RGB-LED drátový strom: 9 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Chci se s vámi podělit o svůj drátový strom RGB-LED. Jednoho večera jsem si vzpomněl, že jsem jako dítě stavěl drátěné stromy. V dnešní době mě opravdu baví stavět malé elektronické projekty s mikrokontroléry podobnými arduinu, zejména s LED diodami. A tak jsem si řekl, proč obojí nespojit a zrodila se myšlenka LED drátu. Nejprve jsem zkontroloval, jestli už někdo něco takového udělal dříve, ale nenašel jsem, co jsem hledal. Našel jsem hlavně LED drátěné stromy, které ukazují jednu barvu. Protože si myslím, že jednobarevné LED diody jsou trochu nudné, chtěl jsem mít jednu s RGB LED, abych mohl nechat drátěný strom ve všech barvách duhy. Začal jsem si tedy jeden stavět sám. Výsledek můžete vidět na obrázku výše. Strom drátů, na kterém jsem založil tento návod, je můj třetí. Doufám, že se vám moje instruktáž bude líbit a dokážu některé z vás motivovat, abyste si ji sami vyrobili.

Zásoby

Pro samotný projekt potřebujete pouze několik dodávek a nástrojů:

• 10 RGB LED diod (+ náhradní v případě poškození) nebo více, pokud chcete
• měděný drát 0, 14 mm² (nebo silnější, ale ne příliš silný, protože bude obtížné jej splétat) se 3 různými barevnými izolacemi kolem 5 m na barvu (počet LED diod x délka mezi 40 a 50 cm)
• stříbrný drát 0, 6 mm kolem 15 m (2 až 3násobek délky, která je potřeba pro každou barvu)
• mikrokontrolér, v mém případě Wemos D1 mini, ale v zásadě každý bude fungovat, pokud se vejde do květináče)
• Zdroj napájení (v případě Wemos D1 mini bude fungovat jakákoli nabíječka telefonu s rozhraním micro USB)
• 3 MOSFETy nebo tranzistory (použil jsem n-kanálové Mosfety, ale můžete také použít p-kanál, pokud přizpůsobíte obvod)
• Rezistory různých hodnot
• Teplem smršťovací hadice nebo elektrická páska
• Květináč
• Horké lepidlo
• Kameny
• Malé dřevěné hole (například hole z novoročních raket)
• Tenká dřevěná deska (například na dně dřevěných beden se někdy prodává ovoce)

Volitelný

• Záhlaví pinů (muži a/nebo ženy)
• Prkénko

Nástroje

• Páječka
• Štípačky
• Vrtat
• Pinzeta (volitelně)
• Pomocná ruka (volitelně)
• Nástroj pro otáčení (volitelně)

Většina věcí, které potřebujete, je zobrazena na jednom z výše uvedených obrázků. Seženete je v železářstvích, řemeslných obchodech nebo na Amazonu. Některé věci však mohou přijít zdarma: Kameny, které jsem vzal z nedalekého pole. A dřevěná deska byla odpad, dokud jsem nerecykloval krabici s ovocem.

Krok 1: Přípravy

Nejprve se ujistěte, že všechny RGB-LED fungují, protože je opravdu nepříjemné vyměnit LED později. Chcete-li otestovat LED diody, jednoduše je připojte ke zdroji napětí od 3,3 do 5 V. Použil jsem laboratorní napájecí zdroj nastavený na 4 V. Pokud žádné nemáte, můžete použít napěťové kolíky na desce mikrokontroléru nebo bateriích. V případě společné anody RGB-LED připojte anodu (nejdelší nohu), viz obrázek 1, k napětí (nebo „+“) a jednu ze zbývajících větví k zemi („-“). LED by se nyní měla rozsvítit jednou barvou, viz obrázky 2 až 4. Pokud máte společnou katodovou RGB-LED, je to naopak. Udělejte to pro všechny nohy rov. barvy a všechny LED diody. Můžete si uvědomit, že s pevným napětím budou mít tři různé barvy jiný jas. To musíme posoudit později.

V dalším kroku odříznete všechny nohy kromě společné anody RGB-LED, takže zbývá jen několik milimetrů. Jako orientaci jsem použil malý důlek, který můžete vidět na prvním obrázku na všech čtyřech nohách, viz obrázek 5.

Nyní si musíte vybrat, které barevné měděné dráty chcete pro drátěný strom kombinovat. Při psaní této příručky jsem udělal tři různé RGB-LED drátové stromy. V závislosti na barvě květináče jsem kombinoval různé barvy. Pro tento s načernalým květináčem jsem použil barvy hnědé, žluté a černé. Když jste se rozhodli, jaké barvy použít, můžete začít stříhat měděné dráty na délku, obrázek 7. V mém případě jsem je nařezal na délku 50 cm, přičemž strom z květináče poněkud stoupal kolem 30 cm. Při splétání kabelů ztratíte určitou délku a co je důležitější, potřebujete nějakou délku pro elektrické připojení. Kabely by tedy měly být alespoň o 15 - 20 cm delší, než je výška, kterou chcete pro svůj strom. V závislosti na velikosti květináče si zde můžete vybrat různé velikosti.

Pro představu o velikostech, které jsem použil:

První strom byl 20 cm vysoký v květináči o výšce a průměru 10 cm. Ty druhé jsou vysoké asi 30 cm v květináči o výšce 12 cm a průměru 13 cm.

Krok 2: Pájení měděných drátů

Chcete-li připájet měděné vodiče k RGB LED diodám, musíte nejprve odizolovat konec každého vodiče kolem 3–5 mm a nanést na něj páječku. Pokud používáte cop jako já, ujistěte se, že jsou jednotlivé copánky stočené k sobě, aby nevyčnívaly. Protože mezi nohami LED diod a vodičů je malý prostor, neměly by se navzájem dotýkat. Je velmi důležité, aby barvy byly na LED vždy pájeny ve stejném pořadí, jinak bude připojení LED diod později k mikrokontroléru velmi obtížné.

Dále můžete pájet vodiče k RGB-LED. Abych to udělal, upnul jsem LED pomocí dlouhé nohy, společné anody nebo katody, na pomocnou ruku, jak vidíte na druhém obrázku. Opakujte to pro všechny LED diody. Omotáním měděných vodičů zajistěte pevné spojení.

Krok 3: Opletení měděných drátů

Poté, co jste připájili měděné dráty k LED diodám, je čas splétat. Pokud nevíte, jak zaplést copánky, na youtube je mnoho návodů. Stačí vyhledat „3 pramenný cop“. Abych opletl dráty, znovu jsem pomocí pomocné ruky držel LED diody. V mém případě pomocná ruka při pletení často klouzala ke mně, takže jsem ji upnul na stůl. Protože splétání je časově náročné, většinu jsem udělal při natahování některých televizních seriálů. Měli byste nechat asi 8-10 cm měděného drátu, který není spletený. Chcete -li to provést, stačí zauzlit dráty, když se přiblížíte k 8 cm na nejkratším drátu. U všech kusů by zbývající délka měla být víceméně stejná.

Krok 4: Pájení stříbrného drátu a zkroucení

Nyní můžete stříbrný drát připájet ke zbývající noze LED. Chcete -li to provést, musíte nejprve odříznout kus. Délka dílu by měla být dvojnásobkem délky měděných drátů plus 20 cm, v závislosti na tom, jak pevně jej později otočíte. Pokud uděláte více zkroucení na cm, než samozřejmě potřebujete větší délku drátu, než s menším počtem zákrutů na cm. V mém případě to znamená 120 cm na kus. Abyste si byli jisti, kolik potřebujete, nejprve odstřihněte jeden kus a zapamatujte si jeho délku.

Poté složte stříbrný drát na polovinu a vytvořte smyčku uprostřed, viz obrázek 1. Poté se smyčka zatlačí na zbývající nohu LED, společnou anodu (nebo katodu). Aby to bylo snazší, můžete ohnout nohu trochu nahoru, viz obrázek 2. Poté naneste na smyčku soder s nohou uvnitř. Ujistěte se, že mezi stříbrným drátem a nohou je dobré spojení. Poté můžete odstřihnout část nohy, která vyčnívá, a možná opilovat ostré hrany, které přicházejí s řezáním.

Jakmile připájíte stříbrný drát na místo, můžete jej začít kroužit kolem opletených měděných drátů, dokud se uzel z předchozího kroku. Stříbrný drát by měl být stejně dlouhý jako měděné dráty, jak můžete vidět na obrázku 5. Část stříbrného drátu, která trčí za uzlem, se později stane kořeny drátěného stromu. Nezáleží na tom, zda jsou některé stříbrné dráty kratší, ale většina by měla být stejně dlouhá jako měděné dráty. V závislosti na vašem výsledku můžete nyní přizpůsobit délku dalších stříbrných drátů pocházejících z délky prvního drátu nebo ji nechat tak, jak je. Nyní to zopakujte pro všechny zbývající LED diody. Nakonec máte svazek těchto „větví“.

Krok 5: Sestavení drátěného stromu

Chcete -li sestavit drátěný strom, nejprve spojte všechny větve dohromady tak, aby uzly na konci pletené části ležely vedle sebe, jak je vidět na prvním obrázku. Dočasně je spojte dohromady a zhruba navrhněte svůj strom, jak uznáte za vhodné. Pro návrh stromu jsem vytvořil různé styly větví. Některé jsem nechal tak, jak jsou, a některé jsem spároval, aby představovaly rozvětvené vidlice. Větve, které jsem chtěl ve dvojicích, jsem označil zastřihovačem v místě, kde jsem chtěl, aby se oddělily. Potom jsem drátěný strom znovu rozebral a kolem větví dal stříbrný drát, který se dal do párů. Stříbrný drát měl přibližně stejnou délku jako dříve, v mém případě zhruba 120 cm. Posledním krokem je dát dohromady všechny větve, spárované a jednotlivé, a znovu zatočit stříbrným drátem, počínaje v místě, kde se všechny oddělují. Tento poslední stříbrný drát musí být nejdelší, protože kufr má nyní velký průměr. Šel jsem na 140 cm.

Krok 6: Třídění vodičů a pájení elektrických připojení

Nyní, když jste dokončili kmen stromu, je čas třídit dráty. Začněte stříbrnými dráty, protože jsou nejméně pohyblivé. Nejprve položte 3 až 4 nejkratší stříbrné dráty přímo dolů z kufru a stočte je k sobě. Ostatní dráty by se měly ohnout venku a později se stanou kořeny. Zkroucené dráty trčící ze dna zkraťte na stejnou délku dosahující alespoň 2–3 cm z kmene stromu. Dále vezměte krátký (například 10 cm) kousek drátu, který chcete připájet ke stříbrným drátům trčícím ze spodní části stromu. Stříbrná kabeláž bude později připojena k kladnému napětí. (Normálně v elektronice červený vodič odpovídá kladnému napětí (nebo Vin) a černý zápornému (nebo GND). Ale u RGB LED obvykle rezervuji červený vodič pro červenou LED, takže v tomto případě proto používám oranžový vodič je „nejbližší“k červené.) Odizolujte jednu stranu drátu na 1–2 cm a stočte ji kolem stříbrných drátů ve spodní části, jak je vidět na obrázku 4, a připájejte je na místo.

Dále začněte třídit různé barvy vodičů dohromady. Prodlužte desítku podle nejkratšího a všechny svlékněte na 1 - 2 cm a stočený konec stočte k sobě. Nyní znovu otestujte LED diody přivedením kladného napětí na stříbrné kabely a na prázdné části měděného drátu. Pamatujte si, která vaše barva odpovídá kterému z červeného, zeleného nebo modrého světla. Nyní připájejte zelený vodič k vodičům ovládajícím zelené LED diody atd., Stejným způsobem jako u stříbrného vedení v odstavci výše. V posledním kroku položte nad nahé měděné dráty tepelně smršťovací hadičky nebo elektrickou pásku, abyste je izolovali od dotyku, a tím se navzájem zkratovali.

K pozdějšímu ovládání drátového stromu RGB-LED jsem použil standardní tlačítkový spínač. Přeřízl jsem nepotřebnou nohu knoflíkového spínače a připájel se k drátům u zbývajících. Ujistěte se, že používáte ty správné, protože 2 nohy „spojují“pomocí „plastové lišty“ve spodní části spínače jsou spojeny dohromady.

Krok 7: Zasazení stromu

Jak vidíte na obrázcích, strom je zasazen do květináče na kus dřevěné desky a obklopen kameny.

Na výrobu dřevěné desky jsem nejprve změřil vnitřní průměr květináče. Poté nakreslím na kousek lepenky kruh a vystřihnu ho. Poté jsem zkontroloval, zda se kartonový kruh vejde do požadované hloubky květináče a pokud ne, ořízněte ho o něco menší. Jakmile jsem byl spokojený, přenesl jsem tvar lepenky na dřevěnou desku a vystřihl ji. Na dřevěnou desku jsem použil dno dřevěné oranžové krabičky z místního supermarketu. Dřevěná deska potřebuje uprostřed otvor o průměru 10 mm. Abych držel dřevěnou desku v požadované výšce, vypiloval jsem 3 malé klacky ze šrotu, kolem kterého jsem ležel. V mém případě byly 7 cm dlouhé.

Dále jsem do dna květináče vyvrtal otvor, kterým protáhl napájecí kabel, a zabrousil kanál pro kabel s rotačním multitoolem dostatečně hlubokým na to, aby můj květináč mohl ležet naplocho na zemi. Poté jsem na oba konce tyčinek, které jsem předtím nařezal, nanesl horké lepidlo a vložil je do květináče a vytvořil stativ, na který se dřevěná deska posadila.

Nyní, když lze stromek dát do květináče, jsem začal aranžovat kameny kolem kmene stromu. Není důležité úplně zakrýt dřevěnou desku stromy, protože i když jste jen půl metru daleko, tak hluboko do květináče opravdu nevidíte. Ujistěte se, že necháte malé místo otevřené, kam můžete umístit a dosáhnout na tlačítkový spínač pro ovládání LED diod. Když jsem byl se vzhledem spokojený, lepil jsem kameny na místo pomocí horkého lepidla. Poté jsem vyvrtal dva malé otvory vedle sebe, abych protáhl kabely připájené k tlačítkovému spínači a nalepil knoflíkový spínač na místo.

Posledním krokem je navrhnout kořeny. Za tímto účelem jsem stočil 2 nebo více stříbrných drátů, které trčely společně s nimi, které se oddělovaly v různých vzdálenostech, jak je vidět na obrázku 11. Poté ohnu kořeny kolem dřevěné desky jako na obrázku 12. Poté jsem vytvořil kruh se stříbrným drátem že je navléknu a ohnu kořeny kolem prstenu, jak je vidět na obrázku 13, a postupně je po jednom utahuji. Posledním krokem je odstřihnout konce stříbrného drátu, které hodně trčí.

Krok 8: Elektrický obvod a mikrokontrolér

V posledním kroku jsem dal dohromady elektrický obvod. Mikrokontrolér ovládá LED diody RGB. Protože GPIO mikrokontroléru dodávají pouze 3,3 V, což nestačí na to, aby některé LED svítily jasně, připojil jsem mikrořadič k MOSFETům, které mohou přepínat diody LED se vstupním napětím mikrokontroléru, což je 5 V. (Místo toho z MOSFETů můžete také použít tranzistor, ale měl jsem MOSFETY ležet kolem z futer projektu, takže jsem je použil.) Některé LED však nemohou vydržet 5 V a různé barvy budou svítit různým jasem, když jsou aplikovány na stejné napětí z 5 V. Zde přicházejí odpory. Hodnoty odporů je třeba vypočítat pro každou barvu RGB LED podle datového listu a mohou se u různých výrobců lišit. Nebo můžete použít hodnoty uvedené ve schématu zapojení a vyzkoušet, zda vám hodnoty vyhovují. Pokud ne, můžete si trochu pohrát s hodnotami odporu zvyšováním a snižováním hodnot rezistorů, dokud všechny barvy nebudou zářit stejně jasně. Aby tlačítko fungovalo, musí existovat stahovací odpor, jinak může být tlačítko navždy detekováno jako stisknutí. V tomto případě má Wemos D1 mini interní výsuvné odpory, které lze aktivovat v kódu. Pokud to použitý mikrořadič nepodporuje, je zapotřebí externí stahovací odpor.

Po výběru hodnot odporu jsem všechny elektronické části spojil dohromady na prkénko. Pro připojení vodičů přicházejících ze stromu jsem použil samčí pinheadery na desce a samice na dráty, ale můžete je také pájet přímo na desku. Než vše propojíte a vložíte do květináče, měli byste flashovat program na mikrokontrolér. Připojil jsem soubor s kódem. Doufám, že jsem v kódu udělal dost komentářů, aby někdo pochopil, co se děje. Právě teď je kód velmi základní a v budoucnu do něj možná přidám funkce. Pokud tak učiním, zveřejním zde aktualizaci a pravděpodobně přesunu kód na github. Když strom připojíte, začne blikat červeně zeleně, modře a bíle a poté začne procházet barevným spektrem odstínů. Barevné režimy pak můžete změnit stisknutím tlačítka.

Kód nyní obsahuje 3 režimy:

• 0: Vypnuto
• 1: Duhový režim: Procházení barevným spektrem odstínů
• 2: Opravený barevný režim

Mezi režimy barev můžete přepínat podržením tlačítka déle než půl sekundy. Pokud je úspěšný, strom bude blikat bíle, kolikrát byl uveden před výše uvedeným režimem. V režimu fixních barev bude krátkým stisknutím tlačítka (méně než půl sekundy) procházet 7 různých barev definovaných v kódu. Pokud stisknutí tlačítka není přijato (krátké stisknutí tlačítka funguje pouze v režimu pevné barvy), strom bude blikat jako při prvním zapojení. Nebojte se změnit kód, jak uznáte za vhodné.

Krok 9: Užijte si to

Zbývá najít sladké místo pro váš nově vyrobený drátěný strom RGB-LED a užít si to. Celkově mi výroba tohoto stromu trvala asi 8–10 hodin rozložených na několik dní. Některé z časově náročnějších věcí, jako pletení a kroucení stříbrného drátu kolem větví, jsem udělal při sledování televize.

Možná se divíte, proč tam nejsou žádné obrázky stromu zářícího červeně. Je to jednoduše proto, že když píši tento návod, čekám na zásilku elektroniky, kterou potřebuji k sestavení ovladače. Kvůli tomu jsem pro obrázky použil ovladač z mého prvního RGB-LED stromu. LED diody ve stromu RGB-LED, které jsem založil na tomto návodu, však vyžadují nižší hodnoty odporu pro červené a červené světlo je proto velmi slabé.