Actualización del árbol de Navidad de fibra óptica: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Hemos tenido uno de esos árboles de Navidad de fibra óptica durante algunos años. La base contiene una bombilla reflectora halógena de 12V y un disco de color impulsado por un motor se coloca entre la bombilla y la base del árbol. La bombilla y el motor se alimentan mediante un adaptador de red de tipo "cubo de pared" de 12 V CA. Pero los colores se desvanecen y se repiten cada 10 segundos aproximadamente, y algunas personas con árboles similares encuentran el motor un poco ruidoso. ¡Me sorprendió que podríamos hacerlo mucho mejor en esta época!

Habiendo reemplazado la bombilla por un anillo Neopixel de 7 píxeles impulsado por un Arduino Pro Mini, ahora ya no necesita el disco de color o el motor que lo impulsa, y da colores mucho más intensos usando menos electricidad. El video no hace justicia a los colores: el alto contraste de los LED contra cualquier fondo hace que sea muy difícil fotografiarlos de manera efectiva.

El boceto de Arduino que he escrito incluye 2 programas que se alternan cada 5 a 10 minutos. En uno, todos los Neopixels siguen la misma secuencia aleatoria de colores, pero cada uno está ligeramente retrasado del anterior, dando un efecto de colores que se extienden por el árbol. En el otro, los 21 LED de colores (uno rojo, uno verde y uno azul en cada Neopixel) aparecen y desaparecen al azar, dando un espectáculo muy agradable de colores intensos y en continuo cambio.

Dado que es poco probable que su árbol sea el mismo que el mío y es posible que no desee alimentarlo de la misma manera, no puedo dar instrucciones detalladas para un principiante completo, pero espero que aprenda algo al adaptarlos a su árbol.

Necesitará:

• Anillo Adafruit Jewel Neopixel, o su equivalente en el Lejano Oriente.
• Arduino Pro Mini o Nano (debe ser una pieza de 5V)
• Si usa el Pro Mini, un adaptador FTDI USB a serie
• Tablero de tiras, tira de clavijas, soldador, soldadura, cable de conexión, etc.

Puede usar uno de los tableros ATTiny85 (Trinket, Lily Tiny, Gemma) en lugar del Pro Mini o Nano, pero es posible que no tenga espacio para el boceto completo con ambos programas; consulte el Paso 5.

Si reutiliza un adaptador de CA de 12 V existente, necesitará:

• Diodos rectificadores 1N4004 - 4 unidades
• Condensador electrolítico 1000uF 35V
• Módulo regulador de conmutación reductor de 5V (uno basado en el chip LM2596 debería ser suficiente), o canibalizar un viejo navegador por satélite o un cargador USB que entrega 5V como lo hice yo.

De lo contrario:

Reutilice un cargador USB de 5 V antiguo, como un cargador Apple o Blackberry, u obtenga uno nuevo

Paso 1: desmonte su árbol

Como verán en las imágenes, mi árbol tiene una base circular que contiene las obras, con un agujero en la parte superior que toma el árbol en sí.

No debería ser difícil desmontar la base. El mío simplemente tiene 3 tornillos en la parte inferior. Quítelos y la cubierta se desprenderá directamente. Compruebe que funciona igual que el mío, con una bombilla reflectora halógena, un motor y un disco de color.

Retire la bombilla (2 tornillos sujetan un anillo de retención) y el disco de color (asegurado con una sola tuerca en la parte superior del eje).

Siga el cableado para ver cómo funciona. La conversión es más fácil si puede ensamblar la nueva electrónica como un módulo para reemplazar directamente la bombilla, encajando y tomando energía de su zócalo. Probablemente desee desconectar el motor y quizás quitarlo por completo.

Paso 2: Montaje de la electrónica

La foto muestra el resultado final, antes de volver a colocar la funda.

La electrónica consta de hasta 3 partes:

El anillo Arduino y Neopixel

y si está utilizando un adaptador de red de 12 V CA existente:

• Diodos rectificadores 1N4004 y condensador de suavizado
• Regulador reductor DC-DC.

Describiré cada uno de ellos, pero primero, considere cómo los va a montar para que quepan en el lugar de la bombilla.

Soldé un trozo de tira de clavijas de 3 pines de ancho con el pasador del medio retirado a la parte inferior de un trozo de tablilla. Esto encaja en el casquillo de la bombilla.

Me aseguré de que el listón tuviera la misma altura que la bombilla y que la parte superior del listón tuviera el mismo ancho que el diámetro del bulbo. De esa manera, el tablero de listones podría reemplazar directamente la bombilla, retenida en la parte superior con el anillo que solía retener la bombilla.

Paso 3: El anillo Arduino y Neopixel

Si su Arduino viene sin las tiras de clavijas listas para soldar, puede montarlo directamente en el tablero, pasando trozos cortos de cable desnudo a través de los pines del Arduino y a través del tablero, soldados en ambos lados. El Arduino Pro Mini necesita una tira de clavijas de 6 vías soldada a las almohadillas del puerto serie para la programación.

Solo necesita conectar los pines + 5V, GND y D8 en el Arduino, pero corte las pistas en el tablero entre las dos filas de pines de todos modos, por seguridad. Eso le permitirá soldar uno o dos pines más para asegurarlo sin crear ningún cortocircuito.

Usé 3 pedazos de alambre de cobre grueso para sostener el anillo de Neopixel y para conectarlo al tablero.

El anillo Neopixel tiene 4 conexiones: Vcc, Gnd, D-In y D-Out. Solo usamos los primeros 3 de estos.

Una vez montado el anillo Neopixel como se muestra, use tramos cortos de cable de conexión para conectar Vcc al pin Arduino + 5V, Gnd al pin Arduino Gnd y D-In al pin Arduino D8, o D1 si está usando uno de los Tableros ATTiny85.

Verifique para asegurarse de que los conductores de la placa base que soldó el anillo de Neopixel no hacen conexiones no deseadas con el Arduino, y córtelos si es necesario para romper tales conexiones.

Paso 4: la fuente de alimentación

Si está utilizando una fuente de alimentación de 5V, todo lo que necesita hacer es conectar la conexión positiva a Vcc / + 5V y la negativa a Gnd en el Arduino y el anillo Neopixel, y puede pasar a Programación.

El suministro de 12 V CA debe rectificarse primero con 4 diodos (convirtiéndose en CC) y luego suavizarse con un condensador electrolítico.

Monté los diodos y el condensador en la misma placa que el Arduino. En las fotos, las tiras de cobre corren verticalmente.

Monte los 4 diodos como se muestra, de forma alterna. El extremo positivo de cada diodo está marcado con una banda blanca. Corta cada una de las 4 tiras de cobre entre los dos extremos de cada diodo.

La CA de 12V entra a través de los cables blancos de las clavijas que se conectan al portalámparas. En el extremo de CA, los diodos están conectados en pares adyacentes como se muestra en las líneas blancas, cada cable de entrada de CA va a un extremo positivo y un extremo negativo de un diodo.

En el otro extremo, los diodos están conectados con extremos positivos juntos (líneas rojas) y extremos negativos juntos (líneas azules).

Suelde el condensador a las tiras marcadas en rojo y azul. Lo soldé más arriba en la placa y luego doblé los cables para permitir que el capacitor se sentara ordenadamente sobre los diodos.

Muy importante: un lado del condensador está marcado como negativo (con signos menos). ¡Debes conectar eso a la tira marcada en azul!

Ahora puede conectar el rojo y el azul a las entradas positivas y negativas, respectivamente, del convertidor reductor CC-CC.

Si está utilizando un convertidor reductor con salida ajustable, asegúrese de medir el voltaje de salida con un multímetro y ajustarlo a 5 V antes de continuar o puede dañar su anillo Arduino y Neopixel.

Finalmente, conecte las salidas positivas y negativas del convertidor a Vcc o 5V y Gnd en el anillo Arduino y Neopixel.

Es posible que pueda montar un pequeño convertidor CC-CC en la placa con los otros componentes, pero el mío era demasiado grande, así que tuve que conectarlo con cables voladores y atarlo a un par de postes convenientes.

Paso 5: programación

Si aún no lo tiene, debe descargar e instalar el IDE de Arduino. Es gratis. Asegúrese de tener la última versión (1.6.13 o posterior; algunas versiones anteriores contienen errores que me hicieron perder mucho tiempo).

En su carpeta Arduino (de forma predeterminada en Windows, esto está en Mis documentos) cree una carpeta llamada Neopix_colours3. Copie el archivo Neopix_colurs3.ino en esta carpeta.

Ahora inicie el IDE de Arduino y ubique el boceto Neopix_colours3 en su cuaderno de bocetos.

Si está utilizando una placa ATTiny85, es posible que no haya espacio para el boceto completo. Comente la definición de FUNCTION_1 o FUNCTION_2 cerca del inicio del boceto. Alternativamente, puede exprimir todo el boceto si sacrifica el gestor de arranque y lo programa con otro Arduino.

En Herramientas, seleccione la placa que está utilizando (Pro Mini o Nano, o lo que sea). Si está utilizando el Pro Mini, conecte el adaptador FTDI al Arduino (asegúrese de que sea el camino correcto) y conéctelo a un puerto USB de su computadora. En el caso del Nano simplemente conéctelo a su computadora con un cable USB.

En su computadora, vaya al Administrador de dispositivos - puertos (COM y LPT) y verifique qué puerto COM se ha asignado al Arduino. Establezca esto en Herramientas - Puerto.

Ahora puede cargar el boceto y comprobar que funciona. Los Neopixels son muy brillantes, por lo que es una buena idea colocar una hoja de papel sobre ellos para proteger sus ojos, o cambiar temporalmente la definición de BRILL en el boceto de 255 a 50.

El boceto que he subido comienza con el programa 1 y luego cambia entre los dos programas al azar cada 5 a 10 minutos. Si prefieres uno u otro, busca la línea

función = 1;

al final de la función de configuración (). Reemplace el 1 por -1 o -2 para bloquearlo en el programa 1 o en el programa 2. Puede cambiar los tiempos mínimos y máximos (en milisegundos) de ejecución de cada programa buscando y alterando las definiciones de MINCHGTIME y MAXCHGTIME.

Cuando estés feliz, vuelve a armar todo, siéntate y disfruta.