Ένα Χριστουγεννιάτικο αστέρι με προγραμματιζόμενα LED: 7 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Iθελα κάτι διαφορετικό για την εξωτερική μου χριστουγεννιάτικη οθόνη φέτος, οπότε αποφάσισα να αγοράσω μια σειρά από προγραμματιζόμενα LED RGB (μερικές φορές ονομάζονται LED neopixel) και να δημιουργήσω ένα Χριστουγεννιάτικο αστέρι. Αυτά τα LEDS μπορούν να προγραμματιστούν ξεχωριστά για χρώμα και φωτεινότητα με μόνο ένα καλώδιο ελέγχου.

Βήμα 1: Υλικό

WS2811 διάχυτη ψηφιακή σειρά RGB LED (5V)

Πίνακας Arduino (υπάρχουν ΠΟΛΛΕΣ πηγές)

Βιβλιοθήκη FastLED Arduino

+Τροφοδοτικό 5V DC (500 ma ή μεγαλύτερο-θα μπορούσε να είναι «τύπος κονδυλώματος τοίχου»)

Καλώδιο διαχωριστή ρεύματος

3-καλώδιο τροφοδοσίας/καλωδίου ελέγχου

Αρσενικό συγκρότημα 3 ακίδων JST SM

Θερμοσυρρικνωμένος σωλήνας (3 τεμάχια διαμέτρου 3/16, μήκος 1 ίντσας)

Αδιάβροχο πλαστικό κουτί

Κόντρα πλακέ 2’x 2’ x ¼”

Χαρτόνι 2’x 2’ (προαιρετικό)

Εξωτερική βαφή

Διαφανής ταινία συσκευασίας (ή διαφανής ταινία Gorilla M)

Αποκόμματα ξύλου για ηλεκτρονικά ράφια (προαιρετικά)

Κόλλα ξύλου (προαιρετικά)

Bra”πλεγμένο σχοινί (προαιρετικό)

Parcord (προαιρετικό)

Εξωτερικά κλιπ CommandTM (προαιρετικά - τα βρήκα στο Walmart)

Στοιχήματα σκηνών (προαιρετικά)

Βήμα 2: Εργαλεία

Υπολογιστής για τον προγραμματισμό του Arduino

Τρυπάνι ισχύος ή πρέσα τρυπανιών

Τρυπάνι 12 mm

Ξύλινο πριόνι λεπτού δοντιού (χρησιμοποίησα πριόνι)

Πυροβόλο θερμό, αναπτήρα ή σπίρτα για συρρικνωμένους σωλήνες

Κουβούλι ή παγωτό

Γυαλόχαρτο

Ηλεκτρικό τριβείο (προαιρετικό)

Βήμα 3: Διαδικασία κατασκευής αστεριών

Wantedθελα το αστέρι μου να ταιριάζει σε ένα τετράγωνο κομμάτι κόντρα πλακέ 24 ιντσών, έτσι ήθελα η ευρύτερη διάσταση να μην είναι μεγαλύτερη από 24 ίντσες. Η άνω γωνία του τριγώνου κορυφής είναι 36 °. Οι άλλες δύο γωνίες είναι 72 °.

Iθελα το μοτίβο φωτός στο αστέρι να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερο, οπότε σχεδίαζα να μην φτάσουν τα σημεία του αστεριού σε μια πλήρη κορυφή. Κάθε σκέλος ενός αστεριού είναι πανομοιότυπο, οπότε υπολόγισα τις διαστάσεις του ενός ποδιού όπως φαίνεται στο σχέδιο εδώ.

Τότε εκτύπωσα πέντε αντίγραφα του σχεδίου και προχώρησα στη διάταξη του αστεριού στο χαρτόνι.

Δεδομένου ότι η σειρά LED μου έχει 50 LED, χρειάστηκα πέντε ανά πόδι ομοιόμορφα. Το μήκος του ενός ποδιού (από το σχέδιο) είναι 8,125 ίντσες 5 = 1,625 ίντσες (1-5/8 ). Δεδομένου ότι είχα σχεδιάσει το σημείο αστεριού στο Visio, σημείωσα κάθε θέση LED στο μοτίβο Visio για να αποφύγω τη μέτρηση στη διάταξη του χαρτονιού. Κάντε κλικ στον σύνδεσμο στο τέλος αυτής της ενότητας για ένα μοτίβο σημείου αστεριού πλήρους μεγέθους. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Εάν το εκτυπωμένο μοτίβο δεν μετρά όπως υποδεικνύεται, ίσως χρειαστεί να προσαρμόσετε τις ρυθμίσεις περιθωρίου του εκτυπωτή σας. Έβαλα το δικό μου για 0,15 ίντσες από όλες τις πλευρές.

Στη συνέχεια, κόλλησα το χαρτόνι πάνω από το κομμάτι του κόντρα πλακέ και τρύπησα ένα σουβλί μέσα από το χαρτόνι στο κόντρα πλακέ σε κάθε θέση LED. Έπρεπε να ασκήσω αρκετή πίεση για να αποκτήσω αρκετά βαθιά σημάδια στο κόντρα πλακέ για να μπορώ να τα δω (ίσως επειδή το ραβδί μου χρειάζεται ακόνισμα).

Φυσικά, μπορείτε να παρακάμψετε το μοτίβο από χαρτόνι και να κάνετε τη διάταξη απευθείας στο κόντρα πλακέ εάν είστε άνετοι με τη διαδικασία και είστε σίγουροι ότι δεν θα καταστρέψετε ένα τέλεια κομμάτι κόντρα πλακέ.

Αφαίρεσα το πρότυπο από χαρτόνι και μέτρησα κάθετα περίπου ¾-ίντσα από τη γραμμή τρυπανιών LED σε όλη τη διαδρομή γύρω από το αστέρι για να πάρω τη γραμμή διακοπής μου. Σημείωση: Η γραμμή περικοπής στη φωτογραφία εμφανίζεται στο χαρτόνι γιατί μέχρι να αποφασίσω να κάνω αυτό το Instructable, είχα ήδη ολοκληρώσει το αστέρι.

Αφού έκοψα το αστέρι, έτριψα όλες τις επιφάνειες και έβαλα δύο στρώσεις ακρυλικού εξωτερικού αστάρι και δύο στρώσεις φινιρίσματος ακρυλικού χρώματος εξωτερικού σπιτιού. Ζωγράφισα πριν ανοίξω τις τρύπες για να αποφύγω να πάρω χρώμα μέσα στις τρύπες.

Διάτρησα τις οπές για τα LED σε κάθε σημείο που είχα σημειώσει χρησιμοποιώντας ένα τρυπάνι 12 mm, αλλά οι οπές ήταν ελαφρώς μικρότερες, οπότε έπρεπε να επιστρέψω και να «βουλιάξω» κάθε τρύπα γωνίνοντας το τρυπάνι με κυκλικό τρόπο. Μπορεί ένα τρυπάνι ½”να είναι το τέλειο μέγεθος. Σας συμβουλεύω να το δοκιμάσετε σε ένα κομμάτι ξύλου και να δείτε πόσο καλά λειτουργεί. Τα LED πρέπει να ταιριάζουν αρκετά στο κόντρα πλακέ για να μην πέφτουν. Μετά τη γεώτρηση, επέστρεψα με ένα μικρό πινέλο και ζωγράφισα σημεία όπου το τρυπάνι έσκισε το κόντρα πλακέ. Παρόλο που τρυπούσα με ένα εφεδρικό, εξακολουθούσα να σκίζω.

Μπορείτε να δείτε στη φωτογραφία εισαγωγής ότι τα σημεία στο αστέρι μου δεν είναι όλα πανομοιότυπα. Αυτό οφείλεται σε ένα μικρό λάθος στη μέτρηση και τον υπολογισμό του μεγέθους του αστεριού, αλλά πραγματικά δεν κάνει καμία διαφορά. Κανείς δεν το ανέφερε ποτέ και φυσικά δεν είναι ορατό τη νύχτα.

Πρόσθεσα μικρά κομμάτια μασίφ ξύλου πάχους 3/8”στα κάτω σημεία του αστεριού, ώστε να μπορέσω να προσθέσω μερικά βιδωτά μάτια που θα μου επιτρέψουν να αγκυρώσω το αστέρι για να μην φυσάει, καθώς ζω στην Οκλαχόμα, όπου ο άνεμος έρχεται σαρώνοντας τον κάμπο ».

Κρέμασα το αστέρι μου ανάμεσα σε δύο μεγάλα δέντρα στην μπροστινή μου αυλή. Επισυνάπτω δύο εξωτερικά κλιπ 3M CommandTM Outdoor Light στο πίσω μέρος του αστεριού και τα βάζω πάνω από ένα σχοινί ¼”που έβαλα ανάμεσα στα δέντρα.

Αγκύρωσα τις άκρες προς τα κάτω του αστεριού στο έδαφος χρησιμοποιώντας πασσάλους σκηνών και paracord. Σκέφτηκα να τοποθετήσω το αστέρι στο αέτωμα πάνω από το γκαράζ μου, αλλά η τοποθέτηση του κουτιού ηλεκτρονικών σε εκείνη τη θέση ήταν προβληματική για μένα.

Βήμα 4: Προγραμματισμός των LED

Οποιοσδήποτε μικροελεγκτής θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο των LED, αλλά παίζω με το Arduino εδώ και μερικά χρόνια και έτσι πήγα σε αυτή τη διαδρομή. Είμαι συνταξιούχος μηχανικός ηλεκτρονικών, αλλά δεν είμαι πολύ προγραμματιστής, οπότε ενθουσιάστηκα που βρήκα τη βιβλιοθήκη FastLED, η οποία καθιστά τον προγραμματισμό των LED απαλό. Το AdaFruit έχει επίσης παρόμοια βιβλιοθήκη, αλλά ήμουν ήδη στο FastLED πριν το ανακαλύψω. Ως εκ τούτου, δεν έχω άποψη για το ποια βιβλιοθήκη είναι καλύτερη.

Σκέφτηκα διάφορες ιδέες για ελαφριά μοτίβα, αλλά αποφάσισα μια απλή εξασθένηση/ξεθώριασμα με αλλαγές χρώματος σε κάθε κύκλο για το αστέρι μου. Διαπίστωσα ότι στο σκοτάδι, οι λυχνίες LED ήταν πολύ φωτεινές για το αποτέλεσμα που ήθελα, οπότε έθεσα το μέγιστο επίπεδο φωτεινότητας στα 36. Τα LED είναι ΠΟΛΥ φωτεινά όταν προβάλλονται απευθείας, καθώς είναι τοποθετημένα σε αυτό το έργο.

Εάν δεν είστε εξοικειωμένοι με το μικροελεγκτή Arduino, υπάρχουν μερικά πολύ ενημερωτικά οδηγίες για αρχάριους. Σας συμβουλεύω να τα ελέγξετε και να εξοικειωθείτε με τον προγραμματισμό Arduino πριν επιχειρήσετε ένα τέτοιο έργο. Απλώς αναζητήστε τον ιστότοπο με οδηγίες για το Arduino.

Κάντε κλικ στον παρακάτω σύνδεσμο για το σκίτσο Arduino που έγραψα για το αστέρι μου.

Βήμα 5: Τροφοδοσία του Arduino και των LED

Είχα ήδη τροφοδοτικό 10A, +5V DC. Αυτό είναι υπερβολικό για αυτό το έργο, αλλά γιατί να αγοράσετε άλλο τροφοδοτικό; Χρησιμοποίησα το καλώδιο διαχωριστή ρεύματος στη λίστα μερών για να λάβω ενέργεια τόσο από τη σειρά LED όσο και από την πλακέτα Arduino από την παροχή. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Οι χορδές LED διατίθενται σε ποικιλίες 5V και 12V. Εάν επιλέξετε τις λυχνίες LED 12V, θα πρέπει είτε να χρησιμοποιήσετε ξεχωριστό τροφοδοτικό για την πλακέτα Arduino είτε να χρησιμοποιήσετε μετατροπέα τάσης DC-DC (ή για πιο έμπειρους στην ηλεκτρονική, γραμμικό ρυθμιστή) για να μειώσετε το Arduino Τάση τροφοδοσίας 5V έως 9V DC.

Για την καλωδίωση ισχύος και ελέγχου στην τελική εγκατάσταση, χρησιμοποίησα "καλώδιο θερμοστάτη" 3 αγωγών που βρήκα στο Lowe's. Δύο καλώδια για τροφοδοσία και ένα καλώδιο για το σήμα ελέγχου. Δεν είναι εκπληκτικό το γεγονός ότι το χρώμα και η φωτεινότητα των 50 LED μπορούν να ελεγχθούν με ένα καλώδιο;! Ως μηχανικός ηλεκτρονικών, καταλαβαίνω πλήρως πώς λειτουργεί, αλλά είμαι ακόμα πολύ εντυπωσιασμένος.

Το καλώδιο τροφοδοσίας/ελέγχου πρέπει να τερματιστεί με τερματικό JST 3 ακίδων. Συγκόλλησα τα καλώδια συναρμολόγησης ακροδεκτών στα καλώδια καλωδίων 3 αγωγών και κάλυψα τις συνδέσεις με σωλήνες θερμοσυρρίκνωσης. Η ηλεκτρική ταινία θα λειτουργούσε λίγο, αλλά δεν έχει καλό καιρό. Το αποφεύγω όταν είναι δυνατόν.

Βήμα 6: Προστασία των Ηλεκτρονικών

Φυσικά ο πίνακας Arduino και το τροφοδοτικό δεν είναι ανθεκτικά στις καιρικές συνθήκες, οπότε πρέπει να προστατεύονται. Χρησιμοποίησα ένα πλαστικό κουτί αποθήκευσης τροφίμων "μιας χρήσης". Για να στηρίξω το κουτί, έφτιαξα ένα μικρό ράφι, το οποίο επίσης ζωγράφισα όπως περιγράφεται για το αστέρι, και το βίδωσα σε ένα από τα δέντρα. Άνοιξα μια τρύπα στο πλάι του κουτιού κοντά στο κάτω μέρος. Έπειτα έκοψα μια σχισμή από την τρύπα στην κορυφή του κουτιού για να γλιστρήσω τα καλώδια προς τα κάτω στην τρύπα. Αφού τα σύρματα ήταν στη θέση τους, χρησιμοποίησα διαφανή ταινία μέσα και έξω από το κουτί για να σφραγίσω τη σχισμή. Η ίδια η τρύπα δεν χρειάζεται να είναι εντελώς σφραγισμένη εάν παρατηρήσετε την ακόλουθη σημείωση.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Το άνοιγμα για το καλώδιο τροφοδοσίας και το καλώδιο τροφοδοσίας/ελέγχου στις λυχνίες LED πρέπει να είναι τοποθετημένα έτσι ώστε το νερό να μην μπαίνει στο κουτί. Τοποθετήστε την τρύπα στο κάτω μέρος του κουτιού και σχηματίστε έναν βρόχο με τα καλώδια, ώστε το νερό στα σύρματα να στάξει αντί να ακολουθήσετε το σύρμα στο κουτί.

Έτρεξα το καλώδιο τροφοδοσίας/ελέγχου από το κουτί στο αστέρι κατά μήκος του σχοινιού ¼”από το οποίο ήταν αναρτημένο το αστέρι, χρησιμοποιώντας φερμουάρ για να στερεώσω το καλώδιο στο σχοινί.

Βήμα 7: Δείτε το εν δράσει

Εδώ είναι ένα βίντεο με το αστέρι μου όταν ήταν εντελώς σκοτεινό έξω. Μου αρέσει η ήρεμη επίδραση των ξεθωριασμένων χρωμάτων.