Ziemassvētku zvaigzne ar programmējamām gaismas diodēm: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šogad manam Ziemassvētku brīvdabas displejam gribējās kaut ko citu, tāpēc nolēmu iegādāties virkni programmējamu RGB gaismas diodes (dažreiz sauktu par neopikselu gaismas diodēm) un izveidot Ziemassvētku zvaigzni. Šīs gaismas diodes var individuāli ieprogrammēt krāsai un spilgtumam tikai ar vienu vadības vadu.

1. solis: materiāls

WS2811 izkliedēta digitālā RGB LED virkne (5V)

Arduino dēlis (ir daudz avotu)

FastLED Arduino bibliotēka

+5 V līdzstrāvas barošanas avots (500 ma vai vairāk-varētu būt “sienas kārpu tips”)

Strāvas sadalītāja kabelis

3 vadu barošanas/vadības kabelis

3 kontaktu JST SM vīriešu savienotāja komplekts

Termiski saraušanās caurule (3 gab. 3/16 diametrs, 1 collas garš)

Ūdensnecaurlaidīga plastmasas kaste

2’x 2’ x ¼”saplāksnis

2 x 2 collu kartona gabals (pēc izvēles)

Ārējā krāsa

Skaidra iepakojuma lente (vai skaidra GorillaTM lente)

Koksnes lūžņi elektronikas plauktam (pēc izvēles)

Koka līme (pēc izvēles)

¼”pīta virve (pēc izvēles)

Parcord (pēc izvēles)

CommandTM āra gaismas klipi (pēc izvēles - es tos atradu Walmart)

Telts mieti (pēc izvēles)

2. darbība: rīki

Dators Arduino programmēšanai

Elektriskā urbjmašīna vai urbšanas prese

12 mm urbis

Smalko zobu koka zāģis (es izmantoju džiga zāģi)

Siltuma lielgabals, šķiltavas vai sērkociņi saraušanās caurulēm

Awl vai leduspick

Smilšpapīrs

Elektriskā slīpmašīna (pēc izvēles)

3. darbība. Zvaigžņu veidošanas process

Es gribēju, lai mana zvaigzne iederas 24 collu kvadrātveida saplākšņa gabalā, tāpēc es vēlējos, lai platākais izmērs nebūtu lielāks par 24 collām. Galu trīsstūra augšējais leņķis ir 36 °. Pārējie divi leņķi ir 72 °.

Es gribēju, lai gaismas modelis zvaigznē būtu pēc iespējas lielāks, tāpēc es plānoju, lai zvaigznes punkti nenonāktu pilnīgā virsotnē. Katra zvaigznes kāja ir identiska, tāpēc es aprēķināju vienas kājas izmērus, kā parādīts šeit.

Pēc tam es izdrukāju piecus modeļa eksemplārus un turpināju izkārtot zvaigzni uz kartona.

Tā kā manai LED virknei ir 50 gaismas diodes, man vajadzēja piecas uz katru kāju vienmērīgi. Vienas kājas garums (no zīmējuma) ir 8,125 collas ÷ 5 = 1,625 collas (1-5/8”). Tā kā man Visio bija uzzīmēts zvaigznes punkts, es atzīmēju katru LED atrašanās vietu Visio modelī, lai nebūtu jāmēra kartona izkārtojums. Noklikšķiniet uz šīs sadaļas beigās esošās saites, lai iegūtu pilna izmēra zvaigžņu punktu rakstu. PIEZĪME. Ja drukātā raksta izmērs nav tāds, kā norādīts, iespējams, būs jāpielāgo printera piemales iestatījumi. Es iestatīju savu 0,15 collas no visām pusēm.

Tālāk es uzlīmēju kartonu uz saplākšņa gabala un caur kartonu iesitu saplāksnī saplāksnī katrā LED vietā. Man bija jāizmanto diezgan liels spiediens, lai saplāksnī iegūtu pietiekami dziļas zīmes, lai tās varētu redzēt (iespējams, tāpēc, ka manai jūgai ir nepieciešama asināšana).

Protams, jūs varat apiet kartona modeli un veikt izkārtojumu tieši uz saplākšņa, ja esat apmierināts ar procesu un esat pārliecināts, ka neiznīcināsiet pilnīgi labu saplākšņa gabalu.

Es noņēmu kartona veidni un izmērīju perpendikulāri apmēram ¾ collu attālumā no LED urbšanas līnijas līdz pat zvaigznei, lai iegūtu izgriezuma līniju. Piezīme: griezuma līnija fotoattēlā ir redzama uz kartona, jo līdz brīdim, kad es nolēmu padarīt šo Instructable, es jau biju pabeidzis zvaigznīti.

Pēc tam, kad es izgriezu zvaigzni, es slīpēju visas virsmas un uzklāju divus slāņus akrila ārējā gruntējuma un divus apdares slāņus no ārējās mājas akrila krāsas. Pirms urbšanas es krāsoju, lai izvairītos no krāsas iekļūšanas caurumos.

Es urbju caurumus gaismas diodēm katrā manis atzīmētajā vietā, izmantojot 12 mm urbi, bet caurumi bija nedaudz mazizmēra, tāpēc man nācās atgriezties un “izlocīt” katru caurumu, leņķī urbjot apļveida veidā. Var gadīties, ka ½”urbis būs ideāls izmērs. Es iesaku jums to izmēģināt uz koka lūžņa un redzēt, cik labi tas darbojas. Gaismas diodēm jābūt diezgan cieši pieguļošām saplāksnim, lai tās neizkristu. Pēc urbšanas es atgriezos ar mazu suku un krāsoju vietas, kur urbis saplēsa saplāksni. Lai gan es urbjos ar rezerves kopiju, es tomēr nedaudz saplēsa.

Ievadfoto var redzēt, ka punkti uz manu zvaigzni nav vienādi. Tas ir saistīts ar nelielu kļūdu zvaigznes lieluma mērīšanā un aprēķināšanā, taču tam nav nekādas atšķirības. Neviens to nekad nav minējis, un, protams, tas nav redzams naktī.

Es pievienoju mazus 3/8 collu biezas masīvkoka gabalus zvaigznes lejupvērstajiem punktiem, lai es varētu pievienot dažas skrūvju acis, lai es varētu noenkurot zvaigzni, lai tā nepūstos, jo es dzīvoju Oklahomā, kur “vējš” nāk slaucīšana pa līdzenumu”.

Es apturēju savu zvaigzni starp diviem lieliem kokiem manā pagalmā. Es zvaigznes aizmugurē piestiprināju divus 3M CommandTM āra gaismas klipus un apliku tos ar ¼ collu virvi, kuru saviju starp kokiem.

Es noenkuroju zvaigznes galus uz leju, izmantojot telts mietiņus un parakordu. Es apsvēru zvaigznes uzstādīšanu frontonā virs savas garāžas, bet elektronikas kastes uzstādīšana šajā vietā man bija problemātiska.

4. solis: gaismas diodes programmēšana

Gaismas diodes var kontrolēt ar jebkuru mikrokontrolleri, bet es pāris gadus spēlēju ar Arduino, tāpēc es devos šo ceļu. Esmu pensionēts elektronikas inženieris, bet ne pārāk programmētājs, tāpēc biju sajūsmā, kad atradu FastLED bibliotēku, kas padara gaismas diodes programmēšanu vieglu. AdaFruit ir arī līdzīga bibliotēka, taču es jau biju iesaistījies FastLED, pirms to atklāju. Tāpēc man nav viedokļa par to, kura bibliotēka ir labāka.

Es apsvēru dažādas gaismas raksta idejas, bet nolēmu par vienkāršu izbalēšanu/izbalēšanu ar krāsu izmaiņām katrā manas zvaigznes ciklā. Es atklāju, ka tumsā gaismas diodes bija pārāk spilgtas, lai sasniegtu vēlamo efektu, tāpēc es iestatīju maksimālo spilgtuma līmeni 36. Gaismas diodes ir ĻOTI spilgtas, skatoties tieši, jo tās ir novietotas šajā projektā.

Ja neesat pazīstams ar Arduino mikrokontrolleri, iesācējiem ir daži ļoti informatīvi norādījumi. Es ieteiktu tos pārbaudīt un iepazīties ar Arduino programmēšanu, pirms mēģināt īstenot šādu projektu. Vienkārši meklējiet Arduino vietnē Instructable.

Noklikšķiniet uz tālāk esošās saites, lai iegūtu Arduino skici, kuru uzrakstīju savai zvaigznei.

5. solis: barojiet Arduino un gaismas diodes

Man jau bija 10A, +5V DC barošanas avots. Šim projektam tas ir pārāk daudz, bet kāpēc pirkt citu barošanas avotu? Es izmantoju strāvas sadalītāja kabeli detaļu sarakstā, lai no barošanas iegūtu strāvu gan LED virknei, gan Arduino plāksnei. PIEZĪME: LED virknes ir gan 5V, gan 12V. Ja izvēlaties 12 V gaismas diodes, jums būs vai nu jāizmanto atsevišķs barošanas avots Arduino plāksnei, vai arī jāizmanto DC-DC pazeminošs sprieguma pārveidotājs (vai tiem, kam ir vairāk pieredzes elektronikā, lineārais regulators), lai samazinātu Arduino barošanas spriegums līdz 5V līdz 9V DC.

Strāvas un vadības vadiem galīgajā instalācijā es izmantoju 3 vadu "termostata vadu", ko atradu Lowe's. Divi vadi barošanai un viens vads vadības signālam. Vai nav pārsteidzoši, ka 50 gaismas diodes krāsu un spilgtumu var kontrolēt ar VIENU vadu ?! Kā elektronikas inženieris es pilnībā saprotu, kā tas darbojas, taču joprojām esmu ĻOTI pārsteigts.

Strāvas/vadības vads jāpārtrauc ar 3 kontaktu JST spaili. Es pielodēju spaiļu montāžas vadus pie 3 vadu kabeļa vadiem un pārklāju savienojumus ar termiski saraušanās cauruli. Elektriskā lente darbotos šķipsniņā, taču laika apstākļi nav labi. Kad vien iespējams, es no tā izvairos.

6. darbība: elektronikas aizsardzība

Protams, Arduino dēlis un barošanas avots nav izturīgi pret laika apstākļiem, tāpēc tie ir jāaizsargā. Es izmantoju “vienreiz lietojamu” plastmasas pārtikas uzglabāšanas kasti. Lai atbalstītu kasti, es uzbūvēju nelielu plauktiņu, kuru arī krāsoju, kā aprakstīts zvaigznei, un pieskrūvēju pie viena no kokiem. Es urbju caurumu kastes malā pie apakšas. Pēc tam es izgriezu spraugu no cauruma līdz kastes augšai, lai vadus nobīdītu līdz caurumam. Pēc tam, kad vadi bija savās vietās, es izmantoju caurspīdīgu lenti kastes iekšpusē un ārpusē, lai aizzīmogotu spraugu. Pašajam caurumam nav jābūt pilnībā noslēgtam, ja ievērojat šādu piezīmi.

PIEZĪME: Strāvas vada un barošanas/vadības vada atvere gaismas diodēm jānovieto tā, lai ūdens neiekļūtu kastē. Ielieciet caurumu kastes apakšā un izveidojiet cilpu ar vadiem, lai ūdens uz vadiem pilētu, nevis seko vadam kastē.

Es vadīju barošanas/vadības vadu no kastes līdz zvaigznei pa ¼”virvi, no kuras zvaigzne tika apturēta, izmantojot rāvējslēdzējus, lai nostiprinātu vadu pie virves.

7. darbība. Skatiet to darbībā

Šeit ir manas zvaigznes video, kad ārā bija pilnīgi tumšs. Man patīk izbalējošo krāsu mierīgais efekts.