L'arbre de Noël ouvert : 5 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Noël est tout autour de nous, pratiquement toute l'année.:)

Mais si vous souhaitez être prêt le jour J, vous pouvez suivre ces instructions et surprendre vos proches avec un joli petit gadget électrique.

L'Open Xmas Tree est un petit projet qui remonte très loin dans le temps, là où j'étais encore à l'école et mon professeur d'électricité a suggéré de créer un petit PCB en forme d'arbre de Noël (fait à la main) avec un compteur binaire IC et quelques LED. C'était amusant, et si vous conceviez votre PCB correctement, vos LED clignotaient "au hasard" autour de l'arbre, mais cela devenait ennuyeux au bout d'un moment parce que, eh bien, ce n'était vraiment pas du tout aléatoire.

Après de nombreuses années, j'ai décidé de revoir cet ancien circuit et d'en créer un meilleur, avec un PCB produit par des professionnels, une minuterie 555 (pour le signal d'horloge) et un compteur à décades CD4026, un pilote LED à 7 segments., et alors que je commençais à assembler les arbres, j'ai eu l'idée d'aller encore plus loin et de créer un arbre clignotant, qui peut être programmé à votre guise.

C'est ainsi que nous sommes arrivés ici.

Voici maintenant les instructions pour créer votre propre arbre de Noël programmable basé sur l'Atmel ATTiny84A, que vous pouvez mettre à niveau avec une simple carte Arduino UNO en tant que programmeur SPI. (mais ne vous inquiétez pas, j'ai déjà écrit un petit code sympa, avec 8 modèles de clignotement différents que vous pouvez télécharger ici.)

Étape 1: Passons aux techniques

Le circuit est alimenté par une pile 9 V standard (E Block, je pense).

Mais voici le hic: la puce Atmel ne peut accepter que des tensions d'entrée allant jusqu'à 5,5 V.

Donc, nous avons d'abord besoin d'un régulateur de tension, nous procurant un 5 V de sécurité à partir de l'entrée 9 V. La pièce que j'ai conçue ici peut fournir jusqu'à 150 mA, ce qui est largement suffisant. Mes tests montrent que le circuit final ne dépasse pas du tout les 30 mA. (avec petites LED 3mm)

Après quelques condensateurs tampons, nous pouvons maintenant utiliser en toute sécurité la puce ATTiny.

Comme vous pouvez le voir, toutes ses pattes ne sont pas peuplées, mais bon, c'est une puce bon marché, on peut s'en sortir. Nous n'avons besoin que de 7 pattes pour les LED et une pour le bouton qui change les modes de clignotement et la base de temps. (ou tout ce sur quoi vous le programmez !) De plus, vous pouvez le faire avec l'ATTiny44 et probablement 24 aussi, mais la différence de prix est d'environ 10 centimes et de cette façon, vous aurez 8 K Flash pour stocker votre programme.

Pour que cela soit vraiment ouvert, j'ai acheminé les pattes de reprogrammation SPI de la puce sous le bouton SW1 (désigné comme ISP pour "dans la programmation système"), donc tout ce dont vous avez besoin, ce sont 4 broches de 0,1 pouce, collées ensemble (bébé lit de clous:)) et un programmeur SPI (comme un Arduino Uno) pour déjeuner votre propre code génial sur l'arbre.

Chaque LED a sa propre résistance de limitation de courant de 1 K Ohm pour les garder en sécurité, mais si vous prévoyez d'utiliser différentes LED, vous voudrez peut-être réfléchir à cette valeur.

Désolé pour l'interrupteur d'alimentation S1, je sais que certaines personnes ne l'aimeront pas, mais c'est une pièce bon marché, que j'ai juste autour. Vous pouvez faire de petites entailles dans le PCB ou couper les deux petites broches sous le commutateur, mais je n'ai rien fait de tout cela. Je pense que le commutateur peut être très bien soudé et qu'il sera solide dans un angle, cela rend également la commutation plus confortable à la fin.

J'ai également réalisé un petit support imprimable en 3D pour l'arbre, histoire de l'empêcher de tomber une fois la batterie connectée. Avec le support, le poids de la batterie maintient l'arbre entier verticalement.

Étape 2: Choses nécessaires

Une fabrication de PCB. Je sais que cela semble difficile, mais aujourd'hui, nous avons un choix de bonnes entreprises bon marché. Personnellement, j'utilise JLCPCB car la qualité des cartes est vraiment bonne et ils sont bon marché. Vous pouvez vous faire livrer 10 de ces planches chez vous pour moins de 10 euros. Mais bien sûr, vous pouvez utiliser n'importe quel fabricant. Téléchargez les fichiers Gerber ci-joints et envoyez-les pour la fabrication. (J'ai également exporté et téléchargé un format de fichier Altium, au cas où vous voudriez d'abord modifier l'arborescence)

Compétences en soudure. Travailler avec des pièces SMD peut être frustrant, mais avec un peu de flux et de pratique, vos cartes seront plus belles que n'importe quel gadget produit en série.

Programmation d'un micro contrôleur AVR. J'utilise un Arduino UNO pour cela. Il y a un excellent instructable sur le processus.https://www.instructables.com/id/Arduino-Uno-to-Pr… MAIS ATTENTION: cet Instructible dit que vous devez régler le mappage des broches dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Si vous faites cela, l'arbre ne fonctionnera PAS. Réglez-le sur la carte dans le sens des aiguilles d'une montre !

Microcontrôleur Atmel ATTiny84A.

Régulateur de puissance Toshiba TA78L05F (TE12L, F)

Bouchon CMS 1206. avec une capacité de 1 uF

Bouchon CMS 1206. avec une capacité de 0,33 uF

Bouchon CMS 1206. avec une capacité de 10 uF

Résistance SMD 1206 1 K Ohm (7 d'entre elles)

Résistance SMD 1206 10 K Ohm

LED THT (7 d'entre elles). J'ai utilisé des A de 3 mm 2 m

un bouton C&K (PTS645SK43SMTR92LFS) mais n'importe quel bouton avec une empreinte de 6 mm * 6 mm devrait faire l'affaire

un interrupteur principal (AYZ0102AGRLC)

Borne de batterie 9V

Vous trouverez ci-joint une feuille Excel avec la nomenclature (BOM) où j'ai lié la plupart des pièces de la boutique en ligne TME. EU, mais bien sûr, vous pouvez utiliser n'importe quel fournisseur et faire tant que la fonction et l'encombrement sont corrects.

Étape 3: Construire tout ensemble

Une fois que vous avez tout entre vos mains (la carte fabriquée, toutes les pièces, votre fer à souder et peut-être un té), vous pouvez commencer par appliquer du flux sur l'empreinte des microcontrôleurs sur le PCB.

Je soude généralement l'ATTiny en premier, car il est plus facile de travailler avec tant que vous avez de la place sur la carte.

Puis soudez tous les petits composants. Résistances, condensateurs et enfin le régulateur. (si vous les placez et les maintenez avec la pointe de votre pince à épiler, vous pouvez les fixer avec un peu de soudure sur la pointe de votre fer. Cela devrait les maintenir en place jusqu'à ce que vous fassiez correctement l'autre côté, puis revenir au premier côté pour finir le travail)

Ajoutez ensuite le bouton et le commutateur.

Maintenant, placez le PCB sur quelque chose qui le maintiendra au-dessus de la table. Environ 10 mm devraient suffire, mais cela dépend de la longueur que vous souhaitez pour vos câbles LED. (j'utilise ma pince coupante comme support)

Insérez les LED à l'arrière du PCB et soudez-les soigneusement de l'autre côté. Assurez-vous qu'ils ne se plient dans aucune direction et faites également attention à la polarité.

Enfin, coupez les fils du connecteur de votre batterie 9V à environ 40-50 mm et soudez-les. Assurez-vous d'abord de les avoir dans le bon sens, à la fois en termes de polarité, et afin que la batterie puisse être connectée sans stresser les câbles.

Beau travail ! Utilisez votre tasse de tee maintenant, vous l'avez mérité !

Ensuite, configurez votre programmeur SPI et connectez-le aux 4 broches au-dessus du microcontrôleur.

Vous pouvez maintenant alimenter l'arbre à partir d'une batterie 9V, mais assurez-vous de connecter le fil de terre de votre programmateur et de la carte. Attachez simplement le GND de votre programmeur à l'un des fils négatifs de la LED.

J'ai marqué les pads du programmeur avec des numéros de broche, mais cela pourrait vous aider avec la connexion:

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

Téléchargez le fichier INO à partir d'ici et utilisez votre IDE Arduino (ou convertissez-le en ce que vous voulez et utilisez-le avec différents programmeurs) pour flasher le contrôleur.

N'oubliez pas de définir l'option dans Arduino IDE sur "Graver le chargeur de démarrage". Ceci est nécessaire pour que l'ATTiny fonctionne sur 8 Mhz. Si cela n'est pas fait, votre arbre de Noël clignotera très lentement, mais ne vous inquiétez pas, vous pouvez toujours y entrer et le refaire.

Je dois admettre que programmer l'arbre avec 4 broches collées ensemble n'est pas une chose facile à faire, mais continuez, avec un peu de pratique, vous pouvez reprogrammer votre arbre aussi souvent que vous le souhaitez.

Dès que la programmation est terminée, votre arbre de Noël devrait commencer à clignoter dans le premier mode programmé. (clignotement aléatoire)

Bon travail! Toutes nos félicitations! Maintenant, vous avez votre propre arbre de Noël ouvert pour jouer avec ! Et n'oubliez pas de finir votre tee-shirt aussi.

Étape 4: Manuel d'utilisation

Voici ce que vous devriez obtenir au final:

Après avoir connecté la batterie 9 V, l'arbre de Noël peut être activé avec l'interrupteur coulissant S1.

Il démarrera dans le 1er mode de clignotement, à savoir le clignotement aléatoire.

Pour l'éteindre à nouveau, il suffit d'inverser le commutateur S1.

En appuyant brièvement sur le bouton SW1 en haut, vous pouvez basculer entre ces modes prédéfinis:

1 - Clignotement aléatoire2 - Cercle avec LED de commutation3 - Cercle avec LED allumées et s'allumant4 - Cercle avec LED allumées5 - Serpent autour de l'arbre6 - Knight Rider:)7 - Feu tombant avec LED de commutation8 - Feu tombant avec LED restant allumé

En appuyant plus longtemps sur le bouton SW1 pendant 2 secondes, vous entrez dans le mode de changement de base de temps.

Ici, vous pouvez régler le temps entre les clignotements. Vous pouvez voir que vous êtes entré dans ce mode, lorsqu'une seule LED clignote. Chaque LED représente un temps de retard différent:

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

Vous pouvez avancer dans le réglage de l'heure en appuyant brièvement sur le bouton SW1.

Lorsque vous avez sélectionné le temps de retard que vous souhaitez avoir, maintenez le bouton SW1 enfoncé pendant plus de 2 secondes. Après cela, l'arbre reviendra au dernier mode de fonctionnement avec la nouvelle base de temps définie.

Étape 5: Où allons-nous maintenant ?

Cela ne tient qu'à toi!

Prenez le fichier INO et ajoutez de nouveaux modes de clignotement ou de nouvelles fonctionnalités.

Vous pouvez essayer de gérer finement le temps d'impulsion, d'atténuer les voyants ou de créer un jeu à l'aide du bouton ou de faire ce qui vous passe par la tête !

Prenez le matériel et redessinez-le. Ajoutez un buzzer pour jouer des mélodies de Noël horriblement ennuyeuses. Disposez plus de LED (il y a toujours de la place pour plus de LED).

Et si vous pensez que votre création mérite d'être partagée, n'hésitez pas !

N'oubliez pas qu'il s'agit de l'arbre de Noël ouvert, alors laissez tout le monde en profiter !:)