RGB-LED žičano drvo: 9 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Želim s vama podijeliti svoje drvo sa žicom RGB-LED. Jedne večeri sjetio sam se kako sam kao klinac gradio žicu. Danas zaista uživam u izgradnji malih elektroničkih projekata s mikrokontrolerima sličnim arduinu, posebno sa LED diodama. Pa sam pomislio, zašto ne kombiniram oboje i rodila se ideja o LED žici. Prvo sam provjerio da li je neko već radio ovako nešto, ali nisam našao ono što tražim. Uglavnom sam mogao pronaći LED žice sa jednom bojom. Kako mislim da su jednobojne LED diode pomalo dosadne, htio sam imati jednu sa RGB LED diodama kako bih mogao dopustiti da se stablo žice pojavi u svim bojama duge. Zato sam krenuo u izgradnju samog. Rezultat možete vidjeti na gornjoj slici. Žica na kojoj sam zasnovao ovu instrukciju mi je treća. Nadam se da ćete uživati u mojim instrukcijama i da ću neke od vas motivirati da sami to naprave.

Supplies

Za sam projekt potrebno vam je samo nekoliko potrepština i alata:

• 10 RGB LED dioda (+ rezervni u slučaju oštećenja) ili više ako želite
• bakrena žica 0, 14 mm² (ili deblja, ali ne previše debela jer će biti teško uplesti) sa 3 izolacije u različitim bojama oko 5 m po boji (broj LED dioda x dužina između 40 i 50 cm)
• srebrna žica 0, 6 mm oko 15 m (2 do 3 puta dužina koja je potrebna za svaku boju)
• mikrokontroler, u mom slučaju Wemos D1 mini, ali u osnovi će svi raditi sve dok stane u saksiju)
• Izvor napajanja (u slučaju Wemos D1 mini će raditi bilo koji punjač za mikro-USB telefon)
• 3 MOSFET-a ili tranzistora (koristio sam n-kanalne Mosfete, ali možete koristiti i p-kanal ako prilagodite krug)
• Otpornici različitih vrijednosti
• Termoskupljajuće cijevi ili električna traka
• Saksija
• Vruće ljepilo
• Stones
• Mali drveni štapići (na primjer štapići od novogodišnjih raketa)
• Tanka drvena ploča (na primjer na dnu drvenih kutija ponekad se prodaje voće)

Opcionalno

• Pin Headers (muški i/ili ženski)
• Breadboard

Alati

• Lemilica
• Rezač žice
• Drill
• Pinceta (opcionalno)
• Ruka za pomoć (nije obavezno)
• Alat za rotaciju (opcionalno)

Većina stvari koje su vam potrebne prikazane su na jednoj od gornjih slika. Možete ih nabaviti u trgovinama hardvera, zanatskim radnjama ili Amazonu. Neke stvari međutim mogu doći besplatno: kamenje koje sam uzeo s obližnjeg polja. I drvena ploča bila je otpad sve dok nisam reciklirao kutiju za voće.

Korak 1: Pripreme

Prvo provjerite rade li sve RGB LED diode jer je doista dosadno kasnije zamijeniti LED diodu. Za testiranje LED dioda jednostavno ih spojite na izvor napajanja s naponom od 3,3 do 5 V. Koristio sam laboratorijsko napajanje prilagođeno na 4 V. Ako ih nemate, možete koristiti naponske pinove na ploči mikrokontrolera ili baterije. U slučaju zajedničke anode, RGB-LED spojite anodu (najdužu nogu), pogledajte sliku 1, s naponom (ili "+"), a jednu od preostalih nogu s uzemljenjem ("-"). LED dioda bi sada trebala svijetliti u jednoj boji, pogledajte slike 2 do 4. Ako imate zajedničku katodnu RGB-LED, obrnuto je. Učinite to za sve noge ekv. boje i sve LED diode. Možda ćete shvatiti da će s fiksnim naponom tri različite boje biti različite svjetline. To moramo uzeti u obzir kasnije.

U sljedećem koraku izrežite sve nožice osim zajedničke anode RGB-LED-a tako da ostane samo nekoliko milimetara. Za orijentaciju sam koristio malu udubinu koju možete vidjeti na prvoj slici na sve četiri noge, pogledajte sliku 5.

Sada morate odabrati koje bakrene žice u boji želite kombinirati za žicu. Dok pišem ovaj vodič, uradio sam tri različita stabla RGB-LED žice. Ovisno o boji saksije, kombinirala sam različite boje. Za ovaj sa crnkastim saksijama koristila sam boje smeđa, žuta i crna. Kad odlučite koje ćete boje koristiti, možete početi rezati bakrene žice po dužini, slika 7. U mom slučaju, izrezao sam ih na dužinu od 50 cm, a stablo se podiglo oko 30 cm iz saksije za cvijeće. Izgubit ćete određenu dužinu pri pletenju kabela, a što je još važnije, potrebno vam je ostaviti određenu dužinu za električne veze. Dakle, po pravilu, kabeli bi trebali biti barem 15 - 20 cm duži od visine koju želite za svoje drvo. Ovisno o veličini saksije, ovdje možete odabrati različite veličine.

Da biste dobili predodžbu o veličinama koje sam koristio:

Prvo drvo bilo je visoko 20 cm u saksiji sa cvijećem visine 10 cm i promjera. Drugi su visoki oko 30 cm u saksiji za cvijeće visine 12 cm i promjera 13 cm.

Korak 2: Lemljenje bakrenih žica

Da biste lemili bakrene žice na RGB-LED diode, prvo morate svući kraj svake žice oko 3-5 mm i staviti malo lema na nju. Ako koristite pletenicu kao ja, pobrinite se da su pojedinačne pletenice uvijene zajedno kako ne bi stršile. Budući da postoji malo prostora između nogu LED dioda i žice ne bi trebale dodirivati jedna drugu. Vrlo je važno da se boje uvijek leme istim redoslijedom na LED -u ili će kasnije povezivanje LED -a s mikrokontrolerom postati jako teško.

Zatim možete lemiti žice na RGB-LED. Da bih to učinio, LED steznutom dugačkom nogom, zajedničkom anodom ili katodom, stegao sam za ruku, kao što možete vidjeti na drugoj slici. Ponovite ovo za sve LED diode. Uvjerite se da imate čvrstu vezu pomičući bakrene žice.

Korak 3: Upletite bakrene žice

Nakon što ste lemili bakrene žice na LED diode, vrijeme je za pletenje. Ako ne znate kako isplesti pletenice, na youtube -u postoje mnogi vodiči. Samo tražite "pletenica od 3 niti". Za pletenje žica ponovno sam upotrijebio ruku pomoći da za sebe držim LED diode. U mom slučaju ruka za pomoć često je klizila prema meni dok sam pletela pa sam je pričvrstio za stol. Kako pletenje oduzima puno vremena, to sam učinio većinom dok sam šupao neke TV serije. Trebali biste ostaviti oko 8-10 cm bakrene žice koja nije pletena. Da biste to učinili, samo spojite žice kada se približite 8 cm na najkraćoj žici. Za sve komade preostala dužina bi trebala biti manje -više ista.

Korak 4: Lemljenje srebrne žice i uvijanje

Sada možete lemiti srebrnu žicu na preostalu nogu LED dioda. Da biste to učinili, prvo morate odrezati komad. Duljina komada trebala bi biti dvostruko veća od dužine bakrenih žica plus 20 cm, ovisno o tome koliko ćete je kasnije kasnije uviti. Ako napravite više uvijanja po cm nego što vam je potrebno, potrebno vam je više žice nego s manje uvrtanja po cm. U mom slučaju to znači 120 cm po komadu. Da biste bili sigurni koliko vam je potrebno, prvo izrežite samo jedan komad i sjetite se njegove duljine.

Nakon toga srebrnu žicu preklopite na pola stvarajući petlju u sredini, pogledajte sliku 1. Zatim se petlja gurne preko preostalog dijela LED diode, zajedničke anode (ili katode). Da biste to olakšali, možete saviti nogu malo prema gore, pogledajte sliku 2. Nakon toga nanesite sodu na petlju s nogom koja je unutra. Uvjerite se da postoji dobra veza između srebrne žice i noge. Nakon toga možete odrezati dio nogavice koji viri i možda turpijati oštre rubove koji dolaze s rezanjem.

Nakon što ste lemili srebrnu žicu na mjestu, možete je početi uvijati oko pletenih bakrenih žica sve do čvora s prethodnog koraka. Srebrna žica trebala bi biti dugačka barem toliko koliko i bakarne žice, kao što vidite na slici 5. Dio srebrne žice koji strši iza čvora kasnije će postati korijen žice. Nije važno jesu li neke srebrne žice kraće, ali većina bi trebala biti dugačka bakrene žice. Ovisno o vašem rezultatu, sada možete prilagoditi duljinu sljedeće srebrne žice koja potječe od dužine prve žice ili je ostaviti takvu kakva je. Sada ponovite ovo za sve preostale LED diode. Na kraju imate snop ovih "grana".

Korak 5: Sastavljanje žičanog drveta

Za sastavljanje žičane stabla prvo spojite sve grane tako da čvorovi na kraju pletenog dijela leže jedan pored drugog kao što se može vidjeti na prvoj slici. Zatim ih privremeno učvrstite zajedno i grubo dizajnirajte svoje drvo kako smatrate prikladnim. Za dizajniranje stabla napravio sam različite stilove grana. Neke sam ostavio takve kakve jesu, a neke sam upario da predstavljaju viljuške grananja. Grane koje sam želio u parovima sam označio mašinom za šišanje na mjestu gdje sam htio da se odvoje. Zatim sam ponovo demontirao žicu i stavio srebrnu žicu oko grana koje treba staviti u parove. Srebrna žica imala je otprilike istu dužinu kao prije, otprilike 120 cm u mom slučaju. Posljednji korak je da se sve grane, uparene i pojedinačne, spoje i ponovo uvijeju neku srebrnu žicu, počevši od mjesta gdje se sve odvajaju. Ova posljednja srebrna žica mora biti najduža, jer je deblo sada ima veliki promjer. Otišao sam na 140 cm.

Korak 6: Sortiranje žica i lemljenje električnih veza

Sada kada ste završili deblo stabla, vrijeme je da sortirate žice. Počnite sa srebrnim žicama jer su one najmanje pokretne. Prvo stavite 3 do 4 najkraće srebrne žice ravno dolje iz prtljažnika i uvijte ih zajedno. Ostale žice trebale bi se saviti van i kasnije će postati korijen. Skratite uvijene žice koje strše s dna na jednaku dužinu dosežući najmanje 2-3 cm od debla. Zatim uzmite kratki (na primjer 10 cm) komad žice koji ćete zalemiti na srebrne žice koje strše s dna stabla. Srebrno ožičenje će kasnije biti spojeno na pozitivni napon. (Obično u elektronici crvena žica odgovara pozitivnom naponu (ili Vin), a crna negativnom (ili GND). Ali kod RGB LED dioda crvenu žicu obično rezerviram za crvenu LED, pa u ovom slučaju stoga koristim narančastu žicu kao je "najbliži" crvenoj boji.) Skinite jednu stranu žice za 1-2 cm i okrenite je oko srebrnih žica na dnu kao što se može vidjeti na slici 4 i lemite ih na mjesto.

Zatim počnite sortirati različite boje žica. Produžite deset prema najkraćem i sve ih ogolite za 1-2 cm i uvijte ogoljeni završetak zajedno. Sada ponovno testirajte LED diode primjenom pozitivnog napona na srebrne žice i prazne dijelove bakrene žice. Zapamtite koja od vaših boja odgovara kojoj od crvenih, zelenih ili plavih lampica. Sada lemite zelenu žicu na žice koje kontroliraju zelene LED diode i tako dalje, na isti način kao i za srebrno ožičenje u gornjem paragrafu. U posljednjem koraku stavite cijevi za topljenje koje se skupljaju ili električnu traku iznad golih bakrenih žica kako biste ih izolirali od dodira i stoga kratkog spoja.

Za kasniju kontrolu stabla žice RGB-LED, koristio sam standardni prekidač sa tipkama. Odrezao sam nepotrebnu nogicu prekidača i lemio na žice na preostalim. Obavezno koristite desne jer su dvije noge "spojene" "plastičnom šipkom" na dnu prekidača spojene zajedno.

Korak 7: Sadnja drveta

Kao što možete vidjeti na slikama, drvo je posađeno unutar saksije na komadu drvene ploče i okruženo kamenjem.

Za izradu drvene ploče prvo sam izmjerio unutrašnji promjer saksije. Zatim nacrtam krug na komadu kartona i izrežem ga. Zatim sam provjerio da li kartonski krug stane u željenu dubinu saksije za cvijeće, a ako ne, izrezati ga malo manje. Kad sam bio zadovoljan, prenio sam kartonski oblik na drvenu ploču i izrezao ga. Za drvenu dasku koristio sam dno drvene narančaste kutije iz lokalnog supermarketa. Drvena ploča treba otvor u sredini promjera 10 mm. Da bih držao drvenu dasku na željenoj visini, izrezao sam 3 štapića od starog drveta koje sam ležao. U mom slučaju bile su dugačke 7 cm.

Zatim sam izbušio rupu na dnu posude za cvijeće da provučem kabel za napajanje i samljeo kanal za kabel s rotacijskim višenamjenskim alatom dovoljno duboko da moj kabel pusti saksiju da sjedi ravno na tlu. Zatim sam stavio malo vrućeg ljepila na dva kraja štapića koje sam ranije rezao i stavio ih u saksiju za cvijeće, formirajući stativ na koji će drvena daska sjediti.

Sada kada se drvo može staviti u saksiju, počeo sam slagati kamenje oko debla. Nije važno u potpunosti pokriti drvenu ploču drvećem, jer čak i kad ste udaljeni samo pola metra, ne možete to vidjeti duboko u saksiju. Ostavite otvoreno malo mjesto na koje možete staviti i dohvatiti prekidač za upravljanje LED diodama. Kad sam bio zadovoljan izgledom, zalijepio sam kamenje na mjesto, vrućim ljepilom. Nakon toga sam izbušio dvije male rupe jedna do druge da provučem kablove zalemljene na prekidač i zalijepio prekidač na mjestu.

Posljednji korak je dizajniranje korijena. Za to sam uvio 2 ili više srebrnih žica koje strše zajedno, odvajajući se na različitim udaljenostima kao što se može vidjeti na slici 11. Zatim savijam korijenje oko drvene ploče kao na slici 12. Nakon toga sam formirao krug sa srebrnom žicom koje sam stavio preko njih i savio korijenje oko prstena, kao što se može vidjeti na slici 13, i zatezati ih jedno po jedno, malo po malo. Posljednji korak je izrezivanje završetaka srebrne žice koji jako strše.

Korak 8: Električno kolo i mikrokontroler

U posljednjem koraku sastavio sam električno kolo. Mikrokontroler kontrolira RGB LED diode. Budući da GPIO mikrokontrolera napajaju samo 3,3 V, što nije dovoljno da neke LED diode zasvijetle, spojio sam mikrokontroler na MOSFET -ove koji mogu prebacivati LED diode s ulaznim naponom mikrokontrolera, koji je 5 V. (Umjesto toga od MOSFET -ova mogli biste koristiti i tranzistor, ali ja sam imao MOSFET -ove koji su ležali u blizini projekta futer pa sam ih koristio.) Međutim, neke LED ne mogu podnijeti 5 V i različite boje će svijetliti različitom svjetlinom kada se primijene na isti napon napona od 5 V. Ovdje dolaze otpornici. Vrijednosti otpornika moraju se izračunati za svaku boju RGB-LED-a prema podacima i mogu se razlikovati od proizvođača do proizvođača. Ili možete jednostavno upotrijebiti vrijednosti navedene u dijagramu kruga i provjeriti rade li vam vrijednosti. Ako ne, možete malo proći kroz vrijednosti otpornika tako što ćete povećati i smanjiti vrijednosti otpornika sve dok sve boje ne zasvijetle jednako jarko. Da bi dugme funkcionisalo, mora postojati pullup otpornik ili se dugme može zauvijek otkriti kao pritisnuto. U ovom slučaju Wemos D1 mini ima unutrašnje otpornike koji se mogu aktivirati unutar koda. Ako korišteni mikrokontroler to ne podržava, potreban je vanjski otpornik.

Nakon odabira vrijednosti otpornika, lemio sam sve elektroničke dijelove zajedno na ploču. Za spajanje žica koje dolaze s drveta koristio sam muške pinheadere na ploči i ženske na žicama, ali ih možete i lemiti direktno na ploču. Prije nego što sve povežete i stavite u saksiju za cvijeće, trebali biste program prebaciti na mikrokontroler. Priložio sam datoteku koda. Nadam se da sam dovoljno komentirao kod kako bi svako mogao razumjeti o čemu se radi. Trenutno je kôd vrlo jednostavan i mogao bih mu dodati značajke u budućnosti. Ako to učinim, ovdje ću objaviti ažuriranje i vjerovatno ću kôd premjestiti na github. Kad uključite stablo, ono će treptati crvenozeleno, plavo i bijelo, a zatim će početi kružiti kroz spektar nijansi. Režim boja možete promijeniti pritiskom na tipku.

Do sada kod sadrži 3 načina rada:

• 0: Isključeno
• 1: Rainbow mod: Kruženje kroz spektar boja nijansi
• 2: Fiksni način rada u boji

Možete se prebacivati između režima boja držanjem dugmeta duže od pola sekunde. Ako je uspješno, stablo će bljeskati bijelo onoliko puta koliko je navedeno prije gore navedenog načina. U režimu fiksne boje kratkim pritiskom na dugme (manje od pola sekunde) će se kretati kroz 7 različitih boja definisanih u kodu. Ako pritisak na dugme nije prihvaćen (kratki pritisak na taster radi samo u režimu fiksne boje), drvo će treptati kao i kada je prvi put priključeno. Slobodno promenite kôd po vašem nahođenju.

Korak 9: Uživajte

Ostaje samo pronaći slatko mjesto za vašu novoizrađenu RGB-LED žicu i uživati. Sve u svemu, za izradu ovog drveta trebalo mi je oko 8-10 sati raspoređenih na nekoliko dana. Neke stvari koje oduzimaju više vremena, poput pletenica i uvrtanja srebrne žice oko grana koje sam radio dok sam gledao televiziju.

Možda se pitate zašto nema slika drveta koje sjaji crveno. To je jednostavno zato što dok pišem ovo uputstvo čekam pošiljku elektronike koja mi je potrebna za sastavljanje kontrolera. Zbog toga sam za slike koristio kontroler sa svog prvog RGB-LED stabla. Međutim, LED diode u RGB-LED stablu I zasnovane na ovim uputama trebaju manje vrijednosti otpornika za crveno, pa je stoga crveno svjetlo vrlo prigušeno.