Choinka LED - układ do samodzielnego montażu

Z okazji nadchodzących świąt Bożego Narodzenia, postanowiłem czymś tematycznym upiększyć biurko ;) Dla elektronika amatora, takiego jak ja, z pewnością może to być choinka zbudowana na bazie zielonego laminatu z błyskającymi (ale nie oślepiającymi) diodami LED. W dodatku do samodzielnego montażu. Takie właśnie cudo znalazłem na AliExpress.

Zmontowana i uruchomiona choinka

Specyfikacja

• napięcie zasilania 4,5 - 5V
• dwa źródła zasilania
• bateryjne (3 x AA)
• zasilacz 5V (kabel do usb w zestawie)

Podłączenie zasilacza odcina obwód zasilania bateryjnego.

Montaż

Elementy choinki

Niestety, przesyłka z choinką nie zawierała żadnej instrukcji. Na szczęście znalazłem świetny poradnik 3D LED Christmas Tree opisujący krok po kroku montaż układu. Sama płytka zawiera wprawdzie oznaczenia montażu LED-ów, ale bez wyszczególnienia, gdzie jaki kolor ma trafić. Poza tym część wartości rezystorów nie jest naniesiona. Wobec tego samodzielne wykonanie schematu elektrycznego wydłużyłoby znacznie czas wykonania choinki. Poniżej mój mało elegancki, ale szybko wykonany, odręczny i uproszony schemat choinki.

Schemat elektryczny (bez obwodu zasilania)

Generalnie:

• oznaczone są tylko rezystory R1, R3, R5 - 10kΩ umieszczone w obwodach baz tranzystorów
• pozostałe rezystory R2, R4, R6, R7 odpowiadają za regulację prądu przepływającego za LEDy, a tym samym ich jasność. Miałem do wyboru rezystory 330Ω, 1kΩ i 2kΩ. Te ostatnie okazały się zbędne (za duża wartość) i użyłem własnych o wartości 1kΩ. Ostatecznie dla zielonych LEDów użyłem 300Ω, dla pozostałych kolorów 1kΩ. Dla tak dobranych wartości, z grubsza, LEDy podobnie jasno świecą
• LEDy są po grupowane kolorami (i tak się je montuje). Każdą z tych grup steruje odrębne tranzystor. Poza tym jest jeden dodatkowy, czerwony LED montowany na czubku choinki z rezystorem R7 regulującym jego prąd
• częstotliwością migania sterują rezystory 10kΩ (R1, R3, R5) i kondensatory (47µF). W przytoczonym artykule jest rozbieżność między schematem (22µF), a opisem (47µF)
• należy zwrócić uwagę na montaż wyłącznika (można na dwa sposoby, ale tylko jeden jest poprawny)
• kondensatory i tranzystory, jeśli chodzi o montaż (i zachowanie poprawnej polaryzacji), są czytelnie zaznaczone na płytce drukowanej
• anody (+) LEDów odpowiadają kwadratowym punktom lutowniczym, katody (-) okrągłym punktom. Ponadto anody mają dłuższą nóżkę (elektrodę) niż katody
• warto "wzmocnić" mechanicznie gniazdo zasilania DC drucikiem z odciętej nóżki jednego z rezystorów

Uruchomienie
Przed złożeniem choinki, każdą ze złożonych razem i zamontowanych do podstawy połówek choinki, można przyłożyć zasilanie (do oznaczonych punktów lutowniczych na dole płytki) i sprawdzić działanie. Na tym etapie będzie też wygodniej ew. wymienić rezystory w kolektorach tranzystorów i dobrać jasność świecenia diod LED do własnych potrzeb.

Zmontowana podstawa i oba skrzydła choinki

Koszyk na baterie przykręcony do podstawy

Finalnie choinka zajęła miejsce na moim biurku w pracy i wzbudziła uznanie kolegów :) Część nie dowierzała, że można coś takiego samemu zlutować i że kupiłem zmontowaną całość. Innym brakowało poza migającymi LED'ami jeszcze wygrywania kolęd. Na AliExpress są też choinki z taką opcją (co najmniej dwa razy droższe). Można też kupić gotowe, tanie moduły wygrywające melodyjki. Ja trafiłem na przykład na taki, który odgrywa w kółko "Jingle Bells" i pewnie na przyszłe święta coś takiego dorzucę do mojej choinki.

Źródła:
1) 3D LED Christmas Tree