Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек

Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек Новогодняя елка, Своими руками, Ёлки, Длиннопост, Arduino, Декор, Авторская игрушка, Новый год

Посмотреть видео

Всем привет! До нового года остались считанные часы и я спешу всех вас поздравить с наступающими праздниками. А так же предлагаю посмотреть короткое видео о том, как я сделал себе маленькую новогоднюю ёлку с беспроводной гирляндой на светодиодах. Этот DIY-проект настолько прост, что его может повторить даже первоклассник.

Беспроводными светодиодами я сегодня конечно никого не удивлю, они давно продаются на алиэкспресс, но я покажу, как за копейки их можно сделать своим руками и нарядить свою маленькую техноёлку. Китайцы используют индукционную катушку, которая на частоте 70 кГц постоянно излучает электромагнитные волны. Поэтому она во включенном режиме нагревается, что небезопасно и я бы побоялся её оставлять включенной, уходя из дома или на ночь.

Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек Новогодняя елка, Своими руками, Ёлки, Длиннопост, Arduino, Декор, Авторская игрушка, Новый год

Я же предлагаю использовать любое беспроводное зарядное устройство от смартфона, которое скорее всего у многих из вас уже есть. Из плюсов такого подхода могу отметить, что при его использовании гирлянда будет не просто светиться, а мигать с частотой примерно 1 Гц и можно не бояться оставлять её включённой, так как никакого перегрева точно не будет.

Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек Новогодняя елка, Своими руками, Ёлки, Длиннопост, Arduino, Декор, Авторская игрушка, Новый год

Так же я мог использовать готовый Qi приемник и подключить к нему микроконтроллер с адресными светодиодами WS2812B, но тогда потеряется весь смысл простоты и повторяемости этой самоделки.

Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек Новогодняя елка, Своими руками, Ёлки, Длиннопост, Arduino, Декор, Авторская игрушка, Новый год

Сначала разберёмся, как работает беспроводное зарядное устройство.

Qi зарядка представляет собой передатчик с плоской катушкой и с такой же катушкой в мобильном устройстве (приемник). Между этими двумя катушками, как в обмотках трансформаторов, протекает электромагнитная индукция. В подавляющем большинстве все эти зарядные устройства работают на частотах от 80…300 кГц. И работают они по протоколу Qi, примерно так: передатчик проверяет размещено ли на нём Qi-совместимое устройство. Для этого передатчик каждые 0,5 — 1 сек. передает 8 бит данных. Принимающее устройство должно отреагировать и предоставить ответ. Передатчик затем посылает несколько цифровых пингов, чтобы проверить информацию об оптимальном положении приёмника. Только тогда, когда произошел обмен между ними, начнётся зарядка.

Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек Новогодняя елка, Своими руками, Ёлки, Длиннопост, Arduino, Декор, Авторская игрушка, Новый год

Из этого описания можно сделать вывод: чтобы определить приёмное устройство, зарядное устройство постоянно шлёт короткие запросы в виде одного байта данных, который можно принять любой катушкой индуктивности, если её настроить на частоту этого передатчика.

Для того, чтобы собрать резонансный контур нам понадобится дроссель и конденсатор. Можно использовать практически любую катушку, но чем больше у неё индуктивность, тем лучше. Дроссели можно выпаять из старых плат от бытовой техники или намотать самому.

Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек Новогодняя елка, Своими руками, Ёлки, Длиннопост, Arduino, Декор, Авторская игрушка, Новый год

Для определения индуктивностей дросселей и их резонансных частот, я использовал прибор GM328A. Если у вас нет такого прибора, то для выяснения их параметров, воспользуйтесь таблицей цветовой маркировки.

Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек Новогодняя елка, Своими руками, Ёлки, Длиннопост, Arduino, Декор, Авторская игрушка, Новый год

Для расчёта резонанса контура, прибегнем к помощи он-лайн калькулятора.

У меня есть дроссель с индуктивностью L=8,4 мГн и частота передатчика f=120 кГц. Вводим эти параметры в нужные поля калькулятора, нажимаем кнопку рассчитать и получаем требуемую ёмкость конденсатора C=209 пФ

Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек Новогодняя елка, Своими руками, Ёлки, Длиннопост, Arduino, Декор, Авторская игрушка, Новый год

Нахожу приблизительно подходящий по параметрам конденсатор 200 пФ, ёмкость светодиода добавит примерно от 3-10 пФ — это тоже нужно учитывать. Параллельно подключаю конденсатор с дросселем и проверяю фактическую частоту резонанса. Получилось 117 кГц, не совпадает с расчётными данными, так как ещё нужно было учитывать погрешность прибора и конденсатора. Но нет необходимости идеально подгонять резонанс, даже при смещении от резонанса на ±50% всё будет работать. Резонанс влияет на КПД связки и будет влиять на ток в дросселе, который зависит от расстояния удаления от передающей катушки. Если пренебречь расстоянием отдаления от передатчика, то можно вообще не использовать конденсатор для подгонки резонанса, но при этом нужно использовать дроссель с индуктивностью не менее 1 мГн и выше.

Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек Новогодняя елка, Своими руками, Ёлки, Длиннопост, Arduino, Декор, Авторская игрушка, Новый год

Чтобы быть уверенным, что моё зарядное устройство передает пакеты на частоте 120 кГц, подключаю дроссель к щупам осциллографа и смотрю какую частоту транслирует передатчик. В моём случае оказалось 120,6 кГц

Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек Новогодняя елка, Своими руками, Ёлки, Длиннопост, Arduino, Декор, Авторская игрушка, Новый год

Так как на выходе контура будет переменное напряжение, то для получения максимальной эффективности свечения светодиодов лучше всего их подключить встречно-параллельно — как указано на схеме.

Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек Новогодняя елка, Своими руками, Ёлки, Длиннопост, Arduino, Декор, Авторская игрушка, Новый год

Контур с максимально близким к передатчику резонансом, способен питать светодиод на расстоянии до 8 см.

Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек Новогодняя елка, Своими руками, Ёлки, Длиннопост, Arduino, Декор, Авторская игрушка, Новый год

Для подключения гирлянды из 40 светодиодов и больше, потребуется дроссель с большой индуктивностью (более 4 мГн) и с внутренним сопротивлением не более 10-20 Ом — такой можно выпаять из старых энергосберегающих, газоразрядных ламп и удалить с него одну половинку Ш-образного ферромагнитного сердечника. Чем ближе к частоте 120 кГц будет резонанс, тем выше будет напряжение на выходе дросселя и тем больше светодиодов можно будет к нему подключить. На выходе моего дросселя напряжение без нагрузки получилось 90 В, это значит, что размах напряжения 180 В.

Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек Новогодняя елка, Своими руками, Ёлки, Длиннопост, Arduino, Декор, Авторская игрушка, Новый год

Собираем по вышеуказанной схеме. Для сборки гирлянды я использовал все светодиоды, которые у меня были в наличии, в сумме получилось 38 шт. по 19 шт. на каждый полюс напряжения, хотя я пробовал подключать 25 светодиодов на 1 полюс и все они прекрасно светятся. Если учесть падение напряжения на одном светодиоде 2 В, в моём случае, в теории можно подключить порядка 45 светодиодов на каждый полюс — в сумме получится 90 светодиодов. Но, к сожалению, у меня их столько не нашлось — пришлось довольствоваться тем, что есть.

Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек Новогодняя елка, Своими руками, Ёлки, Длиннопост, Arduino, Декор, Авторская игрушка, Новый год

Гирлянда собрана, теперь я наряжаю ею свою мини-ёлку и она будет украшать мой стол все новогодние праздники, придавая мне праздничное настроение.

Беспроводная гирлянда на новогоднюю ёлку без батареек Новогодняя елка, Своими руками, Ёлки, Длиннопост, Arduino, Декор, Авторская игрушка, Новый год

Еще раз поздравляю всех Вас с приближением самого радостного, доброго, волшебного праздника — Нового года! Пусть этот год станет чередой счастливых и радостных дней, наполненных добром и верой в лучшее!

Arduino & Pi

1.4K постов20.6K подписчиков

Добавить пост

Правила сообщества

В нашем сообществе запрещается:

• Добавлять посты не относящиеся к тематике сообщества, либо не несущие какой-либо полезной нагрузки (флуд)

• Задавать очевидные вопросы в виде постов, не воспользовавшись перед этим поиском

• Выкладывать код прямо в посте - используйте для этого сервисы ideone.com, gist.github.com или схожие ресурсы (pastebin запрещен)

• Рассуждать на темы политики

• Нарушать установленные правила Пикабу