Joulutähti ohjelmoitavilla LED -valoilla: 7 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Halusin tänä vuonna jotain muuta joulunäytölle ulkona, joten päätin ostaa merkkijonon ohjelmoitavia RGB -LED -valoja (joskus kutsutaan neopikselivaloiksi) ja luoda joulutähden. Nämä LEDit voidaan ohjelmoida yksilöllisesti väreille ja kirkkaudelle vain yhdellä ohjausjohdolla.

Vaihe 1: Materiaali

WS2811 hajautettu digitaalinen RGB LED -merkkijono (5V)

Arduino -levy (monia lähteitä)

FastLED Arduino -kirjasto

+5 V: n tasavirtalähde (500 ma tai enemmän-voi olla”seinäsyyppinen”)

Virranjakajan kaapeli

3-johtiminen virta-/ohjauskaapeli

3-nastainen JST SM urosliitin

Lämpökutistuva letku (3 kpl 3/16 halkaisijaa, 1 tuumaa pitkä)

Vedenpitävä muovilaatikko

2 'x 2' x ¼ vaneria

2 x 2 tuuman pahvi (valinnainen)

Ulkopuolen maali

Kirkas pakkausnauha (tai kirkas GorillaTM -teippi)

Puuromu elektroniikkahyllylle (valinnainen)

Puuliima (valinnainen)

¼”punottu köysi (valinnainen)

Parcord (valinnainen)

CommandTM Outdoor Light Clips (valinnainen - löysin ne Walmartista)

Telttapanokset (valinnainen)

Vaihe 2: Työkalut

Tietokone Arduinon ohjelmoimiseksi

Sähköpora tai porapuristin

12 mm poranterä

Hienohampainen puusaha (käytin jig-sahaa)

Lämpöpistooli, sytytin tai tulitikut kutisteputkille

Awl tai jääpala

Hioa

Sähköinen hiomakone (valinnainen)

Vaihe 3: Tähtirakennusprosessi

Halusin, että tähtini mahtuu 24 tuuman neliömäiseen vanerikappaleeseen, joten halusin, että levein koko on enintään 24 tuumaa. Kärkikolmion yläkulma on 36 °. Kaksi muuta kulmaa ovat 72 °.

Halusin tähden valon olevan mahdollisimman suuri, joten suunnittelin, ettei tähden pisteitä tule täydelliseen huippuun. Tähden jokainen jalka on identtinen, joten laskin yhden jalan mitat tässä piirustuksessa esitetyllä tavalla.

Tulostin sitten viisi kopiota kuviosta ja jatkoin tähtien asettamista pahville.

Koska LED -merkkijonossani on 50 LEDiä, tarvitsin viisi jalkaa tasaisesti. Yhden jalan pituus (piirustuksesta) on 8,125 tuumaa ÷ 5 = 1,625 tuumaa (1-5/8”). Koska tähtikuvio oli piirretty Visiossa, merkitsin kaikki LED -paikat Visio -kuvioon, jotta minun ei tarvitsisi mitata pahvin asettelua. Napsauta tämän osion lopussa olevaa linkkiä, jos haluat nähdä täysikokoisen tähtikuvion. HUOMAUTUS: Jos tulostettu kuvio ei ole mitoitetun mukainen, sinun on ehkä muutettava tulostimen marginaaliasetuksia. Asetin omani 0,15 tuumaa joka puolelta.

Seuraavaksi teipasin pahvin vanerikappaleen päälle ja lävistin pahvin pahvin läpi vaneriin kussakin LED -paikassa. Minun täytyi käyttää melkoista painetta saadakseni tarpeeksi syviä jälkiä vaneriin nähdäkseni ne (ehkä siksi, että käpyläni tarvitsee teroitusta).

Voit tietysti ohittaa pahvikuvion ja tehdä asettelun suoraan vanerille, jos olet tyytyväinen prosessiin ja varma, ettet tuhoa täysin hyvää vaneripalaa.

Poistin pahvimallin ja mittasin kohtisuoraan noin ¾ tuumaa LED-porauslinjasta koko tähden ympäri saadakseni leikkausviivan. Huomautus: Kuvan leikkausviiva näkyy pahvissa, koska siihen mennessä, kun päätin tehdä tämän Instructable -ohjelman, olin jo suorittanut tähden.

Tähden leikkaamisen jälkeen hionin kaikki pinnat ja levitin kaksi kerrosta akryylipohjamaalia ja kaksi viimeistelykerrosta akryylimaalausta. Maalasin ennen reikien poraamista, jottei maalia pääse reikien sisään.

Porasin LED -valojen reiät jokaiseen merkkaani kohtaan 12 mm: n poranterällä, mutta reiät olivat hieman alimitoitettuja, joten minun piti mennä taaksepäin ja "kiertää" jokainen reikä kallistamalla poranterää pyöreällä tavalla. Voi olla, että ½”poranterä olisi täydellinen koko. Suosittelen kokeilemaan sitä puupalalla ja katsomaan, kuinka hyvin se toimii. LEDien on oltava melko tiukasti vanerissa, jotta ne eivät putoa. Poran jälkeen palasin pienellä harjalla ja maalasin paikat, joissa poranterä repäisi vanerin. Vaikka porasin varmuuskopion kanssa, sain silti jonkin verran repeytymistä.

Johdantokuvasta näet, että tähteni pisteet eivät ole kaikki identtisiä. Tämä johtuu pienestä virheestä tähden koon mittaamisessa ja laskemisessa, mutta sillä ei todellakaan ole väliä. Kukaan ei ole koskaan maininnut sitä, eikä se tietenkään näy yöllä.

Lisäsin pieniä paloja 3/8 tuuman paksuista massiivipuuta tähden alaspäin osoittaviin kohtiin, jotta voisin lisätä ruuvisilmukoita ankkuroidakseni tähtiä, jotta se ei puhaltaisi ympäri, koska asun Oklahomassa, jossa "tuuli" tulee lakaistaan tasangolla."

Ripustin tähtini kahden suuren puun väliin etupihallani. Kiinnitin kaksi 3M CommandTM Outdoor Light -klipsiä tähden taakse ja silmukoin ne puiden väliin kiristetyn ¼”-köyden yli.

Ankkuroin tähtien alaspäin osoittavat kärjet maahan telttapanoksilla ja paracordilla. Harkitsin tähden asentamista päätyyn autotallini yläpuolelle, mutta elektroniikkalaatikon asentaminen kyseiseen paikkaan oli minulle ongelmallista.

Vaihe 4: LEDien ohjelmointi

Mitä tahansa mikro -ohjainta voitaisiin käyttää LEDien ohjaamiseen, mutta olen leikkinyt Arduinolla pari vuotta, joten menin siihen reittiin. Olen eläkkeellä oleva elektroniikkainsinööri, mutta en juurikaan ohjelmoija, joten olin innoissani löytäessäni FastLED -kirjaston, joka tekee LEDien ohjelmoinnista helppoa. AdaFruitilla on myös samanlainen kirjasto, mutta olin jo FastLED -ohjelmassa ennen kuin huomasin sen. Siksi minulla ei ole mielipidettä siitä, mikä kirjasto on parempi.

Harkitsin erilaisia valokuvioideoita, mutta päätin yksinkertaisen häivytyksen/häivytyksen värinmuutoksilla tähteni jokaisessa syklissä. Huomasin, että pimeässä LEDit olivat liian kirkkaita halutulle vaikutukselle, joten asetin suurimman kirkkaustason 36. LEDit ovat ERITTÄIN kirkkaita suoraan katsottuna, koska ne on sijoitettu tähän projektiin.

Jos et tunne Arduinon mikro-ohjainta, aloittelijoille on erittäin informatiivisia ohjeita. Suosittelen, että tarkistat ne ja tutustu Arduino -ohjelmointiin ennen kuin yrität tällaista projektia. Etsi vain Arduino Instructable -sivustolta.

Napsauta alla olevaa linkkiä Arduinon luonnokselle, jonka kirjoitin tähdelleni.

Vaihe 5: Käynnistä Arduino ja LEDit

Minulla oli jo 10A, +5V DC virtalähde. Se on liikaa projektille, mutta miksi ostaa toinen virtalähde? Käytin osaluettelon virtalähteen kaapelia saadakseni virtaa sekä LED -merkkijonolle että Arduino -kortille virtalähteestä. HUOMAUTUS: LED -merkkijonoja on sekä 5V että 12V. Jos valitset 12 V: n LEDit, sinun on joko käytettävä erillistä virtalähdettä Arduino-kortille tai käytettävä DC-DC-alasjännitemuunninta (tai elektroniikasta kokeneemmille lineaarinen säädin) Arduinon vähentämiseksi syöttöjännite 5 V - 9 V DC.

Lopullisen asennuksen virta- ja ohjausjohdotuksessa käytin 3-johtimista "termostaattijohtoa", jonka löysin Lowesta. Kaksi virtajohtoa ja yksi johto ohjaussignaalia varten. Eikö ole hämmästyttävää, että 50 LEDin väriä ja kirkkautta voidaan ohjata yhdellä johdolla ?! Elektroniikkainsinöörinä ymmärrän täysin, miten se toimii, mutta olen silti erittäin vaikuttunut.

Virta-/ohjausjohto on päätettävä 3-napaisella JST-liittimellä. Juotin liitinkokoonpanon johdot 3-johdinkaapelijohtoihin ja peitin liitokset lämpökutistuvalla letkulla. Sähköteippi toimisi napakasti, mutta se ei kelpaa hyvin. Vältän sitä mahdollisuuksien mukaan.

Vaihe 6: Elektroniikan suojaaminen

Arduino -levy ja virtalähde eivät tietenkään ole säänkestäviä, joten ne on suojattava. Käytin "kertakäyttöistä" muovista ruoan säilytyslaatikkoa. Laatikon tukemiseksi rakensin pienen hyllyn, jonka maalasin myös tähdelle kuvatulla tavalla ja ruuvasin sen yhteen puusta. Porasin reiän laatikon sivulle pohjan lähelle. Leikkasin sitten raon reiästä laatikon yläosaan liu'uttaaksesi johdot alas reikään. Kun johdot olivat paikoillaan, käytin läpinäkyvää teippiä laatikon sisällä ja ulkopuolella raon tiivistämiseksi. Itse reiän ei tarvitse olla täysin suljettu, jos noudatat seuraavaa huomautusta.

HUOMAUTUS: Virtajohdon ja virta-/ohjausjohdon LED -merkkivalojen aukko on sijoitettava siten, että vesi ei pääse laatikkoon. Laita reikä laatikon pohjaan ja muodosta silmukka johtojen kanssa, jotta vesi johdoista tippuu pois sen sijaan, että seuraa lankaa laatikkoon.

Ajoin virta-/ohjauskaapelin laatikosta tähteen ¼”-köyttä pitkin, josta tähti ripustettiin.

Vaihe 7: Katso se toiminnassa

Tässä video tähtistäni, kun ulkona oli täysin pimeää. Pidän haalistuvien värien rauhallisesta vaikutuksesta.