Светящиеся снежки, или Украшаем Новый Год «подручными материалами»

Вдохновлённый статьёй о светодиодах в снегу, мне захотелось попробовать сделать что-то похожее и у себя. В комментариях к той статье я публиковал идеи и небольшую кучку фотографий. Даже несмотря на то, что в Подмосковье сейчас снег — штука дефицитная, это не убавило энтузиазма, скорее наоборот — реализовать идею как можно скорее, пока снег ещё есть.

Первой попыткой была колба со статично светящимся светодиодом, но чуть позже была закончена плата с небольшой долькой динамики.

Как это работает и как сделать что-то похожее — смотрите под катом.
P.S. «Подручность» материалов, скорее всего, распространяется на радиолюбителей.

Как всё начиналось

Для начала нам понадобится:

• Прозрачная колбочка из-под бахил (можно взять в ближайшей поликлинике)
• Холдер для батарейки типа CR2032 (они бывают разные, нам нужен с зажимом сбоку)
• Светодиод RGB (я использовал планарный, типоразмера 5050, рассеивающий)
• Немножко резисторов (тоже планарных, на 100 Ом — питать будем от 3В — батарейки)
• Кусок стеклотекстолита с медной фольгой
• Медный купорос или хлорное железо (или ещё в чём вы привыкли травить платы)

Плата рисуется элементарно (я даже не стал раскочегаривать принтер, достал маркер для рисования на CD-дисках и быстренько нацарапал, после чего моментально забросил это в раствор травиться, сфотографировать не успел). После вытравливания плату следует вырезать по форме холдера для батарейки и спаять всё это.

Вот что из этого получается:

На плате нарочно не запаян один резистор, я хотел получить пурпурное свечение, для этого нужно включить красный и синий каналы, отключив зелёный.

Вот так получается простейшая светилка. Плату покрываем лаком (на самом деле не обязательно, но так дорожки с меньшей вероятностью потемнеют), вставляем батарейку, упаковываем в колбу и идём лепить снежки!

И тут Остапа понесло

Как программист, который неровно дышит в сторону всякой микроконтроллерной техники, я решил приспособить к делу небольшой чип, который привнесёт чуть больше радости в эту штуковину, заставляя светодиод красиво переливаться разными цветами.

Для этого я взял широко известный в узких кругах контроллер Atmel ATtiny45 (хотел ATtiny13, но их неожиданно в ящике не оказалось, разница только в размере памяти. Программа для этой светилки поместится в ATtiny13), нарисовал плату в Eagle и с помощью лазерно-утюжной технологии перенёс полученный рисунок на фольгированный текстолит.

По сравнению с предыдущей версией, на плате появился конденсатор для более стабильного питания и сам микроконтроллер. В плане компонентов тут приходится обходиться малой кровью, так как пространство на плате ограничено. Даже разъёма для программирования я не предусмотрел, подпаивался проводками к пинам (специально для этого каналы светодиода оказались на пинах для программирования, а RESET я вывел отдельной площадкой).

Пока платы травились, я занялся программой. В ATtiny45 аппаратный вывод ШИМ-сигнала поддерживается на ножках PB0, PB1 и ещё на нескольких. PB2 в этом списке не оказалось. Но плата уже нарисована и травится, поэтому я решил сделать программный ШИМ, применив второй таймер (Timer1).

Для того, чтобы сделать светилку более гибкой в настройке, я применил такой механизм. В чипе есть ПЗУ (EEPROM). В первой ячейке будем хранить число, которое задаёт режим работы. После каждого включения будем увеличивать это значение на 1 и сохранять его в ПЗУ. Так, дёргая батарейкой в разъёме, можно переключать режимы работы. Для того, чтобы не пропустить нужный, каждый режим я продублировал (фактически, следующий режим включится после двух передёргиваний батарейки).

Весь код на Си (для компилятора AVR-GCC):

#include <avr/io.h> #include <avr/eeprom.h> #include <util/delay.h> #include <avr/interrupt.h>  #define r_pwm(pwm) OCR0A = pwm  #define b_pwm(pwm) OCR0B = pwm #define g_pwm(pwm) OCR1A = pwm  #define NUM_MODES 16  int main(void) {     /* Init LED GPIO pins */     DDRB = 7; /* pins 0, 1, 2 */      /* Init PWM timers */     /* Timer0 is for R and G channels */     TCCR0A = (1<<COM0A1)|(1<<COM0B1)|(WGM01)|(WGM00);     TCCR0B = (1<<CS00); /* divide by 1 */      /* Timer 1 is for B channel; enable interrupts */     TIMSK = (1<<OCIE1A)|(1<<TOIE1);     TCCR1 = (1<<CS10); /* divide by 1 */      sei();      /* Get mode value from the EEPROM and update it */     uint8_t mode = eeprom_read_byte((uint8_t *) 1);     mode++;     if (mode >= NUM_MODES)         mode = 0;     eeprom_write_byte((uint8_t *) 1, mode);      uint8_t i;     while(1) {         switch(mode >> 1) {             case 0:                 r_pwm(255);                 break;             case 1:                 g_pwm(255);                 break;             case 2:                 b_pwm(255);                 break;             case 3:                 r_pwm(255);                 g_pwm(255);                 break;             case 4:                 g_pwm(255);                 b_pwm(255);                 break;             case 5:                 r_pwm(255);                 b_pwm(255);                 break;             case 6:                 r_pwm(255);                 g_pwm(255);                 b_pwm(255);                 break;             case 7:                 for (i=0; i < 255; i++) {                     r_pwm(255-i); g_pwm(i);                     _delay_ms(20);                 }                 for (i=0; i < 255; i++) {                     g_pwm(255-i); b_pwm(i);                     _delay_ms(20);                 }                 for (i=0; i < 255; i++) {                     b_pwm(255-i); r_pwm(i);                     _delay_ms(20);                 }         }     }      return 0; }  ISR(TIM1_OVF_vect) {     if (OCR1A != 0)         PORTB |= (1<<2); }  ISR(TIM1_COMPA_vect) {     PORTB &= ~(1<<2); } 

Fuse-биты можно посчитать здесь, я посчитал, что 1МГц мне хватит для комфортного ШИМ и для низкого энергопотребления.

Мне уже не терпелось поскорее опробовать новую поделку на практике, потому, наспех прыснув лаком из баллончика и дав 5 минут полежать под лампой, я взял её и выбежал на улицу с камерой (был уже довольно поздний вечер, как раз годные условия для тестирования).

И вот результат (видео не отличается от вставленного сверху для привлечения внимания):

Снежки совсем не хотели лепиться, и всё-таки я разогрел в руках горстку снега и всё получилось!

Немаловажно

За идею огромное спасибо тов. Kidar.

Все материалы по этому проектику я выложил в Dropbox. Когда появится время, подготовлю отдельный makefile, а сейчас после распаковки: make antares && make build, после чего удобным для вас способом загружаете файл images/antares.hex на чип.

Спасибо за внимание!