Операция Новый год: USB-ёлочка своими руками + видео

В ожидании праздника...

Аккуратная игрушечная елочка на офисном столе скрасит рабочие будни, да и разнообразит интерьер. А можно такую елочку и кому-нибудь торжественно вручить.

В продаже есть елочки, украшенные золотыми и красными шариками, с имитацией снега на ветвях и многим другим. Но всем этим игрушкам не хватает веселых огней гирлянд. А какой же это Новый год без "Ёлочка, гори!"? Мы расскажем, как порадовать себя и своих близких самой настоящей USB-елочкой! Времени нам понадобится всего ничего, а по деньгам — никак больше 60-100 рублей не выйдет. К тому же простор для творчества — просто преогромный. Так что, вперёд, к встречи Нового года в стиле hi-tech !

Скачать видео USB-ёлочки в действии (1,4 Мб)

Какая гирлянда нужна?

Считаем, что игрушечная елочка уже есть, осталось сделать интересную гирлянду, которая работает от шины USB. Единственное требование к световому украшению — способность работать от напряжения 5 вольт при потребляемом токе не более 500 миллиампер. И этому требованию должны прежде всего отвечать электронные конструкции, выполненные с применением светодиодов.

Пожалуй, самое простое решение для гирлянды — параллельно соединить 10 последовательно соединенных пар светодиодов:

Подойдут светодиоды различных цветов с рабочим напряжением 3 вольта. Учитывая, что один светодиод потребляет около 20 миллиампер, данная схема будет «вытягивать» из блока питания ПК около 200 миллиампер, что для него будет совершенно незаметно. Чтобы гирлянда умела мигать, надо использовать специальные светодиоды.

Схема 1

Простейшую гирлянду можно собрать с минимальными затратами по времени. Для этого подойдёт схема, которую мы использовали при моддинге мышки. Читать об этом подробнее.

Схема 2

Для тех же, кто хочет встретить Новый год во всеоружии, мы подготовили схему настоящего автомата световых эффектов:

Автомат управляет свечением семи светодиодов, и его главная особенность в том, что каждый зажигается и гаснет независимо от остальных. На деле это означает, что в каждый момент времени загорается случайное число огней (от одного до семи).

Чтобы собрать такую гирлянду, понадобятся следующие радиодетали:

• Две микросхемы: K176ИЕ4 и K176TM2 (подойдут K176ИЕ3 и K561TM2) и две панельки для них.
• Два маломощных резистора на 10 и 100 килоом.
• Два диода КД521А.
• Два конденсатора емкостью от 1 до 10 микрофарад на напряжение от 10 вольт.
• Семь светодиодов (желательно разных цветов) на напряжение 3 вольта.

Принцип работы автомата:

1. На триггере DD1.1 выполнен генератор импульсов, на частоту которого можно влиять, меняя сопротивление резистора R1 (чем оно меньше, тем чаще будут мигать светодиоды в гирлянде).

2.Триггер DD1.2 включен по схеме счетного триггера — его инверсный выход (вывод 12) соединен с входом D (вывод 9), а на вход С (вывод 11) поступают импульсы с выхода переполнения Р (вывод 2) счетчика-дешифратора DD2.

3.Прямой выход триггера DD1.2 (вывод 13) подключен к входу S (вывод 6) счетчика-дешифратора DD2.

4. После поступления на вход С счетчика-дешифратора десятого импульса состояние триггера DD1.2 изменяется на противоположное, что вызывает изменение напряжения на выходах a-g счетчика-дешифратора, к которым подключены нагрузки (светодиоды). При желании нагрузку можно составить из двух-трех последовательно соединенных светодиодов.

5. Каждый из светодиодов (или каждую группу), возможно, придется подключить через резистор Rн. Но чем больше светодиодов в группе (например, три), тем меньше надобность в Rн.

6. Продолжительность свечения гирлянд и пауз между их зажиганием зависит от частоты импульсов, поступающих на счетный вход микросхемы DD2. Эту частоту можно изменять резистором R1 и подбором конденсаторов С1 и С2.

7. Вместо указанных на схеме допустимо использовать микросхемы К561ТМ2 (DD1). К176ИЕЗ (DD2). Постоянные резисторы — МЛТ-0,125, их номиналы некритичны для нормальной работы устройства.

Примечание: при сборке схемы допустим и навесной монтаж, но лучше для этого использовать плату из фольгированного материала размерами 25x40 мм.

Разметка платы:

Первым делом к плате припаиваются панельки, затем конденсаторы, после — резисторы, диоды и монтажные провода. Для проверки работоспособности устройства светодиоды можно припаять непосредственно к плате. После пайки остается вставить микросхемы в соответствующие панельки и подключить схему к источнику тока.

Питание по USB

USB-порт компьютера имеет четыре контакта. Два средних предназначены для обмена данными с подключенным устройством, два крайних — для его питания. Наша гирлянда никакими данными с ПК обмениваться не собирается, но вот от электричества не откажется. Для подключения к USB-порту нужен соответствующий USB-штекер и двухжильный провод достаточной длины. Пригодится также термоусадочная трубка. Из всего этого мы и соорудим кабель для питания гирлянды:

1. Берем штекер. Он состоит из внешней металлической части и внутренней части с контактами.

2. Раскрываем внутреннюю часть и подлуживаем крайние контакты (те, что отвечают за питание).

3. После этого припаиваем к ним подготовленные к пайке контакты провода. На другом конце провода желательно отметить положительную (или отрицательную) жилу — чтобы потом не перепутать.

4. Ждем остывания конструкции и закрываем контакты.

5. Внутреннюю часть штекера помещаем во внешнюю до упора.

6. Одеваем отрезок термоусадочной трубки подходящего диаметра.

7. Усаживаем ее пламенем зажигалки.

Вот и все, елочный USB-кабель питания готов.

Украшение елочки

Искусственная елка состоит из проволочного каркаса, вплетенной в него бахромы и пластиковой корзины. Основание каркаса закреплено на дне корзины.

В корзине достаточно места для размещения платы устройства, управляющего гирляндой из светодиодов. Сами светодиоды разумно закрепить на ветвях каркаса (зеленым термоклеем или зелеными нитками).

Провода же, ведущие от светодиодов к плате, надо постараться спрятать в хвое, обмотав соответствующие ветви и ствол. Желательно использовать провода в темно-зеленой и черной изоляции.

Переносим схему автомата световых эффектов на елочку:

• Нарезаем проводки подходящей длины.
• Припаиваем их к светодиодам.
• Закрепляем светодиоды на ветках.
• Другие концы проводов через хвою выводим к основанию каркаса так, чтобы они торчали из корзины.
• Припаиваем их к ранее собранной плате устройства.
• Припаиваем к плате выводы USB-кабеля.
• Прячем плату в корзину так, чтобы из нее выходил только провод USB-кабеля.

Размещение светодиодов на елочке

Теперь осталось только подключить елочку к USB-порту и удивить коллег и домашних празднично мигающей зеленой красавицей. Собранной, что немаловажно, собственными руками. Креативного вам hi-tech Нового года!

Скачать видео USB-ёлочки в действии (1,4 Мб)