อัปเกรดต้นคริสต์มาสด้วยไฟเบอร์ออปติก: 5 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

เรามีต้นคริสต์มาสใยแก้วนำแสงมาหลายปีแล้ว ฐานประกอบด้วยหลอดสะท้อนแสงฮาโลเจน 12V และจานสีที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์วางอยู่ระหว่างหลอดไฟกับฐานของต้นไม้ หลอดไฟและมอเตอร์ใช้ไฟ 12V AC "wall cube" อะแดปเตอร์หลัก แต่สีจะค่อนข้างจางและทำซ้ำทุกๆ 10 วินาที และบางคนที่มีต้นไม้คล้ายคลึงกันพบว่ามอเตอร์มีเสียงดังเล็กน้อย มันทำให้ฉันรู้สึกว่าเราสามารถทำได้ดีกว่านี้มากในยุคนี้!

หลังจากเปลี่ยนหลอดไฟด้วยวงแหวน Neopixel ขนาด 7 พิกเซลที่ขับเคลื่อนด้วย Arduino Pro Mini แล้ว ตอนนี้ก็ไม่จำเป็นต้องใช้ดิสก์สีหรือมอเตอร์ขับเคลื่อนอีกต่อไป และให้สีที่เข้มกว่ามากโดยใช้ไฟฟ้าน้อยลง วิดีโอไม่เหมาะกับสีจริงๆ - คอนทราสต์สูงของ LED เทียบกับพื้นหลังใดๆ ทำให้ถ่ายภาพได้อย่างมีประสิทธิภาพยากมาก

สเก็ตช์ Arduino ที่ฉันเขียนรวบรวม 2 โปรแกรมซึ่งสลับกันทุก ๆ 5 - 10 นาที ในหนึ่งเดียว Neopixels ทั้งหมดจะสุ่มตามลำดับสีที่เหมือนกัน แต่แต่ละสีจะล่าช้าเล็กน้อยจากก่อนหน้านี้ ทำให้เกิดเอฟเฟกต์ของสีที่กวาดไปทั่วต้นไม้ ในอีกทางหนึ่ง ไฟ LED สีทั้งหมด 21 ดวง (สีแดง 1 ดวง สีเขียว 1 ดวง และสีน้ำเงิน 1 ดวงในแต่ละ Neopixel) จะค่อยๆ จางเข้าและออก ให้การแสดงสีสันที่เข้มข้นและต่อเนื่องกันได้อย่างน่าพึงพอใจ

เนื่องจากต้นไม้ของคุณไม่น่าจะเหมือนกับของฉัน และคุณอาจไม่ต้องการให้พลังงานในลักษณะเดียวกัน เราจึงไม่สามารถให้คำแนะนำโดยละเอียดสำหรับผู้เริ่มต้นที่สมบูรณ์ได้ แต่หวังว่าคุณจะได้เรียนรู้บางอย่างในการปรับต้นไม้ให้เข้ากับต้นไม้ของคุณ

คุณจะต้องการ:

• แหวน Adafruit Jewel Neopixel หรือเทียบเท่า Far Eastern
• Arduino Pro Mini หรือ Nano (ต้องเป็นชิ้นส่วน 5V)
• หากคุณใช้ Pro Mini, FTDI USB เป็นอะแดปเตอร์ซีเรียล
• Stripboard, pin strip, หัวแร้ง, บัดกรี, ลวดเชื่อม ฯลฯ

คุณสามารถใช้หนึ่งในบอร์ด ATTiny85 (Trinket, Lily Tiny, Gemma) แทน Pro Mini หรือ Nano แต่อาจไม่มีพื้นที่สำหรับสเก็ตช์แบบเต็มสำหรับทั้งสองโปรแกรม - ดูขั้นตอนที่ 5

หากคุณนำอะแดปเตอร์ AC 12V ที่ออกแล้วกลับมาใช้ซ้ำ คุณจะต้อง:

• 1N4004 วงจรเรียงกระแสไดโอด - 4 ปิด
• ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ 1000uF 35V
• โมดูลควบคุมการสลับสเต็ปดาวน์ 5V (อันหนึ่งที่ใช้ชิป LM2596 ควรทำ) หรือกินเนื้อที่ satnav รถเก่าหรือที่ชาร์จ USB ที่ส่ง 5V เหมือนที่ฉันทำ

มิฉะนั้น:

นำที่ชาร์จ USB 5V เก่ามาใช้ซ้ำ เช่น ที่ชาร์จ Apple หรือ Blackberry หรือซื้อใหม่

ขั้นตอนที่ 1: ถอดแยกชิ้นส่วนต้นไม้ของคุณ

ดังที่คุณเห็นจากภาพ ต้นไม้ของฉันมีฐานเป็นวงกลมบรรจุผลงาน โดยมีรูที่ด้านบนซึ่งใช้ต้นไม้นั้นเอง

การแยกชิ้นส่วนฐานไม่น่าจะยาก ของฉันมีสกรู 3 ตัวที่ด้านล่าง นำสิ่งเหล่านี้ออกและฝาครอบจะหลุดออกมาทันที ตรวจสอบว่าทำงานเหมือนกับของฉันด้วยหลอดสะท้อนแสงฮาโลเจน มอเตอร์ และจานสี

ถอดหลอดไฟ (สกรู 2 ตัวยึดแหวนยึด) และจานสี (ยึดด้วยน็อตตัวเดียวที่ด้านบนของแกนหมุน)

ติดตามการเดินสายเพื่อดูว่ามันทำงานอย่างไร การแปลงจะง่ายที่สุดหากคุณสามารถประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่เป็นโมดูลเพื่อเปลี่ยนหลอดไฟโดยตรง ติดตั้งและรับพลังงานจากเต้ารับ คุณอาจต้องการถอดมอเตอร์ออกและอาจถอดออกทั้งหมด

ขั้นตอนที่ 2: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ภาพถ่ายแสดงผลลัพธ์สุดท้ายก่อนเปลี่ยนฝาครอบ

อิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วย 3 ส่วน:

วงแหวน Arduino และ Neopixel

และหากคุณใช้อะแดปเตอร์ไฟ AC 12V ที่มีอยู่:

• 1N4004 วงจรเรียงกระแสไดโอดและตัวเก็บประจุปรับให้เรียบ
• ตัวควบคุมสเต็ปดาวน์ DC-DC

ฉันจะอธิบายแต่ละอย่างในทางกลับกัน แต่ก่อนอื่น ให้พิจารณาว่าคุณจะติดตั้งอย่างไรเพื่อให้พอดีกับหลอดไฟ

ฉันบัดกรีแถบพินกว้าง 3 พินโดยถอดพินกลางไปที่ด้านล่างของแผ่นกระดาน นี้พอดีกับซ็อกเก็ตหลอดไฟ

ฉันแน่ใจว่าสตริบอร์ดมีความสูงเท่ากับหลอดไฟ และด้านบนของสตริปบอร์ดมีความกว้างเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางหลอดไฟ ด้วยวิธีนี้แผ่นกระดานจึงสามารถเปลี่ยนหลอดไฟได้โดยตรง โดยยึดไว้ที่ด้านบนด้วยวงแหวนที่ใช้ยึดหลอดไฟ

ขั้นตอนที่ 3: Arduino และ Neopixel Ring

หาก Arduino ของคุณไม่มีพินสตริปพร้อมบัดกรี คุณสามารถติดเข้ากับสตริปบอร์ดได้โดยตรง โดยใช้ลวดเปล่าที่มีความยาวสั้น ๆ ผ่านพินบน Arduino และผ่านสตริปบอร์ดที่บัดกรีทั้งสองด้าน Arduino Pro Mini ต้องการแถบพินแบบ 6 ทางที่บัดกรีกับแผ่นพอร์ตอนุกรมสำหรับการเขียนโปรแกรม

คุณต้องเชื่อมต่อหมุด +5V, GND และ D8 บน Arduino เท่านั้น แต่ให้ตัดแทร็กบนแถบกระดานระหว่างหมุดสองแถวเพื่อความปลอดภัย ที่จะช่วยให้คุณบัดกรีหมุดอีกหนึ่งหรือสองพินเพื่อยึดให้แน่นโดยไม่ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร

ฉันใช้ลวดทองแดงหนา 3 ชิ้นเพื่อรองรับวงแหวนนีโอพิกเซลและเชื่อมต่อกับสตริปบอร์ด

วงแหวน Neopixel มีการเชื่อมต่อ 4 จุด: Vcc, Gnd, D-In และ D-Out เราใช้ 3 ตัวนี้เท่านั้น

เมื่อติดตั้งวงแหวน Neopixel ดังที่แสดงแล้ว ให้ใช้สายเชื่อมต่อสั้น ๆ เพื่อเชื่อมต่อ Vcc กับขา Arduino +5V, Gnd กับขา Arduino Gnd และ D-In กับพิน Arduino D8 หรือ D1 หากคุณใช้หนึ่งใน บอร์ด ATTiny85

ตรวจสอบเพื่อให้แน่ใจว่าตัวนำของสตริปบอร์ดที่คุณบัดกรีวงแหวน Neopixel เพื่อไม่ให้เชื่อมต่อกับ Arduino และตัดออกหากจำเป็นเพื่อทำลายการเชื่อมต่อดังกล่าว

ขั้นตอนที่ 4: พาวเวอร์ซัพพลาย

หากคุณกำลังใช้แหล่งจ่ายไฟ 5V สิ่งที่คุณต้องทำคือเชื่อมต่อการเชื่อมต่อที่เป็นบวกกับ Vcc/+5V และขั้วลบกับ Gnd บน Arduino และวงแหวน Neopixel และคุณสามารถข้ามไปยังการเขียนโปรแกรมได้

ก่อนอื่นต้องแก้ไขแหล่งจ่ายไฟ 12V AC ด้วยไดโอด 4 ตัว (เปลี่ยนเป็น DC) จากนั้นจึงปรับให้เรียบด้วยตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

ฉันติดตั้งไดโอดและตัวเก็บประจุบนแผ่นกระดานเดียวกันกับ Arduino ในภาพ แถบทองแดงจะวิ่งในแนวตั้ง

ติดตั้งไดโอด 4 ตัวตามที่แสดง สลับกันเป็นวงกลม ขั้วบวกของไดโอดแต่ละตัวจะมีแถบสีขาวกำกับไว้ ตัดแถบทองแดงทั้ง 4 เส้นระหว่างปลายทั้งสองของแต่ละไดโอด

AC 12V เข้ามาทางสายไฟสีขาวจากหมุดที่เสียบเข้ากับเต้ารับหลอดไฟ ที่ปลาย AC ไดโอดจะเชื่อมต่อเป็นคู่ที่อยู่ติดกันดังแสดงด้วยเส้นสีขาว โดยแต่ละสายอินพุต AC จะไปยังปลายด้านบวกหนึ่งด้านและด้านลบด้านหนึ่งของไดโอด

อีกด้านหนึ่ง ไดโอดเชื่อมต่อด้วยปลายขั้วบวก (เส้นสีแดง) และปลายขั้วลบ (เส้นสีน้ำเงิน)

ประสานตัวเก็บประจุกับแถบที่มีเครื่องหมายสีแดงและสีน้ำเงิน ฉันบัดกรีมันขึ้นไปบนกระดานแล้วงอสายนำเพื่อให้ตัวเก็บประจุนั่งอย่างเรียบร้อยเหนือไดโอด

สำคัญมาก: ด้านหนึ่งของตัวเก็บประจุถูกทำเครื่องหมายเป็นลบ (มีเครื่องหมายลบ) คุณต้องเชื่อมต่อกับแถบที่มีเครื่องหมายสีน้ำเงิน!

ตอนนี้คุณสามารถเชื่อมต่อสีแดงและสีน้ำเงินเข้ากับอินพุตบวกและลบตามลำดับของตัวแปลงสเต็ปดาวน์ DC-DC

หากคุณกำลังใช้ตัวแปลงแบบสเต็ปดาวน์พร้อมเอาต์พุตที่ปรับได้ อย่าลืมวัดแรงดันเอาต์พุตด้วยมัลติมิเตอร์และปรับเป็น 5V ก่อนดำเนินการต่อไป มิฉะนั้นอาจทำให้ Arduino และ Neopixel ring เสียหายได้

สุดท้าย เชื่อมต่อเอาท์พุตบวกและลบของคอนเวอร์เตอร์เข้ากับ Vcc หรือ 5V และ Gnd บนวงแหวน Arduino และ Neopixel

คุณอาจติดตั้งคอนเวอร์เตอร์ DC-DC ขนาดเล็กบนสตริปบอร์ดกับส่วนประกอบอื่นๆ ได้ แต่ของฉันมีขนาดใหญ่เกินไป ดังนั้นฉันจึงต้องเชื่อมต่อกับลีดที่บินได้และผูกไว้กับเสาที่สะดวกสองอัน

ขั้นตอนที่ 5: การเขียนโปรแกรม

หากคุณยังไม่มี คุณต้องดาวน์โหลดและติดตั้ง Arduino IDE นั่นฟรี. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณมีเวอร์ชันล่าสุด (1.6.13 หรือใหม่กว่า - บางเวอร์ชันก่อนหน้านี้มีข้อบกพร่องซึ่งทำให้เสียเวลามาก)

ในโฟลเดอร์ Arduino ของคุณ (โดยค่าเริ่มต้นใน Windows จะอยู่ใน My Documents) ให้สร้างโฟลเดอร์ชื่อ Neopix_colours3 คัดลอกไฟล์ Neopix_colurs3.ino ลงในโฟลเดอร์นี้

ตอนนี้เปิด Arduino IDE และค้นหาภาพร่าง Neopix_colours3 ในสมุดร่างของคุณ

หากคุณกำลังใช้บอร์ด ATTiny85 อาจไม่มีที่ว่างสำหรับร่างแบบเต็ม แสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับคำจำกัดความของ FUNCTION_1 หรือ FUNCTION_2 ใกล้กับจุดเริ่มต้นของร่าง หรือคุณอาจบีบภาพสเก็ตช์ทั้งหมดได้หากคุณเสียสละ bootloader และตั้งโปรแกรมโดยใช้ Arduino ตัวอื่น

ภายใต้เครื่องมือ เลือกบอร์ดที่คุณใช้ (Pro Mini หรือ Nano หรืออะไรก็ตาม) หากคุณกำลังใช้ Pro Mini ให้เชื่อมต่ออะแดปเตอร์ FTDI กับ Arduino (ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามาถูกทาง) แล้วเสียบเข้ากับพอร์ต USB บนคอมพิวเตอร์ของคุณ ในกรณีของ Nano คุณเพียงแค่เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ด้วยสาย USB

บนคอมพิวเตอร์ของคุณ ไปที่ Device Manager - พอร์ต (COM & LPT) และตรวจสอบว่าพอร์ต COM ใดถูกกำหนดให้กับ Arduino ตั้งค่านี้ภายใต้เครื่องมือ - พอร์ต

ตอนนี้คุณสามารถอัปโหลดภาพร่างและตรวจสอบว่าใช้งานได้ Neopixels มีความสว่างมาก ดังนั้นควรวางกระดาษทับเพื่อปกป้องดวงตาของคุณ หรือเปลี่ยนคำจำกัดความของ BRILL ในภาพสเก็ตช์จาก 255 เป็น 50 ชั่วคราว

ภาพสเก็ตช์ที่ฉันอัปโหลดจะเริ่มต้นด้วยโปรแกรม 1 แล้วสลับไปมาระหว่างสองโปรแกรมแบบสุ่มทุกๆ 5 - 10 นาที หากคุณต้องการอย่างใดอย่างหนึ่งให้ค้นหาบรรทัด

ฟังก์ชัน = 1;

ที่ส่วนท้ายของฟังก์ชัน setup() แทนที่ 1 ด้วย -1 หรือ -2 เพื่อล็อกไว้ในโปรแกรม 1 หรือโปรแกรม 2 คุณสามารถเปลี่ยนเวลาต่ำสุดและสูงสุด (เป็นมิลลิวินาที) ที่แต่ละโปรแกรมเรียกใช้โดยการค้นหาและแก้ไขคำจำกัดความของ MINCHGTIME และ MAXCHGTIME

เมื่อคุณมีความสุข รวบรวมทุกอย่างอีกครั้ง นั่งลงสนุก!