DIY-новогодняя ёлочка с эффектным свечением

Любой фанат поделок просто обязан делать что-то на Новый Год. В позапрошлом году я делал мини-гирлянду для уже существующей мини-ёлочки. В этом мне снова захотелось поиграться со светом, но уже более плотно. Так родилась идея полностью светящейся ёлочки "в дыму".

Я не выработал привычку набрасывать проекты в блокноте, поэтому начинаю я всегда с набросков сразу в виде чертежей, например в AutoCAD или Inventor. Самый простой и дешевый способ сделать качественные детали для простого DIY-проекта — лазерная резка по акрилу.

Через пару дней у меня уже были готовые детали. Чем больше заказываешь за раз, тем дешевле получается одна штука, так что я сразу нарезал разные варианты и по нескольку копий, остановился на таком. Как это всё будет собираться прочитаете дальше.

Ядро поделки — электролюминесцентный провод. Это жила, покрытая специальным составом, который излучает свет при прохождении через него тока. В качестве второго контакта две тонкие проволоки вокруг центральной жилы, и всё это в цветной изоляции, определяющей цвет свечения. Я купил много таких разных цветов, и вот решил использовать кусочек.

Начал со звезды на вершине ёлки. В таких ситуациях хорошо затянуть стяжки руками очень сложно, но у меня для этого есть пистолет — удобная штука. Стяжки просто удерживают провод по контуру звезды, потом я промазал всё клеем и снял их.

Зачищать такой провод трудно, потому что тоненькие внешние жилы легко порвать. И паять нужно аккуратно. Под термоусадкой просвечивает голубой — это натуральный цвет электролюминофора. Поэтому красный тусклее, чем зелёный — зелёная оболочка просто чуть-чуть его корректирует, смешивая голубой с жёлтым, а вот чтобы получить из него красный, оболочка должна быть глухая и хуже пропускающая свет.

Теперь собираем саму основу для ёлки, промазываем клеем. Часто для склейки акрила используют дихлорэтан, но я предпочитаю обычный суперклей.

Аккуратно обернул зеленую часть провода вокруг основания и проклеил в местах соединения. Модель грубая, нет никаких отдельных веток, но так и задумывалось. Минимализм типа :)

Какая же новогодняя ёлка без "гирлянды" на ней? Для имитации огоньков я отрезал кусок SPI-светодиодной ленты. Это лента с "умными" диодами — будучи соединёнными последовательно, каждый из них получает адрес, к которому можно обратиться посредством SPI-шины, и таким образом зажигать или гасить любой отдельный диод или группу диодов по выбору.

Отрезал и соединил четыре куска. Все они обёрнуты в прозрачную термоусадку, потому что мы будем имитировать дым с помощью водяного пара, не нужно, чтобы вода оседала на контактах.

Вот так это выглядит вставленным на место. Провода наверху выглядят не очень хорошо, но это не страшно, потому что смотреть на итоговую конструкцию мы будем в основном в темноте или полумраке, а свечение отберёт на себя всё внимание.

Основная часть собрана, нужно переходить к электрической.

Вообще говоря, эта светящаяся трубка разгоняется переменным напряжением порядка 100В с частотой сотни и тысячи герц. Получить такое из сети простым способом нельзя. Китайцы предлагают к этим лентам небольшие модули на батарейках, которые по сути представляют собой LC-колебательный контур. На фото вы видите катушку, а где же тогда большой пузатый конденсатор? А нигде — электролюминесцентный провод это диэлектрик между двумя проводниками, то есть, ёмкость. Остальная обвязка, видимо, отвечает за увеличение напряжения с 3 до 100В и за подбор резонанса (длина подключённого провода может быть разной, соответственно разная ёмкость).

Ещё этот модуль умеет мигать двумя разными режимами при нажатии на кнопку. Эта кнопка нам не нужна. Выпаиваем её и контакты для батареек. Я делал это с помощью оплётки для выпайки, потому что оловоотсос слишком резкий.

Кнопку, которая переключает режимы, я закоротил. Опытным путём было установлено, что так модуль сразу включается при подаче напряжения на него (иначе бы требовалось ещё нажать кнопку).

И вот тестовый прогон. Одно из самых приятных чувств в жизни — когда что-то, что ты долго делал, впервые включается и начинает работать.

В этом проекте нам нужно 4 разных напряжения:

24В для питания испарителя (о нём ниже)

12В для питания кулера (тоже ниже)

5В для питания светодиодной ленты и микроконтроллера, ей управляющего

3В для подачи на разгонный модуль электролюминесцентного провода

Причем, 3В довольно требовательное по току. В итоге я остановился на схеме питания с двумя модулями-преобразователями (24В-12В, 12В-3В) и одним понижающим стабилизатором AMS1117 (12В-5В).

Ультразвуковой испаритель будет генерировать "дым" (а на самом деле холодный водяной пар). Во-первых, мне сразу захотелось добавить дым к игре со светом, потому что это создаёт интересный визуальный эффект. Во-вторых, от нашего устройства появляется польза — оно становится увлажнителем воздуха.

Вот собранная "кастрюля", испаритель закреплён в центре дна на горячий клей — это удобно, потому что после застывания горячий клей становится обычным пластиком, который не боится воды. Крышка прикреплена к корпусу на стяжки. А сам корпус — обычный круглый контейнер для еды из магазина бытовых вещей.

Устанавливаем всё на место и выводим провода, сделал их белыми, чтобы не сильно выделялись — приятно иметь провода всех цветов :)

Для того, чтобы убрать всю электронику, я купил небольшой пластиковый корпус. Боковым сверлом сделал в нём два паза — под входящий и выходящий провод.

Примерно так это всё уложено. Нижние уровни закреплены на горячий клей, верхние просто лежат на них через изолирующую прокладку. Справа пришлось брать разъём для блока питания из куска провода от испарителя, потому что таких разъёмов в корпус у меня не было.

Ну и последний штрих — рядом с елкой я закрепил кулер, дующий вниз, чтобы усиливать поток пара, выходящего вверх. Без него пар стелется исключительно по «земле».

Конечный вид на свету.

Для ленты набросал простенькую программу попеременного мигания. Давняя мечта — чтобы была «гирлянда», каждая лампочка которой будет светиться случайным цветом! Сделал тут именно так.

Ну и видео с примером работы. Вживую смотрится гораздо круче, т.к. яркие огоньки засвечивают камеру.