Upgrade Pohon Natal Fiberoptic: 5 Langkah (dengan Gambar)

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2025-01-23 14:49

Kami telah memiliki salah satu pohon Natal serat optik selama beberapa tahun. Dasarnya berisi bola lampu reflektor halogen 12V, dan piringan berwarna yang digerakkan oleh motor ditempatkan di antara bola lampu dan pangkal pohon. Bohlam dan motor ditenagai oleh adaptor listrik tipe "wall cube" 12V AC. Tapi warnanya agak pudar dan diulang setiap 10 detik atau lebih, dan beberapa orang dengan pohon yang sama merasa motornya agak berisik. Saya tersadar bahwa kita bisa melakukan jauh lebih baik di zaman sekarang ini!

Setelah mengganti bohlam dengan cincin Neopiksel 7-piksel yang digerakkan oleh Arduino Pro Mini, sekarang tidak lagi memerlukan disk berwarna atau motor yang menggerakkannya, dan memberikan warna yang jauh lebih intens dengan menggunakan lebih sedikit listrik. Video tidak benar-benar sesuai dengan warna - kontras tinggi LED dengan latar belakang apa pun membuatnya sangat sulit untuk difoto secara efektif

Sketsa Arduino yang saya tulis mencakup 2 program yang bergantian setiap 5 - 10 menit. Dalam satu, semua Neopiksel mengikuti urutan warna acak yang sama, tetapi masing-masing sedikit tertunda dari sebelumnya, memberikan efek warna menyapu pohon. Di sisi lain, semua 21 LED berwarna (satu merah, satu hijau dan satu biru di setiap Neopiksel) memudar masuk dan keluar secara acak, memberikan pertunjukan warna yang intens dan terus berubah yang sangat menyenangkan.

Karena pohon Anda tidak mungkin sama dengan milik saya dan Anda mungkin tidak ingin menyalakannya dengan cara yang sama, saya tidak dapat memberikan instruksi terperinci untuk pemula yang lengkap, tetapi mudah-mudahan Anda akan belajar sesuatu dalam mengadaptasikannya ke pohon Anda.

Anda akan perlu:

• Adafruit Jewel Neopixel ring, atau setara dengan Far Eastern.
• Arduino Pro Mini atau Nano (harus menjadi bagian 5V)
• Jika Anda menggunakan Pro Mini, FTDI USB ke adaptor serial
• Stripboard, pin strip, besi solder, solder, kawat penghubung dll.

Anda dapat menggunakan salah satu papan ATTiny85 (Trinket, Lily Tiny, Gemma) alih-alih Pro Mini atau Nano tetapi mungkin tidak memiliki ruang untuk sketsa penuh dengan kedua program - lihat Langkah 5.

Jika Anda menggunakan kembali adaptor AC 12V keluar, Anda memerlukan:

• Dioda penyearah 1N4004 - 4 mati
• 1000uF 35V kapasitor elektrolitik
• Modul regulator switching step-down 5V (yang didasarkan pada chip LM2596 harus dilakukan), atau mencopot satnav mobil tua atau pengisi daya USB yang memberikan 5V seperti yang saya lakukan.

Sebaliknya:

Gunakan kembali pengisi daya USB 5V lama, seperti pengisi daya Apple atau Blackberry, atau dapatkan yang baru

Langkah 1: Bongkar Pohon Anda

Seperti yang akan Anda lihat dari gambar, pohon saya memiliki dasar melingkar yang berisi karya, dengan lubang di bagian atas yang mengambil pohon itu sendiri.

Seharusnya tidak sulit untuk membongkar pangkalan. Milik saya hanya memiliki 3 sekrup di bagian bawah. Lepaskan ini dan penutupnya langsung lepas. Periksa apakah berfungsi sama seperti milik saya, dengan bohlam reflektor halogen, motor, dan cakram berwarna.

Lepaskan bohlam (2 sekrup menahan cincin penahan) dan disk berwarna (dipasang dengan satu mur di bagian atas spindel).

Ikuti melalui kabel untuk melihat cara kerjanya. Konversi paling mudah jika Anda dapat merakit elektronik baru sebagai modul untuk langsung mengganti bohlam, memasang dan mengambil daya dari soketnya. Anda mungkin ingin melepaskan motor dan mungkin melepasnya sama sekali.

Langkah 2: Merakit Elektronik

Foto menunjukkan hasil akhirnya, sebelum mengganti penutup.

Elektronik terdiri dari 3 bagian:

Cincin Arduino dan Neopixel

dan jika Anda menggunakan adaptor listrik AC 12V yang ada:

• Dioda penyearah 1N4004 dan kapasitor penghalus
• Pengatur step down DC-DC.

Saya akan menjelaskan masing-masing secara bergantian, tetapi pertama-tama, pertimbangkan bagaimana Anda akan memasangnya agar pas di tempat bohlam.

Saya menyolder potongan strip pin selebar 3-pin dengan pin tengah dilepas ke bagian bawah selembar stripboard. Ini cocok dengan soket bohlam.

Saya memastikan bahwa stripboard memiliki tinggi yang sama dengan bohlam, dan bagian atas stripboard memiliki lebar yang sama dengan diameter bohlam. Dengan begitu stripboard bisa langsung mengganti bohlam, tertahan di bagian atas dengan ring yang digunakan untuk menahan bohlam.

Langkah 3: Cincin Arduino dan Neopixel

Jika Arduino Anda datang tanpa pin strip siap disolder, Anda dapat memasangnya langsung ke stripboard, dengan menjalankan kawat telanjang pendek melalui pin pada Arduino dan melalui stripboard, disolder di kedua sisi. Arduino Pro Mini membutuhkan strip pin 6 arah yang disolder ke bantalan port serial untuk pemrograman.

Anda hanya perlu menghubungkan pin +5V, GND, dan D8 pada Arduino, tetapi tetap memotong jalur di stripboard di antara dua baris pin, untuk keamanan. Itu akan memungkinkan Anda untuk menyolder satu atau dua pin lagi untuk mengamankannya tanpa membuat korsleting.

Saya menggunakan 3 buah kawat tembaga tebal untuk menopang cincin Neopixel dan menghubungkannya ke stripboard.

Cincin Neopixel memiliki 4 koneksi: Vcc, Gnd, D-In dan D-Out. Kami hanya menggunakan 3 yang pertama.

Setelah memasang cincin Neopixel seperti yang ditunjukkan, gunakan kabel penghubung pendek untuk menghubungkan Vcc ke pin +5V Arduino, Gnd ke pin Arduino Gnd, dan D-In ke pin Arduino D8, atau D1 jika Anda menggunakan salah satu dari papan ATTiny85.

Periksa untuk memastikan konduktor stripboard yang Anda solder cincin Neopixel agar tidak membuat koneksi yang tidak diinginkan dengan Arduino, dan potong jika perlu untuk memutuskan koneksi tersebut.

Langkah 4: Catu Daya

Jika Anda menggunakan catu daya 5V, yang perlu Anda lakukan hanyalah menghubungkan koneksi positif ke Vcc/+5V dan negatif ke Gnd pada Arduino dan cincin Neopixel, dan Anda dapat langsung beralih ke Pemrograman.

Catu daya 12V AC terlebih dahulu harus disearahkan dengan 4 dioda (menjadi DC), kemudian dihaluskan dengan kapasitor elektrolit.

Saya memasang dioda dan kapasitor pada papan strip yang sama dengan Arduino. Dalam foto, strip tembaga berjalan vertikal.

Pasang 4 dioda seperti yang ditunjukkan, secara bergantian. Ujung positif setiap dioda ditandai dengan pita putih. Potong masing-masing dari 4 strip tembaga di antara kedua ujung setiap dioda.

AC 12V masuk melalui kabel putih dari pin yang dicolokkan ke soket bohlam. Di ujung AC, dioda dihubungkan dalam pasangan yang berdekatan seperti yang ditunjukkan oleh garis putih, setiap kabel input AC menuju satu ujung positif dan satu ujung negatif dioda.

Di ujung lain dioda dihubungkan dengan ujung positif bersama-sama (garis merah) dan ujung negatif bersama-sama (garis biru).

Solder kapasitor ke strip bertanda merah dan biru. Saya menyoldernya lebih jauh ke atas papan lalu menekuk ujungnya untuk memungkinkan kapasitor duduk dengan rapi di atas dioda.

Sangat penting: satu sisi kapasitor ditandai negatif (dengan tanda minus). Anda harus menghubungkannya ke strip bertanda biru!

Sekarang Anda dapat menghubungkan masing-masing merah dan biru ke input positif dan negatif dari konverter step-down DC-DC.

Jika Anda menggunakan konverter step-down dengan output yang dapat disesuaikan, pastikan untuk mengukur tegangan output dengan multimeter dan sesuaikan ke 5V sebelum melangkah lebih jauh atau Anda dapat merusak cincin Arduino dan Neopixel Anda.

Terakhir, hubungkan output positif dan negatif dari konverter ke Vcc atau 5V dan Gnd pada cincin Arduino dan Neopixel.

Anda mungkin dapat memasang konverter DC-DC kecil di papan strip dengan komponen lain, tetapi milik saya terlalu besar, jadi saya harus menghubungkannya dengan kabel terbang dan mengikatnya ke beberapa tiang yang nyaman.

Langkah 5: Pemrograman

Jika Anda belum memilikinya, Anda perlu mengunduh dan menginstal Arduino IDE. Gratis. Pastikan Anda memiliki versi terbaru (1.6.13 atau lebih baru - beberapa versi sebelumnya mengandung bug yang menghabiskan banyak waktu saya).

Di folder Arduino Anda (secara default di bawah Windows ini ada di My Documents) buat folder bernama Neopix_colours3. Salin file Neopix_colurs3.ino ke dalam folder ini.

Sekarang luncurkan Arduino IDE dan temukan sketsa Neopix_colours3 di buku sketsa Anda.

Jika Anda menggunakan papan ATTiny85 mungkin tidak ada ruang untuk sketsa penuh. Komentari definisi FUNCTION_1 atau FUNCTION_2 di dekat awal sketsa. Atau Anda mungkin dapat memasukkan seluruh sketsa jika Anda mengorbankan bootloader dan memprogramnya menggunakan Arduino lain.

Di bawah Alat, pilih papan yang Anda gunakan (Pro Mini atau Nano, atau apa pun). Jika Anda menggunakan Pro Mini, sambungkan adaptor FTDI ke Arduino (pastikan arahnya benar) dan hubungkan ke port USB di komputer Anda. Dalam kasus Nano Anda cukup menghubungkannya ke komputer Anda dengan kabel USB.

Di komputer Anda, masuk ke Pengelola Perangkat - port (COM & LPT) dan periksa port COM mana yang telah ditetapkan ke Arduino. Setel ini di bawah Alat - Port.

Anda sekarang dapat mengunggah sketsa dan memeriksa apakah itu berfungsi. Neopiksel sangat cerah, jadi sebaiknya letakkan selembar kertas di atasnya untuk melindungi mata Anda, atau untuk sementara mengubah definisi BRILL dalam sketsa dari 255 menjadi 50.

Sketsa seperti yang saya unggah dimulai dengan program 1 dan kemudian beralih di antara dua program secara acak setiap 5 - 10 menit. Jika Anda lebih suka satu atau yang lain, temukan garisnya

fungsi = 1;

di akhir fungsi setup(). Ganti 1 dengan -1 atau -2 untuk menguncinya ke dalam program 1 atau program 2. Anda dapat mengubah waktu minimum dan maksimum (dalam milidetik) setiap program berjalan dengan mencari dan mengubah definisi MINCHGTIME dan MAXCHGTIME.

Saat Anda bahagia, kumpulkan semuanya kembali, duduk dan nikmatilah!