RGB-LED drôtený strom: 9 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Chcem sa s vami podeliť o svoj drôtový strom RGB-LED. Jedného večera som si spomenul, ako som ako dieťa staval drôtené stromy. V dnešnej dobe ma veľmi baví stavať malé elektronické projekty s mikrokontrolérmi podobnými arduino, najmä s diódami LED. Tak som si povedal, prečo neskombinovať oboje a myšlienka LED drôteného stromu bola na svete. Najprv som skontroloval, či už niekto urobil niečo také predtým, ale nenašiel som, čo som hľadal. Našiel som hlavne LED drôtené stromy, ktoré ukazujú jednu farbu. Pretože si myslím, že jednofarebné LED diódy sú trochu nudné, chcel som mať jednu s RGB-LED diódami, aby sa strom drôtov mohol objaviť vo všetkých farbách dúhy. Začal som si teda jeden budovať sám. Výsledok môžete vidieť na obrázku vyššie. Drôtený strom, na ktorom som postavil tento návod, je môj tretí. Dúfam, že sa vám môj návod bude páčiť a niektorých z vás budem môcť motivovať, aby ste si ho urobili sami.

Zásoby

Na samotný projekt potrebujete iba niekoľko dodávok a nástrojov:

• 10 RGB-LED diód (+ náhradné diely v prípade poškodenia jednej) alebo viac, ak chcete
• medený drôt 0, 14 mm² (alebo hrubší, ale nie príliš hrubý, pretože bude ťažké ich zapliesť) s 3 rôznofarebnými izoláciami okolo 5 m na farbu (počet diód LED x dĺžka 40 až 50 cm)
• strieborný drôt 0, 6 mm asi 15 m (2 až 3 -násobok dĺžky, ktorá je potrebná pre každú farbu)
• mikrokontrolér, v mojom prípade Wemos D1 mini, ale v zásade bude každý pracovať, pokiaľ sa zmestí do kvetináča)
• Zdroj energie (v prípade Wemos D1 mini bude fungovať akákoľvek nabíjačka telefónu micro-USB)
• 3 MOSFETy alebo tranzistory (použil som n-kanálové mosfety, ale môžete tiež použiť p-kanál, ak prispôsobíte obvod)
• Rezistory rôznych hodnôt
• Teplom zmrštiteľné hadičky alebo elektrická páska
• Kvetináč
• Horúce lepidlo
• Kamene
• Malé drevené palice (napríklad palice z novoročných rakiet)
• Tenká drevená doska (napríklad v spodnej časti drevených škatúľ sa niekedy predáva ovocie)

Voliteľné

• Hlavičky pinov (muži a/alebo ženy)
• Breadboard

Nástroje

• Spájkovačka
• Drôtová rezačka
• Vŕtačka
• Pinzeta (voliteľné)
• Pomocná ruka (voliteľné)
• Nástroj na otáčanie (voliteľné)

Väčšina vecí, ktoré potrebujete, je zobrazená na jednom z vyššie uvedených obrázkov. Môžete ich získať v železiarstve, remeselníctve alebo na Amazone. Niektoré veci však môžu byť bezplatné: Kamene, ktoré som vzal z neďalekého poľa. A drevená doska bola odpad, kým som nerecykloval škatuľu s ovocím.

Krok 1: Prípravy

Najprv sa ubezpečte, že všetky RGB-LED diódy fungujú, pretože je skutočne nepríjemné vymeniť LED neskôr. Na testovanie ich jednoducho pripojte k zdroju napájania s napätím od 3,3 do 5 V. Použil som laboratórny napájací zdroj upravený na 4. V. Ak žiadne nemáte, môžete použiť kolíky napätia na doske mikrokontroléra alebo batérie. V prípade spoločnej anódy RGB-LED pripojte anódu (najdlhšia časť), pozri obrázok 1, k napätiu (alebo „+“) a jednu zo zostávajúcich nôh k zemi („-“). LED dióda by teraz mala svietiť jednou farbou, pozri obrázky 2 až 4. Ak máte spoločnú katódovú RGB-LED, je to naopak. Urobte to pre všetky nohy ekv. farby a všetky LED diódy. Môžete si uvedomiť, že s pevným napätím budú mať tri rôzne farby rôzny jas. Musíme to zvážiť neskôr.

V ďalšom kroku odrežete všetky nohy okrem spoločnej anódy RGB-LED, aby zostalo iba niekoľko milimetrov. Ako orientáciu som použil malý zub, ktorý môžete vidieť na prvom obrázku na všetkých štyroch nohách, pozri obrázok 5.

Teraz si musíte vybrať, ktoré farebné medené drôty chcete pre drôtený strom kombinovať. Pri písaní tejto príručky som urobil tri rôzne stromčeky drôtov RGB-LED. V závislosti od farby kvetináča som skombinovala rôzne farby. Na tento s načernalým kvetináčom som použil farby hnedú, žltú a čiernu. Keď ste sa rozhodli, aké farby použiť, môžete začať strihať medené drôty na dĺžku, obrázok 7. V mojom prípade som ich skrátil na dĺžku 50 cm tak, aby strom z kvetináča trochu stúpal okolo 30 cm. Pri opletení káblov stratíte určitú dĺžku, a čo je dôležitejšie, potrebujete určitú dĺžku na elektrické pripojenia. Káble by preto mali byť aspoň o 15 - 20 cm dlhšie, ako je výška, ktorú chcete pre svoj strom. V závislosti od veľkosti kvetináča si tu môžete vybrať rôzne veľkosti.

Aby ste mali predstavu o veľkostiach, ktoré som použil:

Prvý strom bol vysoký 20 cm v kvetináči s výškou a priemerom 10 cm. Ostatné sú vysoké asi 30 cm v kvetináči s výškou 12 cm a priemerom 13 cm.

Krok 2: Spájkovanie medených drôtov

Na spájkovanie medených drôtov s LED diódami RGB musíte najskôr odizolovať koniec každého drôtu asi 3 až 5 mm a naniesť naň spájku. Ak používate vrkoč ako ja, uistite sa, že jednotlivé vrkoče sú spolu skrútené, aby nevyčnievali. Pretože medzi nohami LED a káblami je malý priestor, nemali by sa navzájom dotýkať. Je veľmi dôležité, aby boli farby na LED diódy vždy spájkované v rovnakom poradí, inak bude pripojenie LED diód neskôr k mikrokontroléru veľmi náročné.

Ďalej môžete spájkovať vodiče s RGB-LED. Aby som to urobil, upol som LED diódu s dlhou nohou, spoločnou anódou alebo katódou, na pomocnú ruku, ako vidíte na druhom obrázku. Opakujte to pre všetky LED diódy. Uviaznutím medených drôtov sa uistite, že máte pevné spojenie.

Krok 3: Pletenie medených drôtov

Potom, čo ste spájkovali medené drôty s LED diódami, je čas na opletenie. Ak neviete, ako zapliesť vrkoč, existuje veľa návodov na youtube. Stačí vyhľadať „prameň s 3 prameňmi“. Na opletenie drôtov som znova použil pomocnú ruku, aby mi držal diódy LED. V mojom prípade sa pomocná ruka pri pletení často kĺzala ku mne, a tak som ju upol na stôl. Pretože pletenie je časovo náročné, väčšinu som urobil pri natiahnutí niektorých televíznych seriálov. Mali by ste nechať asi 8-10 cm medeného drôtu, ktorý nie je opletený. Za týmto účelom stačí zauzliť drôty, keď sa priblížite k 8 cm na najkratšom drôte. Zostávajúca dĺžka pre všetky kusy by mala byť viac -menej rovnaká.

Krok 4: Spájkovanie strieborného drôtu a skrútenie

Teraz môžete strieborný drôt spájkovať so zostávajúcou nohou LED diód. Aby ste to urobili, musíte najskôr odrezať kus. Dĺžka dielu by mala byť dvojnásobkom dĺžky medených drôtov plus 20 cm, v závislosti od toho, ako pevne ho neskôr otočíte. Ak urobíte viac skrútenia na cm, ako potrebujete, samozrejme, väčšiu dĺžku drôtu ako s menším počtom zákrutov na cm. V mojom prípade to znamená 120 cm na kus. Aby ste si boli istí, koľko potrebujete, najskôr odstrihnite jeden kus a zapamätajte si jeho dĺžku.

Potom zložte strieborný drôt na polovicu a vytvorte slučku v strede, pozri obrázok 1. Potom sa slučka natlačí na zvyšné rameno LED diódy, bežnú anódu (alebo katódu). Aby ste to uľahčili, ohnite nohu trochu hore, pozri obrázok 2. Potom naneste na slučku natieračku, pričom noha je vo vnútri. Zaistite, aby medzi strieborným drôtom a nohou bolo dobré spojenie. Potom môžete odstrihnúť časť nohy, ktorá vyčnieva, a možno opilovať ostré hrany, ktoré prichádzajú s rezaním.

Akonáhle ste spájkovali strieborný drôt na svojom mieste, môžete ho začať krútiť okolo opletených medených drôtov, až kým uzol z predchádzajúceho kroku. Strieborný drôt by mal byť rovnako dlhý ako medené drôty, ako môžete vidieť na obrázku 5. Časť strieborného drôtu, ktorá trčí za uzlom, sa neskôr stane koreňmi drôteného stromu. Nezáleží na tom, či sú niektoré strieborné drôty kratšie, ale väčšina by mala byť taká dlhá ako medené drôty. V závislosti od vášho výsledku môžete teraz prispôsobiť dĺžku ďalších strieborných drôtov pochádzajúcich z dĺžky prvého drôtu alebo ich nechať tak, ako sú. Teraz to zopakujte pre všetky zostávajúce LED diódy. Nakoniec máte zväzok týchto „vetiev“.

Krok 5: Zostavenie drôteného stromu

Na zostavenie drôteného stromu najskôr dajte všetky vetvy k sebe tak, aby uzly na konci pletenej časti ležali vedľa seba, ako je vidieť na prvom obrázku. Potom ich dočasne zafixujte a zhruba navrhnite svoj strom, ako uznáte za vhodné. Na návrh stromu som vyrobil rôzne štýly konárov. Niektoré som nechal tak, ako sú a niektoré som spároval, aby predstavovali rozvetvené vidlice. Vetvy, ktoré som chcel v pároch, som označil nožom v mieste, kde som chcel, aby sa oddelili. Potom som opäť rozložil drôtený strom a okolo konárov položil strieborný drôt, ktorý sa mal dať do párov. Strieborný drôt mal približne rovnakú dĺžku ako predtým, v mojom prípade zhruba 120 cm. Posledným krokom je spojiť všetky vetvy, spárované a jednotlivé, dohromady a znova skrútiť strieborný drôt okolo v mieste, kde sa všetky oddelia. Tento posledný strieborný drôt musí byť najdlhší, pretože kmeň má teraz veľký priemer. Išiel som na 140 cm.

Krok 6: Triedenie drôtov a spájkovanie elektrických pripojení

Teraz, keď ste skončili s kmeňom stromu, je čas triediť drôty. Začnite so striebornými drôtmi, pretože sú najmenej pohyblivé. Najprv dajte 3 až 4 najkratšie strieborné drôty priamo dole z kufra a stočte ich k sebe. Ostatné drôty by sa mali ohnúť vonku a neskôr sa stanú koreňmi. Skrútené drôty vyčnievajúce zo spodnej časti skráťte na rovnakú dĺžku, aby dosahovali najmenej 2 až 3 cm mimo kmeň stromu. Ďalej vezmite krátky (napríklad 10 cm) kus drôtu, ktorý chcete spájkovať so striebornými drôtikmi trčiacimi zo spodnej časti stromu. Strieborné vedenie bude neskôr pripojené k kladnému napätiu. (Normálne v elektronike červený vodič zodpovedá kladnému napätiu (alebo Vin) a čierny voči zápornému pólu (alebo GND). Ale pri LED diódach RGB si zvyčajne rezervujem červený vodič pre červenú LED, takže v tomto prípade preto používam oranžový vodič je „najbližšie“k červenej farbe.) Odizolujte jednu stranu drôtu na 1-2 cm a stočte ho okolo strieborných drôtov v spodnej časti, ako je vidieť na obrázku 4, a spájkujte ich na svoje miesto.

Ďalej začnite triediť rôzne farby drôtov dohromady. Predĺžte desať podľa toho, čo je najkratšie, a všetky odizolujte na 1 - 2 cm a vyzlečené konce spolu stočte. Teraz znova vyskúšajte diódy LED priložením kladného napätia na strieborné káble a na prázdne časti medeného drôtu. Pamätajte si, ktorá z vašich farieb zodpovedá červenému, zelenému alebo modrému svetlu. Teraz spájkujte zelený vodič k vodičom ovládajúcim zelené LED diódy a tak ďalej, rovnakým spôsobom ako pre strieborné káble v predchádzajúcom odseku. V poslednom kroku položte teplom zmršťovaciu hadičku alebo elektrickú pásku nad nahé medené drôty, aby ste ich izolovali od dotyku, a teda vzájomného skratu.

Na neskoršie ovládanie stromu drôtov RGB-LED som použil štandardný tlačidlový spínač. Odrezal som nepotrebnú nohu tlačidlového spínača a spájkoval som k drôtom pri zvyšných. Uistite sa, že používate tie správne, pretože 2 nohy sa „spájajú“pomocou „plastovej lišty“v spodnej časti spínača a spájajú dohromady.

Krok 7: Zasadenie stromu

Ako vidíte na obrázkoch, strom je zasadený do kvetináča na kus drevenej dosky a obklopený kameňmi.

Na výrobu drevenej dosky som najskôr zmeral vnútorný priemer kvetináča. Potom nakreslím kruh na kus lepenky a vystrihnem ho. Potom som skontroloval, či sa kartónový kruh zmestí do požadovanej hĺbky kvetináča a ak nie, nakrájajte ho o niečo menšie. Keď som bol spokojný, preniesol som tvar kartónu na drevenú dosku a vystrihol ho. Na drevenú dosku som použil dno drevenej oranžovej škatule z miestneho supermarketu. Drevená doska potrebuje v strede dieru s priemerom 10 mm. Aby som držal drevenú dosku v požadovanej výške, napílil som 3 malé paličky zo šrotu, ktoré som mal povaľované. V mojom prípade boli dlhé 7 cm.

Ďalej som do spodnej časti kvetináča vyvŕtal otvor, cez ktorý viedol napájací kábel, a vybrúsil som kanál na kábel pomocou rotačného multifunkčného nástroja dostatočne hlbokého na to, aby môj kvetináč mohol ležať na zemi. Ďalej som na dva konce tyčiniek, ktoré som predtým pílil, nalial horúceho lepidla a vložil som ich do kvetináča, pričom som vytvoril statív, na ktorý sa drevená doska posadila.

Teraz, keď je možné strom vložiť do kvetináča, som začal aranžovať kamene okolo kmeňa stromu. Nie je dôležité úplne pokryť drevenú dosku stromami, pretože aj keď ste len pol metra od seba, tak hlboko do kvetináča poriadne nevidíte. Uistite sa, že necháte malé miesto otvorené, kam môžete dať a dosiahnuť na spínač s tlačidlom na ovládanie diód LED. Keď som bol so vzhľadom spokojný, prilepil som kamene na miesto pomocou horúceho lepidla. Potom som vyvŕtal dva malé otvory vedľa seba, aby som previedol káble spájkované k tlačidlovému spínaču a prilepil spínač na miesto.

Posledným krokom je navrhnúť korene. Za týmto účelom som stočil 2 alebo viac strieborných drôtov vyčnievajúcich spolu s nimi, ktoré sa oddeľovali v rôznych vzdialenostiach, ako je vidieť na obrázku 11. Potom ohnem korene okolo drevenej dosky ako na obrázku 12. Potom som vytvoril kruh so strieborným drôtom že ich obliekam a ohýbam korene okolo prstenca, ako je vidieť na obrázku 13, a postupne ich po jednom napínam. Posledným krokom je odstrihnúť konce strieborného drôtu, ktoré veľmi vyčnievajú.

Krok 8: Elektrický obvod a mikrokontrolér

V poslednom kroku som zostavil elektrický obvod. Mikrokontrolér ovláda LED diódy RGB. Pretože GPIO mikrokontroléra dodávajú iba 3,3 V, čo nestačí na to, aby niektoré LED diódy svietili jasne, pripojil som mikroradič na MOSFETy, ktoré môžu prepínať LED diódy vstupným napätím mikrokontroléra, ktoré je 5 V. (Namiesto toho z MOSFETov môžete tiež použiť tranzistor, ale mal som MOSFETY ležiace okolo z iného projektu, takže som ich použil.) Niektoré LED však nemôžu vydržať 5 V a rôzne farby budú svietiť rôznym jasom, ak sú aplikované na rovnaké napätie. z 5 V. Tu prichádzajú rezistory. Hodnoty rezistorov je potrebné vypočítať pre každú farbu RGB-LED podľa technického listu a môžu sa líšiť od výrobcu k výrobcovi. Alebo môžete použiť hodnoty uvedené v schéme zapojenia a otestovať, či vám hodnoty vyhovujú. Ak nie, môžete sa trocha pohrať s hodnotami odporu zvýšením a znížením hodnôt rezistora, kým všetky farby nebudú svietiť rovnako jasne. Na to, aby tlačidlo fungovalo, musí existovať výsuvný odpor, inak by mohlo byť tlačidlo navždy detekované ako stlačenia. V tomto prípade má Wemos D1 mini vnútorné výsuvné odpory, ktoré je možné aktivovať v rámci kódu. Ak to použitý mikroradič nepodporuje, je potrebný externý vyťahovací odpor.

Po zvolení hodnôt odporu som spájkoval všetky elektronické časti dohromady na dosku. Na pripojenie drôtov pochádzajúcich zo stromu som použil samčie pinheadery na doske a samice na drôty, ale môžete ich tiež spájkovať priamo na dosku. Predtým, ako všetko spojíte a vložíte do kvetináča, mali by ste program preniesť na mikrokontrolér. Priložil som súbor s kódom. Dúfam, že som v kóde urobil dostatok komentárov, aby niekto pochopil, čo sa deje. Práve teraz je kód veľmi základný a v budúcnosti do neho možno pridám funkcie. Ak tak urobím, uverejním tu aktualizáciu a pravdepodobne presuniem kód na github. Keď strom zapojíte, začne blikať červeno zelene, modro a bielo a potom začne prechádzať farebným spektrom odtieňov. Stlačením tlačidla potom môžete meniť režimy farieb.

Kód zatiaľ obsahuje 3 režimy:

• 0: Vypnuté
• 1: Dúhový režim: Prechádzanie farebným spektrom odtieňov
• 2: Opravený farebný režim

Medzi režimami farieb môžete prepínať podržaním tlačidla na viac ako pol sekundy. Ak je to úspešné, strom bude blikať bielo, koľkokrát bol uvedený pred vyššie uvedeným režimom. V režime fixných farieb bude krátkym stlačením tlačidla (menej ako pol sekundy) prechádzať 7 rôznych farieb definovaných v kóde. Ak stlačenie tlačidla nie je akceptované (krátke stlačenie tlačidla funguje iba v režime pevných farieb), strom bude blikať ako pri prvom zapojení. Neváhajte zmeniť kód, ako uznáte za vhodné.

Krok 9: Užite si to

Zostáva nájsť sladké miesto pre váš novo vyrobený strom RGB-LED drôtov a užiť si to. Celkovo mi výroba tohto stromu trvala asi 8 až 10 hodín rozložených na niekoľko dní. Niektoré z časovo náročnejších vecí, ako je opletenie a skrútenie strieborného drôtu okolo konárov, som urobil pri sledovaní televízie.

Môžete sa čudovať, prečo nie sú žiadne obrázky stromu, ktorý svieti na červeno. Je to jednoducho preto, že keď píšem tento návod, čakám na zásielku elektroniky, ktorú potrebujem na zostavenie ovládača. Z tohto dôvodu som na obrázky použil ovládač z môjho prvého stromu RGB-LED. LED diódy v strome RGB-LED, na základe ktorých som tento návod založil, však vyžadujú nižšie hodnoty odporu pre červené a červené svetlo je preto veľmi slabé.