RGB-LED žičano stablo: 9 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Želim s vama podijeliti svoje drvo žice RGB-LED. Jedne večeri sjetio sam se kako sam kao klinac gradio žicu. Danas jako volim graditi male elektroničke projekte s mikrokontrolerima sličnim arduinu, posebno sa LED diodama. Pa sam pomislio, zašto ne kombinirati oboje i rodila se ideja o LED žici. Prvo sam provjerio je li netko već radio ovako nešto, ali nisam našao ono što tražim. Uglavnom sam mogao pronaći stabla LED žica koja prikazuju jednu boju. Budući da mislim da su jednobojne LED diode pomalo dosadne, želio sam imati jednu s RGB LED diodama kako bih mogao dopustiti da se stablo žice pojavi u svim bojama duge. Zato sam krenuo u izgradnju samog. Rezultat možete vidjeti na gornjoj slici. Žica na kojoj sam zasnovao ovu instrukciju treća mi je. Nadam se da ćete uživati u mojim uputama i da ću neke od vas motivirati da sami naprave jedan.

Pribor

Za sam projekt trebate samo nekoliko potrepština i alata:

• 10 RGB LED dioda (+ rezervni dijelovi u slučaju oštećenja) ili više ako želite
• bakrena žica 0, 14 mm² (ili deblja, ali ne previše debela jer će biti teško uplesti) s 3 izolacije u različitim bojama oko 5 m po boji (broj LED dioda x duljina između 40 i 50 cm)
• srebrna žica 0, 6 mm oko 15 m (2 do 3 puta duljina koja je potrebna za svaku boju)
• mikrokontroler, u mom slučaju Wemos D1 mini, ali u osnovi će svi raditi sve dok stane u saksiju za cvijeće)
• Izvor napajanja (u slučaju Wemos D1 mini će raditi bilo koji punjač za mikro-USB telefon)
• 3 MOSFET-a ili tranzistora (koristio sam n-kanalne Mosfete, ali možete koristiti i p-kanal ako prilagodite krug)
• Otpornici različitih vrijednosti
• Termoskupljajuće cijevi ili električna traka
• Saksija za cvijeće
• Vruće ljepilo
• Kamenje
• Mali drveni štapići (na primjer štapići od novogodišnjih raketa)
• Tanka drvena ploča (na primjer na dnu drvenih kutija ponekad se prodaje voće)

Izborno

• Pin Headers (muški i/ili ženski)
• Oglasna ploča

Alati

• Lemilica
• Rezač žice
• Bušilica
• Pinceta (po izboru)
• Ruka pomoći (izborno)
• Alat za rotaciju (izborno)

Većina stvari koje su vam potrebne prikazane su na jednoj od gornjih slika. Možete ih nabaviti u trgovinama hardvera, zanatskim radnjama ili Amazonu. Neke stvari mogu doći besplatno: kamenje koje sam uzeo s obližnjeg polja. I drvena ploča bila je otpad sve dok nisam reciklirao kutiju s voćem.

Korak 1: Pripreme

Prvo provjerite rade li sve RGB LED diode jer je doista neugodno kasnije zamijeniti LED diodu. Za testiranje LED dioda jednostavno ih spojite na izvor napajanja s naponom od 3,3 do 5 V. Koristio sam laboratorijsko napajanje prilagođeno na 4 V. Ako nemate, možete upotrijebiti iglice napona na ploči mikrokontrolera ili baterije. U slučaju zajedničke anode, RGB-LED spojite anodu (najdužu nogu), pogledajte sliku 1, s naponom (ili "+"), a jednu od preostalih nogu s uzemljenjem ("-"). LED bi sada trebala svijetliti u jednoj boji, pogledajte slike 2 do 4. Ako imate zajedničku katodnu RGB-LED, obrnuto je. Učinite to za sve noge ekv. boje i sve LED diode. Možda ćete shvatiti da će s fiksnim naponom tri različite boje biti različite svjetline. To moramo kasnije uzeti u obzir.

U sljedećem koraku izrežite sve nožice osim zajedničke anode RGB-LED-a tako da ostane samo nekoliko milimetara. Za orijentaciju sam upotrijebio malu udubinu koju možete vidjeti na prvoj slici na sve četiri noge, pogledajte sliku 5.

Sada morate odabrati koje bakrene žice u boji želite kombinirati za žicu. Dok pišem ovaj vodič, napravio sam tri različita stabla žica RGB-LED. Ovisno o boji saksije, kombinirala sam različite boje. Za ovaj s crnkastim loncem za cvijeće koristila sam boje smeđa, žuta i crna. Kad odlučite koje ćete boje koristiti, možete početi rezati bakrene žice po duljini, slika 7. U mom slučaju, izrezao sam ih na duljinu od 50 cm, a stablo se podiglo oko 30 cm iz lonca za cvijeće. Izgubit ćete određenu duljinu pri pletenju kabela, a što je još važnije, potrebno vam je još neke duljine za električne spojeve. Dakle, po pravilu, kabeli bi trebali biti barem 15 - 20 cm duži od visine koju želite za svoje drvce. Ovisno o veličini saksije, ovdje možete odabrati različite veličine.

Da biste dobili predodžbu o veličinama koje sam koristio:

Prvo drvo bilo je visoko 20 cm u saksiji s cvijećem visine 10 cm i promjera. Drugi su visoki oko 30 cm u saksiji za cvijeće visine 12 cm i promjera 13 cm.

Korak 2: Lemljenje bakrenih žica

Za lemljenje bakrenih žica na RGB LED diode najprije morate svući kraj svake žice oko 3-5 mm i staviti malo lema na nju. Ako koristite pletenicu kao ja, pobrinite se da su pojedinačne pletenice uvijene zajedno kako ne bi stršile. Budući da ima malo prostora između nogu LED dioda i žice se ne smiju dodirivati. Vrlo je važno da se boje uvijek leme istim redoslijedom na LED -u ili će kasnije povezivanje LED -a s mikrokontrolerom postati jako teško.

Zatim možete lemiti žice na RGB-LED. Da bih to učinio, LED steznutom dugačkom nogom, zajedničkom anodom ili katodom, pričvrstio sam za ruku, kao što možete vidjeti na drugoj slici. Ponovite ovo za sve LED diode. Pomicanjem bakrenih žica provjerite imate li čvrstu vezu.

Korak 3: Upletite bakrene žice

Nakon što ste lemili bakrene žice na LED diode, vrijeme je za pletenicu. Ako ne znate isplesti pletenicu, na youtubeu postoje mnogi vodiči. Samo tražite "pletenica od 3 niti". Za pletenje žica ponovno sam upotrijebio ruku pomoći da za sebe držim LED diode. U mom slučaju ruka za pomoć često je klizila prema meni dok sam pletela pa sam je pričvrstila za stol. Budući da pletenje oduzima puno vremena, to sam učinio većinom dok sam žvakao neke TV serije. Trebali biste ostaviti oko 8-10 cm bakrene žice koja nije pletena. Da biste to učinili, samo spojite žice kad se približite 8 cm na najkraćoj žici. Za sve komade preostala duljina trebala bi biti više -manje ista.

Korak 4: Lemljenje srebrne žice i uvijanje

Sada možete lemiti srebrnu žicu na preostali dio LED dioda. Da biste to učinili, najprije morate odrezati komad. Duljina komada trebala bi biti dvostruko veća od duljine bakrenih žica plus 20 cm, ovisno o tome koliko ćete je kasnije kasnije uviti. Ako napravite više uvijanja po cm nego vam je naravno potrebno više duljine žice nego s manje uvijanja po cm. U mom slučaju to znači 120 cm po komadu. Da biste bili sigurni koliko vam je potrebno, najprije izrežite samo jedan komad i sjetite se njegove duljine.

Nakon toga srebrnu žicu preklopite na pola stvarajući petlju u sredini, pogledajte sliku 1. Zatim se petlja gurne preko preostalog dijela LED diode, zajedničke anode (ili katode). Da biste to olakšali, nogu možete saviti malo prema gore, pogledajte sliku 2. Nakon toga nanesite sodu na petlju s nogom koja je unutra. Provjerite postoji li dobra veza između srebrne žice i nožice. Nakon toga možete izrezati dio nogavice koji viri i možda turpijom oštre rubove koji dolaze s rezanjem.

Nakon što ste lemili srebrnu žicu na mjestu, možete je početi uvijati oko pletenih bakrenih žica sve do čvora s prethodnog koraka. Srebrna žica trebala bi biti dugačka barem toliko koliko i bakrene žice, kao što vidite na slici 5. Dio srebrne žice koji strši iza čvora kasnije će postati korijen žice. Nije važno jesu li neke srebrne žice kraće, ali većina bi trebala biti dugačka bakrene žice. Ovisno o vašem rezultatu, sada možete prilagoditi duljinu sljedeće srebrne žice koja potječe od duljine prve žice ili je ostaviti takvu kakva jest. Sada ponovite ovo za sve preostale LED diode. Na kraju imate snop ovih "grana".

Korak 5: Sastavljanje žičanog stabla

Za sastavljanje žičane stabla najprije spojite sve grane tako da čvorovi na kraju pletenog dijela leže jedan pored drugog, kao što se može vidjeti na prvoj slici. Zatim ih privremeno učvrstite i okvirno osmislite svoje drvce kako smatrate prikladnim. Za dizajn stabla napravio sam različite stilove grana. Neke sam ostavio kakve jesu, a neke sam spojio kako bi predstavljali rašlje grananja. Grane koje sam želio u parovima označio sam mašinicom za šišanje na mjestu gdje sam htio da se odvoje. Zatim sam ponovo demontirao žicu i stavio srebrnu žicu oko grana koje ćemo staviti u parove. Srebrna žica imala je otprilike istu duljinu kao prije, otprilike 120 cm u mom slučaju. Posljednji korak je, spojiti sve grane, uparene i pojedinačne, i ponovno uviti neku srebrnu žicu počevši od mjesta gdje se sve razdvajaju. Ova posljednja srebrna žica mora biti najduža, jer je deblo sada ima veliki promjer. Otišao sam na 140 cm.

Korak 6: Razvrstavanje žica i lemljenje električnih priključaka

Sada kada ste dovršili deblo stabla, vrijeme je da sortirate žice. Počnite sa srebrnim žicama jer su najmanje pokretne. Najprije stavite 3 do 4 najkraće srebrne žice ravno dolje iz prtljažnika i uvijte ih zajedno. Ostale žice trebale bi se saviti van i kasnije će postati korijeni. Skratite uvijene žice koje strše s dna na jednaku duljinu dosežući najmanje 2-3 cm od debla. Zatim uzmite kratki (na primjer 10 cm) komad žice koji ćete zalemiti na srebrne žice koje strše s dna stabla. Srebrno ožičenje kasnije će biti spojeno na pozitivni napon. (Obično u elektronici crvena žica odgovara pozitivnom naponu (ili Vin), a crna negativnom (ili GND). No s RGB LED -ima obično crvenu žicu rezerviram za crvenu LED, pa u ovom slučaju stoga koristim narančastu žicu kao je "najbliže" crvenoj boji.) Odvojite jednu stranu žice za 1-2 cm i uvijte je oko srebrnih žica na dnu kao što se vidi na slici 4 i lemite ih na mjesto.

Zatim počnite sortirati različite boje žica. Produžite deset prema najkraćem i sve ih ogolite za 1-2 cm i uvijte ogoljeni završetak zajedno. Sada ponovno testirajte LED diode primjenom pozitivnog napona na srebrne žice i prazne dijelove bakrene žice. Sjetite se koja od vaših boja odgovara kojoj od crvenih, zelenih ili plavih svjetla. Sada lemite zelenu žicu na žice koje kontroliraju zelene LED diode i tako dalje, na isti način kao i za srebrno ožičenje u gornjem odlomku. U posljednjem koraku stavite malo termoskupljajuće cijevi ili električnu traku iznad golih bakrenih žica kako biste ih izolirali od dodira i stoga međusobno spojili.

Da bih kasnije kontrolirao stablo žice RGB-LED, koristio sam standardni prekidač s gumbima. Odrezao sam nepotrebnu nogicu prekidača i lemio na žice na preostalim. Obavezno koristite desne jer su dvije noge "spojene" "plastičnom šipkom" na dnu prekidača spojene zajedno.

Korak 7: Sadnja stabla

Kao što možete vidjeti na slikama, drvo je posađeno unutar cvjetnog lonca na komadu drvene ploče i okruženo kamenjem.

Za izradu drvene ploče prvo sam izmjerio unutarnji promjer lonca za cvijeće. Zatim nacrtam krug na komadu kartona i izrežem ga. Zatim sam provjerio je li kartonski krug stao u željenu dubinu lonca za cvijeće, a ako ne, izrezao sam ga malo manje. Kad sam bio zadovoljan, prenio sam kartonski oblik na drvenu ploču i izrezao ga. Za drvenu ploču koristio sam dno drvene narančaste kutije iz lokalnog supermarketa. Drvena ploča treba rupu u sredini promjera 10 mm. Da bih držao drvenu dasku na željenoj visini, izrezao sam 3 štapića od starog drveta koje sam ležao. U mom slučaju bile su dugačke 7 cm.

Zatim sam izbušio rupu na dnu posude za cvijeće da provučem kabel za napajanje i samljeo sam kanal za kabel s rotacijskim višenamjenskim alatom dovoljno duboko da moj kabel pusti saksiju da sjedi ravno na tlu. Zatim sam stavila malo vrućeg ljepila na dva kraja štapića koje sam ranije pilala i stavila ih u lonac za cvijeće, formirajući stativ na koji će drvena ploča sjediti.

Sad kad se stablo može staviti u saksiju, počeo sam slagati kamenje oko debla. Nije važno potpuno prekrivati drvenu ploču drvećem, jer čak i kad ste udaljeni samo pola metra, ne možete vidjeti toliko duboko u saksiju za cvijeće. Ostavite otvoreno malo mjesto na koje možete staviti i dohvatiti prekidač za upravljanje LED diodama. Kad sam bio zadovoljan izgledom, zalijepio sam kamenje na mjesto, vrućim ljepilom. Nakon toga sam izbušio dvije male rupe jedna do druge kako bih provukao kabele zalemljene na prekidač i zalijepio prekidač na mjestu.

Posljednji korak je oblikovanje korijena. Za to sam uvio 2 ili više srebrnih žica koje strše zajedno s njima odvajajući se na različitim udaljenostima kao što se može vidjeti na slici 11. Zatim savijam korijenje oko drvene ploče kao na slici 12. Nakon toga sam formirao krug sa srebrnom žicom koje sam stavio preko njih i savio korijenje oko prstena, kao što se može vidjeti na slici 13 i zatezati ih jedno po jedno malo po malo. Posljednji korak je izrezivanje završetaka srebrne žice koji jako strše.

Korak 8: Električni krug i mikrokontroler

U posljednjem koraku sastavio sam električni krug. Mikrokontroler upravlja RGB LED diodama. Budući da GPIO mikrokontrolera napajaju samo 3,3 V, što nije dovoljno da neke LED diode zasvijetle, spojio sam mikrokontroler na MOSFET -ove koji mogu prebacivati LED diode s ulaznim naponom mikrokontrolera, koji je 5 V. (Umjesto toga od MOSFET -ova mogli biste koristiti i tranzistor, ali imao sam MOSFET -ove koji su ležali okolo od projekta futer pa sam ih koristio.) Međutim, neke LED ne mogu podnijeti 5 V i različite boje će svijetliti različitom svjetlinom kada se primijene na isti napon napona od 5 V. Ovdje dolaze otpornici. Vrijednosti otpornika moraju se izračunati za svaku boju RGB-LED prema podatkovnom listu i mogu se razlikovati od proizvođača do proizvođača. Ili možete jednostavno upotrijebiti vrijednosti navedene u dijagramu kruga i provjeriti rade li vam vrijednosti. Ako ne, možete malo pomiješati vrijednosti otpornika tako da povećavate i spuštate vrijednosti otpornika dok sve boje ne zasvijetle jednako jarko. Da bi gumb funkcionirao, mora postojati izvlačni otpornik ili se gumb može zauvijek otkriti kao pritisnut. U ovom slučaju Wemos D1 mini ima unutarnje otpornike koji se mogu aktivirati unutar koda. Ako korišteni mikrokontroler to ne podržava, potreban je vanjski otpornik.

Nakon odabira vrijednosti otpornika lemio sam sve elektroničke dijelove zajedno na ploču. Za spajanje žica koje dolaze s stabla upotrijebio sam muške pinheadere na ploči i ženske na žicama, no mogli biste ih i lemiti izravno na ploču. Prije nego što sve spojite i stavite u saksiju, program trebate prebaciti na mikrokontroler. Priložio sam datoteku koda. Nadam se da sam dovoljno komentirao kod kako bi svatko mogao razumjeti što se događa. Trenutno je kôd vrlo jednostavan i mogao bih mu dodati značajke u budućnosti. Ako to učinim, ovdje ću objaviti ažuriranje i vjerojatno ću premjestiti kôd na github. Kad uključite stablo, ono će treptati crveno zeleno, plavo i bijelo, a zatim će početi kružiti kroz spektar boja nijansi. Režim boja možete promijeniti pritiskom na gumb.

Do sada kod sadrži 3 načina:

• 0: Isključeno
• 1: Dugin način rada: Kruženje kroz spektar boja nijansi
• 2: Fiksni način rada u boji

Možete se prebacivati između načina boja držanjem gumba duljim od pola sekunde. Ako je uspješno, stablo će bljeskati bijelo onoliko puta koliko je navedeno prije gore navedenog načina. U načinu fiksne boje kratkim pritiskom na gumb (manje od pola sekunde) kružit ćete kroz 7 različitih boja definiranih u kodu. Ako pritisak na gumb nije prihvaćen (kratki pritisak na gumb radi samo u načinu rada s fiksnom bojom), stablo će zasvijetliti kao i kad je prvi put priključeno. Slobodno promijenite kôd po svom nahođenju.

Korak 9: Uživajte

Ostaje vam pronaći slatko mjesto za vašu novoizrađenu RGB-LED žicu i uživati. Sve u svemu, za izradu ovog stabla trebalo mi je oko 8-10 sati raspoređenih na nekoliko dana. Neke od stvari koje oduzimaju više vremena, poput pletenica i uvrtanja srebrne žice oko grana koje sam radio dok sam gledao televiziju.

Možda ćete se zapitati zašto nema slika stabla koje sjaji crveno. To je jednostavno zato što dok pišem ovo uputstvo čekam pošiljku elektronike koja mi je potrebna za sastavljanje kontrolera. Zbog toga sam za slike koristio kontroler sa svog prvog RGB-LED stabla. Međutim, LED diode u RGB-LED stablu I koje su temeljile ove upute na potrebama nižih vrijednosti otpornika za crveno, pa je stoga crveno svjetlo vrlo prigušeno.