O stea de Crăciun cu LED-uri programabile: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Am vrut ceva diferit pentru afișajul meu de Crăciun în aer liber anul acesta, așa că am decis să cumpăr un șir de LED-uri programabile RGB (numite uneori LED-uri neopixel) și să creez o Stea de Crăciun. Aceste LED-uri pot fi programate individual pentru culoare și luminozitate cu un singur fir de control.

Pasul 1: Material

Șir LED digital RGB difuzat WS2811 (5V)

Placă Arduino (există MULTE surse)

Biblioteca FastLED Arduino

+ Alimentare de curent continuu de 5V (500 mA sau mai mare - ar putea fi un „tip neg de perete”)

Cablu splitter de alimentare

Cablu de alimentare / control cu 3 fire

Ansamblu conector tată JST SM cu 3 pini

Tub termocontractabil (3 bucăți 3/16 diametru, 1 inch lungime)

Cutie de plastic impermeabilă

Placaj de 2’x 2’ x ¼”

Bucată de carton 2’x 2’ (opțional)

Vopsea exterioară

Bandă de ambalare clară (sau bandă transparentă GorillaTM)

Resturi de lemn pentru rafturi electronice (opțional)

Lipici pentru lemn (opțional)

Frânghie împletită ¼”(opțional)

Parcord (opțional)

Cleme de lumină în aer liber CommandTM (opțional - le-am găsit la Walmart)

Miză de cort (opțional)

Pasul 2: Instrumente

Computer pentru a programa Arduino

Burghiu electric sau presă de găurit

Burghiu de 12 mm

Ferăstrău din lemn cu dinți fini (am folosit un ferăstrău cu jig)

Pistol de căldură, brichetă sau chibrituri pentru tuburi termocontractabile

Alin sau gheață

Hârtie de șlefuit

Șlefuitor electric (opțional)

Pasul 3: Procesul de construire a stelelor

Am vrut ca steaua mea să se potrivească pe o bucată pătrată de placaj de 24 inci, așa că am vrut ca cea mai largă dimensiune să nu fie mai mare de 24 inci. Unghiul superior al triunghiului vârfului este de 36 °. Celelalte două unghiuri sunt de 72 °.

Am vrut ca modelul de lumină din stea să fie cât mai mare posibil, așa că am planificat să nu pun punctele stelei să ajungă la un vârf complet. Fiecare picior al unei stele este identic, așa că am calculat dimensiunile unui picior așa cum se arată în desenul de aici.

Am imprimat apoi cinci exemplare ale modelului și am continuat să așez steaua pe carton.

Deoarece șirul meu de LED-uri are 50 de LED-uri, aveam nevoie de cinci per picior distanțate uniform. Lungimea unui picior (din desen) este de 8.125 țoli ÷ 5 = 1.625 țoli (1-5 / 8”). Deoarece am avut punctul stelar desenat în Visio, am marcat fiecare locație LED pe modelul Visio pentru a evita să măsoară pe aspectul de carton. Faceți clic pe linkul de la sfârșitul acestei secțiuni pentru un model de punct stelat la dimensiune completă. NOTĂ: Dacă modelul tipărit nu măsoară așa cum este indicat, poate fi necesar să ajustați setările de marjă ale imprimantei. Am setat-o pe a mea pentru 0,15 inci pe toate părțile.

Apoi, am lipit cartonul deasupra piesei de placaj și am perforat un punte prin carton în placajul de la fiecare locație cu LED-uri. A trebuit să folosesc destul de multă presiune pentru a obține urme suficient de adânci în placaj pentru a le putea vedea (poate pentru că puiul meu are nevoie de ascuțire).

Desigur, puteți ocoli modelul din carton și puteți face aspectul direct pe placaj dacă sunteți confortabil cu procesul și aveți încredere că nu veți distruge o bucată de placaj perfect bună.

Am îndepărtat șablonul de carton și am măsurat perpendicular aproximativ ¾-inch de la linia de găurire cu LED până în jurul stelei pentru a obține linia de decupare. Notă: Linia tăiată din fotografie este afișată pe carton, deoarece până când am decis să fac acest Instructable, deja terminasem steaua.

După ce am decupat steaua, am șlefuit toate suprafețele și am aplicat două straturi de grund exterior acrilic și două straturi finisate de vopsea acrilică exterioară pentru casă. Am vopsit înainte de a găuri găurile pentru a evita vopseaua în găuri.

Am forat găurile LED-urilor în fiecare locație pe care o marcasem folosind un burghiu de 12 mm, dar găurile erau ușor subdimensionate, așa că a trebuit să mă întorc și să „înconjoară” fiecare gaură înclinând burghiul în mod circular. S-ar putea ca un burghiu de ½”să aibă dimensiunea perfectă. Vă sfătuiesc să încercați asta pe o bucată de lemn și să vedeți cât de bine funcționează. LED-urile trebuie să se potrivească destul de bine în placaj pentru a preveni căderea lor. După găurire, m-am întors cu o perie mică și am pictat locuri în care burghiul a rupt placajul. Chiar dacă am forat cu o copie de rezervă, am totuși ceva lacrimă.

Puteți vedea în fotografia de introducere că punctele de pe steaua mea nu sunt toate identice. Acest lucru se datorează unei ușoare erori la măsurarea și calcularea dimensiunii stelei, dar nu are nicio diferență. Nimeni nu a menționat-o vreodată și, desigur, nu este vizibilă noaptea.

Am adăugat bucăți mici de lemn masiv gros de 3/8”la punctele îndreptate în jos ale stelei, așa că aș putea adăuga niște ochiuri cu șurub pentru a-mi permite să ancorez steaua pentru a nu-l sufla de când locuiesc în Oklahoma, unde„ vântul” vine măturând câmpia”.

Mi-am suspendat steaua între doi copaci mari din curtea din față. Am atașat două cleme de lumină în aer liber 3M Command ™ pe spatele stelei și le-am înfășurat peste o frânghie de ¼”pe care am întins-o între copaci.

Am ancorat vârfurile îndreptate în jos ale stelei la sol folosind mize de cort și paracord. M-am gândit să montez steaua în fronton peste garajul meu, dar montarea cutiei electronice în acea locație a fost problematică pentru mine.

Pasul 4: Programarea LED-urilor

Orice microcontroler ar putea fi folosit pentru a controla LED-urile, dar mă joc cu Arduino de câțiva ani, așa că am mers pe acel traseu. Sunt inginer electronic pensionar, dar nu prea programator, așa că am fost încântat să găsesc biblioteca FastLED, care face ca programarea LED-urilor să fie o briză. AdaFruit are, de asemenea, o bibliotecă similară, dar eram deja în FastLED înainte să descopăr asta. Prin urmare, nu am nici o părere despre ce bibliotecă este mai bună.

Am luat în considerare diverse idei de modele de lumină, dar am decis un simplu fade-in / fade-out cu schimbări de culoare pe fiecare ciclu pentru steaua mea. Am constatat că pe întuneric, LED-urile erau prea strălucitoare pentru efectul dorit, așa că am setat nivelul maxim de luminozitate la 36. LED-urile sunt FOARTE luminoase când sunt vizualizate direct, deoarece sunt poziționate în acest proiect.

Dacă nu sunteți familiarizați cu microcontrolerul Arduino, există câteva Instrucțiuni foarte informative pentru începători. Vă sfătuiesc să le verificați și să vă familiarizați cu programarea Arduino înainte de a încerca un astfel de proiect. Doar căutați Arduino pe site-ul instructabil.

Faceți clic pe linkul de mai jos pentru schița Arduino pe care am scris-o pentru vedeta mea.

Pasul 5: Alimentarea Arduino și a LED-urilor

Aveam deja o sursă de alimentare de 10A, + 5V DC. Acesta este un mod excesiv pentru acest proiect, dar de ce să cumpărăm o altă sursă de alimentare? Am folosit cablul despărțitor de energie din lista de piese pentru a alimenta atât șirul de LED-uri, cât și placa Arduino de la sursă. NOTĂ: Șirurile LED sunt disponibile atât în soiuri de 5V, cât și de 12V. Dacă alegeți LED-urile de 12V, va trebui fie să utilizați o sursă de alimentare separată pentru placa Arduino, fie să folosiți un convertor de tensiune DC-DC (sau pentru cei mai experimentați în electronică, un regulator liniar) pentru a reduce Arduino tensiunea de alimentare la 5V la 9V DC.

Pentru cablajul de alimentare și control în instalarea finală, am folosit un „fir de termostat” cu 3 conductori pe care l-am găsit la Lowe’s. Două fire pentru alimentare și un fir pentru semnalul de control. Nu este uimitor că culoarea și luminozitatea a 50 de LED-uri pot fi controlate de un fir ?! Ca inginer electronic, înțeleg pe deplin cum funcționează, dar sunt încă FOARTE impresionat.

Cablul de alimentare / control trebuie terminat cu un terminal JST cu 3 pini. Am lipit firele ansamblului terminal la firele cablurilor cu 3 conductoare și am acoperit îmbinările cu tuburi termocontractabile. Banda electrică ar funcționa într-un vârf, dar nu rezistă prea bine. O evit când este posibil.

Pasul 6: Protejarea electronice

Desigur, placa Arduino și sursa de alimentare nu sunt rezistente la intemperii, deci trebuie protejate. Am folosit o cutie de depozitare a alimentelor din plastic „de unică folosință”. Pentru a susține cutia, am construit un mic raft, pe care l-am pictat și așa cum este descris pentru stea, și l-am înșurubat la unul dintre copaci. Am forat o gaură pe partea laterală a cutiei, lângă partea de jos. Am tăiat apoi o fantă din gaură în partea de sus a cutiei pentru a glisa firele în jos în gaură. După ce firele au fost la locul lor, am folosit bandă transparentă în interiorul și în exteriorul cutiei pentru a sigila fanta. Gaura în sine nu trebuie să fie complet sigilată dacă respectați următoarea notă.

NOTĂ: Deschiderea cablului de alimentare și a cablului de alimentare / control către LED-uri trebuie poziționată astfel încât apa să nu își găsească drumul în cutie. Puneți gaura în partea de jos a cutiei și formați o buclă cu firele, astfel încât apa din fire să se scurgă mai degrabă decât să urmeze firul în cutie.

Am rulat cablul de alimentare / control de la cutie la stea de-a lungul frânghiei de ¼”de la care steaua a fost suspendată, folosind cravate cu fermoar pentru a fixa firul de frânghie.

Pasul 7: A se vedea în acțiune

Iată un videoclip cu vedeta mea când afară era complet întuneric. Îmi place efectul calm al culorilor care se estompează.