Una estrella de Nadal amb LED programables: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Aquest any volia alguna cosa diferent per a la meva pantalla de Nadal a l’aire lliure, així que vaig decidir comprar una cadena de LED programables RGB (de vegades anomenats LED de neopíxels) i crear una estrella de Nadal. Aquests LED es poden programar individualment per al color i la brillantor amb només un cable de control.

Pas 1: material

Cadena LED RGB digital difosa WS2811 (5V)

Taula Arduino (hi ha MOLTES fonts)

Biblioteca Arduino FastLED

+ Alimentació de 5 V CC (500 ma o més, pot ser un "tipus de berruga de paret")

Cable divisor d'alimentació

Cable d'alimentació / control de 3 fils

Muntatge de connector macho JST SM de 3 pins

Tubs termorretractables (3 peces de diàmetre 3/16, 1 polzada de llarg)

Caixa de plàstic impermeable

Fusta contraxapada de 2’x 2’ x ¼”

Peça de cartró de 2 'x 2' (opcional)

Pintura exterior

Cinta d’embalatge neta (o cinta GorillaTM clara)

Rebuix de fusta per a prestatges electrònics (opcional)

Cola per a fusta (opcional)

Corda trenada de ¼”(opcional)

Parcord (opcional)

Clips de llum exterior CommandTM (opcionals: els he trobat a Walmart)

Estaca de tenda (opcional)

Pas 2: eines

Ordinador per programar Arduino

Trepadora elèctrica o trepadora

Broca de 12 mm

Serra de fusta de dents fines (he utilitzat una serra de plantilla)

Pistola de calor, encenedor o llumins per a tubs retràctils

Alet o icepick

Paper de vidre

Polidora elèctrica (opcional)

Pas 3: procés de creació de les estrelles

Volia que la meva estrella encaixés en una peça quadrada de fusta contraxapada de 24 polzades, de manera que volia que la dimensió més ampla no superés les 24 polzades. L'angle superior del triangle de la punta és de 36 °. Els altres dos angles són de 72 °.

Volia que el patró de llum de l'estrella fos el més gran possible, de manera que planejava que els punts de l'estrella no arribessin a un vèrtex complet. Cada pota d'una estrella és idèntica, de manera que he calculat les dimensions d'una pota tal com es mostra al dibuix aquí.

Després vaig imprimir cinc còpies del patró i vaig procedir a disposar l’estrella al cartró.

Com que la meva cadena de LED té 50 LEDs, en necessitava cinc per cama espaiades uniformement. La longitud d'una pota (del dibuix) és de 8.125 polzades ÷ 5 = 1.625 polzades (1-5 / 8 ). Com que tenia el punt estrella dibuixat a Visio, vaig marcar cada ubicació LED del patró Visio per evitar haver de mesurar la distribució del cartró. Feu clic a l'enllaç que hi ha al final d'aquesta secció per obtenir un patró de punt estrella a mida completa. NOTA: Si el patró imprès no mesura com s’indica, és possible que hàgiu d’ajustar la configuració de marge de la impressora. Vaig configurar la meva per 0,15 polzades per tots els costats.

A continuació, vaig gravar el cartró a la part superior de la peça de fusta contraxapada i vaig perforar un punxó a través del cartró fins a la fusta contraxapada de cada ubicació de LED. Vaig haver de fer força pressió per aconseguir marques prou profundes a la fusta contraxapada per poder-les veure (potser perquè el meu punxó necessita esmolar).

Per descomptat, podeu obviar el patró de cartró i fer la disposició directament sobre la fusta contraxapada si esteu còmode amb el procés i teniu la confiança de no destruir una peça de fusta contraxapada perfectament bona.

Vaig treure la plantilla de cartró i vaig mesurar perpendicularment aproximadament ¾ de polzada de la línia de perforació LED al voltant de l'estrella per obtenir la meva línia de tall. Nota: La línia de tall de la foto apareix al cartró perquè en el moment en què vaig decidir fer aquest instructiu, ja havia completat l'estrella.

Després de tallar l’estrella, vaig polir totes les superfícies i vaig aplicar dues capes d’imprimació exterior acrílica i dues capes d’acabat de pintura exterior acrílica per a la casa. Vaig pintar abans de perforar els forats per evitar que hi entrés pintura.

He forat els forats dels LEDs a cada lloc que havia marcat amb una broca de 12 mm, però els forats eren lleugerament reduïts de mida, de manera que vaig haver de tornar enrere i “revorcar” cada forat inclinant la broca de manera circular. Pot ser que una broca de ½ tingui la mida perfecta. Us aconsello provar-ho en un tros de fusta i veureu com funciona. Els LED han de tenir un ajust bastant ajustat a la fusta contraxapada per evitar que caiguin. Després de perforar, vaig tornar amb un petit pinzell i vaig pintar llocs on la broca va trencar la fusta contraxapada. Tot i que he perforat amb una còpia de seguretat, encara tinc alguns trencaments.

Podeu veure a la foto de presentació que els punts de la meva estrella no són tots idèntics. Això es deu a un petit error en mesurar i calcular la mida de l’estrella, però realment no fa cap diferència. Ningú no l’ha esmentat mai i, per descomptat, no és visible a la nit.

Vaig afegir petits trossos de fusta massissa de 3/8 "de gruix als punts baixos de l'estrella per poder afegir uns ulls cargolats que em permetessin ancorar l'estrella per evitar que bufés des que visc a Oklahoma, on el" vent ve escombrant la plana”.

Vaig suspendre la meva estrella entre dos grans arbres del meu pati. Vaig fixar dos clips de llum exterior 3M Command ™ a la part posterior de l'estrella i els vaig encadenar sobre una corda de ¼”que vaig estirar entre els arbres.

Vaig ancorar les puntes cap avall de l’estrella a terra mitjançant estaca de tenda i paracord. Vaig plantejar-me muntar l’estrella al frontó sobre el meu garatge, però muntar la caixa electrònica en aquell lloc era problemàtic per a mi.

Pas 4: Programació dels LED

Es podria fer servir qualsevol controlador de microcontrol per controlar els LED, però fa un parell d’anys que jugo amb Arduino, així que vaig seguir aquesta ruta. Sóc un enginyer en electrònica jubilat, però poc programador, així que em va encantar trobar la biblioteca FastLED, que fa que la programació dels LED sigui una brisa. AdaFruit també té una biblioteca similar, però ja estava en FastLED abans de descobrir-ho. Per tant, no tinc cap opinió sobre quina biblioteca és millor.

Vaig considerar diverses idees de patrons de llum, però vaig decidir un simple fade-in / fade-out amb canvis de color a cada cicle per a la meva estrella. Vaig trobar que, a les fosques, els LED eren massa brillants per a l’efecte que volia, de manera que vaig establir el nivell de brillantor màxim a 36. Els LED són MOLT brillants quan es veuen directament, ja que es troben en aquest projecte.

Si no esteu familiaritzat amb el microcontrolador Arduino, hi ha algunes instruccions molt informatives per a principiants. Us aconsello que les comproveu i us familiaritzeu amb la programació d'Arduino abans d'intentar un projecte com aquest. Només cal que cerqueu Arduino al lloc web instructible.

Feu clic a l'enllaç següent per obtenir l'esbós d'Arduino que vaig escriure per a la meva estrella.

Pas 5: alimentació d'Arduino i dels LED

Ja tenia una font d'alimentació de 10A, + 5V CC. Això és massa excessiu per a aquest projecte, però per què comprar una altra font d'alimentació? He utilitzat el cable divisor d’alimentació de la llista de peces per obtenir alimentació tant de la cadena LED com de la placa Arduino. NOTA: Les cordes LED es presenten en varietats de 5V i 12V. Si escolliu els LED de 12V, haureu d’utilitzar una font d’alimentació independent per a la placa Arduino o bé utilitzar un convertidor de tensió descendent DC-DC (o per a aquells amb més experiència en electrònica, un regulador lineal) per reduir l’Arduino. tensió d'alimentació de 5V a 9V DC.

Per al cablejat de potència i control de la instal·lació final, vaig fer servir un “cable de termòstat” de 3 conductors que vaig trobar a Lowe’s. Dos cables per a l'alimentació i un cable per al senyal de control. No és sorprenent que el color i la brillantor de 50 LED es puguin controlar mitjançant un cable ?! Com a enginyer en electrònica, entenc perfectament com funciona, però encara estic MOLT impressionat.

El cable d'alimentació / control s'ha de finalitzar amb un terminal JST de 3 pins. Vaig soldar els cables de muntatge del terminal als cables de 3 conductors i vaig cobrir les empalmes amb tubs termoretràctils. La cinta elèctrica funcionaria amb una mica de pell, però no fa mal temps. L’evito quan és possible.

Pas 6: protecció de l'electrònica

Per descomptat, la placa Arduino i la font d'alimentació no són resistents a la intempèrie, per la qual cosa s'han de protegir. Vaig fer servir una caixa d’emmagatzematge de plàstic “d’un sol ús”. Per recolzar la caixa, vaig construir un petit prestatge, que també vaig pintar tal i com es va descriure per a l’estrella, i el vaig cargolar a un dels arbres. He perforat un forat al costat de la caixa, a prop de la part inferior. Després vaig tallar una escletxa des del forat fins a la part superior de la caixa per lliscar els cables cap al forat. Després que els cables estiguessin al seu lloc, vaig utilitzar cinta transparent dins i fora de la caixa per segellar la ranura. El forat en si no s’ha de segellar completament si observeu la següent nota.

NOTA: L'obertura del cable d'alimentació i del cable d'alimentació / control als LED s'ha de col·locar de manera que l'aigua no pugui entrar a la caixa. Col·loqueu el forat a la part inferior de la caixa i formeu un llaç amb els cables perquè l’aigua dels cables es degoti en lloc de seguir el cable dins de la caixa.

Vaig passar el cable d'alimentació / control des de la caixa fins a l'estrella al llarg de la corda de ¼ de la qual estava suspesa l'estrella, fent servir tirants per fixar el cable a la corda.

Pas 7: vegeu-ho en acció

Aquí teniu un vídeo de la meva estrella quan fora era totalment fosc. M’agrada l’efecte tranquil dels colors que s’esvaeixen.