Božićna zvijezda sa programabilnim LED -ima: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Htio sam nešto drugačije za svoj božićni ekran na otvorenom ove godine, pa sam odlučio kupiti niz programabilnih RGB LED dioda (ponekad se nazivaju i neopikselne LED) i stvoriti Božićnu zvijezdu. Ovi LED -ovi se mogu pojedinačno programirati za boju i svjetlinu sa samo jednom kontrolnom žicom.

Korak 1: Materijal

WS2811 difuzni digitalni RGB LED niz (5V)

Arduino ploča (postoji mnogo izvora)

FastLED Arduino biblioteka

+5V DC napajanje (500 ma ili veće-moglo bi biti „zidne bradavice“)

Kabel razdjelnika napajanja

3-žični kabel za napajanje/upravljanje

3-polni JST SM muški konektor

Termoskupljajuće cijevi (3 komada promjera 3/16, duga 1 inč)

Vodootporna plastična kutija

2’x 2’ x ¼”šperploča

2’x 2’ komad kartona (opcionalno)

Spoljašnje boje

Prozirna traka za pakiranje (ili prozirna GorillaTM traka)

Staro drvo za policu s elektronikom (nije obavezno)

Ljepilo za drvo (opcionalno)

Bra”pleteno uže (opcionalno)

Parcord (opcionalno)

CommandTM vanjske svjetiljke (opcionalno - našao sam ih u Walmartu)

Ulozi za šatore (opcionalno)

Korak 2: Alati

Računalo za program Arduino

Električna bušilica ili bušilica

Burgija 12 mm

Pila za drvo sa finim zubima (koristio sam ubodnu pilu)

Toplinski pištolj, upaljač ili šibice za skupljanje cijevi

Šila ili štap za led

Brusni papir

Električna brusilica (opcionalno)

Korak 3: Proces izgradnje zvijezde

Htio sam da moja zvijezda stane na kvadratni komad šperploče od 24 inča, pa sam želio da najšira dimenzija ne bude veća od 24 inča. Gornji kut trokuta vrha je 36 °. Druga dva ugla su 72 °.

Htio sam da svjetlosni uzorak u zvijezdi bude što veći, pa sam planirao da vrhovi zvijezde ne dođu do potpunog vrha. Svaka noga zvijezde je identična, pa sam izračunao dimenzije jedne noge kao što je prikazano na crtežu ovdje.

Zatim sam odštampao pet kopija uzorka i nastavio sa postavljanjem zvezde na karton.

Budući da moj LED niz ima 50 LED dioda, trebalo mi je pet po nozi ravnomjerno razmaknutih. Dužina jedne noge (prema crtežu) je 8,125 inča ÷ 5 = 1,625 inča (1-5/8”). Budući da sam u Visio -u nacrtao zvjezdicu, označio sam svaku LED lokaciju na Visio uzorku kako bih izbjegao mjerenje na kartonskom izgledu. Kliknite vezu na kraju ovog odjeljka za uzorak zvijezde u punoj veličini. NAPOMENA: Ako odštampani uzorak ne meri kako je naznačeno, možda ćete morati da prilagodite postavke margine štampača. Ja sam svoju postavio za 0,15 inča sa svih strana.

Zatim sam zalijepio karton na komad šperploče i probio šilo kroz karton u šperploču na svakoj LED lokaciji. Morao sam pritisnuti prilično veliki pritisak da bih dobio dovoljno duboke tragove u šperploči da ih mogu vidjeti (možda zato što moje šilo treba oštrenje).

Naravno, možete zaobići kartonski uzorak i postaviti raspored direktno na šperploču ako ste zadovoljni s procesom i sigurni da nećete uništiti savršeno dobar komad šperploče.

Uklonio sam kartonski predložak i izmjerio okomito oko ¾ inča od LED bušilice skroz oko zvijezde da dobijem svoju liniju izreza. Napomena: Linija reza na fotografiji prikazana je na kartonu jer sam do trenutka kada sam odlučio napraviti ovaj Instructable već završio zvijezdu.

Nakon što sam izrezao zvijezdu, brusio sam sve površine i nanio dva sloja akrilnog vanjskog premaza i dva završna sloja akrilne vanjske boje za kuću. Slikao sam pre bušenja rupa kako bih izbegao da boja uđe u rupe.

Izbušio sam rupe za LED diode na svakom mjestu koje sam označio svrdlom od 12 mm, ali su rupe bile premale veličine, pa sam se morao vratiti i "izdubiti" svaku rupu kružnim nagibom svrdla. Možda je svrdlo ½”savršene veličine. Savjetujem vam da to isprobate na komadu drveta i vidite koliko dobro radi. LED diode moraju dobro pristajati u šperploči kako ne bi ispale. Nakon bušenja vratio sam se s malom četkom i ofarbao mjesta na kojima je svrdlo poderalo šperploču. Iako sam bušio s rezervom, ipak sam se malo pocepao.

Na uvodnoj fotografiji možete vidjeti da tačke na mojoj zvijezdi nisu sve identične. To je zbog male greške u mjerenju i izračunavanju veličine zvijezde, ali zaista nema razlike. Nitko to nikada nije spomenuo i naravno nije vidljivo noću.

Dodao sam male komade masivnog drveta debljine 3/8 inča prema dolje usmjerenim točkama zvijezde kako bih mogao dodati neke vijčane ušice koje će mi omogućiti da usidrim zvijezdu kako ne bi puhala okolo jer živim u Oklahomi gdje "vjetar" dolazi meteći niz ravnicu”.

Okačio sam svoju zvezdu između dva velika stabla u svom dvorištu. Pričvrstila sam dvije 3M CommandTM vanjske svjetiljke na stražnju stranu zvijezde i petljala ih preko ¼”užeta koje sam nanizala između drveća.

Usidrio sam vrhove zvijezde usmjerene prema dolje uz zemlju pomoću šatorskih kolica i parakorda. Razmišljao sam o postavljanju zvijezde u zabatu iznad svoje garaže, ali postavljanje elektroničke kutije na tom mjestu bilo mi je problematično.

Korak 4: Programiranje LED dioda

Bilo koji mikro kontroler mogao bi se koristiti za upravljanje LED diodama, ali igrao sam se s Arduinom nekoliko godina pa sam krenuo tim putem. Ja sam inženjer elektronike u penziji, ali nisam baš programer, pa sam bio oduševljen što sam pronašao FastLED biblioteku, što programiranje LED dioda čini lakim. AdaFruit takođe ima sličnu biblioteku, ali već sam se bavio FastLED -om pre nego što sam to otkrio. Zbog toga nemam mišljenje o tome koja je biblioteka bolja.

Razmišljao sam o različitim idejama svjetlosnih uzoraka, ali sam se odlučio za jednostavno uvećanje/iščezavanje sa promjenama boje u svakom ciklusu za moju zvijezdu. Otkrio sam da su LED diode u mraku bile previše svijetle za željeni efekt, pa sam postavio maksimalni nivo svjetline na 36. LED diode su VRLO svijetle kada se gledaju izravno, jer su postavljene u ovom projektu.

Ako niste upoznati s Arduino mikrokontrolerom, postoji nekoliko vrlo informativnih uputa za početnike. Savjetovao bih vam da ih provjerite i upoznate se sa Arduino programiranjem prije nego pokušate s ovakvim projektom. Samo pretražite Arduino na web stranici Instructable.

Kliknite donju vezu za Arduino skicu koju sam napisao za svoju zvijezdu.

Korak 5: Napajanje Arduina i LED dioda

Već sam imao 10A, +5V DC napajanje. To je pretjerano za ovaj projekt, ali zašto kupiti drugo napajanje? Koristio sam kabel razdjelnika snage na popisu dijelova za napajanje i LED žice i Arduino ploče iz izvora napajanja. NAPOMENA: LED žice dolaze u varijantama 5V i 12V. Ako odaberete 12V LED diode, morat ćete ili koristiti zasebno napajanje za Arduino ploču, ili upotrijebiti DC-DC pretvarač napona (ili za one iskusnije u elektronici, linearni regulator) za smanjenje Arduina napon napajanja od 5V do 9V DC.

Za ožičenje napajanja i upravljanja u konačnoj instalaciji koristio sam 3-žičnu "žicu termostata" koju sam pronašao u Loweu. Dvije žice za napajanje i jedna žica za upravljački signal. Nije li nevjerojatno da se boja i svjetlina 50 LED dioda mogu kontrolirati JEDNOM žicom ?! Kao inženjer elektronike, potpuno razumijem kako to funkcionira, ali i dalje sam JAKO impresioniran.

Napajanje/upravljačka žica mora biti završena 3-polnim JST priključkom. Zalemio sam žice terminala na kablove sa 3 provodnika i pokrio spojeve termoskupljajućim cevima. Električna traka radila bi u malo, ali ne podnosi loše vremenske uvjete. Izbjegavam to kad god je to moguće.

Korak 6: Zaštita elektronike

Naravno, Arduino ploča i napajanje nisu otporni na vremenske uvjete, pa ih treba zaštititi. Koristio sam plastičnu kutiju za skladištenje hrane za jednokratnu upotrebu. Da bih podržao kutiju, sagradio sam malu policu, koju sam takođe ofarbao kako je opisano za zvijezdu, i pričvrstio je na jedno od stabala. Izbušio sam rupu sa strane kutije pri dnu. Zatim sam izrezao prorez od rupe do vrha kutije kako bih žice gurnuo do rupe. Nakon što su žice postavile svoje mjesto, upotrijebio sam prozirnu traku unutar i izvan kutije kako bih zapečatio prorez. Sama rupa ne mora biti potpuno zapečaćena ako se pridržavate sljedeće napomene.

NAPOMENA: Otvor za kabel za napajanje i žicu za napajanje/upravljanje do LED dioda mora biti postavljen tako da voda neće ući u kutiju. Stavite rupu na dno kutije i formirajte petlju sa žicama tako da će voda sa žica kapati umjesto da prati žicu u kutiju.

Proveo sam žicu za napajanje/upravljanje od kutije do zvijezde duž ¼”užeta s kojeg je zvijezda bila ovješena, koristeći patentne zatvarače da pričvrstim žicu za uže.

Korak 7: Pogledajte to na djelu

Evo video snimka moje zvijezde kada je vani bilo potpuno mračno. Sviđa mi se miran efekat izblijedjelih boja.