093-12-ти канальная супер гирлянда на ATtiny2313.

Автор: | 18.12.2012

В конце статьи добавлено обновление 2013 года!

Обновление 2015

Обновление 2016

Близятся новогодние праздники и по этому поводу хочется сделать что-то светлое праздничное! Решил, вот, сделать новогоднюю гирлянду. Что может быть светлее и праздничней чем новогодняя гирлянда? :). Гирлянду решил сделать не простую, а наворочанную! 12 каналов плюс управление от IR-пульта. Чтобы не делать гирлянду с нуля, решено было в качестве доноров внутренних органов запчастей использовать уже готовые китайские гирлянды. Это имеет смысл по следующим соображениям:
— стоимость гирлянд, будем честно говорить, стоимость — копеечная. Попробуйте за те же деньги накупить провода, светодиодов, запчастей… А если не брать за цель светодиодную гирлянду, то лампочковые гирлянды сейчас продают почти даром;
— немаловажный фактор – уже готовые спаянные до кучи линии светодиодов. Паять самому, садить в термоусадки, ошибаться-переделывать 12 линий работа довольно муторная;
— еще, не знаю как у Вас, а у меня валяется определенное количество нерабочих гирлянд (их часто мне таскают подремонтировать – так и оседают) можно вообще не тратиться на новые, а собрать из того что есть.

Для затравки смотрим видео:

ВНИМАНИЕ!
Схема гирлянды гальванически не развязана от сети опасного напряжения 220В!
Прикосновение к  любой токопроводящей части включенной в сеть гирлянды
ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ!
ПОЭТОМУ:
— если Вы плохо разбираетесь в электричестве — не повторяйте эту конструкцию;
— любые действия (пайка, замеры и т.п.) со схемой нужно производить только отключив от сети;
— программирование микроконтроллера нужно производить или отдельно от платы (например, в специально собранной для этого макетке), или запитав плату гирлянды от внешнего источника напряжения 5 вольт (например, от батареек);
— готовая конструкция должна быть хорошо изолирована и недоступна для маленьких детей и животных;
— будьте внимательны при сборке конструкции!


Если Вы осознаете опасность сборки такой гирлянды и обязуетесь соблюдать правила безопасности при работе с опасным напряжением, дальше можно прочитать о том, как собрать супер гирлянду.


1 Гирлянды пациенты.

В качестве жертв были куплены 3 новые светодиодные гирлянды – вот они красавицы 🙂

Стоимость по 3$ за штуку (100 светодиодов). Но китайцы если не сэкономят, то сами себе изменят! В гирляндах, по факту, оказалось по 3 канала. То есть сам контроллер четырех канальный, но тиристоров три и линий светодиодов тоже три. Дабы замаскировать такое безобразие китайцы в одной линии мешают светодиоды двух цветов. Короче, пришлось докупить еще одну :(. Но это еще не предел экономии, часто и густо каналов вообще два! Будьте внимательны – открывайте коробочку и смотрите, сколько стоит тиристоров.

Из оригинальных контроллеров для улучшенной гирлянды будут задействованы резисторы, выпрямительные диоды, тиристоры, кнопка, коробочки. Понадобится докупить чуть больше десятка резисторов, пару конденсаторов, микроконтроллер ATtiny2313 и еще по мелочи.


2 Схема.

Вот схема оригинальной гирлянды:

Из схемы видно, что диммирование каналов светодиодов осуществляется тиристорами  PCR406

PCR406.pdf - Даташит на тиристор PCR406

Не вижу смысла их менять на что-то другое. Для формирования напряжения питания оригинального контроллера используется гасящий резистор (гасящий резистор совместно с внутренним сопротивлением контроллера образуют делитель напряжения). Решение противоречивое, но в данном случае оправдывается дешевизной (ток контроллера незначительный и мощность, выделяемая на резисторе, очень мала). Взвесив за и против такого решения, решил и в своей схеме проделать нечто подобное. Правда ток ATtiny2313 (в пределах 8мА) значительно больше оригинального контроллера, но все же позволяет использовать гасящие резисторы.

Схема нового контроллера гирлянды:


093-Effector-dimmer-scheme - Схема 12-ти канальной гирлянды


3 Печатная плата.

Печатную плату решил сделать полностью под выводные элементы. Это было продиктовано, во-первых, желанием максимально задействовать детали из оригинальных гирлянд (а они выводные), во-вторых, выводные детали можно по-быстрому натыкать в макетку и спаять все вообще без печатной платы.

Устройство состоит из двух печатных плат. Первая – источник питания. Вторая, собственно, сам контроллер эффектов и IR-приемник. В виду большого количество каналов, уместить все на одной плате просто физически было не возможно. Кроме того источник питания, хоть и не значительно, но греется, поэтому «отселение» более чем оправдано. Размеры печатных плат сделаны под корпуса оригинальных гирлянд.

Источник питания реализован в двух вариантах: один, по подобию оригинальной гирлянды – резисторный делитель; второй (удалил — смотрите на форуме в обсуждениях)  – классический вариант, для таких схем, резисторно-конденсаторный балласт со стабилитроном. Выбирайте какой вариант для Вас более приемлем, но, должен предупредить, что второй вариант мною не собирался и на работоспособность не испытывался (и разведен он, честно говоря, не удачно).

093-Effector-dimmer-PCB.lay - Рисунок печатной платы гирлянды

Если, все-таки, с выводными элементами есть трудности, то вот рисунок печатной платы для SMD-компонентов. Не собирал, не испытывал. Заработает – отпишитесь.

093-Effector-dimmer-SMD-PCB.lay - Рисунок печатной платы гирлянды SMD


4 Сборка платы контроллера.

Начнем со сборки платы контроллера. В нее, с оригинальных гирлянд, перекочуют тиристоры (уж очень замысловато их пришлось устанавливать на плате — внимательно паяйте, не ошибитесь), пара резисторов по 2 Мом, электролит, кнопка. Остальное придется докупить. Микроконтроллер я бы рекомендовал установить в панельку – мало-ли что…  После того, как все в плату запаяно, внимательно просмотрите / прозвоните дорожки на предмет замыканий, так как это может стать причиной выгорания всего и вся — все-таки 220В. После запайки укладываем плату в корпус гирлянды.


5 Прошивка контроллера.

На плате контроллера выведены штырьки для программатора. Для прошивки микроконтроллера, запитайте его от ВНЕШНЕГО источника 5 вольт (например, от батареек). Не прошивайте микроконтроллер при включенной в сеть гирлянде – попалите все на свете!

Effector-dimmer.hex - Прошивка 12-ти канальной гирлянды ATtiny2313
093-Fuse - Фьюзы 12-ти канальной гирлянды

Напоминаю:Для Algorithm Builder и UniProf галочки ставятся как на картинке.
Для PonyProg, AVR Studio, SinaProg галочки ставятся инверсно.
Как программировать микроконтроллеры читаем в FAQ.


6 Сборка платы источника питания.

Перед сборкой платы источника питания нужно проделать определенные замеры для расчета величины гасящих резисторов. Для этого подключаем спаянную плату контроллера с прошитым микроконтроллером к ВНЕШНЕМУ источнику 5 вольт (площадки +5v и -5v) и замеряем потребляемый ток. Подключать линии светодиодов не обязательно, они практически не оказывают влияние на потребляемый ток. Для обычного микроконтроллера ATtiny2313 без буквенных индексов потребляемый ток должен составлять около 7 — 9 мА. Для микроконтроллера ATtiny2313 с индексами (может быть A, P …) ток будет другой.

По полученному потребляемому току (Iпотр) рассчитываем сопротивление гасящих резисторов в батарее (принимаем большее из стандартного ряда):

R = 430 / Iпотр

Например, у меня потребляемый ток составил 9 мА, значит R = 430 / 0,009 = 47777 Ом (принимаем 47 кОм).

Нагромождение гасящих резисторов выполнено с целью распределения рассеиваемой мощности и уменьшения нагрева. Резисторы должны быть мощностью не менее 0.5 Вт (а лучше по  1 Вт).

Выпрямительные диоды и гасящий резистор перекочевывают из оригинальной схемы, остальное придется докупить. Готовую плату укладываем в корпус гирлянды.

Соединяем платы источника питания и контроллера (провода и вилку берем из оригинальной гирлянды). Не забываем, закрепить припаянные к платам провода горячим клеем, так как провода используемые китайцами, мягко говоря, говно и могут отвалиться в любой момент.


7 Формирование линий светодиодов.

Вот с чем придется повозиться, так это с формированием 12-ти каналов линий светодиодов. Нужно будет из трех жгутов (а в случае трех каналов в гирлянде – четырех жгутов) оригинальных гирлянд собрать общий жгут с двенадцатью линиями (плюс общий провод). Гирлянды нужно не просто скрутить вместе, а позаботиться о том, чтобы светодиоды всех двенадцати каналов располагались последовательно один за другим. Кроме того, в случае если гирлянда разноцветная, нужно позаботится о том, чтобы цвета максимально перемешивались.

Вообще, для лучшей визуализации эффектов лучше подходят одноцветные гирлянды, но для создания более яркого образа разноцветные гирлянды, пожалуй, выигрывают. Тут Вы должны определится или более выразительные эффекты или более красочное впечатление.

Долго объяснять на словах – посмотрите на рисунки или подумайте сами как вам скрутить жгуты:

Жгуты скручены – теперь их припаиваем к контроллеру таким образом чтобы светодиоды каналов шли друг за другом последовательно.


8 Описание работы гирлянды.

При включении гирлянды в сеть, она начинает сразу работать со случайного эффекта. В процессе работы эффекты будут случайно менять друг друга. Если нажимать кнопку, то эффекты последовательно будут сменять друг дружку по очереди:
1 Волна
2 Падающая звезда
3 Искры
4 Медленные переливы
5 Бегущие огни
6 Мерцающие огоньки
7 Все горит-тухнет
8 Все горит
0 Все выключено

При выборе эффекта кнопкой, он задерживается на большее время, но позже эффекты опять начнут сменять друг дружку.

Работа от пульта аналогична работе кнопке на контроллере (нажимаем кнопку на пульте – последовательно меняются эффекты). Для изучения кнопки любого IR-пульта, нужно зажать кнопку на контроллере до момента пока не погаснет гирлянда (порядка 3 секунд), дальше нужно нажать выбранную кнопку на пульте. Код кнопки запишется в энергонезависимую память и гирлянда вернется к эффектам. Так как код хранится в энергонезависимой памяти, гирлянда будет «помнить» пульт даже после отключения от сети.


Напоследок считаю не лишним напомнить:

ВНИМАНИЕ!
Схема гирлянды гальванически не развязана от сети опасного напряжения 220В!
Прикосновение к  любой токопроводящей части включенной в сеть гирлянды 
ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ!
ПОЭТОМУ:

— если Вы плохо разбираетесь в электричестве — не повторяйте эту конструкцию;
— любые действия (пайка, замеры и т.п.) со схемой нужно производить только отключив от сети;
— программирование микроконтроллера нужно производить или отдельно от платы (например, в специально собранной для этого макетке), или запитав плату гирлянды от внешнего источника напряжения 5 вольт (например, от батареек);
— готовая конструкция должна быть хорошо изолирована и недоступна для маленьких детей и животных;
— будьте внимательны при сборке конструкции!


А вот и примеры, так сказать, вживую:

Присылайте свои — добавлю сюда.

Елка от AndreevKV. Большая получилась! 🙂


Елка от BOYka59. Все знакомые и особенно дети в восторге от нее)

Файлы:

PCR406.pdf - Даташит на тиристор PCR406
093-Effector-dimmer-scheme - Схема 12-ти канальной гирлянды
093-Effector-dimmer-PCB.lay - Рисунок печатной платы гирлянды
093-Effector-dimmer-SMD-PCB.lay - Рисунок печатной платы гирлянды SMD
Effector-dimmer.hex - Прошивка 12-ти канальной гирлянды ATtiny2313
093-Fuse - Фьюзы 12-ти канальной гирлянды
Как программировать микроконтроллеры читаем в FAQ.
093-Effector-Dimmer-triac - Исходник гирлянды на билдере

Тема на форуме где разрабатывалась гирлянда.
Тема на форуме обсуждения готовой гирлянды.

Раздел модификаций на форуме, где можно найти варианты прошивок гирлянды.


И еще!

С наступающим Новым Годом!

Всем хорошего настроения и веселых праздников!

 


Update 1 (2013)

Особо не планировал что-то делать с этой гирляндой, так как времени на это в этом году уже нет, но по просьбам читателей все таки решился на небольшой апдейт!

Изменено немного.
Добавлено 6 новых эффектов:
— бегущая в разные стороны волна из 2х светодиодов
— последовательное заполнение и убывание
— последовательное заполнение и убывание с переменной бегущей волной
— случайное заполнение и удаление
— случайное заполнение и удаление с переменной бегущей волной
— агресивное мерцание
Время работы эффекта при принудительном переключении (пульт или кнопка) увеличено почти вдвое.
Вот собственно и все. Схема и фьюзы остались прежними. Необходимо перезалить новую прошивку.
Effector-dimmer-upd1.hex - 12-ти канальная супергирлянда (апдейт 2013)
093-Effector-Dimmer-triac-upd1.zip - Исходник апдейта супергирлянды


С наступающим, теперь уже, 2014 годом !!! 😉


Варианты супергирлянды от читателей блога


Сергей Черний (Bleck_S)
Гирлянда реализована на одной плате с применением SMD компонентов

Effector-dimmer SMD from Bleck_S.lay - Вариант печатки от Bleck_S


Евгений

Измененная схема гирлянды с ключевым блоком питания.
(Блок питания опробован уже в 2-х конструкциях гирлянд и «запросто «вытянет» любой Atmel»)

Effector-dimmer_switch.zip - Материалы по конструкции

На печатной плате 4 перемычки — обозначены красными линиями.
Синими линиями обозначено «усиление» проводников — поверх проводника напаян провод.
Транзисторы 2N6517 и 2N6517С имеют разную цоколёвку (разводка на плате при необходимости легко меняется).
У IRF730 и 7805 аккуратно спилена верхняя часть (крепление под винт) (для экономии места, при необходимости).
На плате отсутствует ИК датчик (по сравнению с оригинальной конструкцией) … при необходимости может быть добавлен — прошивка МК его поддерживает.


Валентин Горбунов
Были замечены скачки напряжения питания МК до 7 вольт в момент подключения гирлянды к сети (дальше напряжение возвращалось в норму). Во время этого скачка МК подвисал — ни на что не реагировал. Для того чтобы убрать скачек напряжения (и стабилизировать напряжение вообще) в схему был добавлен стабилизатор напряжения 78L05. Будьте внимательны, установка  78L05 увеличивает общий ток потребляемый схемой, а значит балластные резисторы будут больше греться. По этой причине балластные резисторы должны быть не менее 1W! До окончательно установки платы в корпус убедитесь, что балластные резисторы не перегреваются при длительной эксплуатации!

Плата.cdr - Рисунок печатной платы в corel draw

(Visited 12 597 times, 96 visits today)

There are 496 comments

Комментарии подгрузятся после небольшой паузы.