یک ستاره کریسمس با LED های قابل برنامه ریزی: 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

من امسال چیزی متفاوت برای نمایش کریسمس در فضای باز می خواستم ، بنابراین تصمیم گرفتم یک سری LED های قابل برنامه ریزی RGB (گاهی اوقات LED های نئوپیکسلی) بخرم و یک ستاره کریسمس ایجاد کنم. این LEDS می تواند به تنهایی برای رنگ و روشنایی تنها با یک سیم کنترل برنامه ریزی شود.

مرحله 1: مواد

WS2811 رشته LED RGB دیجیتال منتشر (5V)

برد آردوینو (منابع زیادی وجود دارد)

کتابخانه FastLED آردوینو

منبع تغذیه +5 ولت DC (500 متر یا بیشتر-می تواند "نوع زگیل دیواری" باشد)

کابل تقسیم برق

3 سیم برق/کابل کنترل

مونتاژ اتصال دهنده مردانه 3 پین JST SM

لوله های کوچک کننده حرارتی (3 قطر قطر 3/16 ، طول 1 اینچ)

جعبه پلاستیکی ضد آب

تخته سه لا 2 در 2 در 2 اینچ

مقوا 2 در 2 در 2 (اختیاری)

رنگ بیرونی

نوار بسته بندی شفاف (یا نوار شفاف GorillaTM)

چوب قراضه برای قفسه لوازم الکترونیکی (اختیاری)

چسب چوب (اختیاری)

ro طناب بافته (اختیاری)

پارکورد (اختیاری)

کلیپ های نور فضای باز CommandTM (اختیاری - آنها را در Walmart پیدا کردم)

سهام چادر (اختیاری)

مرحله 2: ابزارها

کامپیوتر برای برنامه نویسی آردوینو

مته برقی یا پرس مته

مته 12 میلی متری

اره چوبی با دندان زیبا (من از اره مویی استفاده کردم)

تفنگ حرارتی ، فندک یا کبریت برای لوله های جمع کننده

چادر یا یخچال

سمباده

ساندرو برقی (اختیاری)

مرحله 3: فرآیند ساخت ستاره

من می خواستم ستاره من روی یک تخته سه لا مربع 24 اینچی قرار بگیرد ، بنابراین می خواستم وسیع ترین ابعاد آن 24 اینچ بیشتر نباشد. زاویه بالای مثلث نوک 36 درجه است. دو زاویه دیگر 72 درجه است.

من می خواستم الگوی نور در ستاره تا آنجا که ممکن است بزرگ باشد ، بنابراین برنامه ریزی کردم که نقاط ستاره به یک اوج کامل نرسد. هر پای یک ستاره یکسان است ، بنابراین من اندازه یک پا را همانطور که در نقاشی نشان داده شده است محاسبه کردم.

سپس پنج نسخه از الگو را چاپ کردم و طرح ستاره را روی مقوا انجام دادم.

از آنجا که سیم LED من دارای 50 LED است ، به هر پنج پا نیاز داشتم که فاصله مساوی داشته باشد. طول یک پا (از نقاشی) 8.125 اینچ ÷ 5 = 1.625 اینچ (1-5/8 اینچ) است. از آنجا که نقطه ستاره را در Visio رسم کرده بودم ، هر مکان LED را روی الگوی Visio علامت گذاری کردم تا از اندازه گیری روی طرح مقوایی اجتناب کنم. برای مشاهده الگوی نقطه ستاره در اندازه کامل روی پیوند انتهای این بخش کلیک کنید. توجه: اگر الگوی چاپ شده مطابق تصویر اندازه گیری نمی شود ، ممکن است مجبور باشید تنظیمات حاشیه چاپگر خود را تنظیم کنید. من معدن را برای 0.15 اینچ از هر طرف تنظیم کردم.

بعد ، مقوا را روی تکه تخته سه لا چسباندم و در هر مکان LED یک تکه چوبی را از طریق مقوا به تخته سه لا کوبیدم. من مجبور بودم از فشار زیادی استفاده کنم تا علائم تخته سه لا را به اندازه کافی عمیق کنم تا بتوانم آنها را ببینم (شاید به این دلیل که چوب من نیاز به تیز کردن دارد).

البته اگر می توانید از این فرایند راحت باشید و مطمئن باشید که یک تخته سه لا کاملاً خوب را از بین نخواهید برد ، می توانید الگوی مقوایی را دور بزنید و طرح را مستقیماً روی تخته سه لا انجام دهید.

من الگوی مقوایی را برداشته و عمود بر اینچ را در حدود ¾ اینچ از خط مته LED دور تا دور ستاره اندازه گیری کردم تا خط برش من بدست آید. توجه: خط برش در عکس روی مقوا نشان داده می شود زیرا زمانی که تصمیم گرفتم این دستورالعمل را تهیه کنم ، ستاره را قبلاً تکمیل کرده بودم.

بعد از اینکه ستاره را بریدم ، تمام سطوح را سنباده زنی کردم و دو لایه پرایمر اکریلیک بیرونی و دو لایه رنگ اکریلیک نمای بیرونی خانه را بکار بردم. من قبل از سوراخکاری رنگ آمیزی کردم تا از وارد شدن رنگ به داخل سوراخ ها جلوگیری کنم.

من سوراخ های LED ها را در هر مکانی که مشخص کرده بودم با استفاده از مته 12 میلی متری حفر می کردم ، اما سوراخ ها کمی کوچکتر بودند ، بنابراین مجبور شدم به عقب برگردم و با زاویه دادن مته به شکل دایره ای ، هر سوراخ را "ورق بزنم". ممکن است یک مته ½”اندازه مناسب باشد. من به شما توصیه می کنم آن را روی یک تکه چوب ضایعاتی امتحان کنید و ببینید چقدر خوب کار می کند. چراغ های LED باید به خوبی در تخته سه لا قرار بگیرند تا از افتادن آنها جلوگیری شود. پس از حفاری ، با یک برس کوچک برگشتم و جاهایی را نقاشی کردم که مته تخته سه لا را پاره کرد. با وجود اینکه با یک نسخه پشتیبان حفاری کردم ، باز هم اشکم در آمد.

در عکس مقدمه می بینید که نقاط روی ستاره من همه یکسان نیستند. این به دلیل خطای جزئی در اندازه گیری و محاسبه اندازه ستاره است ، اما واقعاً تفاوتی نمی کند. هیچ کس تا به حال به آن اشاره نکرده است و البته در شب قابل مشاهده نیست.

من تکه های کوچکی از چوب جامد به ضخامت 3/8 اینچ را به نقاط پایین ستاره اضافه کردم تا بتوانم چند چشم پیچ به آن اضافه کنم تا به من اجازه بدهم ستاره را لنگر بزنم تا از وزیدن آن جلوگیری کند زیرا من در اوکلاهما زندگی می کنم. می آید و دشت را جارو می کند ».

ستاره ام را بین دو درخت بزرگ در حیاط جلویی ام معلق کردم. من دو گیره روشنایی 3M CommandTM Outdoor Light را به پشت ستاره وصل کردم و آنها را روی طنابی ¼ اینچی که بین درختان کشیده بودم حلقه کردم.

من با استفاده از چوب های چادر و پاراکورد ، نکات پایین اشاره ستاره را به زمین متصل کردم. من تصمیم گرفتم ستاره را در شیروانی روی گاراژ خود نصب کنم ، اما نصب جعبه لوازم الکترونیکی در آن مکان برای من مشکل ساز بود.

مرحله 4: برنامه نویسی LED ها

برای کنترل LED ها می توان از هر میکروکنترلری استفاده کرد ، اما من چند سالی است که با آردوینو بازی می کنم ، بنابراین آن مسیر را طی کردم. من یک مهندس بازنشسته الکترونیک هستم ، اما زیاد برنامه نویس نیستم ، بنابراین از پیدا کردن کتابخانه FastLED ، که برنامه نویسی LED ها را نسیم می کند ، بسیار خوشحال شدم. AdaFruit نیز دارای یک کتابخانه مشابه است ، اما من قبل از کشف آن به FastLED مشغول بودم. بنابراین من نظری ندارم که کدام کتابخانه بهتر است.

من ایده های مختلفی را در مورد الگوی نور در نظر گرفتم ، اما تصمیم گرفتم که در هر چرخه برای ستاره ام ، تغییر رنگ/محو شدن ساده ای را انجام دهم. دریافتم که در تاریکی ، LED ها برای جلوه ای که می خواستم بسیار روشن بودند ، بنابراین حداکثر میزان روشنایی را روی 36 تنظیم کردم. چراغ های LED هنگامی که مستقیماً مشاهده می شوند بسیار روشن هستند ، زیرا در این پروژه قرار دارند.

اگر با میکرو کنترلر آردوینو آشنایی ندارید ، چند دستورالعمل آموزنده برای مبتدیان وجود دارد. توصیه می کنم قبل از انجام چنین پروژه ای آنها را بررسی کرده و با برنامه نویسی آردوینو آشنا شوید. کافی است در وب سایت Instructable برای آردوینو جستجو کنید.

برای مشاهده طرح آردوینو که برای ستاره خود نوشتم ، روی پیوند زیر کلیک کنید.

مرحله 5: تغذیه آردوینو و LED ها

من قبلاً منبع تغذیه 10A ، +5V DC داشتم. این برای این پروژه بسیار زیاد است ، اما چرا منبع تغذیه دیگری بخریم؟ من از کابل تقسیم کننده قدرت در لیست قطعات استفاده کردم تا از منبع تغذیه هر دو سیم LED و برد آردوینو را دریافت کنم. توجه: سیم های LED در دو نوع 5 ولت و 12 ولت عرضه می شوند. اگر LED های 12 ولت را انتخاب می کنید ، باید از منبع تغذیه جداگانه برای برد Arduino استفاده کنید ، یا از مبدل ولتاژ DC-DC (یا کسانی که در زمینه الکترونیک ، تنظیم کننده خطی تجربه بیشتری دارند) برای کاهش آردوینو استفاده کنید. ولتاژ تغذیه 5V تا 9V DC

برای سیم کشی برق و کنترل در نصب نهایی ، از "سیم ترموستات" 3 هادی که در Lowe پیدا کردم استفاده کردم. دو سیم برای تغذیه و یک سیم برای سیگنال کنترل. آیا شگفت انگیز نیست که رنگ و روشنایی 50 LED را می توان با یک سیم کنترل کرد ؟! به عنوان یک مهندس الکترونیک ، من کاملاً نحوه کار آن را درک می کنم ، اما هنوز بسیار تحت تأثیر قرار گرفته ام.

سیم برق/کنترل باید با پایانه JST 3 پین خاتمه یابد. سیمهای مونتاژ ترمینال را به سیمهای کابل 3 هادی لحیم کردم و اتصالات را با لوله های کوچک کننده حرارتی پوشاندم. نوار برقی می تواند کمی کار کند ، اما هوا خوب نیست. در صورت امکان از آن اجتناب می کنم.

مرحله 6: حفاظت از وسایل الکترونیکی

البته برد آردوینو و منبع تغذیه ضد آب نیستند ، بنابراین باید محافظت شوند. من از یک جعبه پلاستیکی "یکبار مصرف" برای نگهداری مواد غذایی استفاده کردم. برای حمایت از جعبه ، من یک قفسه کوچک ساختم که آن را همانطور که برای ستاره توصیف شده بود ، رنگ آمیزی کردم و آن را روی یکی از درختان پیچ کردم. من یک سوراخ در کنار جعبه نزدیک به پایین ایجاد کردم. سپس شکافی را از سوراخ به بالای جعبه برش می دهم تا سیم ها به پایین سوراخ شوند. بعد از اینکه سیم ها در جای خود قرار گرفتند ، از نوار شفاف داخل و خارج جعبه برای بستن شکاف استفاده کردم. اگر نکته زیر را رعایت کنید ، لازم نیست که خود سوراخ کاملاً بسته شود.

توجه: دهانه سیم برق و سیم برق/کنترل LED ها باید طوری قرار گیرد که آب به جعبه راه پیدا نکند. سوراخ را در انتهای جعبه قرار دهید و با سیم ها یک حلقه ایجاد کنید تا آب روی سیم ها به جای اینکه سیم را داخل جعبه قرار دهید ، چکه کند.

من سیم برق/کنترل را از جعبه به سمت ستاره در امتداد طناب ¼”که ستاره از آن معلق بود ، با استفاده از بندهای زیپ برای محکم کردن سیم به طناب ، حرکت دادم.

مرحله 7: آن را در عمل ببینید

در اینجا ویدئویی از ستاره من وجود دارد وقتی بیرون کاملاً تاریک بود. من از اثر آرام رنگهای محو شده خوشم می آید.