درخت سیم RGB-LED: 9 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

من می خواهم درخت سیم RGB-LED خود را با شما به اشتراک بگذارم. یک روز عصر در کودکی به یاد ساختن درختان سیم افتادم. امروزه من واقعاً از ساخت پروژه های کوچک الکترونیکی با میکروکنترلرهای مشابه آردوینو ، به ویژه با LED ها لذت می برم. بنابراین با خودم فکر کردم ، چرا هر دو را با هم ترکیب نکنم و ایده درخت سیم LED به وجود آمد. ابتدا بررسی کردم ، آیا کسی قبلاً چنین کاری انجام داده است ، اما آنچه را که جستجو می کردم پیدا نکردم. من عمدتا می توانم درختان سیم LED را پیدا کنم که یک رنگ را نشان می دهند. از آنجا که من فکر می کنم LED های تک رنگ کمی خسته کننده هستند ، من می خواستم یک LED با RGB-LED داشته باشم تا بتوانم درخت سیم را در همه رنگهای رنگین کمان ظاهر کنم. بنابراین من شروع به ساختن خودم می کنم. نتیجه ای که در تصویر بالا مشاهده می کنید. درخت سیمی که من این دستورالعمل را بر اساس آن قرار دادم ، سومین درخت من است. امیدوارم از آموزش قابل قبول من لذت ببرید و من می توانم برای برخی از شما انگیزه ایجاد کنم که خودتان آن را بسازید.

تدارکات

برای خود پروژه فقط به چند منبع و ابزار نیاز دارید:

• 10 LED RGB (در صورت خرابی یکی از لوازم یدکی) ، یا در صورت تمایل بیشتر
• سیم مسی 0 ، 14 میلی متر مربع (یا ضخیم تر ، اما خیلی ضخیم نیست زیرا بافتن آن دشوار می شود) با 3 عایق رنگی متفاوت در حدود 5 متر در هر رنگ (تعداد LED ها x طول بین 40 تا 50 سانتی متر)
• سیم نقره 0 ، 6 میلی متر در حدود 15 متر (2 تا 3 برابر طول مورد نیاز هر رنگ)
• میکروکنترلر ، در مورد من Wemos D1 mini ، اما اساساً همه تا زمانی که در گلدان گل جا بگیرد کار خواهند کرد)
• منبع تغذیه (در مورد Wemos D1 mini هر شارژر میکرو USB کار می کند)
• 3 MOSFET یا ترانزیستور (من از n-channel Mosfets استفاده کردم اما اگر مدار را تنظیم کنید می توانید از کانال p نیز استفاده کنید)
• مقاومت در برابر مقادیر مختلف
• لوله کوچک کننده یا نوار برقی
• گلدان
• چسب گرم
• سنگ ها
• چوب های چوبی کوچک (به عنوان مثال چوب های موشک های سال نو)
• تخته چوبی نازک (برای مثال پایین جعبه های چوبی گاهی میوه ها فروخته می شوند)

اختیاری

• سرصفحه های پین (مرد و/یا زن)
• تخته نان

ابزارها

• آهن لحیم کاری
• سیم چین
• مته
• موچین (اختیاری)
• دست کمک (اختیاری)
• ابزار چرخش (اختیاری)

بیشتر موارد مورد نیاز در یکی از تصاویر بالا نشان داده شده است. می توانید آنها را در فروشگاه های سخت افزار ، فروشگاه های صنایع دستی یا آمازون تهیه کنید. برخی چیزها با این وجود می توانند رایگان باشند: سنگهایی که من از یک مزرعه نزدیک برداشتم. و تخته چوبی تا زمانی که جعبه میوه را بازیافت کردم ضایع بود.

مرحله 1: آماده سازی

اول ، مطمئن شوید که همه RGB-LED ها کار می کنند ، زیرا تعویض LED بعداً آزاردهنده است. برای آزمایش LED ها ، آنها را به منبع تغذیه با ولتاژ 3.3 تا 5 ولت متصل کنید. من از منبع تغذیه آزمایشگاهی تنظیم شده در 4 استفاده کردم. V. در صورت نداشتن می توانید از پین های ولتاژ روی برد میکروکنترلر یا باتری استفاده کنید. در صورت وجود آند RGB-LED ، آند (طولانی ترین پا) را وصل کنید ، تصویر 1 را به ولتاژ (یا "+") و یکی از پایه های باقی مانده را به زمین ("-") ببینید. اکنون LED باید یک رنگ روشن شود ، تصاویر 2 تا 4 را ببینید. اگر RGB-LED کاتدی مشترک دارید ، برعکس است. این کار را برای همه پاها معادل انجام دهید. رنگها و همه LED ها ممکن است متوجه شوید که با یک ولتاژ ثابت ، سه رنگ مختلف دارای روشنایی متفاوتی خواهند بود. ما باید بعداً آن را در نظر بگیریم.

در مرحله بعد ، تمام پاها را بجز آند معمولی RGB-LED قطع می کنید ، به طوری که تنها چند میلی متر باقی می ماند. من از فرورفتگی کوچکی که در اولین تصویر روی هر چهار پا مشاهده می کنید به عنوان جهت استفاده کردم ، تصویر 5 را ببینید.

حالا شما باید انتخاب کنید که سیم های مسی رنگی را برای درخت سیم ترکیب کنید. هنگام نوشتن این راهنما ، من سه درخت مختلف سیم RGB-LED را انجام دادم. بسته به رنگ گلدان گل ، رنگهای مختلف را ترکیب کردم. برای این یکی با گلدان سیاه رنگ از رنگ های قهوه ای ، زرد و سیاه استفاده کردم. هنگامی که تصمیم گرفتید از چه رنگهایی استفاده کنید ، می توانید سیم های مسی را به طول برش دهید ، تصویر 7. در مورد من ، آنها را به طول 50 سانتی متر برش دادم و درخت تا حدود 30 سانتی متر از گلدان گل بیرون آمد. هنگام بافتن کابل ها مقداری طول می کشد و مهمتر از همه ، برای اتصالات الکتریکی به مقداری طول نیاز دارید. بنابراین به عنوان یک قاعده کلی ، کابلها باید حداقل 15 - 20 سانتی متر بلندتر از ارتفاع مورد نظر برای درخت شما باشند. بسته به اندازه گلدان گل ، می توانید اندازه های مختلف را در اینجا انتخاب کنید.

برای اینکه ایده ای در مورد اندازه هایی که استفاده کردم داشته باشید:

درخت اول 20 سانتی متر در گلدان گل ارتفاع و قطر 10 سانتی متر داشت. سایزهای دیگر در گلدان گل با ارتفاع 12 سانتی متر و قطر 13 سانتی متر حدود 30 سانتی متر ارتفاع دارند.

مرحله 2: لحیم کردن سیم های مسی

برای لحیم کردن سیم های مسی به RGB-LED ها ، ابتدا باید انتهای هر سیم را در حدود 3-5 میلی متر بچسبانید و مقداری لحیم کاری روی آن قرار دهید. اگر از من مانند من استفاده می کنید ، مطمئن شوید که بافت های منفرد به هم پیچیده شده اند تا به هم نچسبند. از آنجا که فاصله کمی بین پایه LED ها وجود دارد و سیم ها نباید به یکدیگر دست بزنند. بسیار مهم است که رنگها همیشه به همان ترتیب روی LED لحیم شوند وگرنه اتصال LED ها بعداً به میکروکنترلر بسیار دشوار می شود.

در مرحله بعد می توانید سیم ها را به RGB-LED لحیم کنید. برای انجام این کار ، LED را با پای بلند شبهه دار ، آند یا کاتد معمولی ، به عنوان کمک کننده محکم کردم ، همانطور که در تصویر دوم مشاهده می کنید. این کار را برای همه LED ها تکرار کنید. با تکان دادن سیم های مسی از اتصال محکم خود اطمینان حاصل کنید.

مرحله 3: بافتن سیم های مسی

بعد از اینکه سیم های مسی را به LED ها لحیم کردید ، نوبت به آن می رسد. اگر نحوه بافتن را نمی دانید ، آموزش های زیادی در یوتیوب وجود دارد. فقط عبارت "3 strand braid" را جستجو کنید. برای بافتن سیم ها ، من دوباره از دست کمک برای نگه داشتن LED ها برای من استفاده کردم. در مورد من ، دست کمک اغلب هنگام بافتن به سمت من می لغزید ، بنابراین من آن را روی میز محکم می کردم. از آنجا که بافتن وقت گیر است ، من بیشتر آن را در حین تماشای برخی سریال های تلویزیونی انجام دادم. شما باید حدود 8-10 سانتی متر سیم مسی که بافته نشده است بگذارید. برای انجام این کار ، فقط سیم ها را گره بزنید وقتی به کوتاه ترین سیم به فاصله 8 سانتی متر نزدیک می شوید. برای تمام قطعات طول باقی مانده باید کم و بیش یکسان باشد.

مرحله 4: لحیم کردن سیم نقره ای و پیچاندن

حالا می توانید سیم نقره ای را به پای باقی مانده LED ها بچسبانید. برای انجام این کار ، ابتدا باید قطعه ای را برش دهید. طول قطعه باید دو برابر طول سیم های مسی به اضافه 20 سانتی متر باشد ، بسته به اینکه بعداً محکم آن را بچرخانید. اگر بیشتر از هر سانتیمتر پیچ و تاب می زنید ، به طول سیم بیشتری نسبت به پیچ کمتر در سانتی متر نیاز دارید. در مورد من این به معنی 120 سانتی متر در هر قطعه است. برای اطمینان از میزان نیاز خود ، ابتدا فقط یک قطعه را ببرید و طول آن را به خاطر بسپارید.

پس از آن سیم نقره ای را به نصف تا می کنید و یک حلقه در وسط ایجاد می کنید ، تصویر 1 را ببینید. سپس حلقه روی پای باقی مانده LED ، آند معمولی (یا کاتد) رانده می شود. برای سهولت در انجام این کار ، می توانید پا را کمی به سمت بالا خم کنید ، تصویر 2 را ببینید. مطمئن شوید که بین سیم نقره ای و ساق پا ارتباط خوبی وجود دارد. پس از آن می توانید قسمتی از ساق را که به بیرون چسبیده است برش دهید و شاید لبه های تیز همراه با برش را بکشید.

هنگامی که سیم نقره را در محل خود لحیم کردید ، می توانید چرخاندن آن را در اطراف سیمهای مسی بافته شده تا زمان ایجاد گره از مرحله قبل شروع کنید. سیم نقره ای باید به اندازه سیم های مسی باشد که در تصویر 5 مشاهده می کنید. قسمتی از سیم نقره ای که در پشت گره چسبیده است بعداً ریشه درخت سیم می شود. کوتاه بودن سیمهای نقره ای مهم نیست ، اما اکثر آنها باید به اندازه سیمهای مسی بلند باشند. بسته به نتیجه ، اکنون می توانید طول سیمهای نقره بعدی را که از طول سیم اول نشات گرفته است ، تنظیم کنید یا آن را همانطور که هست بگذارید. حالا این کار را برای تمام LED های باقیمانده تکرار کنید. در پایان شما یک بسته نرم افزاری از این "شاخه ها" دارید.

مرحله 5: مونتاژ درخت سیم

برای جمع آوری درخت سیم ابتدا همه شاخه ها را کنار هم قرار دهید به طوری که گره های انتهای قسمت بافته شده در کنار هم قرار بگیرند همانطور که در تصویر اول دیده می شود. به طور موقت آنها را با هم ثابت کنید و تقریباً درخت خود را همانطور که مناسب می دانید طراحی کنید. برای طراحی درخت ، من شاخه های مختلفی ایجاد کردم. برخی را همانطور که هستند ترک کردم و برخی دیگر را برای نمایندگی شاخه های شاخه زوج کردم. من شاخه هایی را که می خواستم به صورت جفت به صورت جفت با یک برش در نقطه ای که می خواستم آنها جدا شوند ، علامت گذاری کردم. سپس دوباره درخت سیم را برچیده و سیم نقره ای را دور شاخه ها قرار می دهم که به صورت جفت قرار بگیرند. سیم نقره ای تقریباً طول قبلی داشت ، در مورد من تقریباً 120 سانتی متر. آخرین مرحله این است که همه شاخه ها ، زوج و تک را با هم قرار داده و دوباره سیم نقره ای را از نقطه ای که همه آنها از هم جدا می شوند ، دور هم بچرخانید. این آخرین سیم نقره ای باید طولانی ترین باشد ، زیرا در حال حاضر قطر صندوق عقب بسیار بزرگ است. من 140 سانتی متر رفتم.

مرحله 6: مرتب سازی سیم ها و لحیم کردن اتصالات برق

اکنون که تنه درخت را به پایان رساندید ، زمان مرتب سازی سیم ها فرا رسیده است. با سیم های نقره ای شروع کنید زیرا آنها کمترین سیم ها هستند. ابتدا 3 تا 4 کوتاهترین سیمهای نقره ای را مستقیماً از تنه پایین بیاورید و آنها را به هم بچرخانید. سیمهای دیگر باید بیرون خم شوند و بعداً ریشه می شوند. سیمهای پیچ خورده ای را که از ته بیرون می آیند کوتاه کنید و به طول مساوی برسید و حداقل 2-3 سانتی متر از تنه درخت خارج شوید. سپس یک قطعه سیم کوتاه (برای مثال 10 سانتی متر) بردارید تا به سیم های نقره ای که از پایین درخت بیرون آمده اند لحیم شوید. سیم کشی نقره ای بعداً به ولتاژ مثبت متصل می شود. (به طور معمول در الکترونیک سیم قرمز مربوط به ولتاژ مثبت (یا Vin) و مشکی به منفی (یا GND) است. اما با LED های RGB معمولاً سیم قرمز را برای LED قرمز ذخیره می کنم ، بنابراین در این مورد ، من از سیم نارنجی به عنوان آن استفاده می کنم نزدیکترین رنگ به قرمز است.) یک طرف سیم را 1-2 سانتی متر بچسبانید و همانطور که در تصویر 4 دیده می شود سیمهای نقره ای را در قسمت پایین بچرخانید و آنها را در جای خود لحیم کنید.

در مرحله بعد ، مرتب سازی رنگ های مختلف سیم را با هم شروع کنید. طبق کوتاهترین قسمت ده را بلند کنید و همه آنها را برای 1 - 2 سانتیمتر بردارید و انتهای بریده شده را با هم بچرخانید. اکنون با اعمال ولتاژ مثبت به سیم کشی نقره ای و قطعات سیم خالی مسی ، دوباره LED ها را آزمایش کنید. به یاد داشته باشید که کدام یک از رنگهای شما با کدام نور قرمز ، سبز یا آبی مطابقت دارد. حالا سیم سبز را به سیمهای کنترل کننده LED های سبز و غیره بچسبانید ، مانند سیم کشی نقره ای در بند بالا. در آخرین مرحله مقداری لوله کوچک کننده یا نوار الکتریکی را روی سیمهای مسی برهنه قرار دهید تا از لمس و در نتیجه کوتاه شدن یکدیگر عایق شوند.

برای کنترل بعدی درخت سیم RGB-LED ، از یک سوئیچ استاندارد دکمه استفاده کردم. پای مورد نیاز سوئیچ دکمه را قطع کردم و در سیمهای باقی مانده به سیم لحیم شد. مطمئن شوید که از پاهای مناسب استفاده می کنید زیرا 2 پایه "اتصال" توسط "نوار پلاستیکی" در پایین سوئیچ به هم متصل شده اند.

مرحله 7: کاشت درخت

همانطور که در تصاویر مشاهده می کنید ، درخت داخل گلدان گل روی تکه ای از تخته چوبی کاشته شده و با سنگ احاطه شده است.

برای ساخت تخته چوبی ابتدا قطر داخلی گلدان را اندازه گیری کردم. سپس روی یک تکه مقوا یک دایره می کشم و آن را برش می دهم. سپس بررسی کردم ، اگر دایره مقوایی در عمق دلخواه گلدان گل قرار دارد و اگر نه ، آن را کمی کوچکتر برش دهید. هنگامی که راضی بودم ، شکل مقوا را روی تخته چوبی منتقل کردم و آن را برش دادم. برای تخته چوبی من از پایین یک جعبه چوبی نارنجی رنگ از سوپرمارکت محلی استفاده کردم. تخته چوبی نیاز به یک سوراخ در وسط با قطر 10 میلی متر دارد. برای نگه داشتن تخته چوبی در ارتفاع دلخواه ، 3 چوب کوچک از چوب قراضه ای که در اطراف دراز کشیده بودم اره کردم. در مورد من آنها 7 سانتی متر طول داشتند.

در مرحله بعد من یک سوراخ در پایین گلدان گل ایجاد کردم تا سیم برق را از آن عبور کنم و یک کانال برای کابل را با چند ابزار دوار به اندازه کافی عمیق کردم تا کابل من بتواند گلدان گل را صاف روی زمین بنشیند. در مرحله بعد مقداری چسب داغ روی دو سر چوبهایی که قبلاً اره کرده بودم گذاشتم و در گلدان گل گذاشتم و سه پایه ای برای نشستن تخته چوبی تشکیل داد.

حالا که می توان درخت را در گلدان گل قرار داد ، شروع به چیدمان سنگ ها در اطراف تنه درخت کردم. پوشاندن کامل تخته چوبی با درختان مهم نیست ، زیرا حتی زمانی که تنها نیم متر فاصله دارید ، واقعاً نمی توانید آن را در اعماق گلدان گل ببینید. مطمئن شوید که یک نقطه کوچک را باز گذاشته اید و می توانید کلید کنترل را برای کنترل LED ها قرار دهید و به آن برسید. وقتی از ظاهر راضی بودم ، با استفاده از چسب حرارتی سنگها را در جای خود چسباندم. پس از آن من دو سوراخ کوچک در کنار یکدیگر حفر کردم تا کابل هایی که به دکمه سوئیچ لحیم شده اند را اجرا کرده و کلید دکمه را در جای خود چسباندم.

آخرین مرحله طراحی ریشه ها است. برای انجام این کار ، 2 یا بیشتر سیمهای نقره ای را که به هم چسبیده و در فواصل مختلف جدا شده است ، پیچاندم ، همانطور که در تصویر 11 مشاهده می شود. سپس ریشه ها را مانند تابلوی 12 در اطراف تخته چوبی خم می کنم. سپس یک حلقه با سیم نقره ای شکل دادم. که روی آنها را می گذارم و ریشه ها را در اطراف حلقه خم می کنم ، همانطور که در تصویر 13 دیده می شود و آنها را یکی پس از دیگری محکم می کنم. آخرین مرحله این است که انتهای سیم نقره ای را که بسیار چسبیده اند برش دهید.

مرحله 8: مدار الکتریکی و میکروکنترلر

در مرحله آخر مدار الکتریکی را کنار هم قرار دادم. میکروکنترلر LED های RGB را کنترل می کند. از آنجا که GPIO های میکروکنترلر فقط 3.3 ولت را تامین می کنند ، که برای درخشش برخی از LED ها کافی نیست ، من میکروکنترلر را به MOSFET وصل کردم که می تواند LED ها را با ولتاژ ورودی میکروکنترلر که 5 ولت است تغییر دهد (در عوض از MOSFET ها ممکن است ترانزیستور استفاده کنید ، اما من MOSFETS را در یک پروژه بیرونی دراز کشیدم و از آنها استفاده کردم.) با این حال برخی از LED ها نمی توانند 5 ولت را تحمل کنند و رنگ های مختلف هنگامی که به یک ولتاژ یکسان اعمال می شوند درخشندگی متفاوتی خواهند داشت. از 5 V. این جایی است که مقاومتها وارد می شوند. مقادیر مقاومتها باید برای هر رنگ RGB-LED مطابق با Datasheet محاسبه شود و می تواند از سازنده به تولید کننده متفاوت باشد. یا فقط می توانید از مقادیر ارائه شده در نمودار مدار استفاده کنید و آزمایش کنید که آیا مقادیر برای شما کار می کند یا خیر. در غیر این صورت ، می توانید مقادیر مقاومت را با افزایش و کاهش مقادیر resitor کمی تمیز کنید تا همه رنگها به یک اندازه روشن شوند. برای کارکرد دکمه ، باید یک مقاومت کششی وجود داشته باشد وگرنه دکمه به عنوان فشار برای همیشه تشخیص داده می شود. در این حالت Wemos D1 mini دارای مقاومت های کششی داخلی است که می توانند در کد فعال شوند. اگر میکروکنترلر مورد استفاده از آن پشتیبانی نمی کند ، یک مقاومت کشش خارجی مورد نیاز است.

پس از انتخاب مقادیر مقاومت ، تمام قطعات الکترونیکی را روی یک تخته نان لحیم کردم. برای اتصال سیمهایی که از درخت می آیند ، از سر سنجاق های مردانه روی تخته و سیمهای زنانه روی سیمها استفاده کردم ، اما شما همچنین می توانید آنها را مستقیماً به تخته بچسبانید. قبل از اتصال همه چیز به یکدیگر و قرار دادن آن در گلدان ، باید برنامه را روی میکروکنترلر فلش کنید. فایل کد رو ضمیمه کردم امیدوارم به اندازه کافی در کد نظر داده باشم تا هر کس بفهمد چه خبر است. در حال حاضر ، کد بسیار اساسی است و ممکن است در آینده ویژگی هایی به آن اضافه کنم. اگر این کار را انجام دهم ، یک به روز رسانی در اینجا ارسال می کنم و احتمالاً کد را به github منتقل می کنم. هنگامی که درخت را به برق وصل می کنید ، به رنگ قرمز قرمز ، آبی و سفید چشمک می زند و سپس در طیف رنگی رنگ شروع به گردش می کند. شما می توانید با فشار دادن دکمه ها ، رنگ لباس را تغییر دهید.

در حال حاضر ، کد شامل 3 حالت است:

• 0: خاموش
• 1: حالت رنگین کمان: دوچرخه سواری در طیف رنگی رنگ
• 2: حالت رنگ ثابت

با نگه داشتن دکمه برای بیش از نیم ثانیه می توانید بین colormode ها جابجا شوید. در صورت موفقیت آمیز بودن درخت ، تعداد دفعاتی که قبل از حالت بالا ذکر شده سفید می شود. در حالت رنگ ثابت ، یک دکمه کوتاه (کمتر از نیم ثانیه) 7 رنگ مختلف را که در کد تعریف شده است ، دور می زند. اگر فشار دکمه پذیرفته نشود (فشار کوتاه دکمه فقط در حالت رنگ ثابت ثابت کار می کند) درخت همانطور که برای اولین بار به برق وصل شد چشمک می زند. در صورت تمایل کد را تغییر دهید.

مرحله نهم: لذت ببرید

کاری که باید انجام دهید این است که یک نقطه شیرین برای درخت سیم RGB-LED تازه ساخته شده خود پیدا کنید و از آن لذت ببرید. روی هم رفته ساخت این درخت حدود 8 تا 10 ساعت طول کشید تا در چند روز پخش شود. برخی از کارهای زمان بر تر مانند بافتن و پیچاندن سیم نقره ای دور شاخه هایی که هنگام تماشای تلویزیون انجام می دادم.

شاید تعجب کنید که چرا هیچ عکسی از درخت که قرمز می درخشد وجود ندارد. این به این دلیل است که هنگام نوشتن این دستورالعمل منتظر محموله لوازم الکترونیکی هستم که برای جمع آوری کنترلر نیاز دارم. به همین دلیل از کنترلر اولین درخت RGB-LED برای تصاویر استفاده کردم. با این حال ، LED های درخت RGB-LED این دستورالعمل ها را بر اساس نیازهای مقاومت کمتری برای رنگ قرمز تنظیم کردم و بنابراین نور قرمز بسیار کم است.