De open kerstboom - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Kerstmis is overal om ons heen, eigenlijk het hele jaar door.:)

Maar als je voorbereid wilt zijn als de grote dag komt, kun je deze instructies volgen en je dierbaren verrassen met een leuke kleine elektrische gadget.

De Open Xmas Tree is een klein project dat ver teruggaat in de tijd, naar waar ik nog op school zat en mijn elektricienleraar voorstelde om een kleine kerstboomvormige PCB (met de hand gemaakt) te maken met een binaire teller-IC en wat LED's. Het was leuk, en als je je PCB correct had ontworpen, knipperden je LED's "willekeurig" rond de boom, maar dit werd na een tijdje saai omdat, nou ja, het was echt helemaal niet willekeurig.

Na vele jaren besloot ik dit oude circuit opnieuw te bekijken en een betere te maken, met professioneel geproduceerde PCB, een 555-timer (voor kloksignaal) en een CD4026-decenniumteller, 7 segmenten LED-driver. De lay-out was klaar, en toen ik de bomen begon te monteren, kreeg ik het idee om dit nog verder te verplaatsen en een knipperende boom te maken, die naar hartenlust kan worden geprogrammeerd.

Dit is hoe we hier zijn gekomen.

Hier zijn de instructies om uw eigen, programmeerbare kerstboom te maken op basis van de Atmel ATTiny84A, die u kunt upgraden met een eenvoudig Arduino UNO-bord als SPI-programmeur. (maar maak je geen zorgen, ik heb al een leuke kleine code geschreven, met 8 verschillende knipperpatronen die je hier kunt downloaden.)

Stap 1: Laten we technisch worden

De schakeling wordt gevoed door een standaard 9 V batterij (E Block, denk ik).

Maar hier is het addertje onder het gras: de Atmel-chip kan alleen ingangsspanningen tot 5,5 V aan.

Dus eerst hebben we een spanningsregelaar nodig, waarmee we een veilige 5 V krijgen van de 9 V-ingang. Het onderdeel dat ik hier heb ontworpen kan tot 150 mA leveren, wat meer dan genoeg is. Uit mijn tests blijkt dat de eindschakeling niet echt boven de 30 mA komt. (met kleine 3 mm LED's)

Na wat buffercondensatoren kunnen we nu veilig gebruik maken van de ATTiny chip.

Zoals je kunt zien, zijn niet alle pootjes bezet, maar hey, het is een goedkope chip, daar kunnen we mee wegkomen. We hoeven maar 7 pootjes te gebruiken voor de LED's en één voor de knop die de knipperende modi en tijdbasis verandert. (of waar je het ook voor programmeert!) Je zou het ook voor elkaar kunnen krijgen met de ATTiny44 en waarschijnlijk ook met 24, maar het prijsverschil is ongeveer 10 cent en op deze manier heb je 8K Flash om je programma op te slaan.

Om dit echt open te maken, heb ik de SPI-herprogrammeringspoten van de chip onder de SW1-knop (aangeduid als ISP voor "in systeemprogrammering") naar buiten gerouteerd, dus alles wat je nodig hebt, zijn 4 0,1 inch pinnen, aan elkaar geplakt (baby spijkerbed:)) en een SPI-programmeur (zoals een Arduino Uno) om je eigen geweldige code op de boom te lunchen.

Elke LED heeft zijn eigen 1 K Ohm stroombegrenzingsweerstand om ze veilig te houden, maar als u van plan bent verschillende LED's te gebruiken, wilt u misschien over deze waarde nadenken.

Sorry voor de aan / uit-schakelaar van S1, ik weet dat sommige mensen het niet leuk zullen vinden, maar dit is een goedkoop onderdeel dat ik toevallig in de buurt heb. Je zou kleine inkepingen in de printplaat kunnen maken, of de twee kleine pinnen onder de schakelaar kunnen afsnijden, maar dat heb ik niet gedaan. Ik denk dat de schakelaar prima kan worden gesoldeerd en in een hoek stevig zal staan, het maakt het schakelen uiteindelijk ook comfortabeler.

Ik heb ook een 3D-afdrukbare kleine standaard voor de boom gemaakt, gewoon om te voorkomen dat hij omvalt zodra de batterij is aangesloten. Met de standaard houdt het gewicht van de batterij de hele boom verticaal.

Stap 2: Dingen die nodig zijn

Een PCB-fabricage. Ik weet dat dit moeilijk klinkt, maar vandaag hebben we een toon van goede en goedkope bedrijven om uit te kiezen. Ik gebruik persoonlijk JLCPCB omdat de kwaliteit van het bord echt goed is en ze goedkoop zijn. Voor minder dan 10 dollar kun je 10 van deze borden thuis laten bezorgen. Maar u kunt natuurlijk elke fabrikant gebruiken die u wilt. Download de bijgevoegde Gerber-bestanden en verzend ze voor productie. (Ik heb ook een Altium-bestandsformaat geëxporteerd en geüpload, voor het geval je eerst de boom wilt wijzigen)

Soldeer vaardigheden. Werken met SMD-onderdelen kan frustrerend zijn, maar met een beetje flux en oefening zien je boards er beter uit dan welke in massa geproduceerde gadget dan ook.

Een AVR-microcontroller programmeren. Ik gebruik hiervoor een Arduino UNO. Er is een geweldige instructable over het proces.https://www.instructables.com/id/Arduino-Uno-to-Pr… MAAR LET OP: deze Instructible zegt dat je de Pin-toewijzing moet instellen op tegen de klok in. Als je dit doet, zal de boom NIET werken. Stel het in om met de klok mee in kaart te brengen!

Atmel ATTiny84A microcontroller.

Toshiba TA78L05F(TE12L, F) vermogensregelaar

SMD 1206 dop. met 1 uF capaciteit

SMD 1206 dop. met 0,33 u F capaciteit

SMD 1206 dop. met 10 u F capaciteit

SMD 1206 weerstand 1 K Ohm (7 stuks)

SMD 1206 weerstand 10 K Ohm

THT LED's (7 stuks). Ik gebruikte 3 mm 2 m A-tjes

een C&K-knop (PTS645SK43SMTR92LFS) maar elke knop met een voetafdruk van 6 mm * 6 mm zou moeten voldoen

een hoofdschakelaar (AYZ0102AGRLC)

9V accupool

Bijgevoegd vindt u een Excel-sheet met de stuklijst (BOM) waar ik de meeste onderdelen uit de TME. EU Webshop heb gelinkt, maar u kunt natuurlijk elke provider gebruiken en maken zolang de functie en footprint in orde zijn.

Stap 3: Alles samen bouwen

Als je het allemaal in handen hebt (het vervaardigde bord, alle onderdelen, je soldeerbout en misschien wat T-stuk), kun je beginnen met het aanbrengen van wat flux op de voetafdruk van de microcontrollers op de PCB.

Meestal soldeer ik de ATtiny er eerst in, omdat je er makkelijker mee kunt werken als je ruimte op het bord hebt.

Soldeer vervolgens alle kleine onderdelen erop. Weerstanden, condensatoren en tot slot de regelaar. (als je ze plaatst en vasthoudt met de punt van je pincet, kun je ze vastzetten met een klein beetje soldeer op de punt van je strijkijzer. Dit zou ze op hun plaats moeten houden totdat je de andere kant goed doet, en dan kom terug naar de eerste kant om de klus te klaren)

Voeg vervolgens de knop en de schakelaar toe.

Plaats nu de PCB op iets dat hem boven de tafel zal houden. Rond de 10 mm zou goed moeten zijn, maar het hangt af van hoe lang je wilt dat je LED-draden zijn. (Ik gebruik mijn zijsnijder als ondersteuning)

Steek de LED's vanaf de achterkant van de print erin en soldeer ze voorzichtig aan de andere kant vast. Zorg ervoor dat ze in geen enkele richting buigen en let ook op de polariteit.

Knip tot slot de aansluitdraden van je 9V-batterij tot ongeveer 40-50 mm en soldeer ze vast. Zorg er eerst voor dat je ze op de juiste manier rond hebt, zowel qua polariteit als qua polariteit, en dat de batterij kan worden aangesloten zonder de kabels te belasten.

Knap gedaan! Gebruik nu je kopje tee, je hebt het verdiend!

Stel vervolgens uw SPI-programmeur in en sluit deze aan op de 4 pinnen boven de microcontroller.

Je kunt de boom nu voeden met een 9V-batterij, maar zorg ervoor dat je de massakabel van je programmer en het bord aansluit. Klem gewoon de GND van uw programmeur op een van de negatieve draden van de LED.

Ik heb de programmeerpads gemarkeerd met pinnummers, maar dit kan je helpen bij de verbinding:

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

Download het INO-bestand van hier en gebruik je Arduino IDE (of converteer het naar wat je maar wilt en gebruik het met verschillende programmeurs) om de controller te flashen.

Vergeet niet om de optie in Arduino IDE in te stellen op "Burn bootloader". Dit is nodig om de ATTiny op 8 Mhz te laten werken. Als dit niet wordt gedaan, zal je kerstboom heel langzaam knipperen, maar maak je geen zorgen, je kunt altijd naar binnen gaan en het opnieuw doen.

Ik moet toegeven dat het programmeren van de boom met 4 aan elkaar geplakte pinnen niet eenvoudig is, maar blijf doorgaan, met een beetje oefening kun je je boom zo vaak herprogrammeren als je wilt.

Zodra de programmering is voltooid, zou uw kerstboom moeten beginnen te knipperen in de eerste geprogrammeerde modus. (willekeurig knipperend)

Goed werk! Gefeliciteerd! Nu heb je je eigen Open Xmas Tree om mee te spelen! En vergeet niet je tee af te maken.

Stap 4: Gebruikershandleiding

Dit is wat je uiteindelijk zou moeten krijgen:

Nadat u de 9 V-batterij hebt aangesloten, kan de kerstboom worden geactiveerd met de schuifschakelaar S1.

Het zal starten in de 1e knipperende modus, namelijk Willekeurig knipperen.

Om het weer uit te schakelen, draait u gewoon de S1-schakelaar om.

Door kort op de SW1-knop aan de bovenkant te drukken, kunt u schakelen tussen deze vooraf ingestelde modi:

1 - Willekeurig knipperen2 - Cirkel met schakelende LED's3 - Cirkel met LED's die blijven branden en teruggaan4 - Cirkel met LED's die blijven branden5 - Slingeren rond de boom6 - Knight Rider:)7 - Licht laten vallen met schakelende LED's8 - Licht laten vallen met blijvende LED's

Door langer dan 2 seconden op de SW1-knop te drukken, komt u in de modus voor het wijzigen van de tijdbasis.

Hier kunt u de tijd tussen de knipperingen instellen. U kunt zien dat u in deze modus bent gekomen, wanneer er slechts 1 LED knippert. Elke LED vertegenwoordigt een andere vertragingstijd:

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

U kunt vooruit gaan in de tijdinstelling door kort op de SW1-knop te drukken.

Wanneer u de gewenste vertragingstijd heeft geselecteerd, houdt u de knop SW1 langer dan 2 seconden ingedrukt. Daarna keert de boom terug naar de laatst lopende modus met de nieuwe tijdbasis.

Stap 5: Waar gaan we nu heen?

Het is allemaal aan jou!

Neem het INO-bestand en voeg nieuwe knippermodi of nieuwe functies toe.

Je zou kunnen proberen om wat fijn pulstijdbeheer te doen, de LED's te dimmen of een spel te bouwen met behulp van de knop of te doen wat er in je opkomt!

Neem de hardware en herontwerp deze. Voeg een zoemer toe om vreselijk irritante kerstmelodieën te spelen. Leg meer LED's neer (er is altijd ruimte voor wat meer LED's).

En als je denkt dat je creatie het delen waard is, doe dat dan!

Vergeet niet dat dit The Open Xmass Tree is, dus laat iedereen ervan genieten!:)