Светящиеся елочные игрушки, новогодние шары и украшения своими руками. Светодиодная звезда на микроконтроллере Как сделать звезду на елку из светодиодов
Наступила та самая пора, конец года снег праздники и хорошее настроение)) А какой (новогодний/рождественский) праздник без ёлки? А какая ёлка без украшения? Именно об украшательстве пойдёт речь, а точнее о финальном штрихе, так сказать о вишенке на торте точнее о звёздочке на ёлке. В общем милости просим под CUT.
Собственно была заказана у китайцев звёздочка для ёлки. В лоте есть выбор размеров всё как в советские времена: изделие №1 №2 №3 я заказал №2. Размер от кончика до кончика звезды 18см.
Звезда выполнена из прозрачного ломкого пластика, на поверхности много граней для преломления света.
Собственно всё просто: две одинаковые половинки, сердцевина с электроникой, ножка-крепление для верхушки и переключатель.
Так это выглядит во включенном состоянии.
Тут можно было бы завершить обзор, но так легко, дорогой читатель, тебе не отделаться)))
Я решил что хочу лучшего и я знаю как это получить из этого простого кусочка пластика. Да да вполне предсказуемое решение WS2812B - просто и красиво, но тут у меня свой подход.
1)Я не буду применять arduino или ESP.
2)Мне не нужны всякие ИК-приёмники, WIFI или Bluetooth, я не собираюсь сидеть под ёлкой и переключать цвета, это задача ПО.
3)Устройство будет выполнено на одной плате, а не из говна и палок разных модулей проводов и термоклея.
4)Я буду использовать PIC18F46J50 и сам напишу весь код на mikroC.
В общем такой олдскульный подход)))
Первым делом измеряем звезду и создаём плату в Altium.
Дальнейшее развитие событий тут
После примерки бумажной версии платы можно начинать создавать реальную плату из фольгированного текстолита. Достаём из заначки кусок и вырезаем заготовку под размеры.
Будет применяться плёночный фоторезист и для успешной «накатки» необходимо очистить загрязнённую поверхность.(признаком загрязнений является скатывающаяся с платы вода)
Берём губку для посуды и чистим абразивной частью, дополнительно можно применить средство с кислотой (например средство для чистки унитазов).
Главное добиться результата, а способ которым он был получен нам не сильно важен.Успехом считается поверхность которая смачивается водой.(на фото не видно, но на всей плате сидит водная плёнка и вода не охотно покидает заготовку.)
Теперь можно приступить к подгонке заранее заготовленных фотошаблонов.(Печатаются на прозрачной плёнке, для увеличения плотности можно применять пары растворителей и двойной слой шаблонов)
«Накатываем» фоторезист, есть много разных способов. Я смачиваю заготовку, кладу заготовленный кусочек плёнки, выравниваю и выгоняю воду силиконовым шпателем.Далее кладу заготовку между двух листов бумаги и отправляю в ламинатор. (хочу отметить что есть множество способов выполнения данной процедуры) 
Устанавливаем лист между шаблонов убедившись в правильности размещения.
Пришло время экспозиции.
Спустя определённое время (индивидуально для каждого типа фоторезиста ламп и расстояний) вроде не наблюдаем результат, но если присмотреться есть изменения.
Осталось аккуратно как археолог кисточкой эти изменения проявить в растворе слабой щёлочи (кальцинированной содой).
После отмывки получаем маску, открытые участки меди будут удалены на следующем этапе «травлении» поэтому надо внимательно просмотреть маску и убрать «косяки» 
После травления получаем почти готовую плату.
Далее применяем растворитель или сильную щёлочь (средство для чистки засоров) для удаления фоторезиста. Внимание при работе со щёлочью применяйте очки и перчатки для избежания химических ожогов и перманентного повреждения зрения.
Теперь потихоньку видно результат от затраченного времени.
Отрезаем всё лишнее, и примеряем плату на будущее место.
Сверлим отверстия.
Далее я решил залудить плату (припой конечно не хром, но металлический блеск мне пригодится)
После лужения и очистки платы, производим сборку.
Далее подсоединим БП(С ним был косяк, китайцы задрали напряжение до 5,4 пришлось немного его занизить поменяв номиналы задающих резисторов на TL431)
После всех мучений бинго.
Теперь осталось написать программу.
Требования простые много эффектов и рандомность их выбора. Для управления светодиодами я применял SPI подробнее под спойлером.
Кратко о программировании
Если заглянуть в описание, то для управления ws2812B применяются сигналы равного периода, но разной продолжительности уровня логической единицы «1» и нуля «0», стоить отметить что сигналы управления довольно быстрые с допусками в 150нс.
Однако есть одна фишка,ws2812b не сильно требовательный к соблюдению этих допусков и критичным является только длительность высокого уровня, низкий уровень может серьёзно отклоняться от заданных требований.Это позволяет применять SPI для отправки данных.Если установить правильную частоту SPI, то можно отправлять одним байтом два сигнальных бита, собственно этим я и воспользовался.
В моей конструкции 2 стороны (они параллельны), на каждой стороне 15 светодиодов последовательно, зная что каждый ws2812b имеет по 3 байта для кодирования цвета (это 12 байт через SPI), то получаем что на всё необходимо 180 байт оперативной памяти («видео память»).Следовательно, для вывода цветов необходимо создать массив из 180 байт, менять значения для создания рисунка и отправлять эти 180 байт по SPI.
После того как разобрались как управлять конфигурируем микроконтроллер и пишем несколько функций
Обновление звезды - вывод «видеопамяти»
Установка цвета определённого пиксела (для удобства я ввёл систему координат кольцо звезды и луч)
Копия цвета пиксела
Установка цвета всей памяти,
Установка цвета луча,
Установка цвета кольца,
Вращение лучей,
«Втягивание» и «отталкивание» колец относительно центра звезды.
Эти 8 функций позволяют создавать различные эффекты.Применяя рандомность и математику я создал 15 различных режимов.Для произвольной генерации эффектов и выбора последовательности эффектов, я применял псевдорандом(генерация случайных чисел), для избежания повторений при повторном включении можно задать начальную точку генерации для этих целей я использовал сумму ячеек видеопамяти сразу после начала работы микроконтроллера когда в ней содержится различная произвольная информация.
В итоге вот что у меня получилось. (здесь я включаю и выключаю звёзды что бы показать режимы)
Ну пожалуй на этом можно откланяться надеюсь тебе дорогой читатель понравился обзор.А на десерт праздничная гифка)
Answer
Lorem Ipsum is simply dummy text of the printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry"s standard dummy text ever since the 1500s, when an unknown printer took a galley of type and scrambled it to make a type specimen book. It has survived not only five http://jquery2dotnet.com/ centuries, but also the leap into electronic typesetting, remaining essentially unchanged. It was popularised in the 1960s with the release of Letraset sheets containing Lorem Ipsum passages, and more recently with desktop publishing software like Aldus PageMaker including versions of Lorem Ipsum.
Мы расскажем вам, как сделать ярко горящие светодиодные звезды. На видео вы сможете также увидеть новогоднюю елку, сделанную по тому же принципу.
Если вы немного умеете паять, то вы вполне сможете сделать светодиодные звезды. Разлет лучей звезды будет от шести до десяти сантиметров, а в качестве основания будет использоваться девятивольтовый аккумулятор. Если вы хотите сделать звезду с легко сменяемым источником питания – прочитайте последний раздел статьи. Звезда может быть установлена на разъеме батарейки 9 В.
Итак, возьмите паяльник в руки, прихватите сои светодиоды, найдите несколько батареек и начните создание новогодних и рождественских украшений!
Даже если вы не уверены в своем навыке пайки, начинайте делать звезды. Это довольно простое занятие. У вас все получится, уверяем.
Материалы и инструменты, которые вам понадобятся для изготовления светодиодных звезд:
- пять красных светодиодов 5 или 10 мм. Светодиоды должны быть красными, чтобы светить от девятивольтовой батарейки. Мы использовали как матовые, так и прозрачные светодиоды. Используйте те, которые, по вашему мнению, будут выглядеть эффектней.
- батарейка 9 В.
- прочная медная проволока 10 см.
Если вы хотите сделать мерцающую звезду, то вам необходимы различные типы светодиодов:
- один мигающий светодиод 5 мм, красный. Мы приобрели один, рабочее напряжение у него 3-12 В.
- четыре светодиода 5 мм, красные. Они светят при очень малых токах, также были куплены нами.
Инструменты:
- фанера для шаблона толщиной 5 мм.
- паяльник и припой.
- плоскогубцы или клещи.
- полимерная глина или «третья рука» для фиксации частей звезды.
- мультиметр.
Компоновка.
Схема светодиодной звезды не очень сложна. На самом деле она весьма проста – пять светодиодов соединенных один за другим в одну цепь. Выключатель в схеме не является деталью звезды: она загорается (цепь замкнута), когда провод от нее прикручен к «плюсу» разъема батареи. Вы видите, что это легко, но что же может пойти не так? Не допустите ошибку при соединении светодиодов – аноды соединяются с катодами (анод длинней).
Изготовление звезды.
Чтобы сделать спаивание светодиодов проще настолько, насколько это возможно, сделайте шаблон из фанеры. Это круг с отметками для верного расположения пяти светодиодов на нем.
- Поместите светодиоды на шаблон.
Разогните ножки светодиодов на такой угол, чтобы соседние ножки пересекались друг с другом.
- Закрепите ножки на шаблоне изолентой.
- Спаяйте пересекающиеся ножки (в пяти местах).
- Обрежьте торчащие участки ножек щипцами.
Теперь у вас есть замкнутая звезда.
- Разрежьте контур в месте наименее удачного места спайки ножек.
- Теперь у вас есть звезда с разрывом цепи.
Протестируйте ее. Соедините концы звезды с контактами батареи. Соблюдайте полярность светодиодов и аккумулятора.
- Если между собой светодиоды соединены правильно, то звезда засияет. Если вы совершили ошибку при их соединении (не соблюли полярность), вам придется это исправить, так как звезда не загорится.
- Если вы соединили светодиоды правильно, но звезда не горит, значит, один из светодиодов поврежден. Проверьте их один за другим при помощи мультиметра или источника питания 3 В.
Припаяйте отрезок прочной медной проволоки длиной 4 см к контакту гирлянды светодиодов.
Заканчиваем.
Звезда почти готова. Все, что осталось сделать – припаять другой отрезок медной проволоки к «минусу» аккумулятора. Это немного сложней обычной пайки:
- Возьмите кусок проволоки такой же длины, как и тот, который был только что припаян к звезде.
Положите батарею и вставьте отрезок провода в ее больший контакт (он отмечен знаком «минус»).
- При припаивании провода к контакту, убедитесь, что и провод и контакт хорошо разогреты, прежде чем добавлять припой.
Совет: убедитесь, что провод и батарея зафиксированы. Используйте липкую ленту, «третью руку» или небольшие предметы, чтобы быть уверенным в том, что батарея и отрезок провода расположены правильно и никуда не сдвинутся.
Наконец, припаяйте свободный конец провода к плюсовому контакту звезды. Вот вы и сделали праздничное украшение!
Делаем разъем для батареи.
Чтобы можно было проще заменять батареи, мы закрепили звезду на разъеме для аккумуляторов 9 В. Вместо толстой медной проволоки для этого использовались два резистора 60 Ом. Резисторы ограничивают ток, проходящий через светодиоды, что увеличивает срок службы аккумулятора и продлевает жизнь светодиодов. Медные провода являются более жесткими, чем резисторы, так что эта версия является более хрупкой, чем предыдущая. На изображениях показана последовательность сборки разъема, это довольно просто.
Это небольшое руководство о том, как заставить звезды сверкать. Таким образом можно создать и новогоднюю елочку без рубки в лесу. Вот такие получаются елочки:
Не можете просмотреть видео - кликните сюда ...
Немного пайки, и вы можете сделать симпатичные светодиодные звезды. Размер может быть 6 - 10 см в ширину, а в качестве поставки будет 9-вольтная батарейка.
Если нужно иметь возможность легко менять батарейки, посмотрите Шаг 5. Звезду можно закрепить на зажиме 9-вольтной батарейки…
Берите свой паяльник, светодиоды, найдите немного батареек и сделайте из этого всего яркие новогодние украшения.
Если вдруг вы не уверены в своем таланте паяльщика, начните с простого - звезды. Это действительно легкая , и вы наверняка справитесь. Поверьте мне.
Шаг 1: Материалы и инструменты
Для новогодней светодиодной звезды вам понадобится:
5 красных 5мм или 10 мм светодиода: выбор за вами. Лампочки должны быть красными, чтобы достаточно хорошо светить от 9-вольтной батарейки. Я пробовал как обычные диоды, так и с матовые. Выберите, что больше нравится
- Батарейка на 9 Вольт.
- 10 см прочной медной проволоки.
Если хочется сделать *мигающую* диодную звездочку, то понадобятся разные типы светодиодов:
1 мигающий диод 5 мм красного цвета.
- 4 “слаботочных” светодиода с прозрачной лампочкой, тоже красный.
Общая стоимость одной мерцающей звезды - около 90 рублей, в зависимости от места покупки диодов. Обычная звездочка обойдется рублей на 30 дешевле.
Инструменты, которые вам понадобятся:
- для шаблона: 5 мм фанера или что-то похожее.
- паяльник и припой
- плоскогубцы и клещи
- полимерная глина или третья рука, чтобы закрепить части звезды для спаивания
- мультиметр для отладки
Шаг 2: Макет
Новогодняя диодная звезда:
Схема для светодиодной звезды не очень сложная. Пять диодов соединены “голова к хвосту” в одну цепь.
Выключатель в цепи не является физической частью звезды. Звездочка загорается (цепь замкнута) при подсоединении провода к положительному контакту батарейки.
Шаг 3: Делаем диодную звезду
Чтобы максимально упростить пайку диодов, я изготовил шаблон из фанеры. Это кружок с пометками для пяти лампочек.
- Разместите диоды на шаблоне.
- Раздвиньте ножки диодов под углом так, чтобы они совпадали со сторонами звезды и соседние ножки разных диодов пересекались друг с другом.
- Зафиксируйте контакты диодов на шаблоне.
- Спаяйте соединения контактов
- Отрежьте лишние края маленькими клещами.
У вас получилась замкнутая звезда.
- Отрежьте самое неудачное спаянное соединение.
- Теперь у вас получилась звезда с разрезом.
Проверьте работу цепи:
Соедините концы звезды с выводами аккумулятора. Не забывайте о полярности диодов и батареи! Если звездочка горит - вы все правильно сделали. Если нет:
- скорее всего, как минимум один диод вы подсоединили по принципу “голова-к-голове” вместо “головы-к-хвосту”.
- Если все диоды спаяны правильно и ВСЕ РАВНО не работает (такое со мной случалось…), скорее всего, один из диодов нерабочий. Проверьте каждый диод отдельно мультиметром или 3-вольтовой таблеточной батарейкой или блоком питания.
Припаяйте кусочек медной проволоки (около 4 см) к отрицательному контакту диодной цепи. На картинке 3 показан этот шаг.
Шаг 4: Завершающий этап
Вы почти справились! Осталось лишь припаять кусочек проволоки к отрицательному полюсу батарейки.
Тут есть парочка особенностей:
- Возьмите кусочек проволки, такой же по длине, как тот, что вы только что припаяли к звезде.
- Положите батарейку и приложите проволку к большему контакту батарейки (помеченному знаком минус).
- Чтобы припаять проводок к контакту, убедитесь, что и провод и контакт хорошо прогреты, перед тем, как добавлять припой.
ПОДСКАЗКА:
Сначала зафиксируйте положение батарейки и проволки. Используйте клейкую ленту, третью руку или что-либо еще, чтобы зафиксировать батарейку и проволку перед спаиванием.
Ну и наконец, припаяйте другой конец проводка к положительному контакту диодной звезды. Теперь все готово:-D
Понравилось? Таким же способом можно сделать и новогоднюю елочку. Она требует чуть больше усилий и терпения, но результат оправдает эти трудности! Если вы осилили звездочку, елочка просто обязана получиться!
Шаг 5: Добавляем зажим батарейки...
Электронная игрушка "Рождественская звезда" может быть использована для украшения посоха Деда Мороза или новогодней ёлки, например как наконечник. Игрушка разработана в качестве учебного пособия для сборки воспитанниками кружка радиоконструирования Житомирского городского центра научно-технического творчества учащейся молодёжи при изучении раздела программы "Генераторы электрических колебаний и устройства на их основе".
Схема показана на
рис. 1
, игрушка является модернизированным вариантом устройства, опубликованного ранее (Хмара В. Миниатюрная ёлка с "бегущим огнём". - Радио, 2011, № 12, с. 48, 49).
На транзисторах VT1-VT3, конденсаторах С1 -СЗ и резисторах R1, R2, R5, R6, R8, R9 собран трёхфазный генератор прямоугольных импульсов. Частота их следования зависит от сопротивления резисторов R1, R5, R8, ёмкости конденсаторов С1-СЗ и при указанных на схеме номиналах приблизительно равна 2 Гц. На транзисторах VT4-VT6 собраны электронные ключи, которые подают питание на группы светодиодов (HL1- HL30), размещённых на печатной плате так, чтобы создать изображение шестиугольной звезды. Во время работы трёхфазного генератора на коллекторах транзисторов VT1- VT3 поочерёдно возникают прямоугольные импульсы, которые также поочерёдно открывают транзисторы VT4-VT6, поэтому будут включаться и гаснуть соответствующие светодиоды. Они размещены так, что создаётся эффект вращения звезды.
Все элементы, за исключением батареи питания и выключателя, смонтированы на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5.-.2 мм. Чертёж платы и расположение на ней элементов показаны на
рис. 2 . Применены резисторы МЛТ, С2-23, оксидные конденсаторы - импортные, С - керамический К10-17. Светодиоды - красного или зелёного цвета свечения с диаметром корпуса не более 7 мм, причём в разных группах или в одной они могут быть различного цвета (рис. 3 ). Перед монтажом на плату со стороны установки светодиодов можно разместить цветную клейкую непроводящую плёнку в виде звезды. Источник питания - батарея 6F22 ("Крона") или батарея из шести соединённых последовательно гальванических элементов типоразмера АА или ААА.
Налаживания устройство не требует, при исправных деталях и правильном монтаже оно начинает работать сразу. При желании скорость переключения светодиодов можно изменить подборкой конденсаторов С1, С2 и СЗ. Если трёхфазный генератор запускается неустойчиво, для надёжного запуска следует установить конденсатор С". Его ёмкость подбирают в пределах 0,022...0,1 мкФ.
В. ХМАРА, г. Житомир, Украина Журнал Радио, №12 2012г
