A árvore de natal aberta: 5 etapas

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

O Natal está ao nosso redor, basicamente o ano todo.:)

Mas se você gostaria de estar preparado quando o grande dia chegar, você pode seguir estas instruções e surpreender seus entes queridos com um belo pequeno aparelho elétrico.

O Open Xmas Tree é um pequeno projeto que volta no tempo, onde eu ainda estava na escola e meu professor de eletricidade sugeriu criar uma pequena PCB em forma de árvore de Natal (feita à mão) com um contador binário IC e alguns LEDs. Foi divertido, e se você projetou sua placa de circuito impresso corretamente, seus LEDs piscariam "aleatoriamente" ao redor da árvore, mas isso ficou chato depois de um tempo porque, bem, realmente não era aleatório.

Depois de muitos anos, decidi rever este circuito antigo e criar um melhor, com PCB produzida profissionalmente, um temporizador 555 (para sinal de relógio) e um contador de décadas CD4026, driver de LED de 7 segmentos. O layout foi feito, e quando comecei a montar as árvores, tive a ideia de mover isso ainda mais longe e criar uma árvore piscante, que pode ser programada para o seu coração contender.

É assim que chegamos aqui.

Agora, aqui estão as instruções para criar sua própria árvore de Natal programável baseada no Atmel ATTiny84A, que você pode atualizar com uma placa Arduino UNO simples como um programador SPI. (mas não se preocupe, eu já escrevi um pequeno código legal, com 8 padrões diferentes de intermitência que você pode baixar aqui).

Etapa 1: vamos obter conhecimentos técnicos

O circuito é alimentado por uma bateria padrão de 9 V (Bloco E, eu acho).

Mas aqui está o problema: o chip Atmel só pode receber tensões de entrada de até 5,5 V.

Então, primeiro precisamos de um regulador de tensão, obtendo-nos 5 V seguros da entrada de 9 V. A peça que projetei aqui pode fornecer até 150 mA, o que é mais do que suficiente. Meus testes mostram que o circuito final realmente não passa de 30 mA. (com pequenos LEDs de 3 mm)

Depois de alguns capacitores de buffer, agora podemos usar com segurança o chip ATTiny.

Como você pode ver, nem todas as suas pernas estão ocupadas, mas ei, é um chip barato, podemos nos safar com isso. Precisamos usar apenas 7 pernas para os LEDs e uma para o botão que muda os modos de piscar e a base de tempo. (ou o que você programou!) Além disso, você poderia fazer isso com o ATTiny44 e provavelmente 24 também, mas a diferença de preço é em torno de 10 centavos e desta forma você terá 8 K Flash para armazenar seu programa.

Para tornar isso realmente aberto, direcionei as pernas de reprogramação SPI do chip sob o botão SW1 (designado como ISP para "na programação do sistema"), então tudo que você precisa são 4 pinos de 0,1 polegada, colados juntos (baby cama de pregos:)) e um programador SPI (como um Arduino Uno) para criar seu próprio código incrível na árvore.

Cada LED tem seu próprio resistor limitador de corrente de 1 K Ohm para mantê-los seguros, mas se você planeja usar LEDs diferentes, pode querer pensar sobre este valor.

Desculpe pelo interruptor S1, sei que algumas pessoas não vão gostar, mas essa é uma peça barata, que por acaso eu tenho por perto. Você poderia fazer pequenos recuos no PCB ou cortar os dois pequenos pinos de baixo do switch, mas eu não fiz nada disso. Acho que o switch pode ser soldado perfeitamente e ficará firme em um ângulo, mas também torna a troca mais confortável no final.

Também fiz um pequeno suporte 3D para impressão para a árvore, apenas para evitar que ela caia quando a bateria for conectada. Com o suporte, o peso da bateria segura toda a árvore na vertical.

Etapa 2: Coisas necessárias

Uma manufatura de PCB. Sei que parece difícil, mas hoje temos um tom de empresas boas e baratas para escolher. Eu pessoalmente uso o JLCPCB porque a qualidade das placas é muito boa e elas são baratas. Você pode ter 10 dessas placas entregues em sua casa por menos de 10 dólares. Mas é claro que você pode usar qualquer fabricante de sua preferência. Baixe os arquivos Gerber anexados e envie-os para a fabricação. (Eu também exportei e carreguei um formato de arquivo Altium, caso você queira modificar a árvore primeiro)

Habilidades de soldagem. Trabalhar com peças SMD pode ser frustrante, mas com um pouco de fluxo e prática, suas placas ficarão melhores do que qualquer dispositivo produzido em massa por aí.

Programação de um micro controlador AVR. Eu uso um Arduino UNO para isso. Há um ótimo instrutível sobre o process.https://www.instructables.com/id/Arduino-Uno-to-Pr… MAS ATENÇÃO: este Instructible diz que você deve definir o mapeamento de Pin no sentido anti-horário. Se você fizer isso, a árvore NÃO funcionará. Defina-o para mapear no sentido horário!

Micro controlador Atmel ATTiny84A.

Regulador de energia Toshiba TA78L05F (TE12L, F)

Boné SMD 1206. com capacidade de 1 u F

Boné SMD 1206. com capacidade de 0,33 u F

Boné SMD 1206. com capacidade de 10 u F

Resistor SMD 1206 1 K Ohm (7 deles)

Resistor SMD 1206 10 K Ohm

LEDs THT (7 deles). Eu usei 3mm 2 m A

um botão C&K (PTS645SK43SMTR92LFS), mas qualquer botão com uma pegada de 6 mm * 6 mm deve servir

um interruptor de alimentação principal (AYZ0102AGRLC)

Terminal de bateria 9V

Em anexo você pode encontrar uma planilha Excel com a lista de materiais (BOM) onde vinculei a maioria das peças do TME. EU Webshop, mas é claro que você pode usar qualquer provedor e fazer, desde que a função e footprint estejam OK.

Etapa 3: Construindo tudo junto

Depois de ter tudo em suas mãos (a placa fabricada, todas as peças, seu ferro de solda e talvez um pouco de T), você pode começar aplicando algum fluxo na pegada dos microcontroladores no PCB.

Costumo soldar o ATTiny primeiro, porque é mais fácil trabalhar com ele enquanto você tem espaço na placa.

Em seguida, solde todos os componentes pequenos. Resistores, capacitores e finalmente o regulador. (se você colocá-los e segurá-los com a ponta da pinça, poderá fixá-los com um pouco de solda na ponta do ferro. Isso deve mantê-los no lugar até que você faça o outro lado corretamente, e então volte para o primeiro lado para terminar o trabalho)

Em seguida, adicione o botão e a chave.

Agora coloque o PCB em algo que o segure acima da mesa. Cerca de 10 mm deve estar OK, mas depende de quanto tempo você gostaria que seus cabos de LED tivessem. (Eu uso meu cortador lateral como suporte)

Insira os LEDs da parte de trás da placa de circuito impresso e solde-os cuidadosamente do outro lado. Certifique-se de que eles não estão dobrando em nenhuma direção e preste atenção na polaridade também.

Finalmente, corte os fios do conector da bateria de 9V para cerca de 40-50 mm e solde-os. Primeiro, certifique-se de tê-los do jeito certo, tanto no que diz respeito à polaridade, como de forma que a bateria possa ser conectada sem sobrecarregar os cabos.

Bom trabalho! Use sua xícara de chá agora, você mereceu!

Em seguida, configure seu programador SPI e conecte-o aos 4 pinos acima do microcontrolador.

Você pode alimentar a árvore com uma bateria de 9 V agora, mas certifique-se de conectar o fio terra do seu programador e a placa. Basta prender o GND do seu programador em um dos fios negativos do LED.

Eu marquei os pads do programador com números de pinos, mas isso pode ajudá-lo com a conexão:

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

Baixe o arquivo INO daqui e use seu IDE Arduino (ou converta-o para qualquer coisa que você quiser e use-o com diferentes programadores) para fazer o flash do controlador.

Não se esqueça de definir a opção no IDE do Arduino para "Gravar bootloader". Isso é necessário para definir o ATTiny para funcionar em 8 Mhz. Se isso não for feito, sua árvore Xmass piscará bem devagar, mas não se preocupe, você sempre pode entrar e fazer isso de novo.

Devo admitir que programar a árvore com 4 pinos colados com fita adesiva não é uma coisa fácil de fazer, mas continue assim, com um pouco de prática, você pode reprogramar sua árvore quantas vezes quiser.

Assim que a programação for concluída, sua árvore de Natal deve começar a piscar no primeiro modo programado. (piscando aleatoriamente)

Bom trabalho! Parabéns! Agora você tem sua própria Open Xmas Tree para brincar! E não se esqueça de terminar sua camiseta também.

Etapa 4: Manual do Usuário

Aqui está o que você deve obter no final:

Depois de conectar a bateria de 9 V, a árvore Xmass pode ser ativada com o interruptor deslizante S1.

Ele começará no primeiro modo de piscar, ou seja, piscando aleatoriamente.

Para desligá-lo novamente, basta inverter a chave S1.

Pressionando brevemente o botão SW1 na parte superior, você pode alternar entre estes modos predefinidos:

1 - Piscando aleatoriamente2 - Círculo com LEDs de comutação3 - Círculo com LEDs acesos e voltando4 - Círculo com LEDs acesos5 - Rastejando pela árvore6 - Cavaleiro Rider:) 7 - Luz caindo com LEDs de comutação8 - Luz caindo com LEDs acesos

Ao pressionar o botão SW1 por mais de 2 segundos, você entra no modo de alteração da base de tempo.

Aqui você pode definir o tempo entre as piscadas. Você pode ver que entrou neste modo, quando apenas 1 LED está piscando. Cada LED representa um tempo de atraso diferente:

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

Você pode avançar na configuração de tempo pressionando rapidamente o botão SW1.

Depois de selecionar o tempo de atraso que gostaria de ter, pressione e segure o botão SW1 por mais de 2 segundos. Depois disso, a árvore retornará ao último modo de execução com a nova base de tempo definida.

Etapa 5: para onde vamos agora?

Está tudo nas tuas mãos!

Pegue o arquivo INO e adicione novos modos de piscar ou novos recursos.

Você pode tentar fazer um bom gerenciamento do tempo de pulso, diminuir os LEDs ou construir um jogo usando o botão ou fazer o que vier à sua mente!

Pegue o hardware e redesenhe-o. Adicione uma campainha para tocar melodias de Natal terrivelmente irritantes. Disponha mais LEDs (sempre há espaço para mais alguns LEDs).

E se você acha que vale a pena compartilhar sua criação, por favor, compartilhe!

Não se esqueça que esta é a Open Xmass Tree, então deixe todos se divertirem!:)