Mise à niveau de l'arbre de Noël en fibre optique : 5 étapes (avec photos)

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2025-01-23 14:46

Nous avons un de ces arbres de Noël en fibre optique depuis quelques années. La base contient une ampoule à réflecteur halogène 12V, et un disque coloré entraîné par un moteur est placé entre l'ampoule et la base de l'arbre. L'ampoule et le moteur sont alimentés par un adaptateur secteur 12V AC de type "wall cube". Mais les couleurs sont plutôt délavées et se répètent toutes les 10 secondes environ, et certaines personnes ayant des arbres similaires trouvent le moteur un peu bruyant. Il m'a semblé que nous pourrions faire beaucoup mieux de nos jours !

Ayant remplacé l'ampoule par une bague Neopixel de 7 pixels pilotée par un Arduino Pro Mini, elle n'a désormais plus besoin du disque coloré ni du moteur qui l'anime, et donne des couleurs beaucoup plus intenses en utilisant moins d'électricité. La vidéo ne rend pas vraiment justice aux couleurs - le contraste élevé des LED sur n'importe quel arrière-plan les rend très difficiles à photographier efficacement

Le sketch Arduino que j'ai écrit comprend 2 programmes qui alternent toutes les 5 à 10 minutes. Dans l'un, tous les Neopixels suivent la même séquence aléatoire de couleurs, mais chacun est légèrement retardé par rapport au précédent, donnant un effet de couleurs balayant l'arbre. Dans l'autre, les 21 LED colorées (une rouge, une verte et une bleue dans chaque néopixel) sont allumées et éteintes au hasard, donnant un spectacle très agréable de couleurs intenses et en constante évolution.

Comme il est peu probable que votre arbre soit le même que le mien et que vous ne souhaitiez peut-être pas l'alimenter de la même manière, je ne peux pas donner d'instructions détaillées pour un débutant complet, mais j'espère que vous apprendrez quelque chose en les adaptant à votre arbre.

Tu auras besoin de:

• Bague Adafruit Jewel Neopixel, ou équivalent extrême-oriental.
• Arduino Pro Mini ou Nano (il doit s'agir d'une pièce 5V)
• Si vous utilisez le Pro Mini, un adaptateur FTDI USB vers série
• Stripboard, pin strip, fer à souder, soudure, fil de connexion, etc.

Vous pouvez utiliser l'une des cartes ATTiny85 (Trinket, Lily Tiny, Gemma) au lieu de Pro Mini ou Nano, mais il se peut qu'il n'y ait pas de place pour le croquis complet avec les deux programmes - voir l'étape 5.

Si vous réutilisez un adaptateur secteur 12 V existant, vous aurez besoin de:

• 1N4004 diodes de redressement - 4 off
• Condensateur électrolytique 1000uF 35V
• Module régulateur à découpage abaisseur 5V (un basé sur la puce LM2596 devrait faire l'affaire), ou cannibaliser un vieux GPS de voiture ou un chargeur USB délivrant 5V comme je l'ai fait.

Autrement:

Réutilisez un ancien chargeur USB 5V, tel qu'un chargeur Apple ou Blackberry, ou procurez-vous-en un nouveau

Étape 1: Démontez votre arbre

Comme vous le verrez sur les photos, mon arbre a une base circulaire contenant les œuvres, avec un trou au sommet qui prend l'arbre lui-même.

Il ne devrait pas être difficile de démonter la base. Le mien a simplement 3 vis en bas. Retirez-les et le couvercle se détache tout de suite. Vérifiez qu'il fonctionne comme le mien, avec une ampoule à réflecteur halogène, un moteur et un disque de couleur.

Retirez l'ampoule (2 vis maintiennent une bague de retenue) et le disque coloré (fixé avec un seul écrou dans le haut de la broche).

Suivez le câblage pour voir comment cela fonctionne. La conversion est plus facile si vous pouvez assembler la nouvelle électronique en tant que module pour remplacer directement l'ampoule, en l'insérant et en prenant l'alimentation de sa douille. Vous voudrez probablement déconnecter le moteur et peut-être le retirer complètement.

Étape 2: Assemblage de l'électronique

La photo montre le résultat final, avant de remettre le couvercle.

L'électronique comprend jusqu'à 3 parties:

La bague Arduino et Neopixel

et si vous utilisez un adaptateur secteur 12V AC existant:

• 1N4004 diodes de redressement et condensateur de lissage
• Régulateur abaisseur DC-DC.

Je vais les décrire à tour de rôle, mais d'abord, réfléchissez à la façon dont vous allez les monter afin de les placer à la place de l'ampoule.

J'ai soudé un morceau de bande de broches de 3 broches de large avec la broche du milieu retirée au bas d'un morceau de stripboard. Celui-ci s'insère dans la douille de l'ampoule.

Je me suis assuré que le stripboard avait la même hauteur que l'ampoule et que le haut du stripboard avait la même largeur que le diamètre de l'ampoule. De cette façon, le stripboard pourrait remplacer directement l'ampoule, retenue en haut par la bague qui servait à retenir l'ampoule.

Étape 3: L'anneau Arduino et Neopixel

Si votre Arduino est livré sans les bandes de broches déjà soudées, vous pouvez le monter directement sur le stripboard, en faisant passer de courtes longueurs de fil nu à travers les broches de l'Arduino et à travers le stripboard, soudé des deux côtés. L'Arduino Pro Mini a besoin d'une barrette à 6 broches soudée aux plots du port série pour la programmation.

Vous n'avez qu'à connecter les broches +5V, GND et D8 sur l'Arduino, mais coupez quand même les pistes sur le stripboard entre les deux rangées de broches, pour plus de sécurité. Cela vous permettra de souder une ou deux broches supplémentaires pour le sécuriser sans créer de courts-circuits.

J'ai utilisé 3 morceaux de fil de cuivre épais à la fois pour soutenir l'anneau Neopixel et pour le connecter au stripboard.

La bague Neopixel dispose de 4 connexions: Vcc, Gnd, D-In et D-Out. Nous n'utilisons que les 3 premiers d'entre eux.

Après avoir monté la bague Neopixel comme indiqué, utilisez de courtes longueurs de fil de connexion pour connecter Vcc à la broche Arduino +5V, Gnd à la broche Arduino Gnd et D-In à la broche Arduino D8, ou D1 si vous utilisez l'un des Cartes ATTiny85.

Vérifiez que les conducteurs du stripboard que vous avez soudés à l'anneau Neopixel n'établissent pas de connexions indésirables avec l'Arduino, et coupez-les si nécessaire pour rompre ces connexions.

Étape 4: L'alimentation

Si vous utilisez une alimentation 5V, tout ce que vous avez à faire est de connecter la connexion positive à Vcc/+5V et la négative à Gnd sur l'Arduino et la bague Neopixel, et vous pouvez passer à la programmation.

L'alimentation 12V AC doit d'abord être redressée avec 4 diodes (passant en DC), puis lissée avec un condensateur électrolytique.

J'ai monté les diodes et le condensateur sur le même morceau de stripboard que l'Arduino. Sur les photos, les bandes de cuivre s'étendent verticalement.

Montez les 4 diodes comme indiqué, en alternant. L'extrémité positive de chaque diode est marquée d'une bande blanche. Coupez chacune des 4 bandes de cuivre entre les deux extrémités de chaque diode.

Le 12V AC entre par les fils blancs des broches qui se branchent dans la douille de l'ampoule. À l'extrémité AC, les diodes sont connectées en paires adjacentes comme indiqué par les lignes blanches, chaque fil d'entrée AC allant à une extrémité positive et une extrémité négative d'une diode.

À l'autre extrémité, les diodes sont connectées avec des extrémités positives ensemble (lignes rouges) et des extrémités négatives ensemble (lignes bleues).

Soudez le condensateur aux bandes marquées en rouge et en bleu. Je l'ai soudé plus haut sur la carte, puis j'ai plié les fils pour permettre au condensateur de bien s'asseoir sur les diodes.

Très important: un côté du condensateur est marqué négatif (avec des signes moins). Vous devez le connecter à la bande marquée en bleu !

Vous pouvez maintenant connecter le rouge et le bleu respectivement aux entrées positive et négative du convertisseur abaisseur DC-DC.

Si vous utilisez un convertisseur abaisseur avec sortie réglable, assurez-vous de mesurer la tension de sortie avec un multimètre et de l'ajuster à 5V avant d'aller plus loin ou vous risquez d'endommager votre bague Arduino et Neopixel.

Enfin, connectez les sorties positive et négative du convertisseur au Vcc ou 5V et au Gnd sur l'anneau Arduino et Neopixel.

Vous pourrez peut-être monter un petit convertisseur DC-DC sur le stripboard avec les autres composants, mais le mien était trop gros, j'ai donc dû le connecter avec des fils volants et l'attacher à quelques poteaux pratiques.

Étape 5: Programmation

Si vous ne l'avez pas déjà, vous devez télécharger et installer l'IDE Arduino. C'est gratuit. Assurez-vous d'avoir la dernière version (1.6.13 ou ultérieure - certaines versions antérieures contiennent des bogues qui m'ont fait perdre beaucoup de temps).

Dans votre dossier Arduino (par défaut sous Windows, il s'agit de Mes documents) créez un dossier appelé Neopix_colours3. Copiez le fichier Neopix_colurs3.ino dans ce dossier.

Lancez maintenant l'IDE Arduino et localisez le croquis Neopix_colours3 dans votre carnet de croquis.

Si vous utilisez une carte ATTiny85, il se peut qu'il n'y ait pas de place pour le croquis complet. Mettez en commentaire la définition de FUNCTION_1 ou FUNCTION_2 près du début de l'esquisse. Alternativement, vous pourrez peut-être insérer l'ensemble du croquis si vous sacrifiez le chargeur de démarrage et le programmez à l'aide d'un autre Arduino.

Sous Outils, sélectionnez la carte que vous utilisez (Pro Mini ou Nano, ou autre). Si vous utilisez le Pro Mini, connectez l'adaptateur FTDI à l'Arduino (assurez-vous qu'il est dans le bon sens) et branchez-le sur un port USB de votre ordinateur. Dans le cas du Nano, vous le connectez simplement à votre ordinateur avec un câble USB.

Sur votre ordinateur, allez dans le Gestionnaire de périphériques - ports (COM & LPT) et vérifiez quel port COM a été attribué à l'Arduino. Réglez-le sous Outils - Port.

Vous pouvez maintenant télécharger le croquis et vérifier qu'il fonctionne. Les Neopixels sont très lumineux, c'est donc une bonne idée de placer une feuille de papier dessus pour protéger vos yeux, ou de changer temporairement la définition de BRILL dans le croquis de 255 à 50.

L'esquisse telle que je l'ai téléchargée commence par le programme 1, puis bascule entre les deux programmes au hasard toutes les 5 à 10 minutes. Si vous préférez l'un ou l'autre, trouvez la ligne

fonction = 1;

à la fin de la fonction setup(). Remplacez le 1 par -1 ou -2 pour le verrouiller dans le programme 1 ou le programme 2. Vous pouvez modifier les durées minimale et maximale (en millisecondes) de chaque programme en recherchant et en modifiant les définitions de MINCHGTIME et MAXCHGTIME.

Lorsque vous êtes heureux, remettez tout en place, asseyez-vous et profitez-en !