Беспроводная гирлянда на елку без батареек своими руками

Добрый день! До наступления нового года остались считанные часы, и я хотел бы поздравить вас с предстоящими праздниками. Также предлагаю вам посмотреть короткое видео, где я показываю, как сделать маленькую новогоднюю ёлку с беспроводной гирляндой на светодиодах. Этот проект настолько прост, что его сможет повторить даже ребёнок. Беспроводные светодиоды уже давно не новинка и их можно найти на алиэкспресс, но я покажу, как легко и дешево сделать их самому и украсить техноёлку. Китайцы используют индукционные катушки, которые работают на частоте 70 кГц и излучают электромагнитные волны. Однако такие устройства нагреваются при работе, что небезопасно. Я бы не рекомендовал оставлять их включёнными, уходя из дома или на ночь. Вместо этого, я предлагаю использовать любое беспроводное зарядное устройство для смартфона, которое, возможно, уже есть у многих из вас. Одним из преимуществ такого способа является то, что гирлянда будет мигать с частотой около 1 Гц и не будет перегреваться, что делает её безопасной для использования. Можно также использовать готовый Qi-приемник и подключить к нему микроконтроллер с адресными светодиодами WS2812B, но это усложнит процесс и снизит доступность проекта для повторения. Сначала разберёмся, как работает беспроводное зарядное устройство. Qi-зарядка представляет собой передатчик с плоской катушкой и такую же катушку в мобильном устройстве (приёмник). Между этими катушками, как в трансформаторе, происходит электромагнитная индукция. Большинство таких зарядных устройств работают на частотах от 80 до 300 кГц и по протоколу Qi. Передатчик проверяет наличие Qi-совместимого устройства, отправляя каждые 0,5 – 1 секунду 8 бит данных. Приёмник должен ответить на этот запрос. Затем передатчик отправляет несколько цифровых пингов для проверки оптимального положения приёмника. Только после этого начинается зарядка. ### Определение приёмного устройства Зарядное устройство определяет приёмное устройство путем отправки коротких однобайтовых запросов. Эти запросы могут быть приняты любой индуктивной катушкой, настроенной на нужную частоту. Сборка резонансного контура Для создания резонансного контура понадобятся дроссель и конденсатор. Подойдёт почти любая катушка, но чем выше её индуктивность, тем лучше. Дроссели можно извлечь из старых электронных плат или сделать самостоятельно. Измерение индуктивностей Для измерения индуктивности дросселей и их резонансных частот я использовал прибор GM328A. Если у вас его нет, воспользуйтесь таблицей цветовой маркировки для определения параметров. Расчёт резонанса Используя онлайн-калькулятор, можно рассчитать резонанс. У меня есть дроссель с индуктивностью 8,4 мГн и передатчик с частотой 120 кГц. Вводим эти данные в калькулятор и получаем требуемую ёмкость конденсатора — 209 пФ. Подбор конденсатора Я нашёл конденсатор на 200 пФ. Учитывая ёмкость светодиода (примерно 3-10 пФ), подключил конденсатор параллельно с дросселем и проверил частоту резонанса. Она составила 117 кГц, что немного отклоняется от расчётных значений из-за погрешности прибора и конденсатора. Однако точная подгонка не обязательна — даже при отклонении на 50% система будет работать. Резонанс влияет на КПД и ток в дросселе, который зависит от расстояния до передающей катушки. Если не учитывать это расстояние, можно обойтись без конденсатора, но индуктивность дросселя должна быть не менее 1 мГн. Проверка частоты Чтобы удостовериться, что зарядное устройство передает данные на нужной частоте, подключил дроссель к осциллографу. Частота передатчика составила 120,6 кГц. Подключение светодиодов Для получения максимальной яркости светодиодов, подключаем их встречно-параллельно, как указано на схеме. Контур, который имеет резонанс, максимально близкий к передатчику, способен запитать светодиод на расстоянии до 8 см. Для подключения гирлянды из 40 и более светодиодов, нужен дроссель с высокой индуктивностью (более 4 мГн) и внутренним сопротивлением до 10-20 Ом. Такой дроссель можно найти в старых энергосберегающих лампах. Нужно удалить одну половину Ш-образного ферромагнитного сердечника. Чем ближе резонанс к частоте 120 кГц, тем выше будет выходное напряжение и больше светодиодов можно подключить. В моем случае напряжение на выходе дросселя без нагрузки составило 90 В, что означает размах напряжения 180 В. Собираем гирлянду по вышеописанной схеме. Я использовал все имеющиеся у меня светодиоды, всего 38 штук, по 19 штук на каждый полюс напряжения. Я пробовал подключать 25 светодиодов на один полюс, и все они светились. С учетом падения напряжения на одном светодиоде 2 В, теоретически можно подключить около 45 светодиодов на каждый полюс, что в сумме дает 90 светодиодов. Но у меня их не хватило, пришлось обойтись тем, что было. Гирлянда готова, я украшаю ею свою мини-елку, которая будет радовать меня весь новогодний период и создавать праздничное настроение. Поздравляю всех с приближающимся Новым годом! Пусть он принесет много счастливых и радостных моментов, наполненных добротой и вер