Božićna zvijezda s programabilnim LED -ima: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Ove sam godine za svoj božićni prikaz na otvorenom želio nešto drugačije pa sam odlučio kupiti niz RGB programabilnih LED dioda (koje se ponekad nazivaju i neopikselne LED diode) i stvoriti Božićnu zvijezdu. Ovi LED -ovi mogu se pojedinačno programirati za boju i svjetlinu sa samo jednom upravljačkom žicom.

Korak 1: Materijal

WS2811 difuzni digitalni RGB LED niz (5V)

Arduino ploča (postoji mnogo izvora)

FastLED Arduino biblioteka

+5V DC napajanje (500 ma ili više-moglo bi biti "zidne bradavice")

Kabel razdjelnika napajanja

3-žični kabel za napajanje/upravljanje

3-polni JST SM muški priključak

Termoskupljajuće cijevi (3 komada promjera 3/16, duga 1 inč)

Vodootporna plastična kutija

2’x 2’ x ¼”šperploča

2’x 2’ komad kartona (nije obavezno)

Vanjska boja

Prozirna traka za pakiranje (ili prozirna GorillaTM traka)

Staro drvo za policu s elektronikom (nije obavezno)

Ljepilo za drvo (po izboru)

¼”pleteno uže (izborno)

Parcord (izborno)

CommandTM vanjski svjetlosni isječci (izborno - našao sam ih u Walmartu)

Ulozi za šatore (izborno)

Korak 2: Alati

Računalo za program Arduino

Električna bušilica ili bušilica

Svrdlo promjera 12 mm

Pila za drvo sa finim zubima (koristio sam ubodnu pilu)

Toplinski pištolj, upaljač ili šibice za skupljanje cijevi

Šilo ili štap za led

Šmirgl papir

Električna brusilica (po izboru)

Korak 3: Proces izgradnje zvijezde

Htio sam da moja zvijezda stane na kvadratni komad šperploče od 24 inča, pa sam želio da najšira dimenzija ne bude veća od 24 inča. Gornji kut trokuta vrha je 36 °. Druga dva kuta su 72 °.

Htio sam da svjetlosni uzorak u zvijezdi bude što veći, pa sam planirao da vrhovi zvijezde ne dođu do potpunog vrha. Svaka noga zvijezde je identična, pa sam izračunao dimenzije jedne noge kao što je prikazano na crtežu.

Zatim sam ispisao pet primjeraka uzorka i nastavio s postavljanjem zvijezde na karton.

Budući da moj LED niz ima 50 LED dioda, trebalo mi je pet po nozi ravnomjerno raspoređenih. Duljina jedne noge (prema crtežu) iznosi 8,125 inča ÷ 5 = 1,625 inča (1-5/8”). Budući da sam u Visiju nacrtao zvjezdicu, označio sam svaku LED lokaciju na Visiovom uzorku kako ne bih morao mjeriti na kartonskom izgledu. Kliknite vezu na kraju ovog odjeljka za uzorak zvjezdaste točke u punoj veličini. NAPOMENA: Ako ispisani uzorak ne mjeri kako je naznačeno, možda ćete morati prilagoditi postavke margine pisača. Ja sam svoju postavio za 0,15 inča sa svih strana.

Zatim sam zalijepio karton na komad šperploče i probio šilo kroz karton u šperploču na svakom LED mjestu. Morao sam primijeniti prilično veliki pritisak kako bih u šperploču dobio dovoljno duboke tragove da ih mogu vidjeti (možda zato što moje šilo treba oštrenje).

Naravno, možete zaobići kartonski uzorak i postaviti raspored izravno na šperploču ako vam je ugodan postupak i sigurni da nećete uništiti savršeno dobar komad šperploče.

Uklonio sam kartonski predložak i izmjerio okomito oko ¾ inča od LED bušilice skroz oko zvijezde kako bih dobio liniju izreza. Napomena: Linija reza na fotografiji prikazana je na kartonu jer sam do trenutka kad sam odlučio napraviti ovaj Instructable već završio zvijezdu.

Nakon što sam izrezao zvjezdicu, brusio sam sve površine i nanio dva sloja akrilnog vanjskog temeljnog premaza i dva završna sloja akrilne vanjske boje za kuću. Slikao sam prije bušenja rupa kako bih izbjegao unošenje boje unutar rupa.

Izbušio sam rupe za LED diode na svakom mjestu koje sam označio svrdlom od 12 mm, ali su rupe bile premale veličine, pa sam se morao vratiti i "izdubiti" svaku rupu kružnim nagibom svrdla. Možda je svrdlo ½”savršene veličine. Savjetujem vam da to isprobate na komadu drveta i vidite koliko dobro radi. LED diode moraju dobro pristajati u šperploči kako ne bi ispale. Nakon bušenja vratio sam se s malom četkom i obojao mjesta na kojima je svrdlo poderalo šperploču. Iako sam bušio s rezervnom komorom, ipak sam se malo suzio.

Na uvodnoj fotografiji možete vidjeti da točke na mojoj zvijezdi nisu sve identične. To je zbog male pogreške u mjerenju i izračunavanju veličine zvijezde, ali to stvarno nema razlike. Nitko to nikada nije spomenuo i naravno da se ne vidi noću.

Dodao sam male komade masivnog drva debljine 3/8 inča prema dolje usmjerenim točkama zvijezde kako bih mogao dodati nekoliko vijčanih ušica koje će mi omogućiti da usidrim zvijezdu kako ne bi puhala uokolo jer živim u Oklahomi gdje "vjetar" dolazi pomesti niz ravnicu”.

Objesio sam svoju zvijezdu između dva velika stabla u svom dvorištu. Pričvrstila sam dvije 3M CommandTM vanjske svjetiljke na stražnju stranu zvijezde i prebacila ih preko ¼”užeta koje sam nanizala između drveća.

Usidrio sam vrhove zvijezde usmjerene prema dolje na zemlju pomoću šatorskih kolica i parakorda. Razmišljao sam o postavljanju zvijezde na zabatu iznad svoje garaže, ali postavljanje elektroničke kutije na to mjesto bilo mi je problematično.

Korak 4: Programiranje LED dioda

Bilo koji mikro kontroler mogao bi se koristiti za upravljanje LED diodama, ali igrao sam se s Arduinom nekoliko godina pa sam krenuo tim putem. Ja sam umirovljeni inženjer elektronike, ali nisam baš programer, pa sam bio oduševljen što sam pronašao biblioteku FastLED, što programiranje LED dioda čini lakim. AdaFruit također ima sličnu biblioteku, ali već sam se bavio FastLED -om prije nego što sam to otkrio. Zbog toga nemam mišljenje o tome koja je knjižnica bolja.

Razmišljao sam o raznim idejama svjetlosnih uzoraka, ali sam se za svoju zvijezdu odlučio na jednostavno uvećanje/iščezavanje s promjenama boje u svakom ciklusu. Otkrio sam da su LED diode u mraku presvijetle za željeni učinak, pa sam postavio maksimalnu razinu svjetline na 36. LED diode su jako svijetle kada se gledaju izravno, jer su postavljene u ovom projektu.

Ako niste upoznati s Arduino mikrokontrolerom, postoji nekoliko vrlo informativnih uputa za početnike. Savjetovao bih vam da ih provjerite i upoznate se s Arduino programiranjem prije nego što pokušate s ovakvim projektom. Samo pretražite Arduino na web stranici Instructable.

Kliknite donju vezu za Arduino skicu koju sam napisao za svoju zvijezdu.

Korak 5: Napajanje Arduina i LED dioda

Već sam imao 10A, +5V DC napajanje. To je pretjerano za ovaj projekt, ali zašto kupiti drugo napajanje? Koristio sam kabel razdjelnika snage na popisu dijelova za napajanje i LED žice i Arduino ploče iz napajanja. NAPOMENA: LED žice dolaze u varijantama 5V i 12V. Ako odaberete 12V LED diode, morat ćete ili koristiti zasebno napajanje za Arduino ploču, ili upotrijebiti DC-DC pretvarač napona (ili za one iskusnije u elektronici, linearni regulator) za smanjenje Arduina napon napajanja do 5V do 9V DC.

Za ožičenje napajanja i upravljanja u konačnoj instalaciji koristio sam "žicu termostata" s 3 vodiča koju sam pronašao u Loweu. Dvije žice za napajanje i jedna žica za upravljački signal. Nije li nevjerojatno da se boja i svjetlina 50 LED dioda mogu kontrolirati JEDNOM žicom ?! Kao inženjer elektronike, potpuno razumijem kako to funkcionira, ali i dalje sam JAKO impresioniran.

Napajanje/upravljačka žica mora biti završena 3-polnim JST priključkom. Zalemio sam žice terminala na 3-žičane kabelske žice i pokrio spojeve toplinski skupljajućim cijevima. Električna traka radila bi u malo, ali ne podnosi loše vremenske uvjete. Izbjegavam to kad je moguće.

Korak 6: Zaštita elektronike

Naravno, Arduino ploča i napajanje nisu otporni na vremenske uvjete, pa ih je potrebno zaštititi. Koristio sam plastičnu kutiju za jednokratnu upotrebu za skladištenje hrane. Za podupiranje kutije sagradio sam malu policu, koju sam također naslikao kako je opisano za zvijezdu, i pričvrstio je na jedno od stabala. Izbušio sam rupu sa strane kutije pri dnu. Zatim sam izrezao prorez od rupe do vrha kutije kako bih žice gurnuo do rupe. Nakon što su žice postavile svoje mjesto, upotrijebio sam prozirnu traku unutar i izvan kutije za brtvljenje proreza. Sama rupa ne mora biti potpuno zatvorena ako se pridržavate sljedeće napomene.

NAPOMENA: Otvor za kabel za napajanje i žicu za napajanje/upravljanje do LED dioda mora biti postavljen tako da voda neće ući u kutiju. Stavite rupu na dno kutije i oblikujte petlju sa žicama kako bi voda s žica iscurila umjesto da slijedi žicu u kutiju.

Proveo sam žicu za napajanje/upravljanje od kutije do zvijezde duž ¼”užeta s kojeg je zvijezda bila ovješena, koristeći patentne zatvarače za pričvršćivanje žice na uže.

Korak 7: Pogledajte to na djelu

Evo video moje zvijezde kad je vani bilo potpuno mračno. Sviđa mi se miran učinak izblijedjelih boja.