RGB-LED телено дърво: 9 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Искам да споделя с вас моето дърво RGB-LED. Една вечер си спомних да строя телени дървета като дете. В днешно време наистина се радвам да изграждам малки електронни проекти с микроконтролери, подобни на arduino, особено със светодиоди. Така че си помислих, защо не комбинирам и двете и се роди идеята за LED тел. Първо проверих дали някой вече е правил нещо подобно, но не намерих това, което търся. Можех да намеря главно дървени LED светлини, които показват един цвят. Тъй като според мен едноцветните светодиоди са малко скучни, исках да имам такъв с RGB-светодиоди, за да мога да позволя на дървеното дърво да се появи във всички цветове на дъгата. Затова започнах да изграждам такъв сам. Резултатът можете да видите на изображението по -горе. Жичното дърво, на което базирах тази инструкция, е третото ми. Надявам се да се насладите на инструкциите ми и да мога да мотивирам някои от вас да си направят сами.

Консумативи

За самия проект са ви необходими само няколко консумативи и инструменти:

• 10 RGB-светодиода (+ резервни в случай, че един е повреден) или повече, ако желаете
• меден проводник 0, 14 mm² (или по -дебел, но не прекалено дебел, тъй като ще бъде трудно да се оплете) с 3 различни цветни изолации около 5 m на цвят (Брой светодиоди x дължина между 40 и 50 cm)
• сребърна тел 0, 6 mm около 15 m (2 до 3 пъти дължината, която е необходима за всеки цвят)
• микроконтролер, в моя случай Wemos D1 mini, но основно всеки ще работи, стига да се побере в саксията за цветя)
• Източник на захранване (в случай на Wemos D1 mini всяко зарядно устройство за микро-usb телефон ще работи)
• 3 MOSFET или транзистори (използвах n-канал Mosfets, но можете да използвате и p-канал, ако адаптирате веригата)
• Резистори с различни стойности
• Термосвиваема тръба или електрическа лента
• Саксия
• Горещо лепило
• Камъни
• Малки дървени пръчки (например пръчките от новогодишните ракети)
• Тънка дървена дъска (например дъното на дървените кутии понякога се продават плодове)

По избор

• Pin Headers (мъжки и/или женски)
• Платка

Инструменти

• Поялник
• Резачка за тел
• Пробивна машина
• Пинсета (по избор)
• Ръка за помощ (по избор)
• Инструмент за въртене (по избор)

Повечето от нещата, от които се нуждаете, са показани на една от снимките по -горе. Можете да ги получите в магазини за хардуер, занаятчийски магазини или Amazon. Някои неща обаче могат да дойдат безплатно: камъните, които взех от близкото поле. И дървената дъска беше отпадък, докато не рециклирах кутията с плодове.

Стъпка 1: Подготовка

Първо, уверете се, че всички RGB-светодиоди работят, тъй като е наистина досадно да се смени LED по-късно. За да тествате светодиодите, просто ги свържете към източник на захранване с напрежение от 3.3 до 5 V. Използвах лабораторно захранване, настроено на 4 V. Ако нямате такива, можете да използвате щифтовете за напрежение на платката на микроконтролера или батериите. В случай на общ анод RGB-LED свържете анода (най-дългия крак), вижте снимка 1, към напрежението (или "+") и един от останалите крака към земята ("-"). Сега светодиодът трябва да светне в един цвят, вижте снимки 2 до 4. Ако имате общ катод RGB-LED, това е обратното. Направете това за всички крака екв. цветове и всички светодиоди. Може да осъзнаете, че при фиксирано напрежение трите различни цвята ще бъдат с различна яркост. Трябва да разгледаме това по -късно.

В следващата стъпка изрязвате всички крака, с изключение на общия анод на RGB-LED, така че да останат само няколко милиметра. Използвах за ориентация малката вдлъбнатина, която можете да видите на първото изображение на четирите крака, вижте снимка 5.

Сега трябва да изберете кои цветни медни проводници искате да комбинирате за дървеното дърво. Докато пиша това ръководство, направих три различни RGB-LED дървени дървета. В зависимост от цвета на саксията комбинирах различни цветове. За тази с черна саксия използвах цветовете кафяво, жълто и черно. Когато сте решили какви цветове да използвате, можете да започнете да изрязвате медните жици по дължина, снимка 7. В моя случай ги изрязах на дължина 50 см, като дървото се издигаше около 30 см от саксията с цветя. Ще загубите някаква дължина, когато оплетете кабелите и по -важното е, че имате нужда от малко дължина за електрическите връзки. Така че като общо правило кабелите трябва да са поне 15-20 см по -дълги от височината, която искате за вашето дърво. В зависимост от размера на саксията можете да изберете различни размери тук.

За да ви дам представа за размерите, които използвах:

Първото дърво беше с височина 20 см в саксия с височина и диаметър 10 см. Другите са високи около 30 см в саксия с височина 12 см и диаметър 13 см.

Стъпка 2: Запояване на медните проводници

За да запоите медните проводници към RGB-светодиодите, първо трябва да отстраните края на всеки проводник около 3-5 мм и да поставите малко спойка върху него. Ако използвате плитка като мен, уверете се, че единичните плитки са усукани заедно, за да не стърчат. Тъй като има малко пространство между краката на светодиодите и проводниците не трябва да се допират един до друг. Много е важно цветовете винаги да бъдат запоени в същия ред на светодиода или иначе свързването на светодиодите по -късно към микроконтролера ще стане много трудно.

След това можете да запоите проводниците към RGB-LED. За да направя това, затегнах светодиода с дългия крак, общия анод или катод, към ръка за помощ, както можете да видите на втората снимка. Повторете това за всички светодиоди. Уверете се, че имате добра връзка, като размърдате медните проводници.

Стъпка 3: Плетене на медни жици

След като запоявате медните проводници към светодиодите, е време да оплетете. Ако не знаете как да сплитате, има много уроци в youtube. Просто потърсете „плитка с 3 нишки“. За оплетка на проводниците отново използвах ръката за помощ, за да държа светодиодите за мен. В моя случай ръката за помощ често се плъзгаше към мен, докато плитка, така че я притиснах към бюрото. Тъй като плетенето отнема много време, аз го направих най-много, докато чуках някои телевизионни сериали. Трябва да оставите около 8-10 см медна жица, която не е оплетена. За да направите това, просто завържете проводниците, когато се доближите до 8 см на най -късия проводник. За всички парчета оставената дължина трябва да е горе -долу еднаква.

Стъпка 4: Запояване на сребърната жица и усукване

Сега можете да запоявате сребърния проводник към останалия крак на светодиодите. За да направите това, първо трябва да отрежете парче. Дължината на парчето трябва да бъде двойно по -дълга от медните проводници плюс 20 см, в зависимост от това колко здраво го завъртите по -късно. Ако направите повече усукване на сантиметър, отколкото, разбира се, имате нужда от повече дължина на проводника, отколкото при по -малко усукване на сантиметър. В моя случай това означава 120 см на парче. За да сте сигурни колко ви трябва, първо изрежете само едно парче и запомнете дължината му.

След това сгънете сребърния проводник наполовина, създавайки контур в средата, вижте снимка 1. След това контурът се избутва върху останалия крак на светодиода, общия анод (или катод). За да направите това по -лесно, можете да огънете крака малко нагоре, вижте снимка 2. След това нанесете сода върху бримката с крака вътре. Уверете се, че има добра връзка между сребърната жица и крака. След това можете да изрежете изпъкналата част на крака и може да изпилите острите ръбове, които идват с рязането.

След като сте запоявали сребърната жица на място, можете да започнете да я усуквате около сплетените медни проводници, докато възелът от стъпката преди. Сребърната жица трябва да бъде толкова дълга, колкото медната жица, както можете да видите на снимка 5. Частта от сребърната жица, която стърчи зад възела, по -късно ще се превърне в корените на дървеното дърво. Няма значение дали някои сребърни проводници са по -къси, но по -голямата част трябва да са толкова дълги, че медните проводници. В зависимост от резултата вече можете да адаптирате дължината на следващите сребърни проводници, произхождащи от дължината на първия проводник, или да го оставите такъв, какъвто е. Сега повторете това за всички останали светодиоди. В крайна сметка имате пакет от тези "клони".

Стъпка 5: Сглобяване на теленото дърво

За да сглобите теленото дърво, първо сложете всички клони заедно, така че възлите в края на оплетената част да лежат един до друг, както може да се види на първата снимка. След това временно ги фиксирайте заедно и грубо проектирайте дървото си, както сметнете за добре. За да проектирам дървото, направих различни стилове на клони. Някои оставих такива, каквито са, а някои сдвоих, за да представляват разклонения. Отбелязах клонките, които исках по двойки, с машинка за подстригване на мястото, където исках да се разделят. След това отново разглобих дървеното дърво и сложих сребърна тел около клоните, за да бъдат поставени по двойки. Сребърната тел имаше приблизително същата дължина като преди, приблизително 120 см в моя случай. Последната стъпка е да се съберат всички клони, сдвоените и единичните, и отново да се завърти сребърна жица, като се започне от точката, където всички те се разделят. Тази последна сребърна тел трябва да бъде най -дългата, тъй като багажникът вече има голям диаметър. Отидох на 140 см.

Стъпка 6: Сортиране на проводниците и запояване на електрическите връзки

Сега, когато завършихте ствола на дървото, е време да сортирате проводниците. Започнете със сребърните проводници, тъй като те са най -малко подвижните. Първо поставете 3 до 4 най -къси сребърни проводника направо надолу от багажника и ги завъртете заедно. Другите проводници трябва да се огънат навън и по -късно ще станат корени. Скъсете усуканите проводници, стърчащи от дъното, на еднаква дължина, достигайки поне 2-3 см от ствола на дървото. След това вземете кратко (например 10 см) парче тел, което да бъде запоено към сребърните проводници, стърчащи от дъното на дървото. Сребърното окабеляване по -късно ще бъде свързано към положително напрежение. (Обикновено в електрониката червеният проводник съответства на положително напрежение (или Vin), а черният на отрицателно (или GND). Но при RGB светодиодите обикновено запазвам червения проводник за червения светодиод, така че в този случай използвам оранжев проводник като е "най-близо" до червеното.) Отлепете едната страна на проводника за 1-2 см и го завъртете около сребърните проводници в долната част, както може да се види на снимка 4, и ги запоявайте на място.

След това започнете да сортирате различните цветове тел заедно. Удължете десет според най -късото и го съблечете за 1 - 2 см и завъртете оголения край заедно. Сега тествайте отново светодиодите, като приложите положително напрежение към сребърните проводници и празните части от медна жица. Помнете кой от вашите цветове съответства на коя от червената, зелената или синята светлина. Сега запоявайте зелен проводник към проводниците, управляващи зелените светодиоди и така нататък, по същия начин, както при сребърното окабеляване в горния параграф. В последната стъпка поставете някаква термосвиваема тръба или електрическа лента над голите медни проводници, за да ги изолирате от допир и следователно да се късо.

За да контролирам по-късно RGB-LED дървесното дърво, използвах стандартен бутон. Отрязах ненужния крак на превключвателя с бутони и запоех към проводници при останалите. Не забравяйте да използвате правилните, тъй като 2 -те крака се "свързват" чрез "пластмасовата лента" в долната част на превключвателя са свързани заедно.

Стъпка 7: Засаждане на дървото

Както можете да видите на снимките, дървото е засадено вътре в саксията с цветя върху парче дървена дъска и е заобиколено от камъни.

За да направя дървената дъска, първо измерих вътрешния диаметър на саксията. След това нарисувам кръг върху парче картон и го изрязвам. След това проверих дали картоненият кръг се вписва в желаната дълбочина на саксията и ако не, го отрязах малко по -малко. След като останах доволен, прехвърлих картонената форма върху дървената дъска и я изрязах. За дървената дъска използвах дъното на дървена оранжева кутия от местния супермаркет. Дървената дъска се нуждае от отвор в средата с диаметър 10 мм. За да държа дървената дъска на желаната височина, отрязах 3 малки пръчки от скрап, който бях лежал наоколо. В моя случай те бяха с дължина 7 см.

След това пробих дупка в дъното на саксията за прокарване на захранващия кабел и смилах канал за кабела с въртящ се мултитул достатъчно дълбоко, за да може кабелът ми да остави саксията да седи плоско на земята. След това сложих малко горещо лепило върху двата края на пръчките, които нарязах по -рано и ги поставих в саксията за цветя, оформяйки триножник, върху който да седне дървената дъска.

Сега, когато дървото може да бъде поставено в саксията, започнах да подреждам камъните около ствола на дървото. Не е важно да покриете напълно дървената дъска с дървета, тъй като дори когато сте само на половин метър разстояние, не можете да видите толкова дълбоко в саксията с цветя. Уверете се, че оставяте малко отворено място, където можете да поставите и достигнете бутона за превключване, за да управлявате светодиодите. Когато бях доволен от външния вид, залепих камъните на място, използвайки горещо лепило. След това пробих две малки дупки един до друг, за да прокарам кабелите, запоени към превключвателя с бутони, и залепих превключвателя на бутона.

Последната стъпка е да проектирате корените. За това усуках 2 или повече от сребърните жици, стърчащи заедно, разделени на различни разстояния, както може да се види на снимка 11. След това огъвам корените около дървената дъска, както е на снимка 12. След това оформих кръг със сребърна тел че ги поставям и огъвам корените около пръстена, както може да се види на снимка 13 и ги стягам един след друг малко по малко. Последната стъпка е да изрежете краищата на сребърната тел, които стърчат много.

Стъпка 8: Електрическа верига и микроконтролер

В последната стъпка сглобих електрическата верига. Микроконтролерът управлява RGB-светодиодите. Тъй като GPIO на микроконтролера захранват само 3.3 V, което не е достатъчно, за да могат някои от светодиодите да светят ярко, свързах микроконтролера към MOSFET, които могат да превключват светодиодите с входното напрежение на микроконтролера, което е 5 V. (Вместо това от МОП -транзисторите също бихте могли да използвате транзистор, но аз имах МОП -транзистори, лежащи наоколо от проект за футер, така че ги използвах.) Въпреки това някои светодиоди не издържат на 5 V и различните цветове ще светят с различна яркост, когато се прилагат към едно и също напрежение от 5 V. Тук влизат резисторите. Стойностите на резисторите трябва да се изчисляват за всеки цвят на RGB-LED според листа с данни и могат да се различават от производителя до производителя. Или просто можете да използвате стойностите, предоставени в схемата на веригата, и да проверите дали стойностите работят за вас. Ако не, можете да потърсите малко със стойностите на резистора, като увеличите и намалите стойностите на резистора, докато всички цветове блестят еднакво ярко. За да работи бутонът, трябва да има издърпващ резистор или бутонът може да бъде открит като натискане завинаги. В този случай Wemos D1 mini има вътрешни резистори, които могат да се активират в рамките на кода. Ако използваният микроконтролер не поддържа това, е необходим външен резистор.

След като избрах стойностите на резистора, запоех всички електронни части заедно на макет. За да свържа проводниците, идващи от дървото, използвах мъжки щифтове на дъската и женски на проводниците, но също така можете да ги запоявате директно към дъската. Преди да свържете всичко заедно и да го поставите в саксията, трябва да прехвърлите програмата на микроконтролера. Прикачих кодовия файл. Надявам се, че коментирах достатъчно в кода, така че всеки да може да разбере какво става. В момента кодът е много основен и може да добавя функции към него в бъдеще. Ако го направя, ще публикувам актуализация тук и вероятно ще преместя кода в github. Когато включите дървото, то ще мига в червено зелено, синьо и бяло и след това ще започне да се движи през цветовия спектър на нюансите. Можете да промените цветовите режими с натискане на бутони.

Към момента кодът съдържа 3 режима:

• 0: Изкл
• 1: Режим Rainbow: Преминаване през цветовия спектър на нюансите
• 2: Фиксиран цветен режим

Можете да превключвате между цветовите режими, като задържите бутона за повече от половин секунда. Ако успее, дървото ще мига бяло колко пъти е посочено преди режима по -горе. При фиксиран цветен режим кратко натискане на бутон (по -малко от половин секунда) ще премине през 7 различни цвята, определени в кода. Ако натискането на бутон не е прието (краткото натискане на бутон работи само в режим на фиксиран цвят), дървото ще започне да мига, както при първото включване. Не се колебайте да промените кода, както сметнете за добре.

Стъпка 9: Насладете се

Това, което остава да направите, е да намерите сладко място за новоизработеното си RGB-LED телено дърво и да му се насладите. Като цяло изработката на това дърво ми отне около 8-10 часа, разпределени за няколко дни. Някои от най -отнемащите време неща като оплетка и усукване на сребърната жица около клоните, които правех, докато гледах телевизия.

Може би се чудите защо няма снимки на дървото, блестящо в червено. Просто защото докато пиша тази инструкция, чакам пратка с електроника, от която се нуждая, за да сглобя контролера. Поради това използвах контролера от първото си RGB-LED дърво за снимките. Въпреки това светодиодите в RGB-LED дърво I, базирани на тези инструкции, се нуждаят от по-ниски стойности на резистора за червеното и следователно червената светлина е много слаба.