El árbol de Navidad abierto: 5 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

La Navidad nos rodea, básicamente durante todo el año.:)

Pero si quieres estar preparado cuando llegue el gran día, puedes seguir estas instrucciones y sorprender a tus seres queridos con un pequeño aparatito eléctrico.

The Open Xmas Tree es un pequeño proyecto que se remonta al pasado, a donde yo todavía estaba en la escuela y mi profesor de electricidad sugirió crear un pequeño PCB en forma de árbol de Navidad (hecho a mano) con un contador binario IC y algunos LED. Fue divertido, y si diseñó su PCB correctamente, sus LED parpadearon "aleatoriamente" alrededor del árbol, pero esto se volvió aburrido después de un tiempo porque, bueno, realmente no fue aleatorio en absoluto.

Después de muchos años, decidí volver a ver este circuito antiguo y crear uno mejor, con PCB producido profesionalmente, un temporizador 555 (para señal de reloj) y un contador de décadas CD4026, controlador LED de 7 segmentos., y cuando comencé a ensamblar los árboles, tuve la idea de mover esto aún más y crear un árbol parpadeante, que se puede programar para que sus corazones compitan.

Así es como llegamos aquí.

Ahora aquí están las instrucciones para crear su propio árbol de Navidad programable basado en Atmel ATTiny84A, que puede actualizar con una simple placa Arduino UNO como programador SPI. (pero no se preocupe, ya escribí un pequeño código agradable, con 8 patrones de parpadeo diferentes que puede descargar aquí).

Paso 1: pongámonos técnicos

El circuito funciona con una batería estándar de 9 V (creo que E Block).

Pero aquí está el problema: el chip Atmel solo puede tomar voltajes de entrada de hasta 5,5 V.

Entonces, primero necesitamos un regulador de voltaje, que nos proporcione 5 V seguros de la entrada de 9 V. La pieza que diseñé aquí puede suministrar hasta 150 mA, que es más que suficiente. Mis pruebas muestran que el circuito final realmente no supera los 30 mA en absoluto. (con pequeños LED de 3 mm)

Después de algunos condensadores de búfer, ahora podemos usar con seguridad el chip ATTiny.

Como puede ver, no todas sus patas están pobladas, pero bueno, es un chip barato, podemos salirse con la nuestra, solo necesitamos usar 7 patas para los LED y una para el botón que cambia los modos de parpadeo y la base de tiempo.. (¡o lo que sea que lo programes!) Además, podrías hacerlo con el ATTiny44 y probablemente también con el 24, pero la diferencia de precio es de alrededor de 10 centavos y de esta manera tendrás 8 K Flash para almacenar tu programa.

Para hacer esto realmente abierto, he enrutado las patas de reprogramación SPI del chip debajo del botón SW1 (designado como ISP para "programación en el sistema"), por lo que todo lo que necesita son 4 pines de 0.1 pulgadas, pegados con cinta adhesiva (bebé cama de uñas:)) y un programador SPI (como un Arduino Uno) para almorzar su propio código increíble en el árbol.

Cada LED tiene su propia resistencia limitadora de corriente de 1 K Ohm para mantenerlos seguros, pero si planea usar diferentes LED, es posible que desee pensar en este valor.

Lo siento por el interruptor de encendido S1, sé que a algunas personas no les gustará, pero esta es una parte barata, que resulta que tengo a mano. Podrías hacer pequeñas muescas en el PCB o cortar los dos pequeños pines debajo del interruptor, pero yo no hice nada de eso. Creo que el interruptor se puede soldar bien y se mantendrá firme en un ángulo, también hace que el cambio sea más cómodo al final.

También hice un pequeño soporte imprimible en 3D para el árbol, solo para evitar que se caiga una vez que se conecte la batería. Con el soporte, el peso de la batería sostiene todo el árbol verticalmente.

Paso 2: Cosas necesarias

Una fabricación de PCB. Sé que esto suena difícil, pero hoy tenemos un tono de compañías buenas y baratas para elegir. Yo personalmente uso JLCPCB porque la calidad de las placas es muy buena y son baratas. Puede recibir 10 de estos tableros en su hogar por menos de 10 dólares. Pero, por supuesto, puede utilizar cualquier fabricante que desee. Descargue los archivos Gerber adjuntos y envíelos para su fabricación. (También he exportado y subido un formato de archivo Altium, en caso de que desee modificar el árbol primero)

Habilidades de soldadura. Trabajar con piezas SMD puede ser frustrante, pero con un poco de fluidez y práctica, sus placas se verán mejor que cualquier otro dispositivo producido en masa.

Programación de un microcontrolador AVR. Utilizo un Arduino UNO para esto. Hay un gran instructivo sobre el proceso. Https://www.instructables.com/id/Arduino-Uno-to-Pr … PERO TENGA CUIDADO: este Instructible dice que debe configurar el mapeo de Pin en sentido antihorario. Si hace esto, el árbol NO funcionará. ¡Configúrelo para mapear en el sentido de las agujas del reloj!

Microcontrolador Atmel ATTiny84A.

Regulador de potencia Toshiba TA78L05F (TE12L, F)

Gorra SMD 1206. con 1 u F de capacidad

Gorra SMD 1206. con una capacidad de 0.33 u F

Gorra SMD 1206. con capacidad de 10 u F

Resistencia SMD 1206 1 K Ohm (7 de ellos)

Resistencia SMD 1206 10 K Ohm

LEDs THT (7 de ellos). Usé unos de 3 mm 2 m A

un botón C&K (PTS645SK43SMTR92LFS) pero cualquier botón con una huella de 6 mm * 6 mm debería funcionar

un interruptor de alimentación principal (AYZ0102AGRLC)

Terminal de batería de 9V

Adjunto puede encontrar una hoja de Excel con la lista de materiales (BOM) donde vinculé en la mayoría de las partes de la tienda web TME. EU, pero por supuesto puede usar cualquier proveedor y hacer siempre que la función y la huella estén bien.

Paso 3: Construyéndolo todo junto

Una vez que lo tenga todo en sus manos (la placa fabricada, todas las piezas, su soldador y tal vez un poco de T), puede comenzar aplicando un poco de flujo a la huella de los microcontroladores en la PCB.

Normalmente suelo soldar el ATTiny primero, porque es más fácil trabajar con él mientras tienes espacio en la placa.

Luego suelde todos los componentes pequeños. Resistencias, condensadores y finalmente el regulador. (Si los coloca y los mantiene presionados con la punta de sus pinzas, puede fijarlos con un poco de soldadura en la punta de su plancha. Esto debería mantenerlos en su lugar hasta que haga el otro lado correctamente, y luego vuelve al primer lado para terminar el trabajo)

Luego agregue el botón y el interruptor.

Ahora coloque el PCB en algo que lo sostenga sobre la mesa. Alrededor de 10 mm deberían estar bien, pero depende de la longitud que desee que tengan los cables LED. (Uso mi cortador lateral como soporte)

Inserte los LED de la parte posterior de la PCB y suéldelos con cuidado en el otro lado. Asegúrese de que no se doblen en ninguna dirección y tenga cuidado también con la polaridad.

Finalmente, corte los cables del conector de la batería de 9V a unos 40-50 mm y suéldelos. Primero asegúrese de tenerlos en la dirección correcta, en ambos sentidos de polaridad, y para que la batería se pueda conectar sin tensar los cables.

¡Buen trabajo! Usa tu taza de té ahora, ¡te lo has ganado!

A continuación, configure su programador SPI y conéctelo a los 4 pines sobre el microcontrolador.

Puede alimentar el árbol con una batería de 9 V ahora, pero asegúrese de conectar el cable de tierra de su programador y la placa. Simplemente conecte el GND de su programador a uno de los cables negativos del LED.

He marcado las almohadillas del programador con números de pin, pero esto podría ayudarlo con la conexión:

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

Descargue el archivo INO desde aquí y use su IDE de Arduino (o conviértalo a lo que quiera y utilícelo con diferentes programadores) para actualizar el controlador.

No olvide configurar la opción en Arduino IDE en "Grabar gestor de arranque". Esto es necesario para configurar el ATTiny para que funcione en 8 Mhz. Si no lo hace, su árbol de Navidad parpadeará muy lentamente, pero no se preocupe, siempre puede entrar y hacerlo de nuevo.

Debo admitir que programar el árbol con 4 pines pegados con cinta adhesiva no es algo fácil de hacer, pero sigue así, con un poco de práctica, puedes reprogramar tu árbol con la frecuencia que quieras.

Tan pronto como termine la programación, su árbol de Navidad debería comenzar a parpadear en el primer modo programado. (parpadeo aleatorio)

¡Gran trabajo! ¡Felicidades! ¡Ahora tienes tu propio Open Xmas Tree para jugar! Y no olvides terminar tu camiseta también.

Paso 4: Manual de usuario

Esto es lo que debería obtener al final:

Después de conectar la batería de 9 V, el árbol de Navidad se puede activar con el interruptor deslizante S1.

Comenzará en el primer modo de parpadeo, es decir, parpadeo aleatorio.

Para apagarlo nuevamente, simplemente invierta el interruptor S1.

Al presionar brevemente el botón SW1 en la parte superior, puede alternar entre estos modos preestablecidos:

1 - Parpadeo aleatorio 2 - Círculo con LED que cambian 3 - Círculo con LED que permanecen encendidos y retroceden 4 - Círculo con LED que permanecen encendidos 5 - Serpenteando alrededor del árbol 6 - Knight Rider:) 7 - Luz que cae con LED que cambian 8 - Luz que cae con LED que permanecen encendidos

Al presionar el botón SW1 durante más de 2 segundos, ingresa al modo de cambio de base de tiempo.

Aquí puede configurar el tiempo entre parpadeos. Puede ver que ha entrado en este modo, cuando solo 1 LED está parpadeando. Cada LED representa un tiempo de retardo diferente:

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

Puede avanzar en la configuración de tiempo presionando brevemente el botón SW1.

Cuando haya seleccionado el tiempo de retardo que le gustaría tener, presione y mantenga presionado el botón SW1 durante más de 2 segundos. Después de eso, el árbol volverá al último modo de ejecución con la nueva base de tiempo configurada.

Paso 5: ¿Adónde vamos ahora?

¡Todo depende de usted!

Tome el archivo INO y agregue nuevos modos de parpadeo o nuevas funciones.

¡Podrías intentar hacer una buena gestión del tiempo de pulso, atenuar los LED o crear un juego usando el botón o hacer lo que se te venga a la mente!

Toma el hardware y rediseñalo. Agrega un timbre para tocar melodías navideñas horriblemente molestas. Coloque más LED (siempre hay espacio para algunos LED más).

Y si cree que vale la pena compartir su creación, ¡hágalo!

No olvides que este es The Open Xmass Tree, ¡así que deja que todos lo disfruten!:)