Atualização da árvore de natal Fibreoptic: 5 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Há alguns anos que temos uma daquelas árvores de Natal de fibra ótica. A base contém uma lâmpada reflectora de halogéneo de 12 V e um disco colorido movido por um motor é colocado entre a lâmpada e a base da árvore. A lâmpada e o motor são alimentados por um adaptador de rede do tipo "cubo de parede" de 12 VCA. Mas as cores são desbotadas e se repetem a cada 10 segundos ou mais, e algumas pessoas com árvores semelhantes acham o motor um pouco barulhento. Percebi que poderíamos fazer muito melhor nos dias de hoje!

Tendo substituído a lâmpada por um anel de Neopixel de 7 pixels acionado por um Arduino Pro Mini, agora não precisa mais do disco colorido ou do motor que o aciona, e dá cores muito mais intensas usando menos eletricidade. O vídeo realmente não faz justiça às cores - o alto contraste dos LEDs contra qualquer fundo torna-os muito difíceis de fotografar com eficácia

O esboço do Arduino que escrevi incorpora 2 programas que se alternam a cada 5 a 10 minutos. Em um, todos os Neopixels seguem a mesma sequência aleatória de cores, mas cada um está ligeiramente atrasado em relação ao anterior, dando um efeito de cores que varrem a árvore. No outro, todos os 21 LEDs coloridos (um vermelho, um verde e um azul em cada Neopixel) aparecem e desaparecem aleatoriamente, dando um show muito agradável de cores intensas e em constante mudança.

Já que é improvável que sua árvore seja igual à minha e você pode não querer alimentá-la da mesma forma, não posso dar instruções detalhadas para um iniciante completo, mas espero que você aprenda algo para adaptá-las à sua árvore.

Você vai precisar de:

• Anel Adafruit Jewel Neopixel, ou equivalente do Extremo Oriente.
• Arduino Pro Mini ou Nano (precisa ser uma peça 5V)
• Se você usar o Pro Mini, um adaptador FTDI USB para serial
• Stripboard, tira de pinos, ferro de solda, solda, fio de conexão, etc.

Você pode usar uma das placas ATTiny85 (Trinket, Lily Tiny, Gemma) em vez da Pro Mini ou Nano, mas pode não haver espaço para o esboço completo com ambos os programas - consulte a Etapa 5.

Se você reutilizar um adaptador de 12 V CA existente, você precisará de:

• 1N4004 diodos retificadores - 4 desligados
• Capacitor eletrolítico 1000uF 35V
• Módulo regulador de comutação abaixador de 5V (um baseado no chip LM2596 deve servir), ou canibalize um satnav de carro antigo ou carregador USB fornecendo 5V como eu fiz.

De outra forma:

Reutilize um carregador USB de 5 V antigo, como um carregador Apple ou Blackberry, ou adquira um novo

Etapa 1: desmonte sua árvore

Como você verá pelas fotos, minha árvore tem uma base circular contendo as obras, com um furo no topo que tira a própria árvore.

Não deve ser difícil desmontar a base. O meu simplesmente tem 3 parafusos na parte inferior. Remova-os e a tampa sai imediatamente. Verifique se funciona igual ao meu, com lâmpada refletor de halogênio, motor e disco colorido.

Remova a lâmpada (2 parafusos prendem um anel de retenção) e o disco colorido (preso com uma única porca na parte superior do fuso).

Acompanhe a fiação para ver como funciona. A conversão é mais fácil se você puder montar a nova eletrônica como um módulo para substituir diretamente a lâmpada, encaixando e retirando energia de seu soquete. Você provavelmente desejará desconectar o motor e talvez removê-lo por completo.

Etapa 2: montagem dos eletrônicos

A foto mostra o resultado final, antes de recolocar a capa.

A eletrônica compreende até 3 partes:

O anel Arduino e Neopixel

e se você estiver usando um adaptador de alimentação de 12 V CA existente:

• 1N4004 diodos retificadores e capacitor de suavização
• Regulador abaixador DC-DC.

Descreverei cada um, mas primeiro, considere como você vai montá-los para caber no lugar da lâmpada.

Eu soldava um pedaço de tira de pino de 3 pinos com o pino do meio removido para a parte inferior de um pedaço de stripboard. Isso se encaixa no soquete da lâmpada.

Assegurei-me de que o stripboard tinha a mesma altura da lâmpada e que a parte superior do stripboard tinha a mesma largura que o diâmetro da lâmpada. Dessa forma, o stripboard poderia substituir diretamente a lâmpada, retida na parte superior pelo anel que servia para reter a lâmpada.

Etapa 3: o Arduino e o anel de Neopixel

Se o seu Arduino vier sem as tiras de pinos soldadas, você poderá montá-lo diretamente no stripboard, passando pequenos fios desencapados pelos pinos do Arduino e pelo stripboard, soldados em ambos os lados. O Arduino Pro Mini precisa de uma tira de pino de 6 vias soldada aos pads da porta serial para programação.

Você só precisa conectar os pinos + 5V, GND e D8 no Arduino, mas corte as trilhas no stripboard entre as duas fileiras de pinos, por segurança. Isso permitirá que você solde mais um ou dois pinos para prendê-lo sem criar nenhum curto-circuito.

Usei 3 pedaços de fio de cobre grosso para apoiar o anel de Neopixel e para conectá-lo ao stripboard.

O anel Neopixel possui 4 conexões: Vcc, Gnd, D-In e D-Out. Usamos apenas os 3 primeiros.

Tendo montado o anel Neopixel conforme mostrado, use fios de conexão curtos para conectar Vcc ao pino Arduino + 5V, Gnd ao pino Gnd do Arduino e D-In ao pino D8 do Arduino ou D1 se você estiver usando um dos Placas ATTiny85.

Verifique se os condutores do stripboard em que você soldou o anel de Neopixel não fazem conexões indesejadas com o Arduino e corte-os, se necessário, para quebrar tais conexões.

Etapa 4: a fonte de alimentação

Se você estiver usando uma fonte de alimentação de 5 V, tudo o que você precisa fazer é conectar a conexão positiva a Vcc / + 5 V e a negativa a Gnd no Arduino e no anel de Neopixel, e você pode pular para a Programação.

A alimentação de 12 V CA primeiro deve ser retificada com 4 diodos (transformando-se em CC) e, em seguida, suavizada com um capacitor eletrolítico.

Montei os diodos e o capacitor no mesmo pedaço de stripboard do Arduino. Nas fotos, as tiras de cobre correm verticalmente.

Monte os 4 diodos conforme mostrado, em círculos alternados. A extremidade positiva de cada diodo é marcada com uma faixa branca. Corte cada uma das 4 tiras de cobre entre as duas extremidades de cada diodo.

A 12V AC entra pelos fios brancos dos pinos que se conectam ao soquete da lâmpada. Na extremidade CA, os diodos são conectados em pares adjacentes, conforme mostrado pelas linhas brancas, cada fio de entrada CA indo para uma extremidade positiva e uma extremidade negativa de um diodo.

Na outra extremidade, os diodos são conectados com as pontas positivas juntas (linhas vermelhas) e as pontas negativas juntas (linhas azuis).

Solde o capacitor nas tiras marcadas em vermelho e azul. Eu o soldei mais acima na placa e dobrei os fios para permitir que o capacitor se encaixasse perfeitamente sobre os diodos.

Muito importante: um lado do capacitor está marcado como negativo (com sinais de menos). Você deve conectá-lo à faixa marcada em azul!

Agora você pode conectar o vermelho e o azul às entradas positiva e negativa, respectivamente, do conversor abaixador DC-DC.

Se você estiver usando um conversor abaixador com saída ajustável, certifique-se de medir a tensão de saída com um multímetro e ajuste-o para 5 V antes de prosseguir ou você pode danificar seu Arduino e anel de Neopixel.

Finalmente, conecte as saídas positiva e negativa do conversor ao Vcc ou 5V e o Gnd no anel Arduino e Neopixel.

Você pode ser capaz de montar um pequeno conversor DC-DC no stripboard com os outros componentes, mas o meu era muito grande, então eu tive que conectá-lo com cabos suspensos e amarrá-lo a alguns postes convenientes.

Etapa 5: Programação

Se ainda não tiver feito isso, você precisará baixar e instalar o IDE do Arduino. É grátis. Certifique-se de ter a versão mais recente (1.6.13 ou posterior - algumas versões anteriores contêm bugs que desperdiçaram muito do meu tempo).

Em sua pasta Arduino (por padrão no Windows está em Meus Documentos), crie uma pasta chamada Neopix_colours3. Copie o arquivo Neopix_colurs3.ino para esta pasta.

Agora inicie o IDE do Arduino e localize o esboço Neopix_colours3 em seu caderno de esboços.

Se você estiver usando uma placa ATTiny85, pode não haver espaço para o esboço completo. Comente a definição de FUNCTION_1 ou FUNCTION_2 perto do início do esboço. Alternativamente, você pode espremer todo o esboço se sacrificar o bootloader e programá-lo usando outro Arduino.

Em Ferramentas, selecione a placa que você está usando (Pro Mini ou Nano, ou qualquer outro). Se você estiver usando o Pro Mini, conecte o adaptador FTDI ao Arduino (certifique-se de que está do jeito certo) e conecte-o a uma porta USB do seu computador. No caso do Nano basta conectá-lo ao computador com um cabo USB.

Em seu computador, acesse o Gerenciador de Dispositivos - portas (COM e LPT) e verifique qual porta COM foi atribuída ao Arduino. Defina isso em Ferramentas - Porta.

Agora você pode carregar o esboço e verificar se funciona. Os Neopixels são muito brilhantes, então é uma boa ideia colocar uma folha de papel sobre eles para proteger seus olhos ou alterar temporariamente a definição de BRILL no esboço de 255 para 50.

O esboço conforme carreguei começa com o programa 1 e, em seguida, alterna entre os dois programas aleatoriamente a cada 5 a 10 minutos. Se você preferir um ou outro, encontre a linha

função = 1;

no final da função setup (). Substitua 1 por -1 ou -2 para travá-lo no programa 1 ou no programa 2. Você pode alterar os tempos mínimo e máximo (em milissegundos) que cada programa executa, encontrando e alterando as definições de MINCHGTIME e MAXCHGTIME.

Quando estiver feliz, junte tudo de novo, relaxe e divirta-se!