Здравствуй, Ёлка, Новый год! Своими руками - светящийся RGB-LED поясок для платья снегурочки + настольная ёлочка

Началось всё с идеи украсить новогоднее платье дочки для утренника в садике на "Новый год". Хотелось как-то оживить наряд, добавить "иллюминации". Китайцы жгут напалмом нанотехнологиями и LED-лентами. Решено было украсить платье светящимся поясом. Для этого понадобился подходящий ремешок, полметра самой дешевой (150 руб/метр) китайской RGB-ленты и два вечера «работы» серым веществом верхней половины туловища и немного паяльником


Итак, цель поставлена — осталось отлить в граните. Сразу скажу, что на оптимальность результат не претендует. Отливал из того, что оказалось в наличии дома. А в наличии было несколько видов PIC-микроконтроллеров 16-го семейства фирмы Microchip. Для уменьшения габаритов как раз подойдет PIC 10F206 в sot-23-6 корпусе. Для управления током через RGB-ленту будем использовать ШИМ (широтно-импульсную модуляцию). С помощью задания скважности (длительности импульсов) можно менять яркость светодиодов. Для простоты реализации смены цвета микроконтроллер каждому из основных цветов – красный, зеленый и синий может установить 256 (2^8) уровней яркости (от полностью выключенного до полностью включенного).

Теорию в части программной реализации смены цвета позаимствовал из статьи [1].
Теперь подробно об «отливке в граните». Микроконтроллер 10F206 (с небольшими изменениями в программе подойдет 16F629 и или любой другой, например, древний, как египетские пирамиды, 16F84)

↑ Схема контроллера

каждый пин порта контроллера держит по 20 мА втекающего/вытекающего тока, усилил n-канальными полевиками bss123.

↑ Печатная плата контроллера

(размер 20×10 мм)

Делаем печатную плату по технологии ЛУТ.
Берем 0 граммов «вещества»: микроконтроллер 10F206 (sot-23-6), три полевика bss123 (sot-23), три резистора 10 кОм (0805) и один конденсатор 0.1 мкФ (0805)

↑ Паяем!

RGB-лента номинальным напряжением 12 Вольт и номинальной мощностью 4.8 Ватт на метр. В качестве источника питания решил использовать аккумулятор от мобильного телефона номинальным напряжением 3.7 Вольт и мощностью 3.2 Ватт*час (малый вес, большая емкость). Для питания контроллера напряжения аккумулятора достаточно, но вот для RGB-ленты явно мало. экспериментально убедился, что напряжения 9 Вольт вполне достаточно для яркого свечения.
Номиналы импульсного повышающего преобразователя DC-DC на широко-известной MC34063 (КР1156ЕУ5) посчитал на калькуляторе [2].

Исходные данные:
Входное напряжение — 3.7 В Выходное напряжение — 9 В Выходной ток — 100 мА
Напряжение пульсаций — 20 мВ
Частота преобразования — 50 кГц

Номиналы схемы по калькулятору:
Ct=543 pF
(Ipk=622 mA)
Rsc=0.482 Ohm
Lmin=59 uH
Co=611 uF
R=180 Ohm
R1=1k R2=6.2k (9V)

↑ Схема DC-DC

частотозадающий конденсатор Ct поставил 1 нФ
токоограничительный резистор Rsc 0.5 Ом (два резистора 1 Ом параллельно)
конденсатор фильтра Co поставил 470 мкФх16В
диод шоттки BAT54C (два диода Шоттки в одном корпусе sot-23)

↑ Печатная плата DC-DC

(размер 20×15 мм)

Получился блок питания в корпусе (бокс от 3 батареек АА, с выломанными перегородками), весом 41 грамм вместе с LiPol-аккумулятором от мобилки. Двустороннний скотч «рулит»

↑ Программа

для контроллера написана на ассемблере в среде разработки MPLAB,
фьюзы для прошивки:
__CONFIG _CP_ON & _MCLRE_OFF & _WDT_ON

Программирование внутрисхемное, подпаиваемся проводочками прямо на готовую плату (резисторы 10 кОм обеспечивают надежную развязку выводов микроконтроллера от остальной схемы)


Контроллер RGB-ленты с помощью двустороннего скотча и прозрачного скотча спрятан с обратной стороны пояса

С внутренней стороны платья пришит кармашек для денег блока питания с липучкой. Т.к. вес блока всего 41 грамм, то совершенно не мешает в движении и не ощущается :yahoo:
Испытания показали, что от заряженного аккумулятора пояс проработал 4 часа и продолжал работать и работать, как заяц из рекламы Duracell :guitar-man: . Для утренника по времени более чем достаточно. Похоже я с блоком питания погорячился :blush: можно было придумать более компактный вариант, например на литиевой батарейке Minamoto 3.6V AA. Но уже «отлито в граните», переделывать лень…

↑ Видео «прокачанного» платья

↑ А причем здесь Ёлка?

Ёлки-иголки! Эту же самую китайскую фигню ленту можно приспособить для украшения декоративной елки. В изготовлении принимала участие вся семья: дизайн и украшения — жена и дочка, я — «светящиеся огонечки». Основание елки — коробка от плавленных сырков. «Пружина» — из примерно метра одножильного медного провода для электропроводки. Сама елка из упаковочной сетки для украшения цветов. Ягоды из бисера. Звезда из бумаги по технике модульного оригами





Блок питания елки — зарядка от мобильника Самсунг, стабилизированное 5 Вольт 700 мА. Поэтому опять пришлось «накачивать» RGB-ленту. У кого из Dаtagor-жителей если есть БП на 9 — 12 Вольт, то преобразователь DC-DC не нужен, но нужно добавить в схему стабилизатор 5 Вольт (например 78L05) для питания микроконтроллера. Можно сократить «басню» и вместо КРЕНки достаточно стабилитрона на 4.7 Вольт + резистор и конденсатор.


В прошивке реализована псевослучайная последовательность смены направления и скорости изменения цвета. В качестве начального значения псевдопоследовательности используется байт калибровки IRC (внутренний RC-генератор 4 МГц), который у каждого микроконтроллера устанавливается (калибруется) на заводе и индивидуален. Поэтому каждая елка светится по-разному. Для защиты от «зависаний» включен сторожевой таймер WDT

↑ Файлы

в архиве исходник и прошивка для контроллера, даташиты на мелкосхемы, печатные платы в формате Sprint-Layout 4.0
🎁yolka.zip  1.16 Mb ⇣ 68

↑ Использованы источники

1. Многоцветная светодиодная подсветка или RGB-контроллер своими руками
2. Калькулятор для mc34063

↑ КРАСОТА!

↑ А вот как всё было в садике:

Добавлено 21/07/2013 г. (с отключенным каналом красного цвета, в цвет платью.)

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации