Vánoční hvězda s programovatelnými LED diodami: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Chtěl jsem letos něco jiného pro svůj venkovní vánoční displej, a tak jsem se rozhodl koupit řetězec RGB programovatelných LED diod (někdy se jim říká neopixel LED) a vytvořit vánoční hvězdu. Tyto LED diody lze individuálně naprogramovat na barvu a jas pouze pomocí jednoho ovládacího vodiče.

Krok 1: Materiál

WS2811 difuzní digitální RGB LED řetězec (5V)

Deska Arduino (existuje mnoho zdrojů)

FastLED knihovna Arduino

+5 V DC napájení (500 ma nebo více-může být „typ bradavice“)

Napájecí kabel rozdělovače

3vodičový napájecí/ovládací kabel

Sestava 3kolíkového konektoru JST SM samec

Smršťovací bužírka (3 kusy 3/16 průměr, 1 palec dlouhý)

Vodotěsný plastový box

2 ‘x 2‘x ¼ “překližka

2 'x 2' kus lepenky (volitelně)

Vnější nátěr

Čistá balicí páska (nebo čistá páska GorillaTM)

Šrot na polici elektroniky (volitelně)

Lepidlo na dřevo (volitelně)

Ided”pletené lano (volitelně)

Parcord (volitelně)

Venkovní světelné klipy CommandTM (volitelné - našel jsem je na Walmartu)

Stanové sázky (volitelně)

Krok 2: Nástroje

Počítač k programování Arduina

Elektrická vrtačka nebo vrtačka

12 mm vrták

Pila na dřevo s jemnými zuby (použil jsem přímočarou pilu)

Tepelná pistole, zapalovač nebo zápalky pro smršťovací hadičky

Awl nebo Icepick

Smirkový papír

Elektrická bruska (volitelně)

Krok 3: Proces vytváření hvězd

Chtěl jsem, aby se moje hvězda vešla na 24palcový čtvercový kus překližky, a tak jsem chtěl, aby nejširší rozměr nebyl větší než 24 palců. Horní úhel špičkového trojúhelníku je 36 °. Další dva úhly jsou 72 °.

Chtěl jsem, aby světelný obrazec ve hvězdě byl co největší, a tak jsem plánoval, že body hvězdy nedosáhnou úplného vrcholu. Každá noha hvězdy je identická, proto jsem vypočítal rozměry jedné nohy podle obrázku zde.

Potom jsem vytiskl pět kopií vzoru a pokračoval v rozložení hvězdy na lepenku.

Protože má můj LED řetězec 50 LED, potřeboval jsem pět na každou nohu rovnoměrně rozmístěných. Délka jedné nohy (z výkresu) je 8,125 palce ÷ 5 = 1,625 palce (1-5/8”). Protože jsem měl ve Visiu nakreslený hvězdný bod, označil jsem každé umístění LED na vzoru Visio, abych nemusel měřit na rozložení kartonu. Kliknutím na odkaz na konci této části zobrazíte vzor hvězdného bodu v plné velikosti. POZNÁMKA: Pokud tištěný vzor neměří, jak je uvedeno, bude pravděpodobně nutné upravit nastavení okraje vaší tiskárny. Moje jsem nastavil na 0,15 palce na všechny strany.

Dále jsem nalepil lepenku na vršek překližky a v každém místě LED děroval skrz lepenku do překližky. Musel jsem použít docela dost tlaku, abych do překližky dostal dostatečně hluboké značky, abych je viděl (možná proto, že moje šídlo potřebuje nabroušení).

Samozřejmě můžete obejít lepenkový vzor a provést rozložení přímo na překližce, pokud vám to vyhovuje a jste si jisti, že nezničíte dokonale dobrý kus překližky.

Odstranil jsem lepenkovou šablonu a měřil kolmo asi ¾ palce od linie vrtání LED celou cestu kolem hvězdy, abych získal čáru výřezu. Poznámka: Řezná čára na fotografii je zobrazena na lepence, protože v době, kdy jsem se rozhodl vytvořit tento Instructable, jsem již dokončil hvězdu.

Poté, co jsem hvězdu vystřihl, jsem zbrousil všechny povrchy a nanesl dvě vrstvy akrylátového exteriérového základního nátěru a dvě finální vrstvy akrylátového exteriérového domu. Maloval jsem před vrtáním otvorů, abych se nedostal do otvorů.

Otvory pro LED jsem vyvrtal na každém místě, které jsem označil, pomocí 12 mm vrtáku, ale otvory byly mírně poddimenzované, takže jsem se musel vrátit a „vyhladit“každý otvor nakloněním vrtáku kruhovým způsobem. Je možné, že ½”vrták bude mít ideální velikost. Doporučuji vám, abyste to zkusili na kousku dřeva a zjistili, jak dobře to funguje. LED diody musí být dostatečně přiléhavé k překližce, aby se zabránilo jejich vypadnutí. Po vrtání jsem se vrátil malým štětcem a namaloval místa, kde vrták trhal překližku. I když jsem vrtal se zálohou, stále jsem měl nějaké slzení.

Na úvodní fotografii můžete vidět, že body na mé hvězdě nejsou všechny totožné. Je to kvůli malé chybě při měření a výpočtu velikosti hvězdy, ale ve skutečnosti na tom nezáleží. Nikdo to nikdy nezmínil a samozřejmě to není v noci vidět.

K bodům hvězdy směřujícím dolů jsem přidal malé kousky masivního dřeva o tloušťce 3/8”, abych mohl přidat několik šroubových ok, abych mi umožnil ukotvit hvězdu, aby nepřekážela, protože žiji v Oklahomě, kde„ vítr zametá po rovině “.

Svou hvězdu jsem zavěsil mezi dva velké stromy na mém předním dvoře. K zadní části hvězdy jsem připevnil dva venkovní světelné klipy 3M CommandTM a omotal je přes ¼”lano, které jsem navlékl mezi stromy.

Špičky hvězdy směřující dolů jsem ukotvil k zemi pomocí stanových kůlů a paracordu. Uvažoval jsem o montáži hvězdy do štítu nad mojí garáží, ale montáž elektroniky na to místo pro mě byla problematická.

Krok 4: Programování LED diod

K ovládání LED lze použít jakýkoli mikrořadič, ale s Arduinem jsem si hrál už několik let, takže jsem šel touto cestou. Jsem bývalý elektronický inženýr, ale nejsem moc programátor, takže jsem byl nadšený, že jsem našel knihovnu FastLED, díky níž je programování LED hračkou. AdaFruit má také podobnou knihovnu, ale předtím jsem to objevil ve FastLED. Nemám proto žádný názor na to, která knihovna je lepší.

Zvažoval jsem různé nápady světelných vzorů, ale rozhodl jsem se pro jednoduché zeslabení/vyblednutí se změnami barev v každém cyklu pro mou hvězdu. Zjistil jsem, že ve tmě byly LED diody příliš jasné na požadovaný efekt, a tak jsem nastavil maximální úroveň jasu na 36. LED diody jsou při přímém pohledu VELMI jasné, protože jsou umístěny v tomto projektu.

Pokud nejste obeznámeni s mikrokontrolérem Arduino, existuje několik velmi informativních pokynů pro začátečníky. Doporučil bych, abyste si je vyzkoušeli a seznámili se s programováním Arduino, než se pokusíte o podobný projekt. Stačí vyhledat Arduino na webu Instructable.

Kliknutím na odkaz níže zobrazíte skicu Arduina, kterou jsem napsal pro svoji hvězdu.

Krok 5: Napájení Arduina a LED diod

Už jsem měl napájecí zdroj 10A, +5V DC. To je pro tento projekt přehnané, ale proč kupovat další napájecí zdroj? Použil jsem kabel rozdělovače napájení v seznamu dílů, abych ze zdroje získal energii jak pro LED řetězec, tak pro desku Arduino. POZNÁMKA: Řetězce LED se dodávají v 5V i 12V variantách. Pokud zvolíte LED diody 12V, budete muset buď použít samostatný napájecí zdroj pro desku Arduino, nebo použít reduktor napětí DC-DC (nebo pro ty, kteří mají více zkušeností s elektronikou, lineární regulátor), abyste redukovali Arduino napájecí napětí na 5V až 9V DC.

Pro napájecí a řídicí kabely v konečné instalaci jsem použil 3vodičový „vodič termostatu“, který jsem našel v Lowe’s. Dva vodiče pro napájení a jeden vodič pro řídicí signál. Není úžasné, že barvu a jas 50 LED diod lze ovládat JEDNÝM drátem ?! Jako elektronický inženýr plně chápu, jak to funguje, ale stále na mě velmi zapůsobil.

Napájecí/ovládací vodič musí být zakončen 3kolíkovou svorkou JST. Pájel jsem vodiče sestavy svorek na 3vodičové kabelové dráty a spoje zakryl teplem smrštitelnou bužírkou. Elektrická páska by fungovala ve špetce, ale nepůsobí dobře. Pokud je to možné, vyhýbám se tomu.

Krok 6: Ochrana elektroniky

Deska Arduino a napájecí zdroj samozřejmě nejsou odolné proti povětrnostním vlivům, takže je třeba je chránit. Použil jsem „jednorázový“plastový box na skladování potravin. Na podporu krabice jsem postavil malou polici, kterou jsem také namaloval, jak je popsáno u hvězdy, a přišrouboval ji k jednomu ze stromů. Vyvrtal jsem otvor na boku krabice poblíž dna. Potom jsem odřízl štěrbinu z otvoru do horní části krabice, abych zasunul dráty dolů do otvoru. Poté, co byly dráty na svém místě, použil jsem čirou pásku uvnitř i vně krabice k utěsnění štěrbiny. Samotný otvor nemusí být zcela utěsněn, pokud budete dodržovat následující poznámku.

POZNÁMKA: Otvor pro napájecí kabel a napájecí/ovládací vodič k LED diodám musí být umístěn tak, aby se do boxu nedostala voda. Vložte díru do spodní části krabice a vytvořte smyčku s dráty, aby voda z vodičů odkapávala, místo aby sledovala drát do krabice.

Vedl jsem napájecí/ovládací drát z krabice k hvězdě podél ¼”lana, ze kterého byla hvězda zavěšena, pomocí zipů k upevnění drátu k lanu.

Krok 7: Podívejte se na to v akci

Zde je video mé hvězdy, když byla venku úplná tma. Líbí se mi klidný efekt blednoucích barev.