Luzes de Natal com Atmega328: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

O Natal está chegando e é hora de começar a fazer algo a respeito. No meu caso - finalmente terminando o instrutivo sobre as luzes da minha árvore de Natal.

A ideia aqui é simples: pegue um punhado de LEDs de cores diferentes, conecte-os ao driver de LED em paralelo (tornando cada um individualmente controlável), divirta-se. Isso pode parecer estranho, considerando toda a fiação necessária, mas a prática mostrou que funciona muito melhor do que as luzes fora da loja, com seus modos de fiação maçantes e sem personalização. A fiação é invisível, os LEDs ficam escondidos nas primeiras agulhas, tudo é controlado com um remoto IR, crianças e adultos ficam felizes.

Parece fácil, mas demorei alguns anos para terminar isso e fazer funcionar em uma árvore de verdade. Encontrei problemas em alguns lugares inesperados - como fiação, por exemplo. Este instrutivo destina-se a ajudar aqueles de vocês que desejam fazer a mesma coisa sem passar por meses de compra por tentativa e erro de coisas diferentes na Internet.

O projeto é dirigido a pessoas moderadamente experientes, já que você terá que adaptá-lo ao seu hardware. Eu fiz uma prancha especial para isso há muito tempo, você terá que inventá-la sozinho. Ou você pode conseguir um de mim, mas ainda assim, algumas habilidades de soldagem serão necessárias.

O que você precisará:

- A placa controladora (Arduino ou outro)

- O circuito de condução do LED. Drivers de LED recomendados, mas é possível fazer isso com registradores de deslocamento e a biblioteca ShiftPWM

- Pelo menos 48 LEDs de cores diferentes

- Fio para embrulhar 30AWG, com pelo menos 100 metros

- Habilidades de soldagem e programação

- Algum tempo e paciência

Fornecerei meu esboço, mas você terá que adaptá-lo ao seu dispositivo. APOLOGIA: Lamento pela qualidade das fotos e vídeos, bem como do próprio artigo. Eles não são tão polidos quanto eu gostaria. Mas entre a família, o trabalho e um hobby tenho que escolher os dois primeiros. E eu precisava publicar este Instructable agora, enquanto ainda há tempo antes das festividades.

Etapa 1: Fiação

Os fios eram o principal problema para mim. Com suas luzes chinesas básicas, você obtém uma fiação verde escura. Eu esperava encontrar o mesmo tipo de fios na internet - sem sucesso. Na verdade, passei um ano tentando, pedindo uma dúzia de tipos diferentes e, finalmente, entendi que eles realmente não importam.

O fato é que sua guirlanda manufaturada básica é conectada em série. Disto, surgem dois problemas:

a) Os fios são muito grossos, pois precisam transportar a energia para todos os LEDs em série, e

b) Esses fios vão de um galho da árvore de Natal a outro à vista de todos, perpendicularmente aos galhos.

Esses dois problemas exigem que os fios se misturem à folhagem da árvore (agulhas de pinheiro). E não são exatamente bem-sucedidos em fazer isso.

Com o que eu tinha em mente (ou seja, cada LED individual tendo sua própria fiação, sendo conectado em paralelo) as coisas mudam:

a) Você pode usar fios muito finos e

b) Seguem o galho aceso pelos LEDs de volta ao tronco da árvore, afastando-se do ponto de vista do espectador, ficando efetivamente invisíveis.

Bingo! Você não precisa da cor verde escura, você pode ter marrom para se misturar com os galhos, ou até mesmo ciano como eu tinha, e ainda será invisível.

Isso é algo que eu realmente descobri quando a guirlanda estava no lugar. Funciona.

Portanto, você precisa de um fio de arame 30AWG fino (como este), verde (que tem uma cor um pouco azulada) ou marrom.

Etapa 2: LEDs

Existem conjuntos de '10 LEDs coloridos 'disponíveis na Internet. As cores são: vermelho, laranja, amarelo, verde pântano, verde, azul, rosa, roxo, branco frio e branco quente. Os dois últimos são interessantes, pois você pode fazer alguns efeitos de prata / ouro com eles, mas isso é uma história diferente. Os oito restantes estão ok, e o número é muito conveniente, já que os drivers de LED têm 16 saídas. Eu recomendo LEDs de 3 mm: eles são bastante brilhantes, embora sejam pequenos o suficiente para se esconder nas agulhas.

Aqueles que seguem minhas divagações sabem que estou um pouco obcecado com o espectro, e você pode ver que o conjunto de cores não é exatamente consistente com o espectro. O mais notável é a lacuna entre as cores verde e azul.

Bem, primeiro, o olho humano não é tão bom em discernir essas cores; somos muito melhores com qualquer coisa que tenha pelo menos uma mancha vermelha. Em segundo lugar, quase não há LEDs disponíveis para preencher a lacuna. Concedido, existe um fornecedor de LEDs ciano no Aliexpress, mas eles são bastante caros (e eu os encontrei tarde demais). Há também um monte de golpistas que vendem LEDs verdes básicos como "esmeraldas"; não caia nisso. Descobri que o conjunto de 10 cores é muito bom; os LEDs produzem cores visivelmente diferentes.

Se você conseguir encontrar esses LEDs ciano a um preço adequado, sugiro que substitua os roxos por eles (colocando o ciano entre o verde e o azul). Os roxos são mais parecidos com os UV, eles não são muito brilhantes, mas podem fazer algumas coisas interessantes no escuro se algo branco estiver perto deles. Assim, você pode fazer um galho separado em sua guirlanda para fornecer magia e mistério.

Etapa 3: Montagem

Soldar os LEDs aos fios leva tempo; libere um dia para fazer isso, mesmo para uma pequena guirlanda de 48 LEDs. Você precisará (além dos LEDs e dos fios):

- Tubo termorretrátil de 1,5 mm;

- Tubulação termorretrátil de 2,5 mm;

- Bastante solução de passas;

e um ferro de solda, obviamente.

Limpe a ponta do fio, enrole em uma perna de LED, aplique uma gota da solução de uva passa, solde. Repita para a segunda etapa. Empurre o tubo de 1,5 mm na primeira junta de solda e encolha, repita para a segunda. Empurre o tubo de 2,5 mm em ambas as pernas e encolha. O encolhimento interno é necessário para evitar shorts, o externo para a boa aparência. Nenhuma pegada é necessária, como a engenhoca resultante é leve, agulhas de pinheiro seguram-na muito bem. (Se sua árvore for artificial, você pode precisar de algo para fazer os LEDs fixarem)

Faça em grupos de seis, siga o espectro, não se esqueça de verificar se o LED funciona, pois pode ser danificado durante a soldagem, e lembre-se de marcar o fio do ânodo.

Quanto ao comprimento dos fios, eu os fiz 50 cm, e é um pouco curto, mesmo para a pequena árvore que eu tinha. Tive de esticar os fios em vez de enrolá-los nos galhos. Para minha desculpa, eu pretendia fazer uma guirlanda de 96 LEDs (ainda faço a propósito), e esta era sua metade superior. Em qualquer caso, basta considerar que você deseja que o fio siga a haste e, em seguida, o galho que sai do controlador e selecione o comprimento de acordo.

Etapa 4: Conexão do controlador

Usei minha placa UltiBlink SL que foi basicamente projetada com essa tarefa em mente. A menos que você tenha / solicite um, você terá que fazer o seu próprio. A placa de ensaio não vai funcionar aqui, então você terá que inventar e soldar algo em uma placa de prototipagem. Os drivers de LED são melhores para esta tarefa do que os registradores de deslocamento (com a biblioteca ShiftPWM), pois os drivers não requerem resistores para cada LED, portanto, menos espaço, menos furos, menos solda.

Observe que usei a versão Extension da minha placa UltiBlink, aquela sem o Arduino (a saber, o microcontrolador) na parte traseira. Coloquei a placa do microcontrolador (o BlinkeyCore redondo) na extensão. A verdade é que não foi intencional no início; esta guirlanda de 48 LEDs em particular deveria servir como a parte superior de uma guirlanda de 96 LEDs, com a parte inferior tendo um MC a bordo. Ainda assim, provou ser bom porque a) consegui prender a placa diretamente no tronco da árvore com elásticos simples eb) consegui remover facilmente a placa controladora para recarregar o esboço. Eu não tive que sentar literalmente sob uma árvore de Natal com um notebook como um Papai Noel nerd. Assim, sugiro que você faça algo semelhante, ou seja, tenha sua placa Arduino / MC destacável da engenhoca.

Eu conectei os LEDs a 48 saídas em 6 lotes de 8 LEDs cada, assim: vermelho, laranja, amarelo, verde-claro, verde, azul, roxo, rosa; repita 5 vezes. Ou seja, saída 0 = vermelho, saída 1 = laranja, saída 2 = amarelo, etc. O esboço abaixo se baseia nesta ordem para grande justiça. Certifique-se de colocá-los na árvore na mesma ordem, indo em espiral para cima ou para baixo. Eu também sugiro tentar colocar LEDs da mesma cor em linhas mais ou menos verticais (acima ou abaixo um do outro) - tudo isso fará com que os efeitos pareçam muito melhores.

Finalmente, você deve considerar o consumo de energia. 48 LEDs requerem cerca de 1 A a 5 V quando estão todos acesos. Você pode usar um carregador USB, mas deve ser muito bom e testado, não uma porcaria barata do eBay que deveria fornecer energia suficiente, mas não fornece (como o branco em minhas fotos, substituí-o mais tarde). Com 96 LEDs pretendo usar dois, um para cada parte da guirlanda, só para ter certeza de que tudo funciona como planejado. Outra abordagem possível para esse problema está no software: se você certificar-se de que não mais do que 25 LEDs estejam acesos a qualquer momento, você poderá executá-lo em qualquer carregador USB ou até mesmo na porta USB do seu computador. Meu esboço abaixo não.

Etapa 5: Controle de IV

IR é muito bom e sofisticado para controlar os modos em sua guirlanda. Felizmente, há uma excelente biblioteca IRLib que cobre todas as necessidades. Além disso, o receptor IR possui uma conexão muito simples.

Existem muitas instruções sobre o uso de controles remotos IR com o Arduino, então não entrarei em muitos detalhes aqui. Se você não está familiarizado com isso, reserve uma noite para fazer isso, não é nada complicado.

No entanto, são necessárias algumas notas para torná-lo mais fácil:

1 - Existem diferentes protocolos de comunicação IR, sendo o Philips o mais estranho e o Sony o mais lógico e fácil de programar. A maioria dos controles remotos baratos usa o da Sony, felizmente.

2 - Se você tiver alguns controles remotos antigos em algum lugar da garagem, verifique-os, provavelmente eles funcionarão bem. Eu costumava usar o controle remoto da minha TV para controlar uma das minhas engenhocas de Natal, mas essa não é a melhor ideia, já que o sinal é refletido nas paredes, então ele pode mudar de canal ou algo em sua TV enquanto você controla sua guirlanda. Melhor ter um dedicado.

3 - Aqui está o meu esboço que uso para mapear os botões em um novo controle remoto que funciona com o protocolo Sony. Ele despeja códigos no monitor serial, deixando você simplesmente copiar e colar. Eu os copio e colo neste arquivo, que é incluído no esboço principal da guirlanda (abaixo). É bem possível que os códigos para o controle remoto genérico (chamado ‘CarMP3’ no include) já lá funcionem com o seu também.

Etapa 6: esboço

Ok, este esboço funciona com a placa do meu projeto (48 LEDs). É um pouco confuso também, porque escrevi com pressa e não tive tempo de limpar / comentar. Ainda assim, você pode achar que é útil; sinta-se à vontade para pegar os pedaços necessários e fazer o que quiser. A maneira mais simples seria simplesmente substituir todas as instâncias das funções da biblioteca DMdriver pelas suas. Existem três ao todo: test.setPoint (int x, int y) define a saída #x para Y (Y sendo um número de 16 bits); test.clearAll () define todas as saídas para zero e test.sendAll () atualiza as informações no driver do LED (envia os dados para lá, alterando os estados do LED simultaneamente). Mesmo sem o controle remoto, vai funcionar. Uma vez feito isso, verifique a parte anterior deste Instructable, mapeie os botões em seu controle remoto e coloque os códigos no arquivo de inclusão.

Se você é um orgulhoso proprietário de um UltiBlink, poderá executar o esboço fora da caixa (você tem a biblioteca DMdriver, certo?); sinta-se à vontade para entrar em contato comigo se algo der errado, você sabe o endereço.

Boa sorte, divirta-se, faça perguntas - tentarei respondê-las, feliz Natal que se aproxima e espero escrever algo novo em breve!