Vianočná hviezda s programovateľnými diódami LED: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Tento rok som chcel pre svoj vonkajší vianočný displej niečo iné, a tak som sa rozhodol kúpiť sériu RGB programovateľných LED diód (niekedy sa im hovorí aj neopixelová LED) a vytvoriť Vianočnú hviezdu. Tieto LED diódy je možné individuálne naprogramovať na farbu a jas iba pomocou jedného ovládacieho vodiča.

Krok 1: Materiál

WS2811 difúzny digitálny RGB LED reťazec (5V)

Doska Arduino (existuje veľa zdrojov)

Knižnica FastLED Arduino

+5 V DC napájací zdroj (500 ma alebo viac-môže to byť „typ bradavice“)

Napájací rozdeľovací kábel

3-žilový napájací/riadiaci kábel

Zostava 3-kolíkového konektora JST SM samca

Tepelne zmršťovacia hadička (3 kusy s priemerom 3/16, dlhá 1 palec)

Vodotesný plastový box

2 ‘x 2‘x ¼ “preglejka

Kartón 2 x 2 palce (voliteľné)

Vonkajší náter

Čistá baliaca páska (alebo čistá páska GorillaTM)

Šrot z dreva pre poličku s elektronikou (voliteľné)

Lepidlo na drevo (voliteľné)

Ided”pletené lano (voliteľné)

Parcord (voliteľné)

Vonkajšie svetelné klipy CommandTM (voliteľné - našiel som ich na Walmarte)

Stanové kolíky (voliteľné)

Krok 2: Nástroje

Počítač na programovanie Arduina

Elektrická vŕtačka alebo vŕtačka

12 mm vrták

Jemná zubová píla (použil som priamočiaru pílu)

Tepelná pištoľ, zapaľovač alebo zápalky na zmršťovacie hadičky

Šál alebo icepick

Brúsny papier

Elektrická brúska (voliteľné)

Krok 3: Proces budovania hviezdy

Chcel som, aby sa moja hviezda zmestila na 24-palcový štvorcový kus preglejky, a tak som chcel, aby najširší rozmer nebol väčší ako 24 palcov. Horný uhol špičkového trojuholníka je 36 °. Ďalšie dva uhly sú 72 °.

Chcel som, aby bol svetelný vzor vo hviezde čo najväčší, a tak som plánoval, aby body hviezdy nedosiahli úplný vrchol. Každá noha hviezdy je identická, takže som vypočítal rozmery jednej nohy tak, ako je to znázornené na obrázku tu.

Potom som vytlačil päť kópií vzoru a pokračoval som v rozložení hviezdy na lepenku.

Pretože môj reťazec LED má 50 LED diód, potreboval som päť na nohu rovnomerne rozmiestnených. Dĺžka jednej nohy (z výkresu) je 8,125 palca ÷ 5 = 1,625 palca (1-5/8”). Keďže som mal vo Visiu nakreslený hviezdny bod, označil som každé umiestnenie LED diódy na vzore Visia, aby som nemusel merať na rozložení kartónu. Kliknutím na odkaz na konci tejto sekcie zobrazíte vzor hviezdneho bodu v plnej veľkosti. POZNÁMKA: Ak sa vytlačený vzor nemeria tak, ako je uvedené, možno budete musieť upraviť nastavenia okraja tlačiarne. Ten môj som nastavil na 0,15 palca na všetky strany.

Ďalej som nalepil lepenku na vrch preglejky a na každom mieste diódy LED som vyrazil šípku cez lepenku do preglejky. Musel som použiť dosť veľký tlak, aby som v preglejke vytvoril dostatočne hlboké stopy, aby som ich mohol vidieť (možno preto, že moje šídlo potrebuje nabrúsenie).

Kartónový vzor môžete samozrejme obísť a rozložiť priamo na preglejke, ak vám to vyhovuje a ste si istí, že nezničíte dokonale dobrý kus preglejky.

Odstránil som kartónovú šablónu a meral som kolmo asi ¾ palca od vŕtačky LED celú cestu okolo hviezdy, aby som získal čiaru prerušenia. Poznámka: Čiara rezu na fotografii je zobrazená na lepenke, pretože v čase, keď som sa rozhodol vytvoriť tento návod, som už dokončil hviezdu.

Potom, čo som vyrezal hviezdu, obrúsil som všetky povrchy a naniesol dve vrstvy akrylátového exteriérového základného náteru a dve povrchové úpravy akrylovým vonkajším náterom pre dom. Pred vŕtaním otvorov som namaľoval, aby som do nich nedostal farbu.

Otvory pre LED som vyvŕtal na každom mieste, ktoré som označil, pomocou 12 mm vŕtačky, ale otvory boli mierne poddimenzované, takže som sa musel vrátiť a „zahĺbiť“každú dieru nakrútením vrtáka kruhovým spôsobom. Je možné, že ½”vrták bude mať perfektnú veľkosť. Odporúčam vám, aby ste to vyskúšali na kúsku dreva a zistili, ako dobre funguje. LED diódy musia byť dostatočne priliehavé k preglejke, aby sa zabránilo vypadnutiu. Po vŕtaní som sa vrátil s malým štetcom a namaľoval miesta, kde vrták trhal preglejku. Aj keď som vŕtal so zálohou, stále som sa roztrhol.

Na úvodnej fotografii môžete vidieť, že body na mojej hviezde nie sú všetky rovnaké. Je to spôsobené malou chybou pri meraní a výpočte veľkosti hviezdy, ale v skutočnosti na tom nezáleží. Nikto to nikdy nespomenul a samozrejme to nie je v noci vidieť.

K bodom hviezdy smerujúcim nadol som pridal malé kúsky masívneho dreva s hrúbkou 3/8 palca, aby som mohol pridať niekoľko skrutkovacích očiek, ktoré mi umožnia ukotviť hviezdu, aby neprúdila, pretože žijem v Oklahome, kde „vietor“prichádza zametať po rovine “.

Svoju hviezdu som zavesil medzi dva veľké stromy na svojom dvore. K zadnej časti hviezdy som pripevnil dve vonkajšie svetelné spony 3M CommandTM a prevliekol som ich cez ¼”lano, ktoré som navliekol medzi stromy.

Hroty hviezdy smerujúce nadol som ukotvil k zemi pomocou stanových kolíkov a paracordu. Uvažoval som o montáži hviezdy do štítu nad moju garáž, ale montáž elektroniky na to miesto bola pre mňa problematická.

Krok 4: Programovanie LED diód

Na ovládanie diód LED je možné použiť akýkoľvek mikroovládač, ale s Arduinom som sa hral niekoľko rokov, a tak som sa vydal touto cestou. Som inžinier v elektronike na dôchodku, ale nie som príliš programátor, takže som bol nadšený, že som našiel knižnicu FastLED, vďaka ktorej je programovanie diód LED hračkou. AdaFruit má tiež podobnú knižnicu, ale už som bol na FastLED, než som to zistil. Preto nemám žiadny názor na to, ktorá knižnica je lepšia.

Uvažoval som o rôznych nápadoch na svetelný vzor, ale rozhodol som sa pre jednoduché zatmenie/vyblednutie so zmenami farby v každom cykle svojej hviezdy. Zistil som, že v tme sú LED diódy príliš jasné na požadovaný efekt, a preto som nastavil maximálnu úroveň jasu na 36. LED diódy sú pri priamom pohľade VEĽMI jasné, pretože sú umiestnené v tomto projekte.

Ak nie ste oboznámení s mikrokontrolérom Arduino, existuje niekoľko veľmi informatívnych pokynov pre začiatočníkov. Odporúčam vám, aby ste si ich najskôr vyskúšali a oboznámili sa s programovaním Arduino. Stačí vyhľadať Arduino na webovej stránke Instructable.

Kliknutím na odkaz nižšie zobrazíte skicu Arduina, ktorú som napísal pre svoju hviezdu.

Krok 5: Napájanie Arduina a LED diód

Už som mal napájanie 10A, +5V DC. To je pre tento projekt prehnané, ale prečo kupovať iný napájací zdroj? Použil som kábel rozdeľovača napájania v zozname dielov na napájanie reťazca LED a dosky Arduino zo zdroja. POZNÁMKA: LED diódy sa dodávajú v prevedení 5V aj 12V. Ak zvolíte 12V LED diódy, budete musieť použiť buď samostatný napájací zdroj pre dosku Arduino, alebo použiť redukčný menič napätia DC-DC (alebo pre tých, ktorí majú skúsenosti s elektronikou, lineárny regulátor), aby ste znížili Arduino napájacie napätie do 5V až 9V DC.

Na napájacie a riadiace vedenie vo finálnej inštalácii som použil 3-vodičový „termostatický drôt“, ktorý som našiel v spoločnosti Lowe’s. Dva vodiče pre napájanie a jeden vodič pre riadiaci signál. Nie je úžasné, že farbu a jas 50 LED diód je možné ovládať JEDNÝM drôtom ?! Ako inžinier elektroniky úplne chápem, ako to funguje, ale stále na mňa VEĽMI zapôsobil.

Napájací/riadiaci vodič musí byť ukončený 3-kolíkovou svorkou JST. Spájkoval som vodiče zostavy svoriek na 3-vodičové káblové vodiče a spoje zakryl tepelne zmršťovacou trubicou. Elektrická páska by fungovala v núdzi, ale nevydrží dobre. Ak je to možné, vyhýbam sa tomu.

Krok 6: Ochrana elektroniky

Doska Arduino a napájací zdroj samozrejme nie sú odolné voči poveternostným vplyvom, takže ich treba chrániť. Použil som „jednorazový“plastový box na skladovanie potravín. Na podporu škatule som postavil malú poličku, ktorú som tiež namaľoval podľa popisu pre hviezdu a priskrutkoval ju k jednému zo stromov. Na boku škatule v spodnej časti som vyvŕtal dieru. Potom som z otvoru vyrezal štrbinu do hornej časti škatule, aby som drôty zasunul nadol do otvoru. Potom, čo boli drôty na svojom mieste, použil som na utesnenie štrbiny priehľadnú pásku vo vnútri aj mimo škatule. Samotný otvor nemusí byť úplne zapečatený, ak budete postupovať podľa nasledujúcej poznámky.

POZNÁMKA: Otvor pre napájací kábel a napájací/riadiaci vodič k diódam LED musí byť umiestnený tak, aby sa voda nedostala do boxu. Vložte otvor do spodnej časti škatule a vytvorte s drôtmi slučku, aby voda z drôtov odkvapkala, a nie aby nasledovala drôt do krabice.

Napájací/riadiaci drôt som viedol od škatule k hviezde po lane ¼”, z ktorého bola hviezda zavesená, pomocou laniek na zaistenie drôtu k lanu.

Krok 7: Pozrite sa na to v akcii

Tu je video s mojou hviezdou, keď bola vonku úplná tma. Páči sa mi pokojný efekt blednúcich farieb.