Ngôi sao Giáng sinh với đèn LED có thể lập trình: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Tôi muốn một cái gì đó khác biệt cho màn hình Giáng sinh ngoài trời của mình năm nay, vì vậy tôi quyết định mua một chuỗi đèn LED có thể lập trình RGB (đôi khi được gọi là đèn LED neopixel) và tạo ra một Ngôi sao Giáng sinh. Các đèn LED này có thể được lập trình riêng cho màu sắc và độ sáng chỉ với một dây điều khiển.

Bước 1: Vật liệu

Chuỗi LED RGB kỹ thuật số khuếch tán WS2811 (5V)

Bảng Arduino (có NHIỀU nguồn)

Thư viện FastLED Arduino

Nguồn điện + 5V DC (500 ma hoặc lớn hơn-có thể là “loại ổ cắm trên tường”)

Cáp bộ chia điện

3 dây nguồn / cáp điều khiển

Cụm đầu nối nam JST SM 3 chân

Ống co nhiệt (3 miếng đường kính 3/16, dài 1 inch)

Hộp nhựa chống thấm

Ván ép 2’x 2’ x ¼”

Mảnh bìa cứng 2 'x 2' (tùy chọn)

Sơn ngoại thất

Băng đóng gói rõ ràng (hoặc băng GorillaTM rõ ràng)

Gỗ phế liệu làm kệ điện tử (tùy chọn)

Keo dán gỗ (tùy chọn)

¼”dây bện (tùy chọn)

Parcord (tùy chọn)

Các Clip ánh sáng ngoài trời CommandTM (tùy chọn - tôi tìm thấy chúng ở Walmart)

Cọc lều (tùy chọn)

Bước 2: Công cụ

Máy tính để lập trình Arduino

Máy khoan động lực hoặc máy khoan

Mũi khoan 12 mm

Cưa gỗ răng mịn (tôi đã sử dụng máy cưa lọng)

Súng nhiệt, bật lửa hoặc diêm để co ống

Awl hoặc icepick

Giấy nhám

Máy chà nhám điện (tùy chọn)

Bước 3: Quy trình xây dựng ngôi sao

Tôi muốn ngôi sao của mình vừa vặn trên một miếng ván ép vuông 24 inch, vì vậy tôi muốn kích thước rộng nhất không được lớn hơn 24 inch. Góc đỉnh của tam giác nhọn là 36 °. Hai góc còn lại là 72 °.

Tôi muốn vân sáng trong ngôi sao càng lớn càng tốt, vì vậy tôi đã lên kế hoạch để các điểm của ngôi sao không xuất hiện trên đỉnh hoàn chỉnh. Mỗi chân của một ngôi sao là giống hệt nhau, vì vậy tôi đã tính toán kích thước của một chân như thể hiện trong hình vẽ ở đây.

Sau đó, tôi in ra năm bản sao của mẫu và tiến hành bố trí ngôi sao trên bìa cứng.

Vì chuỗi đèn LED của tôi có 50 đèn LED, nên tôi cần 5 đèn trên mỗi chân cách đều nhau. Chiều dài của một chân (từ hình vẽ) là 8,125 inch ÷ 5 = 1,625 inch (1-5 / 8”). Vì tôi đã vẽ điểm sao trong Visio, tôi đã đánh dấu từng vị trí đèn LED trên mẫu Visio để tránh phải đo trên bố cục bìa cứng. Nhấp vào liên kết ở cuối phần này để xem mẫu điểm ngôi sao kích thước đầy đủ. LƯU Ý: Nếu mẫu in không đo được như được chỉ ra, bạn có thể phải điều chỉnh cài đặt lề của máy in của mình. Tôi đặt của tôi là 0,15 inch ở tất cả các bên.

Tiếp theo, tôi dán bìa cứng lên trên miếng ván ép và đục một cái dùi xuyên qua bìa cứng vào ván ép ở mỗi vị trí đèn LED. Tôi đã phải sử dụng khá nhiều áp lực để có được các vết đủ sâu trong ván ép để có thể nhìn thấy chúng (có lẽ vì dùi của tôi cần được mài sắc).

Tất nhiên, bạn có thể bỏ qua mẫu bìa cứng và thực hiện bố cục trực tiếp trên ván ép nếu bạn cảm thấy thoải mái với quy trình này và tự tin rằng bạn sẽ không phá hủy một tấm ván ép hoàn toàn tốt.

Tôi gỡ bỏ mẫu bìa cứng và đo vuông góc khoảng ¾-inch từ đường khoan LED xung quanh ngôi sao để có được đường cắt của tôi. Lưu ý: Đường cắt trong bức ảnh được hiển thị trên bìa cứng vì vào thời điểm tôi quyết định thực hiện cuốn Sách hướng dẫn này, tôi đã hoàn thành ngôi sao.

Sau khi cắt bỏ ngôi sao, tôi chà nhám tất cả các bề mặt và sơn hai lớp sơn lót ngoại thất acrylic và hai lớp sơn phủ hoàn thiện của sơn nhà ngoại thất acrylic. Tôi sơn trước khi khoan lỗ để tránh sơn vào bên trong lỗ.

Tôi khoan các lỗ cho đèn LED tại mỗi vị trí mà tôi đã đánh dấu bằng cách sử dụng mũi khoan 12 mm, nhưng các lỗ này hơi nhỏ hơn, vì vậy tôi phải quay lại và "khoét tường" từng lỗ bằng cách đặt mũi khoan theo hình tròn. Có thể mũi khoan ½”sẽ là kích thước hoàn hảo. Tôi khuyên bạn nên thử điều đó trên một mảnh gỗ vụn và xem nó hoạt động tốt như thế nào. Các đèn LED phải khá vừa khít với ván ép để ngăn chúng rơi ra ngoài. Sau khi khoan, tôi quay lại với một cây cọ nhỏ và sơn những chỗ mà mũi khoan đã xé tấm ván ép. Mặc dù tôi đã khoan với một bản sao lưu, nhưng tôi vẫn bị rách một chút.

Bạn có thể thấy trong bức ảnh giới thiệu rằng các điểm trên ngôi sao của tôi không phải tất cả đều giống nhau. Đó là do một chút sai sót trong việc đo lường và tính toán kích thước ngôi sao, nhưng nó thực sự không tạo ra sự khác biệt. Không ai đã từng đề cập đến nó và tất nhiên nó không thể nhìn thấy vào ban đêm.

Tôi đã thêm những miếng gỗ nhỏ dày 3/8”vào các điểm hướng xuống của ngôi sao để tôi có thể thêm một số mắt vít để cho phép tôi neo ngôi sao để giữ cho nó không thổi xung quanh vì tôi sống ở Oklahoma, nơi có“gió đến quét xuống đồng bằng”.

Tôi treo ngôi sao của mình giữa hai cái cây lớn ở sân trước của tôi. Tôi gắn hai Kẹp ánh sáng ngoài trời 3M CommandTM vào mặt sau của ngôi sao và vòng chúng qua một sợi dây ¼”mà tôi đã xâu lại giữa những cái cây.

Tôi cố định các đỉnh hướng xuống của ngôi sao xuống đất bằng cách sử dụng cọc lều và paracord. Tôi đã cân nhắc việc gắn ngôi sao ở đầu hồi qua nhà để xe của mình, nhưng việc gắn hộp điện tử ở vị trí đó là vấn đề đối với tôi.

Bước 4: Lập trình đèn LED

Bất kỳ bộ điều khiển vi mô nào cũng có thể được sử dụng để điều khiển đèn LED, nhưng tôi đã chơi với Arduino trong một vài năm nên tôi đã đi theo con đường đó. Tôi là một kỹ sư điện tử đã nghỉ hưu, nhưng không phải là một lập trình viên, vì vậy tôi rất vui mừng khi tìm thấy thư viện FastLED, giúp việc lập trình đèn LED trở nên dễ dàng. AdaFruit cũng có một thư viện tương tự, nhưng tôi đã tham gia FastLED trước khi tôi phát hiện ra điều đó. Vì vậy tôi không có ý kiến về thư viện nào tốt hơn.

Tôi đã xem xét các ý tưởng về mẫu ánh sáng khác nhau, nhưng quyết định chọn một chế độ mờ dần / tắt dần đơn giản với các thay đổi màu sắc trên mỗi chu kỳ cho ngôi sao của tôi. Tôi nhận thấy rằng trong bóng tối, các đèn LED quá sáng so với hiệu ứng tôi muốn, vì vậy tôi đặt mức độ sáng tối đa là 36. Đèn LED RẤT sáng khi nhìn trực tiếp, vì chúng được đặt trong dự án này.

Nếu bạn không quen với bộ điều khiển vi mô Arduino, có một số Hướng dẫn rất bổ ích cho người mới bắt đầu. Tôi khuyên bạn nên kiểm tra chúng và làm quen với lập trình Arduino trước khi thử một dự án như thế này. Chỉ cần tìm kiếm trang web có thể hướng dẫn cho Arduino.

Nhấp vào liên kết bên dưới để xem bản phác thảo Arduino mà tôi đã viết cho ngôi sao của mình.

Bước 5: Cấp nguồn cho Arduino và đèn LED

Tôi đã có nguồn điện 10A, + 5V DC. Đó là cách làm quá mức cần thiết cho dự án này, nhưng tại sao phải mua một nguồn cung cấp điện khác? Tôi đã sử dụng cáp bộ chia nguồn trong danh sách bộ phận để lấy nguồn cho cả chuỗi LED và bảng Arduino từ nguồn cung cấp. LƯU Ý: Dây LED có cả hai loại 5V và 12V. Nếu bạn chọn đèn LED 12V, bạn sẽ cần sử dụng nguồn điện riêng cho bảng Arduino hoặc sử dụng bộ chuyển đổi điện áp bước xuống DC-DC (hoặc đối với những người có kinh nghiệm hơn trong lĩnh vực điện tử, bộ điều chỉnh tuyến tính) để giảm Arduino cấp điện áp vào 5V đến 9V DC.

Đối với hệ thống dây điện và dây điều khiển trong lần lắp đặt cuối cùng, tôi đã sử dụng “dây dẫn nhiệt” 3 ruột mà tôi tìm thấy ở Lowe’s. Hai dây cho nguồn và một dây cho tín hiệu điều khiển. Thật tuyệt vời khi màu sắc và độ sáng của 50 đèn LED có thể được điều khiển bằng MỘT dây? Là một kỹ sư điện tử, tôi hoàn toàn hiểu cách hoạt động của nó, nhưng tôi vẫn RẤT ấn tượng.

Dây nguồn / điều khiển phải được kết thúc bằng đầu cuối JST 3 chân. Tôi hàn các dây lắp ráp đầu cuối vào dây cáp 3 ruột và bọc các mối nối bằng ống co nhiệt. Băng dính điện có thể hoạt động hiệu quả, nhưng nó không hoạt động tốt. Tôi tránh nó khi có thể.

Bước 6: Bảo vệ thiết bị điện tử

Tất nhiên, bo mạch Arduino và nguồn điện không chịu được thời tiết, vì vậy chúng phải được bảo vệ. Tôi đã sử dụng hộp bảo quản thực phẩm bằng nhựa "dùng một lần". Để nâng đỡ chiếc hộp, tôi đã xây một cái kệ nhỏ, cũng được tôi vẽ như mô tả cho ngôi sao, và vặn nó vào một trong những cái cây. Tôi khoan một lỗ trên thành hộp gần đáy. Sau đó tôi khoét một đường từ lỗ đến đỉnh hộp để luồn dây xuống lỗ. Sau khi dây vào vị trí, tôi dùng băng dính trong và ngoài hộp để dán kín khe. Bản thân lỗ không cần phải được bịt kín hoàn toàn nếu bạn quan sát lưu ý sau.

LƯU Ý: Lỗ mở cho dây nguồn và dây nguồn / dây điều khiển đến đèn LED phải được định vị sao cho nước không tìm thấy đường vào hộp. Đặt lỗ ở đáy hộp và tạo thành một vòng dây với các sợi dây để nước trên dây sẽ nhỏ xuống chứ không theo dây vào hộp.

Tôi chạy dây nguồn / dây điều khiển từ hộp đến ngôi sao dọc theo sợi dây ¼”mà từ đó ngôi sao bị treo, sử dụng dây buộc zip để cố định dây vào dây.

Bước 7: Xem hoạt động

Đây là video về ngôi sao của tôi khi bên ngoài trời hoàn toàn tối. Tôi thích hiệu ứng êm dịu của màu sắc nhạt dần.