Коледна звезда с програмируеми светодиоди: 7 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Исках нещо различно за моя коледен дисплей на открито тази година, затова реших да купя низ от RGB програмируеми светодиоди (понякога наричани неопикселови светодиоди) и да създам Коледна звезда. Тези светодиоди могат индивидуално да се програмират за цвят и яркост само с един контролен проводник.

Стъпка 1: Материал

WS2811 дифузен цифров RGB LED низ (5V)

Дъска Arduino (има МНОГО източници)

Библиотека FastLED Arduino

+5V DC захранване (500 ma или повече-може да бъде „тип брадавица за стена“)

Кабел за разделяне на захранването

3-жилен захранващ/управляващ кабел

3-пинов JST SM мъжки конектор

Термосвиваеми тръби (3 броя с диаметър 3/16, дължина 1 инч)

Водоустойчива пластмасова кутия

2 'x 2' x ¼”шперплат

2 'x 2' парче картон (по избор)

Външна боя

Прозрачна опаковъчна лента (или прозрачна лента Gorilla ™)

Скрап за рафт за електроника (по избор)

Лепило за дърво (по избор)

¼”плетено въже (по избор)

Parcord (по избор)

CommandTM Външни светлинни клипове (по избор - намерих ги във Walmart)

Залози за палатки (по избор)

Стъпка 2: Инструменти

Компютър за програмиране на Arduino

Електрическа бормашина или бормашина

Свредло 12 мм

Трион за фини зъби (използвах трион)

Топлинен пистолет, запалка или кибрит за свиване на тръби

Шило или клечка за лед

Шкурка

Електрическа шлифовъчна машина (по избор)

Стъпка 3: Процес на изграждане на звезда

Исках моята звезда да се побере на 24-инчово квадратно парче шперплат, затова исках най-широкият размер да не е по-голям от 24 инча. Горният ъгъл на върха на триъгълника е 36 °. Другите два ъгъла са 72 °.

Исках светлинният модел в звездата да бъде възможно най -голям, затова планирах да не накарам точките на звездата да достигнат пълен връх. Всеки крак на звезда е идентичен, затова изчислих размерите на единия крак, както е показано на чертежа тук.

След това отпечатах пет копия на шаблона и пристъпих към оформлението на звездата върху картона.

Тъй като моят LED низ има 50 светодиода, имах нужда от пет на равномерно разположени крака. Дължината на единия крак (от чертежа) е 8,125 инча ÷ 5 = 1,625 инча (1-5/8”). Тъй като бях начертал звездната точка във Visio, маркирах всяко LED място на шаблона на Visio, за да избегна измерването върху картоненото оформление. Щракнете върху връзката в края на този раздел за пълен размер на звезда. ЗАБЕЛЕЖКА: Ако отпечатаният шаблон не се измерва както е посочено, може да се наложи да коригирате настройките на полето на принтера. Нагласих моя за 0,15 инча от всички страни.

След това залепих картона върху парчето шперплат и пробих шило през картона в шперплата на всяко светодиодно място. Трябваше да използвам известен натиск, за да получа достатъчно дълбоки следи в шперплата, за да мога да ги видя (може би защото моето шило се нуждае от заточване).

Разбира се, можете да заобиколите картонния модел и да направите оформлението директно върху шперплата, ако сте доволни от процеса и сте сигурни, че няма да унищожите идеално добро парче шперплат.

Извадих картонения шаблон и измервах перпендикулярно около ¾-инча от LED пробивната линия по целия път около звездата, за да получа линията на изрязване. Забележка: Линията на изрязване на снимката е показана върху картона, защото докато реших да направя тази Instructable, вече бях завършила звездата.

След като изрязах звездата, шлайфах всички повърхности и нанесох два слоя акрилен външен грунд и два финиша акрилна външна боя за къща. Боядисвах преди да пробия дупките, за да избегна проникването на боя в дупките.

Пробих отворите за светодиодите на всяко място, което бях маркирал с помощта на свредло с диаметър 12 мм, но отворите бяха леко намалени, така че трябваше да се върна и да „извадя“всяка дупка, като наклоня свредлото по кръг. Възможно е ½”свредло да е с идеалния размер. Съветвам ви да опитате това върху парче дърво и да видите колко добре работи. Светодиодите трябва да са плътно прилепнали към шперплата, за да се предотврати падането им. След пробиването се върнах с малка четка и боядисах места, където свредлото разкъса шперплата. Въпреки че пробих с резервно копие, все още имам някои разкъсвания.

Можете да видите във въвеждащата снимка, че точките на моята звезда не са всички еднакви. Това се дължи на малка грешка при измерването и изчисляването на размера на звездата, но това няма значение. Никой никога не го е споменавал и разбира се не се вижда през нощта.

Добавих малки парчета от 3/8”дебело масивно дърво към насочените надолу точки на звездата, за да мога да добавя няколко винтови очи, които да ми позволят да закотвя звездата, за да не я раздувам, тъй като живея в Оклахома, където„ вятърът идва метене по равнината”.

Окачих моята звезда между две големи дървета в предния ми двор. Прикрепих две 3M CommandTM външни светлинни скоби към задната част на звездата и ги закрепих върху ¼”въже, което нанизах между дърветата.

Закотвих върховете на звездата, насочени надолу към земята, използвайки палаткови колони и паракорд. Мислех да монтирам звездата в фронтона над гаража си, но монтирането на кутията с електроника на това място беше проблематично за мен.

Стъпка 4: Програмиране на светодиодите

Всеки микроконтролер може да се използва за управление на светодиодите, но аз си играя с Arduino от няколко години, затова тръгнах по този път. Аз съм пенсиониран инженер по електроника, но не съм много програмист, така че бях развълнуван да намеря библиотеката FastLED, което прави програмирането на светодиодите лесно. AdaFruit също има подобна библиотека, но вече бях във FastLED, преди да открия това. Затова нямам мнение коя библиотека е по -добра.

Обмислих различни идеи за леки модели, но реших да направя едно просто вграждане/избледняване с промени в цвета на всеки цикъл за моята звезда. Открих, че на тъмно светодиодите са твърде ярки за ефекта, който исках, затова зададох максималното ниво на яркост на 36. Светодиодите са МНОГО ярки, когато се гледат директно, тъй като са позиционирани в този проект.

Ако не сте запознати с микроконтролера Arduino, има някои много информативни инструкции за начинаещи. Бих ви посъветвал да ги проверите и да се запознаете с програмирането на Arduino, преди да опитате подобен проект. Просто потърсете на уебсайта на Instructable за Arduino.

Щракнете върху връзката по -долу за скицата на Arduino, която написах за моята звезда.

Стъпка 5: Захранване на Arduino и светодиоди

Вече имах 10A, +5V DC захранване. Това е прекалено много за този проект, но защо да купувате друго захранване? Използвах кабела за разделяне на захранването в списъка с части, за да получа захранване както за LED низ, така и за платка Arduino от захранването. ЗАБЕЛЕЖКА: LED низовете се предлагат в 5V и 12V разновидности. Ако изберете 12V светодиоди, ще трябва или да използвате отделно захранване за платката Arduino, или да използвате DC-DC понижаващ преобразувател на напрежение (или за тези с по-голям опит в електрониката, линеен регулатор), за да намалите Arduino захранващо напрежение до 5V до 9V DC.

За захранващото и управляващото окабеляване при крайната инсталация използвах 3-проводников „термостатен проводник“, който намерих в Лоу. Два проводника за захранване и един проводник за управляващия сигнал. Не е ли удивително, че цветът и яркостта на 50 светодиода могат да се контролират от ЕДИН проводник ?! Като инженер по електроника напълно разбирам как работи, но все още съм много впечатлен.

Захранващият/управляващият проводник трябва да бъде завършен с 3-пинов JST терминал. Запоявах проводниците на терминалния монтаж към 3-проводниковите кабелни проводници и покрих съединенията с термосвиваеми тръби. Електрическата лента би работила за малко, но не издържа добре. Избягвам го, когато е възможно.

Стъпка 6: Защита на електрониката

Разбира се, дъската Arduino и захранването не са устойчиви на атмосферни влияния, така че трябва да бъдат защитени. Използвах пластмасова кутия за съхранение на храна за еднократна употреба. За да поддържам кутията, построих малък рафт, който също нарисувах, както е описано за звездата, и го завинтвам към едно от дърветата. Пробих дупка отстрани на кутията близо до дъното. След това изрязах процеп от отвора до горната част на кутията, за да плъзна проводниците надолу към отвора. След като проводниците бяха на мястото си, използвах прозрачна лента вътре и отвън на кутията, за да запечата прореза. Самата дупка не трябва да бъде напълно запечатана, ако спазвате следната забележка.

ЗАБЕЛЕЖКА: Отворът за захранващия кабел и захранващия/контролния проводник към светодиодите трябва да бъде позициониран така, че водата да не попадне в кутията. Поставете дупката в долната част на кутията и оформете контур с проводниците, така че водата от проводниците ще се оттича, вместо да следва проводника в кутията.

Прокарах захранващия/контролния проводник от кутията към звездата по ¼”въжето, от което звездата беше окачена, като използвах ципове, за да закрепя жицата към въжето.

Стъпка 7: Вижте го в действие

Ето видео на моята звезда, когато навън беше напълно тъмно. Харесва ми спокойният ефект на избледняващите цветове.