Arbre de fil LED RGB: 9 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Vull compartir amb vosaltres el meu arbre de filferro RGB-LED. Un vespre vaig recordar de construir arbres de filferro de petit. Avui en dia m’agrada molt construir petits projectes electrònics amb microcontroladors similars a l’arduino, sobretot amb LEDs. Així que vaig pensar en mi mateix, per què no combinar tots dos i va néixer la idea d’un arbre de filferro LED. Primer vaig comprovar si algú ja havia fet alguna cosa així abans, però no vaig trobar el que buscava. Vaig poder trobar principalment arbres de filferro LED que mostren un color. Com que crec que els LED d’un sol color són una mica avorrits, volia tenir-ne un amb LED RGB per poder deixar que l’arbre del fil aparegui en tots els colors de l’arc de Sant Martí. Així que començo a construir-ne un jo mateix. El resultat el podeu veure a la imatge superior. L’arbre de filferro en què he basat aquest instructiu és el meu tercer. Espero que gaudiu del meu instructiu i puc motivar a alguns de vosaltres per fer-ne un.

Subministraments

Per al projecte en si només necessiteu alguns subministraments i eines:

• 10 LED RGB (+ recanvis en cas que se'n faci algun dany), o més si voleu
• fil de coure de 0, 14 mm² (o més gruixut, però no massa gruixut, ja que difícilment es trenarà) amb 3 aïllaments de colors diferents al voltant de 5 m per color (Nombre de LEDs x longitud entre 40 i 50 cm)
• filferro de plata de 0,6 mm al voltant dels 15 m (de 2 a 3 vegades la longitud que es necessita de cada color)
• microcontrolador, en el meu cas un Wemos D1 mini, però bàsicament tothom funcionarà sempre que encaixi amb el test)
• Font d'alimentació (en cas de Wemos D1 mini, qualsevol carregador de telèfon micro-usb funcionarà)
• 3 MOSFET o transistors (he utilitzat Mosfets de canal n, però també podeu utilitzar el canal p si adapteu el circuit)
• Resistències de diferents valors
• Tubs de contracció de calor o cinta elèctrica
• Test de flors
• Cola calenta
• Pedres
• Pals de fusta petits (per exemple, els pals dels coets de l'any nou)
• Taula de fusta prima (per exemple, el fons de les caixes de fusta de vegades es venen fruites)

Opcional

• Capçaleres dels pins (masculí i / o femení)
• Taula de pa

Eines

• Soldador
• Tallador de filferro
• Trepant
• Pinces (opcional)
• Assistència (opcional)
• Eina de rotació (opcional)

La majoria de les coses que necessiteu es mostren en una de les imatges anteriors. Els podeu obtenir a ferreteries, botigues d'artesania o Amazon. Algunes coses, però, poden venir de franc: les pedres que vaig treure d’un camp proper. I el tauler de fusta va ser un residu fins que vaig reciclar la caixa de fruites.

Pas 1: Preparatius

En primer lloc, assegureu-vos que tots els LED RGB funcionin, ja que és realment molest substituir un LED més endavant. Per provar-los, simplement connecteu-los a una font d’alimentació amb voltatge de 3,3 a 5 V. He utilitzat una font d’alimentació de laboratori ajustada a 4. V. Si no en teniu, podeu utilitzar els pins de tensió de la placa del microcontrolador o de les bateries. En cas d'ànode comú RGB-LED connecteu l'ànode (la pota més llarga), vegeu la imatge 1, a la tensió (o "+") i a una de les potes restants a terra ("-"). Ara el LED hauria d’il·luminar-se d’un sol color, vegeu les imatges 2 a 4. Si teniu un LED de càtode RGB comú al revés. Feu això per a totes les cames eq. colors i tots els LEDs. Us adonareu que amb un voltatge fix els tres colors diferents tindran una brillantor diferent. Ho hem de tenir en compte més endavant.

Al següent pas, es tallen totes les potes, excepte l'ànode comú del LED RGB, de manera que només queden uns quants mil·límetres. Vaig utilitzar la petita abolladura que podeu veure a la primera imatge de les quatre potes com a orientació, veure la imatge 5.

Ara heu de triar els cables de coure de colors que voleu combinar per a l'arbre de filferro. En escriure aquesta guia he fet tres arbres de filferro RGB-LED diferents. Depenent del color del test vaig combinar diferents colors. Per a aquest amb un test negre, he utilitzat els colors marró, groc i negre. Quan hàgiu decidit quins colors voleu utilitzar, podeu començar a tallar els cables de coure al llarg, imatge 7. En el meu cas, els vaig tallar a una longitud de 50 cm amb l'arbre que puja una mica al voltant dels 30 cm del test. Perdreu una mica de longitud en trenar els cables i, el que és més important, necessiteu una mica de longitud per a les connexions elèctriques. Per tant, com a regla general, els cables han de ser com a mínim de 15 a 20 cm més llargs que l’alçada que desitgeu per al vostre arbre. Depenent de la mida del test, podeu escollir diferents mides aquí.

Per fer-vos una idea de les mides que he utilitzat:

El primer arbre feia 20 cm d’alçada en un test de 10 cm d’alçada i diàmetre. Els altres mesuren uns 30 cm d’alçada en un test de 12 cm d’alçada i 13 cm de diàmetre.

Pas 2: Soldar els cables de coure

Per soldar els cables de coure als LED RGB, primer heu de despullar els extrems de cada cable al voltant de 3-5 mm i posar-hi una mica de soldadura. Si utilitzeu trenes com jo, assegureu-vos que les trenes individuals estiguin torçades perquè no quedin fora. Com que hi ha poc espai entre les potes dels LED i els cables no s’han de tocar. És molt important que els colors es soldin sempre en el mateix ordre del LED o, si no, connectar-los posteriorment al microcontrolador serà molt difícil.

A continuació, podeu soldar els cables al LED RGB. Per fer-ho, vaig fixar el LED amb la cama llarga, l’ànode o càtode comú, a la mà, com podeu veure a la segona imatge. Repetiu això per a tots els LED. Assegureu-vos que teniu una connexió estreta movent els cables de coure.

Pas 3: trenar els cables de coure

Després de soldar els cables de coure als LED, és hora de trenar-los. Si no sabeu com trencar hi ha molts tutorials a youtube. Només cal que cerqueu "trena de 3 fils". Per trenar els cables, vaig tornar a fer servir la mà per aguantar els LED. En el meu cas, la mà d’ajuda sovint es lliscava cap a mi mentre trenava, de manera que la vaig subjectar a l’escriptori. Com que la trenada requereix molt de temps, la majoria la vaig fer mentre buscava algunes sèries de televisió. Hauríeu de deixar uns 8-10 cm de fil de coure que no estiguessin trenats. Per fer-ho, només nudeu els cables quan us acosteu als 8 cm del cable més curt. Per a totes les peces, la longitud sobrant hauria de ser més o menys igual.

Pas 4: Soldar el fil de plata i torçar-lo

Ara podeu soldar el fil de plata a la pota restant dels LED. Per fer-ho, primer heu de tallar una peça. La longitud de la peça hauria de ser el doble de la longitud dels cables de coure més 20 cm, depenent de la fermesa amb què la torceu més endavant. Si feu més gir per cm que, per descomptat, necessiteu més longitud de fil que amb menys gir per cm. En el meu cas, això significa 120 cm per peça. Per assegurar-vos quant necessiteu, primer només retalleu una peça i recordeu-ne la longitud.

Després, doblegueu el fil de plata per la meitat creant un llaç al mig, vegeu la imatge 1. Aleshores, el llaç s'empeny sobre la cama remaing del LED, l'ànode comú (o càtode). Per fer-ho més fàcil, podeu doblegar la cama una mica cap amunt, vegeu la imatge 2. Després, apliqueu-lo al llaç amb la cama a dins. Assegureu-vos que hi hagi una bona connexió entre el fil de plata i la pota. Després d'això, podeu tallar la part de la cama que sobresurt i potser llimeu les vores afilades que vénen amb el tall.

Un cop heu soldat el fil de plata al seu lloc, podeu començar a girar-lo al voltant dels cables de coure trenats fins al nus del pas anterior. El filferro de plata ha de ser tan llarg com el fil de coure que es pot veure a la imatge 5. La part del filferro de plata que sobresurt darrere del nus es convertirà posteriorment en les arrels del filferro. No importa si alguns cables de plata són més curts, però la majoria haurien de ser tan llargs com els de coure. Depenent del resultat, ara podeu adaptar la longitud dels següents fils de plata originats per la longitud del primer fil o deixar-lo tal qual. Ara repetiu això per a tots els LED restants. Al final, teniu un paquet d’aquestes "branques".

Pas 5: Muntatge de l'arbre de filferro

Per muntar l’arbre de filferro primer poseu totes les branques juntes de manera que els nusos al final de la part trenada quedin un al costat de l’altre com es pot veure a la primera imatge. Més que fixar-los temporalment i dissenyar aproximadament el vostre arbre com convingueu. Per dissenyar l’arbre vaig fer diferents estils de branques. Alguns els vaig deixar tal com són i alguns els vaig aparellar per representar les forquilles de la branca. Vaig marcar les branques que volia per parelles amb un tallador al punt on volia que se separessin. Després vaig tornar a desmuntar l’arbre del filferro i vaig posar filferro de plata al voltant de les branques per posar-lo per parelles. El fil de plata tenia aproximadament la mateixa longitud que abans, aproximadament 120 cm en el meu cas. El pas final és, posar totes les branques, les parelles i les simples, juntes i torneu a girar una mica de filferro de plata començant pel punt on totes es separin. Aquest darrer fil de plata ha de ser el més llarg, ja que el tronc té ara un diàmetre gran. Vaig fer 140 cm.

Pas 6: Ordenació dels cables i soldadura de les connexions elèctriques

Ara que heu acabat el tronc d’arbre, és hora de classificar els cables. Comenceu pels cables de plata ja que són els que es mouen menys. Primer poseu els 3 a 4 fils de plata més curts cap avall del tronc i torceu-los junts. Els altres cables s’han de doblar a l’exterior i esdevindran les arrels més endavant. Escurceu els cables retorçats que surten del fons a la mateixa longitud que arribi a almenys 2-3 cm del tronc de l’arbre. A continuació, agafeu un tros de filferro curt (per exemple, de 10 cm) per soldar amb els cables de plata que surten del fons de l'arbre. El cablejat platejat es connectarà posteriorment a un voltatge positiu. (Normalment en electrònica el fil vermell correspon a un voltatge positiu (o Vin) i el negre a negatiu (o GND). Però amb els LED RGB normalment reservo el fil vermell per al LED vermell, per tant, en aquest cas, faig servir filferro taronja com a és "més proper" al vermell.) Tireu un costat del cable durant 1-2 cm i gireu-lo al voltant dels cables de plata de la part inferior, tal com es pot veure a la imatge 4, i soldeu-los al lloc.

A continuació, comenceu a ordenar els diferents colors de filferro. Allargueu deu segons el més curt i retireu-les totes durant 1-2 cm i gireu l'extrem pelat junt. Ara torneu a provar els LED aplicant tensió positiva al cablejat platejat i a les parts en blanc del fil de coure. Recordeu quin del vostre color correspon a quin de la llum vermella, verda o blava. Ara soldeu fil verd als cables que controlen els LED verds, etc., de la mateixa manera que per al cablejat platejat del paràgraf anterior. En l'últim pas, col·loqueu una canonada o una cinta elèctrica que s'encongeixi per sobre dels cables de coure nus per aïllar-los de tocar-se i, per tant, fer curtcircuits.

Per controlar posteriorment l’arbre del fil RGB-LED, he utilitzat un interruptor de botó estàndard. Vaig tallar la pota que no calia de l’interruptor de botó i vaig soldar a cables els que restaven. Assegureu-vos d’utilitzar-ne les adequades, ja que les dues potes “es connecten” mitjançant la “barra de plàstic” de la part inferior de l’interruptor.

Pas 7: Plantar l'arbre

Com podeu veure a les imatges, l'arbre es planta dins del test sobre un tros de tauler de fusta i està envoltat de pedres.

Per fer el tauler de fusta primer vaig mesurar el diàmetre interior del test. Després dibuixo un cercle sobre un tros de cartró i el tallo. Després vaig comprovar si el cercle de cartró s’adaptava a la profunditat desitjada del test i, si no, el vaig tallar una mica més petit. Un cop satisfet, vaig transferir la forma de cartró al tauler de fusta i el vaig retallar. Per al tauler de fusta vaig utilitzar el fons d’una caixa taronja de fusta del supermercat local. El tauler de fusta necessita un forat al centre amb un diàmetre de 10 mm. Per mantenir el tauler de fusta a l’alçada desitjada, vaig serrar 3 bastonets de fusta de ferralla que tenia al voltant. En el meu cas feien 7 cm de llarg.

A continuació, he perforat un forat a la part inferior del test per fer passar el cable de potència i he triturat un canal per al cable amb una eina multifuncional rotativa prou profunda perquè el meu cable permeti que el test estigui pla a terra. A continuació, vaig posar una mica de cola calenta als dos extrems dels pals que vaig serrar abans i els vaig posar al tester, formant un trípode per a que s'assegués el tauler de fusta.

Ara que es pot posar l'arbre al test, vaig començar a disposar les pedres al voltant del tronc de l'arbre. No és important cobrir completament el tauler de fusta amb arbres, ja que fins i tot quan es troba a només mig metre de distància no es pot veure això profundament dins del test. Assegureu-vos de deixar obert un petit lloc on podeu posar i arribar al botó per controlar els LED. Quan em vaig quedar satisfet amb l’aspecte, vaig enganxar les pedres al seu lloc, fent servir cola calenta. Després vaig perforar dos petits forats l'un al costat de l'altre per fer passar els cables soldats al botó i vaig enganxar el botó al seu lloc.

L’últim pas és dissenyar les arrels. Per això vaig girar 2 o més fils de plata que sortien amb ells separant-se a diferents distàncies com es pot veure a la imatge 11. Després doblego les arrels al voltant del tauler de fusta com a la imatge 12. Després vaig formar un cercle amb fil de plata que he posat damunt d’elles i doblegar les arrels al voltant de l’anell, com es pot veure a la imatge 13 i les estrenyo una rere l’altra a poc a poc. L’últim pas és tallar les terminacions del filferro de plata que sobresurten molt.

Pas 8: Circuit elèctric i el microcontrolador

En el darrer pas, vaig muntar el circuit elèctric. El microcontrolador controla els LED RGB. Com que els GPIO del microcontrolador només subministren 3,3 V, cosa que no és suficient perquè alguns dels LED brillin, he connectat el microcontrolador a MOSFET que poden canviar els LED amb la tensió d’entrada del microcontrolador, que és de 5 V. de MOSFETs també podríeu fer servir transistors, però jo tenia MOSFETs al voltant d’un projecte més futur, així que els he utilitzat.) No obstant això, alguns LED no suporten 5 V i els diferents colors brillaran amb una brillantor diferent quan s’apliquin al mateix voltatge. de 5 V. Aquí són on entren les resistències. Els valors de les resistències s'han de calcular per a cada color del LED RGB segons la fitxa tècnica i poden variar d'un fabricant a un altre. O només podeu utilitzar els valors proporcionats al diagrama del circuit i provar si els valors us funcionen. Si no, podeu modificar una mica els valors de la resistència pujant i baixant els valors del resitor fins que tots els colors brillin igual. Perquè el botó funcioni, cal que hi hagi una resistència d'explotació o que es pugui detectar el botó mentre es prem sempre. En aquest cas, el Wemos D1 mini té resistències internes de tracció que es poden activar dins del codi. Si el microcontrolador utilitzat no admet això, es necessita una resistència d'extracció externa.

Després de seleccionar els valors de la resistència, vaig soldar totes les parts electròniques juntes en una taula de treball. Per connectar els cables que provenien de l'arbre, he utilitzat capçaleres masculines al tauler i unes femelles als cables, però també podríeu soldar-les directament al tauler. Abans de connectar-ho tot i posar-lo al tester, haureu de fer passar el programa al microcontrolador. He adjuntat el fitxer de codi. Espero haver fet prou comentaris al codi perquè tothom pugui entendre què passa. Ara mateix, el codi és molt bàsic i podria afegir-hi funcions en el futur. Si ho faig, publicaré una actualització aquí i probablement mouré el codi a github. Quan connecteu l’arbre, parpellejarà en vermell verd, blau i blanc i començarà a circular per l’espectre de colors de la tonalitat. Podeu canviar els colors amb els botons premuts.

A partir d’ara, el codi conté 3 modes:

• 0: desactivat
• 1: mode arc de Sant Martí: circular per l'espectre de colors de tonalitats
• 2: mode de color fix

Podeu alternar entre els modes de color mantenint premut el botó durant més de mig segon. Si té èxit, l'arbre parpellejarà en blanc el nombre de vegades indicat abans del mode anterior. En el mode de color fix, es prem un botó curt (menys de mig segon) per 7 colors diferents definits al codi. Si no s'accepta prémer el botó (el botó curt només funciona en mode de color fix) l'arbre parpellejarà com quan es connecta per primera vegada. No dubteu a modificar el codi com convingueu.

Pas 9: gaudiu

Què queda per fer és trobar un lloc dolç per a l'arbre de filferro RGB-LED acabat de fabricar i gaudir-ne. Tot plegat, fer aquest arbre em va portar unes 8-10 hores repartides en uns dies. Algunes de les coses que consumeixen més temps com trenar i girar el fil de plata al voltant de les branques les vaig fer quan veia la televisió.

Us podeu preguntar per què no hi ha imatges de l’arbre brillant de color vermell. És simplement perquè mentre escric aquest instructiu, espero un enviament d’electrònica que necessito per muntar el controlador. Per això vaig utilitzar el controlador del meu primer arbre LED RGB per a les imatges. Tanmateix, els LED de l'arbre RGB-LED que he basat en aquesta instrucció necessiten valors de resistència més baixos per al vermell i, per tant, la llum vermella és molt feble.