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Arduinoで作る132LEDクリスマスツリー

◆まえがき
クリスマスが近付いてきたのでここ数年の定番になっている、LEDクリスマスツリーの改造作業を行いました。具体的には去年は72LEDだったのを132LEDに増強しました。なお、使っているCPUはArduino NANOで、LEDの点灯はチャーリープレクシングで行っています。

このツリーに関しては過去記事がいっぱいありますが、主なものは下記です。
Arduinoを使った72LEDクリスマスツリー(操作解説編) (72LEDバージョン)
Arduinoで作るクリスマスツリー LEDイルミネーション(ハード製作編)(56LEDバージョン)

◆改造内容
去年作った物は16ビットのイメージメモリーで表現できるサイズの制約から72LEDになっていましたが、今年はそこを32ビット化して上限を上げてやりました。イメージメモリの幅を拡大するためにはプログラムの変更箇所が大量に発生するのですが、地道にやることにしました。

◆回路図(クリックで別窓に拡大)
132LEDツリーの回路図
チャーリープレクシングで点灯させる回路になっています。左下のCPUはミニマムの配線で点灯させる場合の配線です。照度コントロールをやりたい場合は右上に示す回路を使います。

◆外観
132LEDツリー
高さは16cmくらいです。

◆実装
・ブレッドボードとツリー
132LEDツリー
ブレッドボードの上に差し込む形にしました。

・ブレッドボード
ブラッドボード
半固定抵抗による明るさ調整と、リセットボタン(表示延長ボタン)を付けた状態です。(回路図の右上のCPUの状態)

ミニマムの配線で済ませたいならこれらの部品は不要で、A0の信号をツリーのコネクタに接続する配線を1本だけ行えば動きます。(その場合、明るさはソフトのパラメーターで設定)

・ツリーの部品
ツリーの部品
11層構造になっていて、最上部のLEDは2個(ここだけ緑)。以下2個づつ増えて一番下には22個のLEDがあります。なお、この写真の下の3枚を今回追加で製作しました。

製作方法は、過去の記事の、こことかここなど、が参考になると思います。配線は判り易いので比較的簡単ですが、アクリル板をこのような形に切り出すのが大変です。アクリルをレーザーカットすれば端面も光沢面に仕上がると思うのですが、どなたかやりませんか?あるいは配線も含めてプリント基板にするのも良さそうです。私は何の権利も主張しないので売って頂いても構いません。

◆ソフト
Arduinoのスケッチです。Arduino IDE でコンパイルしています。
20221124_132LED_XmasTreeDeverop.ino

1300行以上ありますが、ビット処理の固まりのようなプログラムになっていて難しいことはやってません。3年かけて増築を繰り返してきたので汚いコードになっていますがご容赦を。なお、プログラムの解説は過去記事にあるのでそちらを参照下さい。

コンパイル後のサイズは30kBを超えていて、ATmega328Pに入るほぼ上限のサイズになっています。
LEDの数が増えたので電光掲示板の文字が読み易くなったと思います。実は座標変換して円錐の表面に文字を貼り付けたかったのですが、メモリー不足でそこまでは出来ませんでした。

◆動画
YouTube

◆まとめ
やっぱり大きなツリーは綺麗です。処理を32ビット化したのでサイズの制限がほぼ無くなって表現力が上がりました。

ArduinoのUNOやNANOで動かすことを考えると、あと3ピン(A1, A2, A3)が残っています。これらも使うと合計で15ピンで、チャーリープレクシングなら15x14で210LEDの表示が可能になります。来年やって見るのも悪くは無さそうです。ただコードをスリム化しないとプログラムが収まらない可能性が大です。

ただ、このスタイルのまま規模を拡大していくのは力業すぎて、頭悪るそうな感じもしなくはありません。沢山のLEDを光らせたいならもっと高級なインターフェイスのLEDを使うのが正しいアプローチである気もします。ただコストはかかりそうなので悩ましいところです。
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