Arborele firului RGB-LED: 9 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Vreau să vă împărtășesc arborele meu de sârmă RGB-LED. Într-o seară mi-am amintit că am construit copaci de sârmă în copilărie. În zilele noastre îmi place foarte mult să construiesc mici proiecte electronice cu microcontrolere similare cu arduino, în special cu LED-uri. Așa că m-am gândit la mine, de ce să nu le combin pe amândouă și s-a născut ideea unui arbore cu sârmă LED. Mai întâi am verificat dacă cineva a făcut deja așa ceva înainte, dar nu am găsit ceea ce căutam. Aș putea găsi în principal copaci de sârmă cu LED care arată o singură culoare. Deoarece cred că LED-urile cu o singură culoare sunt puțin plictisitoare, am vrut să am unul cu LED-uri RGB pentru a putea lăsa arborele de sârmă să apară în toate culorile curcubeului. Așa că încep să construiesc unul singur. Rezultatul îl puteți vedea în imaginea de mai sus. Arborele de sârmă pe care m-am bazat pe acest instructibil este al treilea. Sper să vă bucurați de instructivul meu și vă pot motiva pe unii dintre voi să faceți unul singur.

Provizii

Pentru proiectul în sine, aveți nevoie doar de câteva consumabile și instrumente:

• 10 LED-uri RGB (+ piese de schimb în cazul în care unul este deteriorat) sau mai multe dacă doriți
• sârmă de cupru 0, 14 mm² (sau mai groasă, dar nu prea groasă, deoarece va fi dificil de împletit) cu 3 izolații colorate diferite în jur de 5 m pe culoare (număr de LED-uri x lungime între 40 și 50 cm)
• sârmă argintie 0, 6 mm în jur de 15 m (de 2 până la 3 ori lungimea necesară fiecărei culori)
• microcontroler, în cazul meu un Wemos D1 mini, dar practic toți vor funcționa atâta timp cât se potrivește în ghiveci)
• Sursă de alimentare (în cazul Wemos D1 mini, orice încărcător de telefon micro-USB va funcționa)
• 3 MOSFET-uri sau tranzistoare (am folosit Mosfet-uri n-channel dar puteți utiliza și canal p dacă adaptați circuitul)
• Rezistoare de valori diferite
• Tuburi termocontractabile sau bandă electrică
• Ghiveci de flori
• Lipici fierbinte
• Pietre
• Bastoane mici de lemn (de exemplu bastoanele de la rachetele de anul nou)
• Scândură de lemn subțire (de exemplu, fundul cutiilor de lemn, uneori fructele sunt vândute în)

Opțional

• Anteturi Pin (masculin și / sau feminin)
• Pană de pâine

Instrumente

• Ciocan de lipit
• Cleste de sarma
• Burghiu
• Pensete (opțional)
• Mână ajutătoare (opțional)
• Instrument de rotație (opțional)

Majoritatea lucrurilor de care aveți nevoie sunt afișate într-una dintre imaginile de mai sus. Le puteți obține în magazinele de hardware, magazinele de artizanat sau Amazon. Cu toate acestea, unele lucruri pot veni gratuit: pietrele pe care le-am luat de pe un câmp din apropiere. Și scândura de lemn a fost deșeu până am reciclat cutia cu fructe.

Pasul 1: Pregătiri

În primul rând, asigurați-vă că toate LED-urile RGB funcționează, deoarece este foarte enervant să înlocuiți un LED mai târziu. Pentru a testa LED-urile, conectați-le pur și simplu la o sursă de alimentare cu tensiune de la 3,3 la 5 V. Am folosit o sursă de alimentare de laborator reglată la 4. V. Dacă nu aveți, puteți utiliza pinii de tensiune de pe placa microcontrolerului sau baterii. În cazul unui anod comun RGB-LED conectați anodul (cel mai lung picior), vezi imaginea 1, la tensiune (sau „+”) și una dintre picioarele rămase la masă („-”). LED-ul ar trebui să se aprindă acum într-o singură culoare, vezi imaginile de la 2 la 4. Dacă aveți un catod RGB-LED comun este invers. Faceți acest lucru pentru toate picioarele echiv. culori și toate LED-urile. S-ar putea să vă dați seama că, cu o tensiune fixă, cele trei culori diferite vor avea o luminozitate diferită. Trebuie să luăm în considerare asta mai târziu.

În pasul următor, tăiați toate picioarele, cu excepția anodului comun al LED-ului RGB, astfel încât să rămână doar câțiva milimetri. Am folosit picătura mică pe care o puteți vedea pe prima imagine de pe toate cele patru picioare ca orientare, a se vedea imaginea 5.

Acum trebuie să alegeți ce fire de cupru colorate doriți să combinați pentru arborele de sârmă. În timp ce scriu acest ghid, am făcut trei arbori de sârmă RGB-LED. În funcție de culoarea ghiveciului de flori am combinat diferite culori. Pentru aceasta cu un ghiveci negru am folosit culorile maro, galben și negru. Când ați decis ce culori să folosiți, puteți începe să tăiați firele de cupru la lungime, imaginea 7. În cazul meu, le-am tăiat la o lungime de 50 cm, cu arborele care se ridică oarecum în jur de 30 cm din ghiveciul de flori. Veți pierde o anumită lungime la împletirea cablurilor și, mai important, aveți nevoie de o lungime rămasă pentru conexiunile electrice. Deci, de regulă, cablurile ar trebui să fie cu cel puțin 15 - 20 cm mai lungi decât înălțimea dorită pentru arborele dvs. În funcție de mărimea ghiveciului de flori, puteți alege diferite dimensiuni aici.

Pentru a vă face o idee despre dimensiunile pe care le-am folosit:

Primul copac avea 20 cm înălțime într-un ghiveci de 10 cm înălțime și diametru. Celelalte sunt în jur de 30 cm înălțime într-un ghiveci de 12 cm înălțime și 13 cm diametru.

Pasul 2: lipirea firelor de cupru

Pentru a lipi firele de cupru pe LED-urile RGB, mai întâi trebuie să dezbrăcați capătul fiecărui fir în jur de 3-5 mm și să puneți niște lipire pe el. Dacă folosești împletitură ca mine, asigură-te că împletiturile unice sunt răsucite, astfel încât să nu iasă. Deoarece există puțin spațiu între picioarele LED-urilor și firele nu trebuie să se atingă unul de celălalt. Este foarte important ca culorile să fie întotdeauna lipite în aceeași ordine pe LED sau altfel conectarea LED-urilor ulterior la microcontroler va deveni foarte dificilă.

Apoi, puteți lipi firele pe LED-ul RGB. Pentru a face acest lucru, am prins LED-ul cu piciorul lung ramaing, anodul comun sau catodul, la o mână de ajutor, după cum puteți vedea în a doua imagine. Repetați acest lucru pentru toate LED-urile. Asigurați-vă că aveți o conexiune strânsă agitând firele de cupru.

Pasul 3: Împletirea firelor de cupru

După ce ați lipit firele de cupru la LED-uri, este timpul să împletiți. Dacă nu știi să împletești, există multe tutoriale pe YouTube. Căutați doar „panglică cu 3 fire”. Pentru a împleti firele, am folosit din nou mâna de ajutor pentru a ține LED-urile pentru mine. În cazul meu, mâna de ajutor aluneca de multe ori spre mine în timp ce împleteam, așa că am prins-o de birou. Deoarece împletitul consumă mult timp, cel mai mult l-am făcut în timp ce mă uitam la unele seriale TV. Ar trebui să lăsați aproximativ 8-10 cm de sârmă de cupru care nu este împletită. Pentru a face acest lucru, trebuie doar să înnodați firele atunci când vă apropiați de cei 8 cm de pe cel mai scurt fir. Pentru toate piesele, lungimea rămasă ar trebui să fie mai mult sau mai puțin aceeași.

Pasul 4: lipirea firului de argint și răsucirea

Acum puteți lipi firul de argint pe piciorul rămas al LED-urilor. Pentru a face acest lucru, trebuie mai întâi să tăiați o bucată. Lungimea piesei trebuie să fie dublă lungimea firelor de cupru plus 20 cm, în funcție de cât de ferm o răsuciți mai târziu. Dacă faceți mai multă răsucire pe cm decât, desigur, aveți nevoie de mai multă lungime a firului decât cu o răsucire mai mică pe cm. În cazul meu aceasta înseamnă 120 cm pe bucată. Pentru a fi sigur cât de mult aveți nevoie, mai întâi tăiați o singură bucată și amintiți-vă lungimea.

După aceea, împăturiți firul de argint în jumătate, creând o buclă în mijloc, vedeți imaginea 1. Apoi, bucla este împinsă peste piciorul remanent al LED-ului, anodul comun (sau catodul). Pentru a face acest lucru mai ușor, puteți îndoi piciorul puțin în sus, a se vedea imaginea 2. După aceea, aplicați soder pe buclă cu piciorul înăuntru. Asigurați-vă că există o legătură bună între firul de argint și picior. După aceea, puteți tăia partea din picior care iese și poate fila marginile ascuțite care vin odată cu tăierea.

După ce ați lipit firul de argint în poziție, puteți începe să-l răsuciți în jurul firelor de cupru împletite până la nodul de la pasul anterior. Sârma de argint ar trebui să fie la fel de lungă decât firele de cupru, după cum puteți vedea în imaginea 5. Partea firului de argint care iese în spatele nodului va deveni ulterior rădăcinile arborelui de sârmă. Nu contează dacă unele fire de argint sunt mai scurte, dar majoritatea ar trebui să fie la fel de lungi ca firele de cupru. În funcție de rezultatul dvs., puteți adapta acum lungimea următoarelor fire de argint provenite de la lungimea primului fir sau lăsați-l așa cum este. Acum repetați acest lucru pentru toate LED-urile rămase. În cele din urmă aveți un pachet din aceste „ramuri”.

Pasul 5: Asamblarea arborelui de sârmă

Pentru a asambla arborele de sârmă, puneți mai întâi toate ramurile împreună, astfel încât nodurile de la capătul părții împletite să se afle unul lângă celălalt, așa cum se poate vedea în prima imagine. Decât fixați-le temporar împreună și proiectați-vă arborele după cum doriți. Pentru a proiecta arborele am realizat diferite stiluri de ramuri. Unele le-am lăsat așa cum sunt, iar altele le-am împerecheat pentru a reprezenta furculițe. Am marcat ramurile pe care le doream în perechi cu un tăietor în punctul în care voiam să se separe. Apoi am demontat din nou arborele de sârmă și am pus sârmă de argint în jurul ramurilor pentru a fi pusă în perechi. Firul de argint avea aproximativ aceeași lungime ca înainte, aproximativ 120 cm în cazul meu. Ultimul pas este acela de a pune toate ramurile, cele pereche și cele singure, împreună și răsuciți din nou sârmă de argint începând din punctul în care toate se separă. Acest ultim fir de argint trebuie să fie cel mai lung, deoarece trunchiul are acum un diametru mare. Am mers pe 140 cm.

Pasul 6: Sortarea firelor și lipirea conexiunilor electrice

Acum, când ați terminat trunchiul de copac, este timpul să sortați firele. Începeți cu firele de argint, deoarece acestea sunt cele mai puțin mobile. Mai întâi puneți 3 până la 4 cele mai scurte fire de argint direct în jos din portbagaj și răsuciți-le împreună. Celelalte fire ar trebui să se îndoaie afară și vor deveni rădăcinile mai târziu. Scurtați firele răsucite care ies din fund la o lungime egală, ajungând la cel puțin 2-3 cm din trunchiul copacului. Apoi, luați o bucată scurtă (de exemplu, 10 cm) de sârmă pentru a fi lipită cu firele de argint care ies din fundul copacului. Cablajul argintiu va fi ulterior conectat la tensiune pozitivă. (În mod normal, în electronică firul roșu corespunde tensiunii pozitive (sau Vin) și negru la negativ (sau GND). Dar, cu LED-urile RGB, de obicei rezerv cablul roșu pentru LED-ul roșu, deci, în acest caz, folosesc, prin urmare, firul portocaliu ca este „cel mai apropiat” de roșu.) Îndepărtați o parte a firului timp de 1-2 cm și răsuciți-l în jurul firelor de argint din partea de jos așa cum se poate vedea în imaginea 4 și lipiți-le în loc.

Apoi, începeți să sortați împreună diferitele culori ale firelor. Alungiți zece în funcție de cea mai scurtă și dezbrăcați-le pe toate pentru 1-2 cm și răsuciți capătul dezbrăcat împreună. Acum testați din nou LED-urile aplicând o tensiune pozitivă la cablajul argintiu și la piesele goale ale firului de cupru. Amintiți-vă care dintre culorile dvs. corespunde cu care dintre lumina roșie, verde sau albastră. Acum lipiți firul verde la firele care controlează LED-urile verzi și așa mai departe, în același mod ca și pentru cablajul argintiu din paragraful de mai sus. În ultimul pas, puneți niște tuburi termocontractabile sau bandă electrică deasupra firelor goale de cupru pentru a le izola de atingere și, prin urmare, de scurtcircuitare.

Pentru a controla ulterior arborele firului RGB-LED, am folosit un buton standard. Am tăiat piciorul care nu era necesar al butonului și am lipit firele de la cele restante. Asigurați-vă că utilizați cele potrivite, deoarece cele 2 picioare „se conectează” prin „bara de plastic” de pe partea de jos a comutatorului sunt conectate împreună.

Pasul 7: Plantarea copacului

După cum puteți vedea în imagini, copacul este plantat în ghiveciul de flori pe o bucată de scândură de lemn și înconjurat de pietre.

Pentru a realiza scândura de lemn am măsurat mai întâi diametrul interior al ghivecelui de flori. Apoi desenez un cerc pe o bucată de carton și îl decupez. Apoi am verificat dacă cercul de carton se încadrează în adâncimea dorită a ghiveciului și, dacă nu, l-am tăiat puțin mai mic. Odată ce am fost mulțumit, am transferat forma de carton pe scândura de lemn și am decupat-o. Pentru scândura de lemn am folosit fundul unei cutii portocalii din lemn de la supermarketul local. Placa de lemn are nevoie de o gaură în mijloc cu un diametru de 10 mm. Pentru a ține scândura de lemn la înălțimea dorită, am tăiat 3 bețișoare din resturi de lemn pe care le aveam în jur. În cazul meu aveau 7 cm lungime.

Apoi am forat o gaură în partea de jos a ghiveciului de flori pentru a trece prin cablul electric și am măcinat un canal pentru cablu cu un instrument multifuncțional rotativ suficient de adânc pentru ca cablul meu să lase ghiveciul de flori să stea plat pe pământ. Apoi am pus niște lipici fierbinte pe cele două capete ale bețelor pe care le-am tăiat mai devreme și le-am pus în ghiveci, formând un trepied pe care să stea scândura de lemn.

Acum, când arborele poate fi pus în ghiveci, am început să aranjez pietrele în jurul trunchiului de copac. Nu este important să acoperiți complet scândura de lemn cu copaci, deoarece chiar și atunci când sunteți la doar o jumătate de metru distanță, nu puteți vedea cu adevărat asta adânc în ghiveciul de flori. Asigurați-vă că lăsați un mic loc deschis unde puteți pune și ajunge la butonul pentru a controla LED-urile. Când am fost mulțumit de aspect, am lipit pietrele la locul lor, folosind adeziv fierbinte. După aceea am forat două găuri mici una lângă alta pentru a trece cablurile lipite la butonul de comutare și am lipit comutatorul butonului în poziție.

Ultimul pas este de a proiecta rădăcinile. Pentru asta am răsucit 2 sau mai multe fire de argint care ies în afară împreună cu ele separându-se la diferite distanțe, după cum se poate vedea în imaginea 11. Apoi îndoiesc rădăcinile în jurul scândurii de lemn ca în imaginea 12. Apoi am format un cerc cu sârmă de argint. că le pun peste ele și îndoi rădăcinile în jurul inelului, așa cum se poate vedea în imaginea 13 și le strâng una câte alta câte puțin. Ultimul pas este să tăiați capetele firelor de argint care se desprind de mult.

Pasul 8: Circuitul electric și microcontrolerul

În pasul final am pus împreună circuitul electric. Microcontrolerul controlează LED-urile RGB. Deoarece GPIO-urile microcontrolerului furnizează doar 3,3 V, ceea ce nu este suficient pentru ca unele dintre LED-urile să strălucească puternic, am conectat microntrolerul la MOSFET-uri care pot comuta LED-urile cu tensiunea de intrare a microcontrolerului, care este de 5 V. de MOSFET-uri s-ar putea să utilizați la fel de bine tranzistorul, dar am avut MOSFET-uri așezate în jurul unui proiect mai vechi, așa că le-am folosit.) Cu toate acestea, unele LED-uri nu pot suporta 5 V și culorile diferite vor străluci în luminozitate diferită atunci când sunt aplicate la aceeași tensiune. de 5 V. Aici intră rezistențele. Valorile rezistențelor trebuie calculate pentru fiecare culoare a LED-ului RGB conform fișei tehnice și pot diferi de la producător la producător. Sau puteți utiliza doar valorile furnizate în diagrama circuitului și testați dacă valorile funcționează pentru dvs. Dacă nu, puteți schimba puțin valorile rezistorului crescând și coborând valorile resitorului până când toate culorile strălucesc la fel de strălucitoare. Pentru ca butonul să funcționeze, trebuie să existe un rezistor de extragere sau butonul ar putea fi detectat ca apăsat pentru totdeauna. În acest caz, Wemos D1 mini are rezistențe interne de tragere care pot fi activate în cadrul codului. Dacă microntrolerul folosit nu acceptă acest lucru, este necesar un rezistor de extragere extern.

După ce am selectat valorile rezistorului, am lipit toate părțile electronice împreună pe o placă de măsurare. Pentru a conecta firele provenite din copac, am folosit capete de pin masculine pe tablă și cele feminine pe fire, dar la fel de bine le-ați putea lipi direct pe tablă. Înainte de a conecta totul și a-l pune în ghiveci, ar trebui să blocați programul pe microcontroler. Am atașat fișierul codului. Sper că am făcut suficiente comentarii în cod, astfel încât oricine să poată înțelege ce se întâmplă. În acest moment, codul este foarte simplu și aș putea adăuga funcții în viitor. Dacă fac acest lucru, voi posta o actualizare aici și probabil voi muta codul în github. Când conectați copacul, acesta va clipi în roșu verde, albastru și alb și apoi va începe să parcurgă spectrul de culori de nuanță. Puteți schimba modurile de culoare cu apăsarea butonului.

De acum, codul conține 3 moduri:

• 0: Dezactivat
• 1: Mod curcubeu: Ciclism prin spectrul de culori de nuanță
• 2: Mod de culoare fix

Puteți comuta între moduri de culori ținând apăsat butonul mai mult de o jumătate de secundă. Dacă are succes, arborele va clipi alb de câte ori a fost indicat înainte de modul de mai sus. În modul de culoare fixă, o apăsare scurtă a butonului (mai puțin de jumătate de secundă) va parcurge 7 culori diferite definite în cod. Dacă nu este acceptată apăsarea butonului (apăsarea scurtă a butonului funcționează numai în modul de culoare fixă) arborele va clipi ca la prima conectare. Simțiți-vă liber să modificați codul după cum doriți.

Pasul 9: Bucurați-vă

Ce mai rămâne de făcut este să găsești un loc dulce pentru noul tău arbore de sârmă RGB-LED și să te bucuri de el. În general, realizarea acestui copac mi-a luat aproximativ 8-10 ore, răspândite în câteva zile. Unele dintre lucrurile care consumă mai mult timp, precum împletirea și răsucirea firului de argint în jurul ramurilor, le-am făcut când m-am uitat la televizor.

S-ar putea să vă întrebați de ce nu există imagini ale copacului care strălucește în roșu. Pur și simplu pentru că, în timp ce scriu acest instructable, aștept o livrare de electronice de care am nevoie pentru a asambla controlerul. Din acest motiv, am folosit controlerul din primul meu arbore RGB-LED pentru imagini. Cu toate acestea, LED-urile din arborele RGB-LED pe care le-am bazat pe aceste instructabile necesită valori mai mici ale rezistenței pentru roșu, iar lumina roșie este, prin urmare, foarte slabă.