min, med en halogenreflektorlampa, en motor och en färgad skiva.

Ta bort glödlampan (2 skruvar håller en låsring) och den färgade skivan (säkrad med en enda mutter i spindelns ovansida).

Följ kablarna för att se hur det fungerar. Konverteringen är enklast om du kan montera den nya elektroniken som en modul för att direkt byta ut glödlampan, passa in och ta ström från dess uttag. Du kommer förmodligen att koppla bort motorn och kanske ta bort den helt.

Steg 2: Montering av elektroniken

Bilden visar slutresultatet innan du byter omslaget.

Elektroniken består av upp till 3 delar:

Arduino- och Neopixel -ringen

och om du använder en befintlig 12V nätadapter:

• 1N4004 likriktardioder och utjämningskondensator
• DC-DC steg-ner regulator.

Jag kommer att beskriva var och en, men överväg först hur du ska montera dem för att passa i stället för glödlampan.

Jag lödde en 3-stifts bred bit av stiftremsa med mittstiftet borttaget till botten av ett band. Denna passar in i glödlampan.

Jag såg till att bandplattan var samma höjd som lampan och att ovansidan av bandplattan var lika bred som glödlampans diameter. På så sätt kunde remsan direkt ersätta glödlampan, kvar i toppen med ringen som brukade behålla glödlampan.

Steg 3: Arduino- och Neopixelringen

Om din Arduino kommer utan att nålremsorna är lödda kan du montera den direkt på bandplattan, genom att köra korta längder av bar tråd genom stiften på Arduino och genom bandbrädan, lödda på båda sidor. Arduino Pro Mini behöver en 6-vägs stiftremsa som är lödd på seriella portkuddar för programmering.

Du behöver bara ansluta +5V-, GND- och D8 -stiften på Arduino, men klipp av spåren på bandplattan mellan de två stiften ändå för säkerhets skull. Det gör att du kan löda en eller två stift till för att säkra den utan att skapa några kortslutningar.

Jag använde 3 bitar av tjock koppartråd för att både stödja Neopixel -ringen och för att ansluta den till bandplattan.

Neopixelringen har 4 anslutningar: Vcc, Gnd, D-In och D-Out. Vi använder bara de tre första av dessa.

Efter att ha monterat Neopixel-ringen enligt bilden, använd korta anslutningstrådar för att ansluta Vcc till Arduino +5V-stiftet, Gnd till Arduino Gnd-stiftet och D-In till Arduino-stiftet D8 eller D1 om du använder en av ATTiny85 brädor.

Kontrollera att bandplatsledarna du lödde Neopixel -ringen för att inte göra oönskade anslutningar med Arduino, och skär dem om det behövs för att bryta sådana anslutningar.

Steg 4: Strömförsörjningen

Om du använder en 5V strömförsörjning behöver du bara ansluta den positiva anslutningen till Vcc/+5V och den negativa till Gnd på Arduino och Neopixel -ringen, och du kan hoppa framåt till programmering.

12V AC -strömförsörjningen måste först rättas till med 4 dioder (förvandlas till DC) och sedan slätas ut med en elektrolytkondensator.

Jag monterade dioderna och kondensatorn på samma remsa som Arduino. På bilderna löper kopparremsorna vertikalt.

Montera de 4 dioderna som visas, varannan väg. Den positiva änden av varje diod är markerad med ett vitt band. Skär var och en av de fyra kopparremsorna mellan de två ändarna av varje diod.

12V AC kommer in genom de vita ledningarna från stiften som ansluts till lampans uttag. Vid AC -änden är dioderna anslutna i angränsande par som visas med de vita linjerna, varje AC -ingångstråd går till en positiv ände och en negativ ände av en diod.

I den andra änden är dioderna anslutna med positiva ändar tillsammans (röda linjer) och negativa ändar tillsammans (blå linjer).

Löd kondensatorn till remsorna markerade rött och blått. Jag lödde det längre upp på brädet och böjde sedan ledningarna så att kondensatorn kunde sitta snyggt över dioderna.

Mycket viktigt: kondensatorns ena sida är markerad negativ (med minustecken). Du måste ansluta det till remsan markerad blå!

Nu kan du ansluta det röda och blåa till de positiva respektive negativa ingångarna för DC-DC-stegomvandlaren.

Om du använder en step-down-omvandlare med justerbar utgång, se till att mäta utspänningen med en multimeter och justera den till 5V innan du går vidare, annars kan du skada din Arduino- och Neopixel-ring.

Slutligen, anslut de positiva och negativa utgångarna från omvandlaren till Vcc eller 5V och Gnd på Arduino och Neopixel ringen.

Du kanske kan montera en liten DC-DC-omvandlare på bandplattan med de andra komponenterna, men min var för stor, så jag var tvungen att ansluta den med flygande ledningar och binda den till ett par praktiska stolpar.

Steg 5: Programmering

Om du inte redan har det måste du ladda ner och installera Arduino IDE. Det är gratis. Se till att du har den senaste versionen (1.6.13 eller senare - vissa tidigare versioner innehåller buggar som slösat bort mycket av min tid).

Skapa en mapp som heter Neopix_colours3 i din Arduino -mapp (som standard under Windows finns det i Mina dokument). Kopiera filen Neopix_colurs3.ino till den här mappen.

Starta nu Arduino IDE och hitta skissen Neopix_colours3 i din skissbok.

Om du använder en ATTiny85 -tavla kanske det inte finns plats för hela skissen. Kommentera definitionen av FUNCTION_1 eller FUNCTION_2 nära skissens början. Alternativt kan du kanske klämma in hela skissen om du offrar startladdaren och programmerar den med en annan Arduino.

Under Verktyg, välj det kort du använder (Pro Mini eller Nano, eller vad som helst). Om du använder Pro Mini, anslut FTDI -adaptern till Arduino (se till att den är rätt väg) och anslut den till en USB -port på din dator. När det gäller Nano ansluter du den helt enkelt till din dator med en USB -kabel.

Gå till Enhetshanteraren - portar (COM & LPT) på din dator och kontrollera vilken COM -port som har tilldelats Arduino. Ställ in detta under Verktyg - Port.

Du kan nu ladda upp skissen och kontrollera att den fungerar. Neopixels är mycket ljusa så det är en bra idé att lägga ett pappersark över dem för att skydda dina ögon, eller för att tillfälligt ändra definitionen av BRILL i skissen från 255 till 50.

Skissen som jag har laddat upp börjar med program 1 och växlar sedan slumpmässigt mellan de två programmen var 5 - 10 minuter. Om du föredrar det ena eller det andra, hitta linjen

funktion = 1;

i slutet av setup () -funktionen. Byt ut 1 mot -1 eller -2 för att låsa det i program 1 eller program 2. Du kan ändra minsta och högsta tid (i millisekunder) varje program körs genom att hitta och ändra definitionerna av MINCHGTIME och MAXCHGTIME.

När du är glad, sätt ihop allt igen, luta dig tillbaka och njut!