Как это ни странно звучит, но:
Готовь елку летом… примерно так можно переделать известную поговорку.
На примере создания иллюминации для вращающейся елки, покажу, что это не сложно, и после прочтения статьи, любой электронщик сможет помигать большой или маленькой елкой в своем городе, а также сделать красивый новогодний шарик. В статье приведены этапы реализации нескольких новогодних проектов, схемы и программы работы устройств, рассказано о различных подводных камнях. Любой масштаб — от космоса до точки.
Надеюсь, что статья поможет начинающим электронщикам не бояться, учесть накопленный опыт и создавать свои интересные световые решения, которые понравятся людям.
Родина, с Новым Годом!
Начиналось все давно, когда ели были настоящие, а лампы — накаливания.
По традиции, каждый новый год в городах устанавливается главная новогодняя елка.
Если в квартире с небольшой елью справиться легко, то с огромными елями на площадях это трудно, хлопотно и дорого.
Города побогаче используют тяжелую технику и полицейское сопровождение для доставки большой и пушистой из любого леса или организуют полет елки по воздуху при помощи вертолета.
Но однажды наступил кризис и переходный момент — без елки никак, а денег мало.
Помимо финансовых, существовали и другие причины:
— «забота» об экологии;
— нелегко найти пушистую красавицу в ближайшей округе;
— затруднительно обеспечить перевозку в центр города без повреждений;
— проблемы в идеальном закреплении иллюминации;
— неравномерная прозрачность и искажения при показе световых эффектов.
Живые ели начали исчезать с новогодних площадей и появились елкозаменители, которые должны по логике удешевить новогодний праздник, но поверить, что это так, очень трудно.
Лирическое отступление — елка в детстве.
Украшение елки иллюминацией мне привито с детства. Отец летал бортрадистом на вертолете, и всегда делал красивый новогодний праздник в далекие 60...70-е годы. Гирлянды собирались из лампочек на 26 или 13,5 вольт, изолированных при помощи ПВХ-трубки, баллон покрывался несколькими слоями цапонлака. Мигалка на реле РЭС-22, если не изменяет память. Этот звук щелкающих контактов навсегда останется в памяти. Высший шик, это изготовление вращающейся елки с иллюминацией. Авиационный электрический движок с редуктором, угольные щетки. И такая тоже была в детстве.
Спираль сделала очередной виток, и настало мое время заняться елками.
В один из новогодних праздников произошел переходный момент между настоящей елью и заменителем. Привезли из леса елку, у которой почти все нижние ветки оказались сломанными. После установки стало ясно, что получилось нечто страшное. Но умельцы нашли выход: прикрепили к стволу отрезки труб, а в них вставили небольшие елки или ветки.
На следующий год уже вся елка была ежикоподобной: мертвый ствол — труба с наваренными по длине трубками, в которые вставлялись маленькие живые ели, формирующие крону.
Более продвинутый современный эрзац елки представляет собой покрытый лапником каркас, на котором размещены различные светодинамические излучатели.
В зависимости от богатства города, конструкции отличаются размером и видом установленной светотехники. Соревнования прототипов можно увидеть по запросу в поисковой системе “картинки елка на площади”.
Предполагаю, что дальнейшая эволюция городских елок приведет к тому, что от прежнего величия останется только мигающий конус, для которого уже не будет надобности делать большие и тяжелые конструкции. Конус можно сформировать наклонными лазерными лучами, а при помощи проекторов и небольшого искусственного тумана проецировать на него любые фантазии. Уже в эпоху последних настоящих елок появилась мысль оставить елку как есть, а иллюминацию крепить на тросах и растяжках, образующих конус вокруг ели. По такой технологии уже сейчас любой столб можно превратить в центр праздника, сбросив с верхней точки по кругу несколько тросов и обтянув их материей. На материю снаружи или изнутри проецировать свет от ламп. Если вместо столба использовать трубы или стройный дом, то достаточно тросов с лампами.
В принципе, мысль материализовалась в иной форме — проект “Волшебный шар” диаметром 3 метра. В нем елка является центральным элементом, а окружность наполнена разноцветными лампочками, символизирующими то, что вся Земля в Новый Год вертится и крутится вокруг елочки.
Конструкция установлена на крыше здания, и каждый год мигает своими огоньками. Автоматика “Волшебного шара” является клоном одного из блоков центральной елки города. Волшебный шар можно легко повторить: программа работы и заложенные в него эффекты.
Все фотографии — как шарика, так и всего, что относится к околоновогоднему проекту, находятся в альбоме “Зеленодольск. Городская елка 2006”. Проект шарика можно использовать в разных конструкциях — но это еще не тот шарик, о котором упоминалось в начале статьи, он будет позже. Только используйте лампы с окрашенным изнутри баллоном, они дают красивый насыщенный цвет. Цапонлак в наше время уже не катит. Особенно эффектно на этом шарике смотрятся перетекания цветов, которые напоминают переливающийся драгоценный камень. В этом случае прозрачность конструкции пошла на пользу.
Несколько раз привлекали к созданию новогодних мигалок на городских елках, сначала небольших и настоящих, где достаточно одного блока, а затем…
Как это принято у администрации города, к поиску человека или фирмы, которые обеспечат мигание установленных лампочек, приступают в последних числах ноября или даже в начале декабря. Сдача объекта обычно от 15 до 25 декабря. Поэтому, если нет никаких наработок, то успеть что-то сделать практически нереально, если это не готовые покупные блоки.
В этот раз поступила очень интересная и грандиозная задача. Практически тоже, что делал отец в моем детстве, только во много раз выше и мощнее. Времени на раздумья нет: 1 декабря получено задание, 25 нужно все запустить. Поэтому сутки ушли на предварительный эскиз и подсчет затрат, 2 декабря ударили по рукам и завертелся новогодний кошмар…
Мысли, которые не давали покоя до самого запуска елки: успею — не успею, заработает — не заработает, как все это будет работать на таких огромных мощностях и в условиях сильных помех, красивые ли будут эффекты?
Сейчас уже понимаешь, что даже космические корабли иногда падают, но тогда на протяжении всей работы была огромная ответственность и переживание за результат работы. Не представлял, что будет, если какой-нибудь блок откажет.
Архитектор данной елки был интересным человеком и придумал конструкцию, которая позволяла создать множество красивых эффектов при помощи разнообразных световых приборов. Кроме того, все лампы были настоящими лампами накаливания, которые давали красивый, яркий и теплый свет в прямом и переносном смысле. Не то, что современные светодиодные елки, которые красиво светят, но под ними темно.
Общая мощность осветительных приборов, которые необходимо автоматизировать на елке и площади, приближалась к 70 киловаттам. Работать с такой мощностью еще не приходилось.
Конструктивно елка представляла собой сооружение с первоначальной высотой 24 или 27 метров – несколько ярусов по 3 метра каждый. Но из-за различных проблем при изготовлении, транспортировке и монтаже, число ярусов уменьшалось, и окончательно высота стала 21 метр. Пять ярусов (верхний чуть выше остальных), 2-х метровая макушка и верхние лампочки, а также 3 метра возвышения над землей. Но даже с укороченной конструкцией часто возникали проблемы с поиском подъемника для обслуживания верхних ярусов. Представляю, насколько сложен монтаж елок 2013 в Казани — 41 метр или в Екатеринбурге — 46 метров, но они были неподвижными.
Главная особенность нашей елки в том, что она вращалась!
Для этого, ось елки установлена на механизм, приводящий многотонную конструкцию в движение.
Привод находился в подземелье, где компанию ему составлял обогреватель типа “козел”, с ним всегда сухо и тепло.
Электропитание на вращающуюся елку подавалось при помощи пары токовводов, находящихся с двух сторон медной шины. С шины трехфазное напряжение поднималось на первый ярус, где находились входной щиток и три блока автоматики, управляющие световыми приборами на елке.
В верхней части оси елки смонтирован подшипник, внешняя обойма которого закреплялась тросами и удерживала конструкцию в вертикальном положении. Выше подшипника ось вращения продолжалась и на неё устанавливалась макушка в виде ежика из многочисленных лампочек. Судя по тому, что лампы шара мигали, ось в верхней части изготовлена из трубы.
Конструктивно по всей высоте елки сделаны 8 ребер и желобов. В нижней части каждого желоба размещались мощные прожектора, которые “пробивали” его почти до макушки. Обклеенные зеркальной пленкой желоба также подсвечивались направленными зеркальными лампами.
На каждом ребре смонтированы лампы четырехканальных бегущих огней из предварительно собранных заготовок.
По всей высоте ели раскиданы огромные цветные звезды с внутренней подсветкой. Некоторые из них были двухъярусные и соответственно двухканальные, где маленькая звезда с подсветкой располагалась поверх такой же подсвеченной большой звезды.
Кроме того, на площади, вокруг ели устанавливались отдельно стоящие металлические конструкции высотой около пяти метров — столбы с гнутыми наверху трубами, в простонародье — пальмы. Макушку каждой пальмы с макушкой главной ели соединял трехканальный кабель с лампами, такой же кабель через все макушки опоясывал периметр площади. Все эти лампы мы называли между собой лучами. Всего должно быть 12 высоких пальм вокруг главной ели, но часть из них не была установлена, и вместо них использовался фронтон дома культуры.
Вот так выглядит верхняя часть пальмы
Никаких чертежей по светотехнике не было. Чтобы осознать масштаб автоматизации и понять, насколько много установлено источников света, пришлось нарисовать в любимом CorelDraw местоположение всей светотехники:
— елка, вид сбоку и сверху;
— лучи на площади.
Словесные описания всегда даются с трудом, поэтому чертил все, что может пригодиться для понимания работы. Документацию по проекту старался поддерживать в надлежащем виде, но уследить за всеми изменениями затруднительно, поэтому что-то может незначительно отличаться от того, что было реально установлено.
Главная елка, это огромный труд многих людей. От вклада каждого человека зависит окончательный результат, и заминка на любом этапе может привести к печальным последствиям.
На елку трудятся все — работники администрации, архитекторы, художники, школьники. Готовятся многочисленные творческие коллективы, так как елка, это еще и повод собраться на праздничный концерт, где частенько бывает настоящий салют. Под благое дело встречи Нового Года привлекаются большие рабочие коллективы, обычно безвозмездно, то есть — даром.
Генеральные планы конструкций на площади находились у разработчиков праздника — главных городских архитекторов и художников. Они всегда знали, что и куда поставить, чтобы было красиво и по фен-шую.
Конструктором каркаса главной елки и светотехники был приезжий архитектор. По слухам, он каждый год запускал в своем городе новый вариант конструкции елки и вот добрался до нас.
Мне досталось создание блоков управления всей этой мощью — разработка электрических схем, закупка комплектующих, монтаж блоков и их установка на объекте, написание сценария и программирование микроконтроллеров. Сейчас, видя такой объем работ, не согласился бы ни за какие коврижки, но тогда… Забегая вперед, скажу, что разработчик елки остался доволен результатом, и даже подарил книгу своих стихов с дарственной надписью. Судя по всему, он был талантлив во многих областях, так как часто рассказывал про медицину, пирамиды на даче и много всего интересного из разных областей.
Каркас елки делался на крупном заводе, выпускающем корабли. Сделали настолько качественно, что многотонную конструкцию можно было привести во вращение руками, гуляя по сцене и держась за нижний ярус…
Электрику: лампы и провода, рассчитывала, приобретала и монтировала городская электросеть. Если сейчас предприятие разбили на несколько самостоятельных организаций, где трудно понять, кто и за что отвечает, то тогда все находилось в руках одного директора, что очень удобно. Это как люди, обладающие отличными знаниями и опытом, так и специализированная высотная техника. Особенно плотно приходилось сотрудничать с одним очень грамотным инженером на этапе расчетов, распределения нагрузок и монтаже.
Фигурки на елку изготавливали в художественной школе. Даже главный художник города вовсю орудовал ножницами, делая очередной шедевр из светоотражающей бумаги.
Кто-то собирал сцену, дорожники навезли горы снега для ледовых горок, пожарные бегали со шлангами — репетировали действия в экстренных ситуациях. Работы хватало всем.
Светотехнику из дюралайта на МАФ — малых архитектурных формах (тогда впервые услышал этот термин) монтировали появляющиеся рекламные фирмы.
Разработка электрической схемы.
На главной елке, для равномерного распределения мощности по трем фазам питающего напряжения и исключения перекоса фаз, решил изготовить три блока (по одному на каждую фазу), имеющие по 32 канала управления (всего 96 каналов). Необходимо было не ошибиться с правильным определением числа каналов, так как бурные фантазии заказчика зашкаливали и постоянно изменялись.
Монтажная схема подключения блоков и распределение каналов главной елки.
Выбрал контроллер PIC18F452 в корпусе DIP, который устанавливался на панельке. Ноутбука тогда не было, да и как с ним работать на морозе? Помогают запасные контроллеры, которые в случае ошибки позволяют вернуть на место рабочий вариант.
Силовой элемент — симистор. Если в предыдущих конструкциях использовал ТС122-25-12, то для огромного количества каналов требовалось нечто современнее. Применил BTB24-800BW с управлением при помощи оптрона MOC3023. Контроллер такое количество оптронов не тянет по току, поэтому пришлось добавить ULN2803A. Два вывода контроллера использовано под линию связи с ведущим контроллером, один на синхросигнал начала фазы — для фазового управления яркостью. Для кварца двух выводов нет, поэтому прспособил внешний генератор SG531PC. Выключателями каналов и одновременно защитой от короткого замыкания служат автоматы S231 на ток 10 ампер. Входной автомат имел номинал 63 ампера. Даже с классом быстродействия С, автоматы несколько раз спасали симисторы от повреждений во время запуска после монтажа гирлянд — огромное количество соединений при подключении ламп трудно сделать без ошибок. Получилась простая электрическая схема и несложная односторонняя печатная плата. Преимущества разработки и написание программ одним человеком — разводишь печатку так, как тебе удобно.
Помимо елки, имелись еще 12 блоков для управления лучами и контуром на площади. Каждый блок имеет три канала — всего 36 каналов.
Начертил электрическую схему, печатную плату с описанием принципа регулировки и монтажную схему для подключения.
При подключении питания, эти 12 блоков на столбах также “раскиданы” по трем фазам.
Закупка комплектующих.
Перед закупкой всегда надо думать: чего и сколько брать. Нельзя ошибиться как в типе, так и в количестве, любая оплошность помимо денежных потерь, может привести к фатальным последствиям — времени на исправление нет.
Не знаю, как сейчас, но раньше, в новый год на рынке светотехники и мигалок творилось что-то невообразимое, поэтому кто хочет успеть все сделать, необходимо начинать работу летом.
В те годы приходилось для покупки радиоэлементов посещать ближайший город, и не один раз — заказать/оплатить, затем забрать. Беготня отнимает много драгоценного времени.
Сейчас с приобретением радиодеталей стало намного проще и удобнее: заказ по Интернету, приносят прямо домой или на ближайшую почту. Поэтому перед покупкой необходимо составить четкий и окончательный список деталей с возможностью замены на аналоги и небольшим запасом ключевых элементов.
Еще одной из проблем радиолюбителя является корпус. Многие делают его самостоятельно, но добиться достойного вида получается не всегда. Поэтому, на корпусе решил не экономить и заказал для елки промышленные боксы: шкафы RH552 со степенью защиты IP65, в которых с большим комфортом расположилось все оборудование. Бокс был шикарен, в нем имелась толстая пластина для монтажа, которая после небольшой доработки (изоляция при помощи керамических втулок от корпуса) и послужила радиатором для симисторов.
Печатную плату разрабатывал до приобретения корпуса и предполагал разместить симисторы вокруг платы. Но в боксе сделать это не удалось и пришлось симисторы расположить в отдалении от платы. В монтаже проводов внутри блока помогло простое приспособление из фанерки, делающее жгуты братьями-близнецами.
Доставка симисторов была на грани всех допустимых сроков, но что-то мне в тот год везло.
Сценарий и программа.
Помимо “железа”, основную часть работы в устройствах на микроконтроллерах занимает написание программ, которые собственно и “оживляют” это “железо”. А для программы необходим сценарий работы оборудования, или по-нашему — алгоритм работы.
Перед началом работы предполагал, что подойду к разработчику елки, он напишет что и когда должно включаться, я переведу это микроконтроллеру, а дальше дело техники. Для этой беседы и чертил схемы расположения светотехники.
Но все оказалось хуже…
Попытки расспросить и понять алгоритм управления привели к тому, что стало понятно только одно — написание сценария отдано в мои руки. Я вначале не до конца понял этот момент. Было даже балансирование на грани разрыва отношений, но короткие временные сроки и ответственность примирили стороны.
Пришлось стать на время сценаристом-программистом.
Написание сценария, это дополнительное время, фантазии и иногда ошибки в выборе эффектов. Можно потратить много времени на написание сложного эффекта, а смотрится он так себе. На макете предвидеть это трудно, все выявляется только на елке, которая еще не готова. А готова она будет в тот день, когда необходимо сдать работу.
В итоге, накидал всяких фантазий, основываясь на таких мыслях:
— елка представляла собой внушительное вращающееся сооружение, и эффекты должны быть плавными, торжественными, без резких дерганий;
— елка вращалась, поэтому продолжительность работы каждого эффекта необходимо выбрать таким, чтобы зрители, находящиеся в любой точке, смогли увидеть эффект полностью;
— конструкция непрозрачная, и зритель находится в одной точке, поэтому можно дублировать эффекты на другой половине елки;
— показать все разнообразие имеющего светотехнического оборудования и продемонстрировать эффекты, выделяющие излучатели в выгодном свете;
— желательно, чтобы одновременно было включено большое число элементов, так как свет свет вызывает положительные эмоции;
— использовать чередование скорости изменения эффектов и направления движения;
— эффекты должны быть понятными и не оставлять зрителей равнодушными.
Иногда доходило до того, что разработчик, понимая, что сроки в самом деле очень маленькие, говорил: “Сделай, чтобы лишь вообще что-то мигало”.
Но возможности светотехники очень разнообразные, поэтому хотелось выжать максимально возможное. Была опасная игра между “успеть сделать что-то вообще” и “получить красивые эффекты”. Времени на написание программы было в обрез, но удалось сделать не только простое переключение ламп, но и эффекты плавного изменения яркости, а также перетекания цветов.
Отмечу момент включения елки. Для увеличения срока службы ламп и исключения выхода их из строя в мороз, обеспечивался плавный разогрев нити накаливания при подаче питания, чего не сделано даже в большинстве комнатных светильников. Безаварийная работа ламп показала правильность подобного решения и теперь всегда первым эффектом идет плавное нарастание яркости.
Пока комплектующие отсутствовали, приходилось отлаживать программу сначала на трехканальном макете,
и лишь затем на большом имитаторе елки, который представлял собой набор ламп, мощностью 40 Вт, с количеством, достаточным для полной загрузки всех каналов одного из трех блоков.
Лампы являлись источником зайчиков, света и тепла. Невозможно оставлять их надолго включенными, и как только появлялся запах горелого картона — отключай и пиши программу. Для уменьшения воздействия импульсного света на глаза пришлось использовать лист бумаги, накрывая им лампы. Но все равно, отладка сильно подсаживает зрение.
Использовать меньшую мощность ламп затруднительно, так как существует параметр — ток удержания симистора.
При написании программ выявилась проблема перегрева стабилизатора напряжения на 5 вольт (он установлен без радиатора). Удалось ее решить резким уменьшением потребляемого тока, выдавая напряжение на оптроны управления не постоянно, а лишь на мгновение, достаточное для включения симистора.
Сначала программа писалась для одного блока, затем для второго и третьего. Представление о том, как выглядит лампа имитатора на настоящей елке развивает богатую фантазию.
День начинался в пять-шесть часов утра и заканчивался с появлением галюников в глазах, когда зайчики уже не исчезали после отключения питания блока. Чтобы вместе с зайчиками не появились белочки, уходил спать.
На вкус и цвет…
Трудно предвидеть, какие эффекты будут смотреться хорошо и понравятся большинству зрителей, а какие нет.
Красиво выглядели различные перетекания: внутри двухъярусных звезд и между различными элементами.
Интересны мерцания — когда все каналы вспыхивают на доли секунды в случайном порядке. Для задания “случайности” написал номер каждого канала на бумажке, кинул в шапку, размешал, и по очереди вытаскивал, записывая очередность в программу работы.
Людям нравился “звездопад” — звезды с ускорением срываются вниз, а при падении вспыхивают прожектора внизу елки и включается подсветка желобов, имитируя взрыв.
Смотрелся также обратный эффект под названием”салют”. Звезды взлетали вверх, вспыхивал шар, имитируя взрыв и далее начиналось мерцание, напоминающее вспышки салюта. К сожалению, не удалось застать момента, когда на площади перед елкой был настоящий салют с мерцаниями и эффект “салют”.
Также интересным было дыхание елки, когда яркость плавно нарастает, а затем спадает, с каждым периодом увеличивая скорость нарастания/спада.
Ну и конечно классика, бегущие огни, но дополненные перетеканием, когда свет плавно «струится» по своему каналу.
Монтаж.
Работ по изготовлению блоков и написанию программ было более чем, поэтому на елке появлялся редко. Приехал на монтаж, а там что-то изменили в световых конструкциях, и мне не сообщили. Естественно, вся работа по сценарию теряет смысл. На справедливое замечание городскому архитектору – почему не сказали? Последовал недовольный ответ — мы тут на морозе целыми днями монтируем, а ты там в тепле сидишь!
В искусственной городской елке автоматика устанавливается внутри с целью сокращения длины проводников. Поэтому часто на любимый вопрос по телефону: “Ты где?” Приходилось отвечать: “В ёлке”. Так выглядит панорама внутренностей первого яруса.
Монтаж электрики на морозе, это отдельная песня. Обычно дожидаются ослабления морозов, то тут это не пройдет. Елка должна гореть еще вчера, а мороз не ослабевает. Если внутри ели можно установить прожектор, который и светит и греет (монтажники гирлянд на нем всегда грели руки и изоленту), то на столбах с лучами ничего нет. Спасает грелка каталитическая. Осталась еще со службы, и всегда жалел, что не купил тогда две — чтобы в каждую рукавицу. При подключении к блокам многочисленных проводов от гирлянд, для оголения концов проводов помогла специальная зачистка. У электриков в арсенале такая отсутствовала, а я приобрел для монтажных работ — экономит кучу времени и нервов.
Давал монтажникам — на морозе является отличным подспорьем вместо ножа и кусачек, можно работать, не снимая перчаток.
Так как плата с контроллером встроена в верхней части бокса, то при открывании она не видна и все спрашивали, а что управляет лампами? Видны были только автоматы защиты, занимающие практически весь корпус.
Даже главный конструктор елки удивлялся. До сих пор он запускал множество различных конструкций, но настолько компактного блока с такими возможностями еще не видел. Рассказывал, что на предыдущих елках устанавливались огромные шкафы управления (по всей видимости, это простые переключатели гирлянд с реле или пускателями, так как он восхищался эффектами плавного изменения яркости и перетеканием цветов). Для меня же эти блоки казались огромными после многочисленных перестановок и монтажа.
Наверное, тут кроется один из ответов на вопрос — почему заказ был столь поздним? Сделать простой переключатель гирлянд действительно легче и быстрее.
Елка изнутри.
Каждый ярус елки имеет деревянный пол с люком, через который можно путешествовать почти до самой макушки.
К сожалению, не удалось из-за нехватки времени подняться наверх, но первый ярус, это постоянное место обитания на время монтажа и отладки программы.
На первом ярусе можно четко увидеть желоба.
Ребра, покрытые лапником
Лестницу, ведущую вверх
И конечно три блока управления, опутанные многочисленными кабелями. Судя по ширине блока, которая составляла 500 мм, ствол ели у основания изготовлен из трубы Ду 325.
Запуск.
Предварительный запуск состоялся по плану. Не работали некоторые лампы из-за дефектов в патронах и соединениях. Иногда при вкручивании путали порядок цветов у ламп, что сразу заметно при различных эффектах — альбинос всегда выделяется. Недостатки удалось оперативно устранить при помощи подъемника.
Замечания по работе блоков автоматики на елке отсутствовали, тем не менее, успел немного поколдовать с эффектами.
И вот наступает новогодний вечер. На площади вокруг елки собралась горожане. Все участники работ также прибыли на торжественное мероприятие. Наступает самый ответственный момент.
Речь мэра, команда на включение… Все отлично — крутится, мигает! Гора с плеч. Участники с радостью вздохнули, и домой — наконец-то отдохнуть и встретить волшебный праздник.
Недостатки, куда же без них.
Из недостатков конструкции елки и мигалок можно отметить следующие.
— Приводные ремни для вращения были неразборные и закладывались перед началом монтажа елки. Они все же рвались. Имелся небольшой запас, но после порыва очередного ремня, елку старались не крутить и многие люди даже не узнали, что она вращающаяся. Приводной ремень можно также порвать, вращая елку руками за нижний ярус. Чтобы этого не происходило, да и много еще для чего, рядом всегда находился дядя (тогда еще) милиционер. В будущем надо делать привод разборным и цепным.
— Не надо гнаться за количеством эффектов — достаточно сделать немного, но чтобы они были АХ!
— Отсутствовала синхронизация между гирляндами на елке и лучами на площади. Как результат — мешанина эффектов. По моему мнению, лучше просто включить лучи на площади, а эффекты делать на елке. Но заказчик захотел, чтобы все кругом мигало. Более того, несколько больших звезд в процессе работ перекочевали с елки на фасад ближайшего здания и у некоторых людей из администрации появилась мысль их тоже подключить к управлению, на что пришлось ответить тихо и коротко — ХВАТИТ! В результате звезды просто горели. В дальнейшем, для синхронизации можно использовать радиоканал, так как контроллер на елке вращается.
— Внезапное изменение светоизлучающих элементов и их количества. Если на елке еще как-то удалось подкорректировать программу работы, то известие о том, что из 12 плановых лучей на площади не установят более половины, для меня оказалось шоком. Доводы, что при этом все рушится в световом оформлении мало кого убедили. В результате получилось то, что получилось, исправить уже не было возможности.
Видео о работе елки снято не очень качественно (это было давно, ночь, мороз, динамичный режим работы), оно недостаточно сфокусировано и не передает насыщенности цветов, но общее представление о проделанной работе получить можно. В реальности все выглядело намного круче и величественнее.
В момент снятия фильма вращение елки отключено — проблема ремней.
Про внезапное исчезновение многих лучей, окружающих елку, уже писал, поэтому, при просмотре видео, на лучи лучше вообще не обращать внимание, так программа задумывалась для работы в полном составе, а получились оборванные и истерзанные фрагменты, портящие общее впечатление от работы.
Смотрите на елку и эффекты (кстати, сейчас убрал бы некоторые из них). В общих чертах эффекты описаны тут.
Неожиданный конец.
Как всегда, после такого праздника появляется множество идей по улучшению работы, новым эффектам, схемотехнике. Но… отсутствие оплаты со стороны администрации города сделало дальнейшее сотрудничество бесполезным.
Так люди незаметно для себя становятся спонсорами и начинают заниматься городской благотворительностью. Может еще внесут в список почетных горожан?
Чиновники оправдывают свой нехороший поступок тем, что отсутствует письменный договор. Но заниматься в то время договором, просто не было времени: или договор или работа, поэтому поверил словам людей, занимающих высокие посты. Слова чиновников оказались пшиком. На самом деле причина кроется, скорее всего, в другом. Разрывая отношения с предыдущим исполнителем, заказчик в лице администрации имеет куш от очередного заказа. С моей стороны возможность отката отсутствовала, и им пришлось искать других исполнителей. По слухам, на следующий год затраты на иллюминацию елки были огромные. И хотя была произведена замена множества элементов (в том числе и блоков управления), иллюминация, по мнению людей выглядела примитивно.
А в память о тех событиях осталась книга стихов конструктора елки.
Выводы.
Чтобы работа выполнялась качественно, а результат радовал всех, подготовку к Новому Году на городских елках необходимо начинать летом, а еще лучше — после Нового года.
На елке работает огромное количество людей и техники. Для организации их эффективной работы необходимо иметь четкий план работ и строгое соблюдение всех сроков.
При работе возникает множество проблем, нестыковок, изменений, о которых иногда даже не сообщается. Для их оперативного решения необходимо иметь список ответственных на каждом участке работы и своевременно оповещать их о любых изменениях.
Перед согласием на выполнение заказа, обязательно просчитать весь объем работ, чтобы понять — реально ли его выполнить в отведенные сроки? Здоровье дороже.
Несмотря на престижность и интересность любой работы, начинать ее следует после подписания договора. Особенно это касается администрации города, работники которой “собаку съели” на обмане исполнителей. Именно такие поступки сформировали их хорошее материальное положение с одной стороны, но низкое доверие и отрицательное отношение жителей с другой.
При работе на елке обязательно соблюдать технику безопасности и правила монтажа, иначе, получится как в Актау, Караганде, Бишкеке или на Сахалине.
Продолжение работ.
Надолго забросил мигалки, но в последние годы потихоньку продолжил внедрять идеи, хотя считается, что мигалки, это начальный этап в развитии электронщика. У программистов — “Hello, word”, у электронщиков — “помигать светодиодом”.
Еще в эпоху городских елок придумывал разные световые решения. Например — шар, меняющий свой цвет. Внутри белого матового шара находятся три разноцветных лампы, которые управляются микроконтроллером.
Сделал, работает неплохо — желающие могут повторить конструкцию: схема и печатная плата, эффекты, программа работы. Такие шарики: много маленьких или несколько больших, можно повесить на елку, и это будет вполне достаточное украшение. Шарик можно поставить и на новогодний стол.
Видео работы шарика в те годы не записал, а сейчас излучатели находятся снаружи и видео выглядит так.
Этот вариант конструкции можно использовать для ночной подсветки окон офисных зданий, которые закрыты белыми жалюзями и играют роль экрана. Выглядит эффектно.
В настоящее время выпущены подобные лампы на светодиодах (вся начинка спрятана в цоколе) и лампы, управляемые вплоть до Интернета, но большие шары проще сделать самому. Вместо ламп в шаре можно использовать RGB-светодиодную ленту.
По теме “помигать светодиодом” можно сделать множество интересных конструкций, все ограничивается только фантазией.
Например, первая моя статья на Хабре — “Лампа времени” (тоже новогодняя конструкция), где миганием светодиода можно показывать время в пределах города. Как раз в этих часах применяется светодиодная RGB-лента. Продолжением работ стал миниатюрный настольный вариант — “Кубик” и проекты космического масштаба, где лампу можно разместить на Луне (самые дальнобойные часы),
космическом корабле, или выполнить в виде прожектора, который виден за десятки километров от города.
Можно сделать оригинальные наручные часы, показывающие время точкой. Это будут самые маленькие в мире часы-точка, так как меньше уже не сделать.
На елке появилась идея мигать звездой или макушкой при поступлении звонка с сотового телефона. Тогда зрители (конечно же дети) смогли бы сами участвовать в процессе мигания.
В дальнейшем, эта идея превратилась в пока нереализованный, но уже испытанный проект “Зажги свою звезду”, где мигание светодиода можно использовать для заработка денег в масштабах всей планеты. Какой-нибудь университет вполне может заняться этим проектом и запустить в Космос свою управляемую сверхновую звезду.
Что касается городских елок, то мне по душе пусть небольшая, но настоящая елка, украшенная простыми игрушками и несложными гирляндами — как в детстве. Главное, чтобы она была центром запоминающегося праздника, на котором можно отдохнуть и повеселиться всей семьей.
Готовь елку летом… примерно так можно переделать известную поговорку.
На примере создания иллюминации для вращающейся елки, покажу, что это не сложно, и после прочтения статьи, любой электронщик сможет помигать большой или маленькой елкой в своем городе, а также сделать красивый новогодний шарик. В статье приведены этапы реализации нескольких новогодних проектов, схемы и программы работы устройств, рассказано о различных подводных камнях. Любой масштаб — от космоса до точки.
Надеюсь, что статья поможет начинающим электронщикам не бояться, учесть накопленный опыт и создавать свои интересные световые решения, которые понравятся людям.
Родина, с Новым Годом!
Начиналось все давно, когда ели были настоящие, а лампы — накаливания.
По традиции, каждый новый год в городах устанавливается главная новогодняя елка.
Если в квартире с небольшой елью справиться легко, то с огромными елями на площадях это трудно, хлопотно и дорого.
Города побогаче используют тяжелую технику и полицейское сопровождение для доставки большой и пушистой из любого леса или организуют полет елки по воздуху при помощи вертолета.
Но однажды наступил кризис и переходный момент — без елки никак, а денег мало.
Помимо финансовых, существовали и другие причины:
— «забота» об экологии;
— нелегко найти пушистую красавицу в ближайшей округе;
— затруднительно обеспечить перевозку в центр города без повреждений;
— проблемы в идеальном закреплении иллюминации;
— неравномерная прозрачность и искажения при показе световых эффектов.
Живые ели начали исчезать с новогодних площадей и появились елкозаменители, которые должны по логике удешевить новогодний праздник, но поверить, что это так, очень трудно.
Лирическое отступление — елка в детстве.
Украшение елки иллюминацией мне привито с детства. Отец летал бортрадистом на вертолете, и всегда делал красивый новогодний праздник в далекие 60...70-е годы. Гирлянды собирались из лампочек на 26 или 13,5 вольт, изолированных при помощи ПВХ-трубки, баллон покрывался несколькими слоями цапонлака. Мигалка на реле РЭС-22, если не изменяет память. Этот звук щелкающих контактов навсегда останется в памяти. Высший шик, это изготовление вращающейся елки с иллюминацией. Авиационный электрический движок с редуктором, угольные щетки. И такая тоже была в детстве.
Спираль сделала очередной виток, и настало мое время заняться елками.
В один из новогодних праздников произошел переходный момент между настоящей елью и заменителем. Привезли из леса елку, у которой почти все нижние ветки оказались сломанными. После установки стало ясно, что получилось нечто страшное. Но умельцы нашли выход: прикрепили к стволу отрезки труб, а в них вставили небольшие елки или ветки.
На следующий год уже вся елка была ежикоподобной: мертвый ствол — труба с наваренными по длине трубками, в которые вставлялись маленькие живые ели, формирующие крону.
Более продвинутый современный эрзац елки представляет собой покрытый лапником каркас, на котором размещены различные светодинамические излучатели.
В зависимости от богатства города, конструкции отличаются размером и видом установленной светотехники. Соревнования прототипов можно увидеть по запросу в поисковой системе “картинки елка на площади”.
Предполагаю, что дальнейшая эволюция городских елок приведет к тому, что от прежнего величия останется только мигающий конус, для которого уже не будет надобности делать большие и тяжелые конструкции. Конус можно сформировать наклонными лазерными лучами, а при помощи проекторов и небольшого искусственного тумана проецировать на него любые фантазии. Уже в эпоху последних настоящих елок появилась мысль оставить елку как есть, а иллюминацию крепить на тросах и растяжках, образующих конус вокруг ели. По такой технологии уже сейчас любой столб можно превратить в центр праздника, сбросив с верхней точки по кругу несколько тросов и обтянув их материей. На материю снаружи или изнутри проецировать свет от ламп. Если вместо столба использовать трубы или стройный дом, то достаточно тросов с лампами.
В принципе, мысль материализовалась в иной форме — проект “Волшебный шар” диаметром 3 метра. В нем елка является центральным элементом, а окружность наполнена разноцветными лампочками, символизирующими то, что вся Земля в Новый Год вертится и крутится вокруг елочки.
Конструкция установлена на крыше здания, и каждый год мигает своими огоньками. Автоматика “Волшебного шара” является клоном одного из блоков центральной елки города. Волшебный шар можно легко повторить: программа работы и заложенные в него эффекты.
Все фотографии — как шарика, так и всего, что относится к околоновогоднему проекту, находятся в альбоме “Зеленодольск. Городская елка 2006”. Проект шарика можно использовать в разных конструкциях — но это еще не тот шарик, о котором упоминалось в начале статьи, он будет позже. Только используйте лампы с окрашенным изнутри баллоном, они дают красивый насыщенный цвет. Цапонлак в наше время уже не катит. Особенно эффектно на этом шарике смотрятся перетекания цветов, которые напоминают переливающийся драгоценный камень. В этом случае прозрачность конструкции пошла на пользу.
Несколько раз привлекали к созданию новогодних мигалок на городских елках, сначала небольших и настоящих, где достаточно одного блока, а затем…
Как это принято у администрации города, к поиску человека или фирмы, которые обеспечат мигание установленных лампочек, приступают в последних числах ноября или даже в начале декабря. Сдача объекта обычно от 15 до 25 декабря. Поэтому, если нет никаких наработок, то успеть что-то сделать практически нереально, если это не готовые покупные блоки.
В этот раз поступила очень интересная и грандиозная задача. Практически тоже, что делал отец в моем детстве, только во много раз выше и мощнее. Времени на раздумья нет: 1 декабря получено задание, 25 нужно все запустить. Поэтому сутки ушли на предварительный эскиз и подсчет затрат, 2 декабря ударили по рукам и завертелся новогодний кошмар…
Мысли, которые не давали покоя до самого запуска елки: успею — не успею, заработает — не заработает, как все это будет работать на таких огромных мощностях и в условиях сильных помех, красивые ли будут эффекты?
Сейчас уже понимаешь, что даже космические корабли иногда падают, но тогда на протяжении всей работы была огромная ответственность и переживание за результат работы. Не представлял, что будет, если какой-нибудь блок откажет.
Архитектор данной елки был интересным человеком и придумал конструкцию, которая позволяла создать множество красивых эффектов при помощи разнообразных световых приборов. Кроме того, все лампы были настоящими лампами накаливания, которые давали красивый, яркий и теплый свет в прямом и переносном смысле. Не то, что современные светодиодные елки, которые красиво светят, но под ними темно.
Общая мощность осветительных приборов, которые необходимо автоматизировать на елке и площади, приближалась к 70 киловаттам. Работать с такой мощностью еще не приходилось.
Конструктивно елка представляла собой сооружение с первоначальной высотой 24 или 27 метров – несколько ярусов по 3 метра каждый. Но из-за различных проблем при изготовлении, транспортировке и монтаже, число ярусов уменьшалось, и окончательно высота стала 21 метр. Пять ярусов (верхний чуть выше остальных), 2-х метровая макушка и верхние лампочки, а также 3 метра возвышения над землей. Но даже с укороченной конструкцией часто возникали проблемы с поиском подъемника для обслуживания верхних ярусов. Представляю, насколько сложен монтаж елок 2013 в Казани — 41 метр или в Екатеринбурге — 46 метров, но они были неподвижными.
Главная особенность нашей елки в том, что она вращалась!
Для этого, ось елки установлена на механизм, приводящий многотонную конструкцию в движение.
Привод находился в подземелье, где компанию ему составлял обогреватель типа “козел”, с ним всегда сухо и тепло.
Электропитание на вращающуюся елку подавалось при помощи пары токовводов, находящихся с двух сторон медной шины. С шины трехфазное напряжение поднималось на первый ярус, где находились входной щиток и три блока автоматики, управляющие световыми приборами на елке.
В верхней части оси елки смонтирован подшипник, внешняя обойма которого закреплялась тросами и удерживала конструкцию в вертикальном положении. Выше подшипника ось вращения продолжалась и на неё устанавливалась макушка в виде ежика из многочисленных лампочек. Судя по тому, что лампы шара мигали, ось в верхней части изготовлена из трубы.
Конструктивно по всей высоте елки сделаны 8 ребер и желобов. В нижней части каждого желоба размещались мощные прожектора, которые “пробивали” его почти до макушки. Обклеенные зеркальной пленкой желоба также подсвечивались направленными зеркальными лампами.
На каждом ребре смонтированы лампы четырехканальных бегущих огней из предварительно собранных заготовок.
По всей высоте ели раскиданы огромные цветные звезды с внутренней подсветкой. Некоторые из них были двухъярусные и соответственно двухканальные, где маленькая звезда с подсветкой располагалась поверх такой же подсвеченной большой звезды.
Кроме того, на площади, вокруг ели устанавливались отдельно стоящие металлические конструкции высотой около пяти метров — столбы с гнутыми наверху трубами, в простонародье — пальмы. Макушку каждой пальмы с макушкой главной ели соединял трехканальный кабель с лампами, такой же кабель через все макушки опоясывал периметр площади. Все эти лампы мы называли между собой лучами. Всего должно быть 12 высоких пальм вокруг главной ели, но часть из них не была установлена, и вместо них использовался фронтон дома культуры.
Вот так выглядит верхняя часть пальмы
Никаких чертежей по светотехнике не было. Чтобы осознать масштаб автоматизации и понять, насколько много установлено источников света, пришлось нарисовать в любимом CorelDraw местоположение всей светотехники:
— елка, вид сбоку и сверху;
— лучи на площади.
Словесные описания всегда даются с трудом, поэтому чертил все, что может пригодиться для понимания работы. Документацию по проекту старался поддерживать в надлежащем виде, но уследить за всеми изменениями затруднительно, поэтому что-то может незначительно отличаться от того, что было реально установлено.
Главная елка, это огромный труд многих людей. От вклада каждого человека зависит окончательный результат, и заминка на любом этапе может привести к печальным последствиям.
На елку трудятся все — работники администрации, архитекторы, художники, школьники. Готовятся многочисленные творческие коллективы, так как елка, это еще и повод собраться на праздничный концерт, где частенько бывает настоящий салют. Под благое дело встречи Нового Года привлекаются большие рабочие коллективы, обычно безвозмездно, то есть — даром.
Генеральные планы конструкций на площади находились у разработчиков праздника — главных городских архитекторов и художников. Они всегда знали, что и куда поставить, чтобы было красиво и по фен-шую.
Конструктором каркаса главной елки и светотехники был приезжий архитектор. По слухам, он каждый год запускал в своем городе новый вариант конструкции елки и вот добрался до нас.
Мне досталось создание блоков управления всей этой мощью — разработка электрических схем, закупка комплектующих, монтаж блоков и их установка на объекте, написание сценария и программирование микроконтроллеров. Сейчас, видя такой объем работ, не согласился бы ни за какие коврижки, но тогда… Забегая вперед, скажу, что разработчик елки остался доволен результатом, и даже подарил книгу своих стихов с дарственной надписью. Судя по всему, он был талантлив во многих областях, так как часто рассказывал про медицину, пирамиды на даче и много всего интересного из разных областей.
Каркас елки делался на крупном заводе, выпускающем корабли. Сделали настолько качественно, что многотонную конструкцию можно было привести во вращение руками, гуляя по сцене и держась за нижний ярус…
Электрику: лампы и провода, рассчитывала, приобретала и монтировала городская электросеть. Если сейчас предприятие разбили на несколько самостоятельных организаций, где трудно понять, кто и за что отвечает, то тогда все находилось в руках одного директора, что очень удобно. Это как люди, обладающие отличными знаниями и опытом, так и специализированная высотная техника. Особенно плотно приходилось сотрудничать с одним очень грамотным инженером на этапе расчетов, распределения нагрузок и монтаже.
Фигурки на елку изготавливали в художественной школе. Даже главный художник города вовсю орудовал ножницами, делая очередной шедевр из светоотражающей бумаги.
Кто-то собирал сцену, дорожники навезли горы снега для ледовых горок, пожарные бегали со шлангами — репетировали действия в экстренных ситуациях. Работы хватало всем.
Светотехнику из дюралайта на МАФ — малых архитектурных формах (тогда впервые услышал этот термин) монтировали появляющиеся рекламные фирмы.
Разработка электрической схемы.
На главной елке, для равномерного распределения мощности по трем фазам питающего напряжения и исключения перекоса фаз, решил изготовить три блока (по одному на каждую фазу), имеющие по 32 канала управления (всего 96 каналов). Необходимо было не ошибиться с правильным определением числа каналов, так как бурные фантазии заказчика зашкаливали и постоянно изменялись.
Монтажная схема подключения блоков и распределение каналов главной елки.
Выбрал контроллер PIC18F452 в корпусе DIP, который устанавливался на панельке. Ноутбука тогда не было, да и как с ним работать на морозе? Помогают запасные контроллеры, которые в случае ошибки позволяют вернуть на место рабочий вариант.
Силовой элемент — симистор. Если в предыдущих конструкциях использовал ТС122-25-12, то для огромного количества каналов требовалось нечто современнее. Применил BTB24-800BW с управлением при помощи оптрона MOC3023. Контроллер такое количество оптронов не тянет по току, поэтому пришлось добавить ULN2803A. Два вывода контроллера использовано под линию связи с ведущим контроллером, один на синхросигнал начала фазы — для фазового управления яркостью. Для кварца двух выводов нет, поэтому прспособил внешний генератор SG531PC. Выключателями каналов и одновременно защитой от короткого замыкания служат автоматы S231 на ток 10 ампер. Входной автомат имел номинал 63 ампера. Даже с классом быстродействия С, автоматы несколько раз спасали симисторы от повреждений во время запуска после монтажа гирлянд — огромное количество соединений при подключении ламп трудно сделать без ошибок. Получилась простая электрическая схема и несложная односторонняя печатная плата. Преимущества разработки и написание программ одним человеком — разводишь печатку так, как тебе удобно.
Помимо елки, имелись еще 12 блоков для управления лучами и контуром на площади. Каждый блок имеет три канала — всего 36 каналов.
Начертил электрическую схему, печатную плату с описанием принципа регулировки и монтажную схему для подключения.
При подключении питания, эти 12 блоков на столбах также “раскиданы” по трем фазам.
Закупка комплектующих.
Перед закупкой всегда надо думать: чего и сколько брать. Нельзя ошибиться как в типе, так и в количестве, любая оплошность помимо денежных потерь, может привести к фатальным последствиям — времени на исправление нет.
Не знаю, как сейчас, но раньше, в новый год на рынке светотехники и мигалок творилось что-то невообразимое, поэтому кто хочет успеть все сделать, необходимо начинать работу летом.
В те годы приходилось для покупки радиоэлементов посещать ближайший город, и не один раз — заказать/оплатить, затем забрать. Беготня отнимает много драгоценного времени.
Сейчас с приобретением радиодеталей стало намного проще и удобнее: заказ по Интернету, приносят прямо домой или на ближайшую почту. Поэтому перед покупкой необходимо составить четкий и окончательный список деталей с возможностью замены на аналоги и небольшим запасом ключевых элементов.
Еще одной из проблем радиолюбителя является корпус. Многие делают его самостоятельно, но добиться достойного вида получается не всегда. Поэтому, на корпусе решил не экономить и заказал для елки промышленные боксы: шкафы RH552 со степенью защиты IP65, в которых с большим комфортом расположилось все оборудование. Бокс был шикарен, в нем имелась толстая пластина для монтажа, которая после небольшой доработки (изоляция при помощи керамических втулок от корпуса) и послужила радиатором для симисторов.
Печатную плату разрабатывал до приобретения корпуса и предполагал разместить симисторы вокруг платы. Но в боксе сделать это не удалось и пришлось симисторы расположить в отдалении от платы. В монтаже проводов внутри блока помогло простое приспособление из фанерки, делающее жгуты братьями-близнецами.
Доставка симисторов была на грани всех допустимых сроков, но что-то мне в тот год везло.
Сценарий и программа.
Помимо “железа”, основную часть работы в устройствах на микроконтроллерах занимает написание программ, которые собственно и “оживляют” это “железо”. А для программы необходим сценарий работы оборудования, или по-нашему — алгоритм работы.
Перед началом работы предполагал, что подойду к разработчику елки, он напишет что и когда должно включаться, я переведу это микроконтроллеру, а дальше дело техники. Для этой беседы и чертил схемы расположения светотехники.
Но все оказалось хуже…
Попытки расспросить и понять алгоритм управления привели к тому, что стало понятно только одно — написание сценария отдано в мои руки. Я вначале не до конца понял этот момент. Было даже балансирование на грани разрыва отношений, но короткие временные сроки и ответственность примирили стороны.
Пришлось стать на время сценаристом-программистом.
Написание сценария, это дополнительное время, фантазии и иногда ошибки в выборе эффектов. Можно потратить много времени на написание сложного эффекта, а смотрится он так себе. На макете предвидеть это трудно, все выявляется только на елке, которая еще не готова. А готова она будет в тот день, когда необходимо сдать работу.
В итоге, накидал всяких фантазий, основываясь на таких мыслях:
— елка представляла собой внушительное вращающееся сооружение, и эффекты должны быть плавными, торжественными, без резких дерганий;
— елка вращалась, поэтому продолжительность работы каждого эффекта необходимо выбрать таким, чтобы зрители, находящиеся в любой точке, смогли увидеть эффект полностью;
— конструкция непрозрачная, и зритель находится в одной точке, поэтому можно дублировать эффекты на другой половине елки;
— показать все разнообразие имеющего светотехнического оборудования и продемонстрировать эффекты, выделяющие излучатели в выгодном свете;
— желательно, чтобы одновременно было включено большое число элементов, так как свет свет вызывает положительные эмоции;
— использовать чередование скорости изменения эффектов и направления движения;
— эффекты должны быть понятными и не оставлять зрителей равнодушными.
Иногда доходило до того, что разработчик, понимая, что сроки в самом деле очень маленькие, говорил: “Сделай, чтобы лишь вообще что-то мигало”.
Но возможности светотехники очень разнообразные, поэтому хотелось выжать максимально возможное. Была опасная игра между “успеть сделать что-то вообще” и “получить красивые эффекты”. Времени на написание программы было в обрез, но удалось сделать не только простое переключение ламп, но и эффекты плавного изменения яркости, а также перетекания цветов.
Отмечу момент включения елки. Для увеличения срока службы ламп и исключения выхода их из строя в мороз, обеспечивался плавный разогрев нити накаливания при подаче питания, чего не сделано даже в большинстве комнатных светильников. Безаварийная работа ламп показала правильность подобного решения и теперь всегда первым эффектом идет плавное нарастание яркости.
Пока комплектующие отсутствовали, приходилось отлаживать программу сначала на трехканальном макете,
и лишь затем на большом имитаторе елки, который представлял собой набор ламп, мощностью 40 Вт, с количеством, достаточным для полной загрузки всех каналов одного из трех блоков.
Лампы являлись источником зайчиков, света и тепла. Невозможно оставлять их надолго включенными, и как только появлялся запах горелого картона — отключай и пиши программу. Для уменьшения воздействия импульсного света на глаза пришлось использовать лист бумаги, накрывая им лампы. Но все равно, отладка сильно подсаживает зрение.
Использовать меньшую мощность ламп затруднительно, так как существует параметр — ток удержания симистора.
При написании программ выявилась проблема перегрева стабилизатора напряжения на 5 вольт (он установлен без радиатора). Удалось ее решить резким уменьшением потребляемого тока, выдавая напряжение на оптроны управления не постоянно, а лишь на мгновение, достаточное для включения симистора.
Сначала программа писалась для одного блока, затем для второго и третьего. Представление о том, как выглядит лампа имитатора на настоящей елке развивает богатую фантазию.
День начинался в пять-шесть часов утра и заканчивался с появлением галюников в глазах, когда зайчики уже не исчезали после отключения питания блока. Чтобы вместе с зайчиками не появились белочки, уходил спать.
На вкус и цвет…
Трудно предвидеть, какие эффекты будут смотреться хорошо и понравятся большинству зрителей, а какие нет.
Красиво выглядели различные перетекания: внутри двухъярусных звезд и между различными элементами.
Интересны мерцания — когда все каналы вспыхивают на доли секунды в случайном порядке. Для задания “случайности” написал номер каждого канала на бумажке, кинул в шапку, размешал, и по очереди вытаскивал, записывая очередность в программу работы.
Людям нравился “звездопад” — звезды с ускорением срываются вниз, а при падении вспыхивают прожектора внизу елки и включается подсветка желобов, имитируя взрыв.
Смотрелся также обратный эффект под названием”салют”. Звезды взлетали вверх, вспыхивал шар, имитируя взрыв и далее начиналось мерцание, напоминающее вспышки салюта. К сожалению, не удалось застать момента, когда на площади перед елкой был настоящий салют с мерцаниями и эффект “салют”.
Также интересным было дыхание елки, когда яркость плавно нарастает, а затем спадает, с каждым периодом увеличивая скорость нарастания/спада.
Ну и конечно классика, бегущие огни, но дополненные перетеканием, когда свет плавно «струится» по своему каналу.
Монтаж.
Работ по изготовлению блоков и написанию программ было более чем, поэтому на елке появлялся редко. Приехал на монтаж, а там что-то изменили в световых конструкциях, и мне не сообщили. Естественно, вся работа по сценарию теряет смысл. На справедливое замечание городскому архитектору – почему не сказали? Последовал недовольный ответ — мы тут на морозе целыми днями монтируем, а ты там в тепле сидишь!
В искусственной городской елке автоматика устанавливается внутри с целью сокращения длины проводников. Поэтому часто на любимый вопрос по телефону: “Ты где?” Приходилось отвечать: “В ёлке”. Так выглядит панорама внутренностей первого яруса.
Монтаж электрики на морозе, это отдельная песня. Обычно дожидаются ослабления морозов, то тут это не пройдет. Елка должна гореть еще вчера, а мороз не ослабевает. Если внутри ели можно установить прожектор, который и светит и греет (монтажники гирлянд на нем всегда грели руки и изоленту), то на столбах с лучами ничего нет. Спасает грелка каталитическая. Осталась еще со службы, и всегда жалел, что не купил тогда две — чтобы в каждую рукавицу. При подключении к блокам многочисленных проводов от гирлянд, для оголения концов проводов помогла специальная зачистка. У электриков в арсенале такая отсутствовала, а я приобрел для монтажных работ — экономит кучу времени и нервов.
Давал монтажникам — на морозе является отличным подспорьем вместо ножа и кусачек, можно работать, не снимая перчаток.
Так как плата с контроллером встроена в верхней части бокса, то при открывании она не видна и все спрашивали, а что управляет лампами? Видны были только автоматы защиты, занимающие практически весь корпус.
Даже главный конструктор елки удивлялся. До сих пор он запускал множество различных конструкций, но настолько компактного блока с такими возможностями еще не видел. Рассказывал, что на предыдущих елках устанавливались огромные шкафы управления (по всей видимости, это простые переключатели гирлянд с реле или пускателями, так как он восхищался эффектами плавного изменения яркости и перетеканием цветов). Для меня же эти блоки казались огромными после многочисленных перестановок и монтажа.
Наверное, тут кроется один из ответов на вопрос — почему заказ был столь поздним? Сделать простой переключатель гирлянд действительно легче и быстрее.
Елка изнутри.
Каждый ярус елки имеет деревянный пол с люком, через который можно путешествовать почти до самой макушки.
К сожалению, не удалось из-за нехватки времени подняться наверх, но первый ярус, это постоянное место обитания на время монтажа и отладки программы.
На первом ярусе можно четко увидеть желоба.
Ребра, покрытые лапником
Лестницу, ведущую вверх
И конечно три блока управления, опутанные многочисленными кабелями. Судя по ширине блока, которая составляла 500 мм, ствол ели у основания изготовлен из трубы Ду 325.
Запуск.
Предварительный запуск состоялся по плану. Не работали некоторые лампы из-за дефектов в патронах и соединениях. Иногда при вкручивании путали порядок цветов у ламп, что сразу заметно при различных эффектах — альбинос всегда выделяется. Недостатки удалось оперативно устранить при помощи подъемника.
Замечания по работе блоков автоматики на елке отсутствовали, тем не менее, успел немного поколдовать с эффектами.
И вот наступает новогодний вечер. На площади вокруг елки собралась горожане. Все участники работ также прибыли на торжественное мероприятие. Наступает самый ответственный момент.
Речь мэра, команда на включение… Все отлично — крутится, мигает! Гора с плеч. Участники с радостью вздохнули, и домой — наконец-то отдохнуть и встретить волшебный праздник.
Недостатки, куда же без них.
Из недостатков конструкции елки и мигалок можно отметить следующие.
— Приводные ремни для вращения были неразборные и закладывались перед началом монтажа елки. Они все же рвались. Имелся небольшой запас, но после порыва очередного ремня, елку старались не крутить и многие люди даже не узнали, что она вращающаяся. Приводной ремень можно также порвать, вращая елку руками за нижний ярус. Чтобы этого не происходило, да и много еще для чего, рядом всегда находился дядя (тогда еще) милиционер. В будущем надо делать привод разборным и цепным.
— Не надо гнаться за количеством эффектов — достаточно сделать немного, но чтобы они были АХ!
— Отсутствовала синхронизация между гирляндами на елке и лучами на площади. Как результат — мешанина эффектов. По моему мнению, лучше просто включить лучи на площади, а эффекты делать на елке. Но заказчик захотел, чтобы все кругом мигало. Более того, несколько больших звезд в процессе работ перекочевали с елки на фасад ближайшего здания и у некоторых людей из администрации появилась мысль их тоже подключить к управлению, на что пришлось ответить тихо и коротко — ХВАТИТ! В результате звезды просто горели. В дальнейшем, для синхронизации можно использовать радиоканал, так как контроллер на елке вращается.
— Внезапное изменение светоизлучающих элементов и их количества. Если на елке еще как-то удалось подкорректировать программу работы, то известие о том, что из 12 плановых лучей на площади не установят более половины, для меня оказалось шоком. Доводы, что при этом все рушится в световом оформлении мало кого убедили. В результате получилось то, что получилось, исправить уже не было возможности.
Видео о работе елки снято не очень качественно (это было давно, ночь, мороз, динамичный режим работы), оно недостаточно сфокусировано и не передает насыщенности цветов, но общее представление о проделанной работе получить можно. В реальности все выглядело намного круче и величественнее.
В момент снятия фильма вращение елки отключено — проблема ремней.
Про внезапное исчезновение многих лучей, окружающих елку, уже писал, поэтому, при просмотре видео, на лучи лучше вообще не обращать внимание, так программа задумывалась для работы в полном составе, а получились оборванные и истерзанные фрагменты, портящие общее впечатление от работы.
Смотрите на елку и эффекты (кстати, сейчас убрал бы некоторые из них). В общих чертах эффекты описаны тут.
Неожиданный конец.
Как всегда, после такого праздника появляется множество идей по улучшению работы, новым эффектам, схемотехнике. Но… отсутствие оплаты со стороны администрации города сделало дальнейшее сотрудничество бесполезным.
Так люди незаметно для себя становятся спонсорами и начинают заниматься городской благотворительностью. Может еще внесут в список почетных горожан?
Чиновники оправдывают свой нехороший поступок тем, что отсутствует письменный договор. Но заниматься в то время договором, просто не было времени: или договор или работа, поэтому поверил словам людей, занимающих высокие посты. Слова чиновников оказались пшиком. На самом деле причина кроется, скорее всего, в другом. Разрывая отношения с предыдущим исполнителем, заказчик в лице администрации имеет куш от очередного заказа. С моей стороны возможность отката отсутствовала, и им пришлось искать других исполнителей. По слухам, на следующий год затраты на иллюминацию елки были огромные. И хотя была произведена замена множества элементов (в том числе и блоков управления), иллюминация, по мнению людей выглядела примитивно.
А в память о тех событиях осталась книга стихов конструктора елки.
Выводы.
Чтобы работа выполнялась качественно, а результат радовал всех, подготовку к Новому Году на городских елках необходимо начинать летом, а еще лучше — после Нового года.
На елке работает огромное количество людей и техники. Для организации их эффективной работы необходимо иметь четкий план работ и строгое соблюдение всех сроков.
При работе возникает множество проблем, нестыковок, изменений, о которых иногда даже не сообщается. Для их оперативного решения необходимо иметь список ответственных на каждом участке работы и своевременно оповещать их о любых изменениях.
Перед согласием на выполнение заказа, обязательно просчитать весь объем работ, чтобы понять — реально ли его выполнить в отведенные сроки? Здоровье дороже.
Несмотря на престижность и интересность любой работы, начинать ее следует после подписания договора. Особенно это касается администрации города, работники которой “собаку съели” на обмане исполнителей. Именно такие поступки сформировали их хорошее материальное положение с одной стороны, но низкое доверие и отрицательное отношение жителей с другой.
При работе на елке обязательно соблюдать технику безопасности и правила монтажа, иначе, получится как в Актау, Караганде, Бишкеке или на Сахалине.
Продолжение работ.
Надолго забросил мигалки, но в последние годы потихоньку продолжил внедрять идеи, хотя считается, что мигалки, это начальный этап в развитии электронщика. У программистов — “Hello, word”, у электронщиков — “помигать светодиодом”.
Еще в эпоху городских елок придумывал разные световые решения. Например — шар, меняющий свой цвет. Внутри белого матового шара находятся три разноцветных лампы, которые управляются микроконтроллером.
Сделал, работает неплохо — желающие могут повторить конструкцию: схема и печатная плата, эффекты, программа работы. Такие шарики: много маленьких или несколько больших, можно повесить на елку, и это будет вполне достаточное украшение. Шарик можно поставить и на новогодний стол.
Видео работы шарика в те годы не записал, а сейчас излучатели находятся снаружи и видео выглядит так.
Этот вариант конструкции можно использовать для ночной подсветки окон офисных зданий, которые закрыты белыми жалюзями и играют роль экрана. Выглядит эффектно.
В настоящее время выпущены подобные лампы на светодиодах (вся начинка спрятана в цоколе) и лампы, управляемые вплоть до Интернета, но большие шары проще сделать самому. Вместо ламп в шаре можно использовать RGB-светодиодную ленту.
По теме “помигать светодиодом” можно сделать множество интересных конструкций, все ограничивается только фантазией.
Например, первая моя статья на Хабре — “Лампа времени” (тоже новогодняя конструкция), где миганием светодиода можно показывать время в пределах города. Как раз в этих часах применяется светодиодная RGB-лента. Продолжением работ стал миниатюрный настольный вариант — “Кубик” и проекты космического масштаба, где лампу можно разместить на Луне (самые дальнобойные часы),
космическом корабле, или выполнить в виде прожектора, который виден за десятки километров от города.
Можно сделать оригинальные наручные часы, показывающие время точкой. Это будут самые маленькие в мире часы-точка, так как меньше уже не сделать.
На елке появилась идея мигать звездой или макушкой при поступлении звонка с сотового телефона. Тогда зрители (конечно же дети) смогли бы сами участвовать в процессе мигания.
В дальнейшем, эта идея превратилась в пока нереализованный, но уже испытанный проект “Зажги свою звезду”, где мигание светодиода можно использовать для заработка денег в масштабах всей планеты. Какой-нибудь университет вполне может заняться этим проектом и запустить в Космос свою управляемую сверхновую звезду.
Что касается городских елок, то мне по душе пусть небольшая, но настоящая елка, украшенная простыми игрушками и несложными гирляндами — как в детстве. Главное, чтобы она была центром запоминающегося праздника, на котором можно отдохнуть и повеселиться всей семьей.
