Albero di cavi LED RGB: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Voglio condividere con voi il mio albero di fili LED RGB. Una sera mi sono ricordato di costruire alberi di filo da bambino. Al giorno d'oggi mi diverto molto a realizzare piccoli progetti elettronici con microcontrollori simili ad arduino, specialmente con i LED. Quindi ho pensato tra me e me, perché non combinare entrambi e l'idea di un albero di filo LED è nata. Per prima cosa ho controllato, se qualcuno aveva già fatto qualcosa del genere prima, ma non ho trovato quello che stavo cercando. Potrei trovare principalmente alberi di filo LED che mostrano un colore. Dato che penso che i LED monocolore siano un po' noiosi, volevo averne uno con LED RGB per poter far apparire l'albero dei fili in tutti i colori dell'arcobaleno. Così ho iniziato a costruirne uno io stesso. Il risultato lo potete vedere nell'immagine sopra. L'albero del filo su cui ho basato questo istruttivo è il mio terzo. Spero che vi piaccia il mio istruibile e posso motivare alcuni di voi a crearne uno da soli.

Forniture

Per il progetto stesso hai solo bisogno di pochi materiali e strumenti:

• 10 LED RGB (+ di ricambio nel caso in cui uno sia danneggiato), o più se lo desideri
• filo di rame 0, 14 mm² (o più spesso, ma non troppo spesso perché sarà difficile da intrecciare) con 3 diversi isolamenti colorati di circa 5 m per colore (numero di LED x lunghezza tra 40 e 50 cm)
• filo d'argento 0,6 mm circa 15 m (da 2 a 3 volte la lunghezza necessaria per ogni colore)
• microcontrollore, nel mio caso un mini Wemos D1, ma fondamentalmente tutti funzioneranno finché si adatta al vaso di fiori)
• Fonte di alimentazione (nel caso di Wemos D1 mini funzionerà qualsiasi caricatore per telefono micro-usb)
• 3 MOSFET o transistor (ho usato Mosfet a canale n ma puoi anche usare il canale p se adatti il circuito)
• Resistenze di diverso valore
• Guaina termorestringente o nastro isolante
• Vaso di fiori
• Colla calda
• Pietre
• Piccoli bastoncini di legno (ad esempio i bastoncini dei razzi di Capodanno)
• Tavola di legno sottile (ad esempio il fondo delle scatole di legno a volte viene venduta la frutta)

Opzionale

• Pin Header (maschio e/o femmina)
• tagliere

Utensili

• Saldatore
• Tronchese
• Trapano
• Pinzette (opzionale)
• Mano amica (opzionale)
• Strumento di rotazione (opzionale)

La maggior parte delle cose di cui hai bisogno sono mostrate in una delle immagini sopra. Puoi trovarli nei negozi di ferramenta, nei negozi di artigianato o su Amazon. Alcune cose però possono venire gratis: Le pietre che ho preso da un campo vicino. E la tavola di legno era un rifiuto finché non ho riciclato la cassetta della frutta.

Passaggio 1: preparativi

Per prima cosa assicurati che tutti i LED RGB funzionino, in quanto è davvero fastidioso sostituire un LED in un secondo momento. Per testare i LED è sufficiente collegarli a una fonte di alimentazione con Tensione da 3,3 a 5 V. Io ho utilizzato un alimentatore da laboratorio regolato a 4 V. Se non ne hai, puoi usare i pin di tensione sulla scheda del microcontrollore o sulle batterie. In caso di anodo comune RGB-LED collegare l'anodo (il ramo più lungo), vedi figura 1, alla tensione (o "+") e uno dei restanti piedini a massa ("-"). Il LED dovrebbe ora accendersi in un colore, vedere le immagini da 2 a 4. Se si dispone di un LED RGB a catodo comune, è il contrario. Fallo per tutte le gambe eq. colori e tutti i LED. Potresti renderti conto che con una tensione fissa i tre diversi colori avranno una luminosità diversa. Lo dobbiamo considerare in seguito.

Nel passaggio successivo si tagliano tutte le gambe tranne l'anodo comune del LED RGB in modo che rimangano solo pochi millimetri. Ho usato la piccola ammaccatura che puoi vedere nella prima immagine su tutte e quattro le gambe come orientamento, vedi foto 5.

Ora devi scegliere quali fili di rame colorati vuoi combinare per l'albero del filo. Mentre scrivo questa guida ho realizzato tre diversi alberi di fili RGB-LED. A seconda del colore del vaso di fiori ho combinato diversi colori. Per questo con un vaso di fiori nerastro ho usato i colori marrone, giallo e nero. Quando hai deciso quali colori usare, puoi iniziare a tagliare i fili di rame a misura, figura 7. Nel mio caso, li ho tagliati a una lunghezza di 50 cm con l'albero che si alza di circa 30 cm dal vaso di fiori. Si perderà un po' di lunghezza quando si intrecciano i cavi e, cosa più importante, sarà necessaria una certa lunghezza per i collegamenti elettrici. Quindi, come regola generale, i cavi dovrebbero essere almeno 15 - 20 cm più lunghi dell'altezza che desideri per il tuo albero. A seconda delle dimensioni del vaso di fiori, qui puoi scegliere diverse dimensioni.

Per darti un'idea delle taglie che ho usato:

Il primo albero era alto 20 cm in un vaso di fiori di 10 cm di altezza e diametro. Gli altri sono alti circa 30 cm in un vaso di fiori di 12 cm di altezza e 13 cm di diametro.

Passaggio 2: saldatura dei fili di rame

Per saldare i fili di rame ai LED RGB, devi prima spellare un'estremità di ciascun filo di circa 3-5 mm e metterci sopra un po' di saldatura. Se usi la treccia come faccio io, assicurati che le singole trecce siano attorcigliate insieme in modo che non sporgano. Poiché c'è poco spazio tra le gambe dei LED e i fili non dovrebbero toccarsi. È molto importante che i colori siano sempre saldati nello stesso ordine sul LED, altrimenti collegare i LED successivamente al microcontrollore diventerà molto difficile.

Successivamente puoi saldare i fili al LED RGB. Per fare ciò, ho fissato il LED con la gamba lunga ramaing, l'anodo o il catodo comune, a una mano, come puoi vedere nella seconda immagine. Ripetere questa operazione per tutti i LED. Assicurati di avere una connessione stretta dimenando i fili di rame.

Passaggio 3: intrecciare i fili di rame

Dopo aver saldato i fili di rame ai LED, è tempo di intrecciare. Se non sai come intrecciare ci sono molti tutorial su youtube. Basta cercare "treccia a 3 capi". Per intrecciare i fili ho usato di nuovo la mano per tenere i LED per me. Nel mio caso la mano che mi aiutava spesso scivolava verso di me mentre intrecciavo, quindi l'ho bloccata sulla scrivania. Dato che l'intreccio richiede tempo, l'ho fatto principalmente mentre guardavo alcune serie TV. Dovresti lasciare circa 8-10 cm di filo di rame che non è intrecciato. Per farlo basta annodare i fili quando ti avvicini agli 8 cm del filo più corto. Per tutti i pezzi la lunghezza residua dovrebbe essere più o meno la stessa.

Passaggio 4: saldatura del filo d'argento e torsione

Ora puoi saldare il filo d'argento alla gamba rimanente dei LED. Per farlo, devi prima tagliare un pezzo. La lunghezza del pezzo dovrebbe essere il doppio della lunghezza dei fili di rame più 20 cm, a seconda di quanto saldamente lo si attorciglia in seguito. Se fai più torsioni per cm rispetto a ovviamente hai bisogno di più lunghezza del filo che con meno torsioni per cm. Nel mio caso questo significa 120 cm per pezzo. Per essere sicuro di quanto ti serve, taglia prima solo un pezzo e ricorda la sua lunghezza.

Dopodiché pieghi il filo d'argento a metà creando un cappio nel mezzo, vedi figura 1. Quindi il cappio viene spinto sopra la gamba rimanente del LED, l'anodo comune (o catodo). Per semplificare l'operazione, puoi piegare leggermente la gamba verso l'alto, vedere l'immagine 2. Dopodiché applica la saldatura all'anello con la gamba all'interno. Assicurati che ci sia una buona connessione tra il filo d'argento e la gamba. Dopodiché puoi tagliare la parte della gamba che sporge e magari limare i bordi taglienti che vengono con il taglio.

Una volta saldato il filo d'argento, puoi iniziare a attorcigliarlo attorno ai fili di rame intrecciati fino al nodo del passaggio precedente. Il filo d'argento dovrebbe essere lungo almeno quanto i fili di rame, come puoi vedere nella figura 5. La parte del filo d'argento che sporge dietro il nodo diventerà in seguito le radici dell'albero del filo. Non importa se alcuni fili d'argento sono più corti, ma la maggior parte dovrebbe essere lunga quanto i fili di rame. A seconda del tuo risultato ora puoi adattare la lunghezza dei prossimi fili d'argento originati dalla lunghezza del primo filo o lasciarlo così com'è. Ora ripeti l'operazione per tutti i LED rimanenti. Alla fine hai un fascio di questi "rami".

Passaggio 5: assemblaggio dell'albero del filo

Per assemblare l'albero di filo per prima cosa metti insieme tutti i rami in modo che i nodi all'estremità della parte intrecciata si trovino uno accanto all'altro come si può vedere nella prima immagine. Quindi fissali temporaneamente insieme e disegna approssimativamente il tuo albero come meglio credi. Per disegnare l'albero ho realizzato diversi stili di rami. Alcuni li ho lasciati così come sono e altri li ho abbinati per rappresentare le branche. Ho segnato i rami che volevo in coppia con un tagliacapelli nel punto in cui volevo che si separassero. Poi ho smontato di nuovo l'albero di filo metallico e ho messo del filo d'argento attorno ai rami per metterli a coppie. Il filo d'argento aveva circa la stessa lunghezza di prima, circa 120 cm nel mio caso. Il passaggio finale consiste nel mettere insieme tutti i rami, quelli appaiati e quelli singoli, e avvolgere nuovamente del filo d'argento partendo dal punto in cui si separano. Quest'ultimo filo d'argento deve essere il più lungo, poiché il tronco ha ora un diametro piuttosto grande. Sono andato per 140 cm.

Passaggio 6: ordinare i fili e saldare i collegamenti elettrici

Ora che hai finito il tronco d'albero è il momento di sistemare i fili. Inizia con i fili d'argento poiché sono i meno mobili. Per prima cosa metti i 3 o 4 fili d'argento più corti direttamente dal tronco e attorcigliali insieme. Gli altri fili dovrebbero piegarsi all'esterno e diventeranno le radici in seguito. Accorciare i fili attorcigliati che sporgono dal fondo a eguale lunghezza raggiungendo almeno 2-3 cm fuori dal tronco dell'albero. Quindi prendi un pezzo di filo corto (ad esempio 10 cm) da saldare ai fili d'argento che sporgono dal fondo dell'albero. Il cablaggio argentato verrà successivamente collegato al voltaggio positivo. (Normalmente in elettronica il filo rosso corrisponde al positivo Voltage (o Vin) e il nero al negativo (o GND). Ma con i led RGB di solito riservo il filo rosso per il led rosso, quindi in questo caso uso quindi il filo arancione in quanto è "più vicino" al rosso.) Spelare un lato del filo per 1-2 cm e attorcigliarlo attorno ai fili d'argento in basso come si può vedere nella figura 4 e saldarli in posizione.

Quindi, inizia a ordinare i diversi colori dei fili insieme. Allungare dieci secondo il più corto e spellarli tutti per 1 - 2 cm e attorcigliare l'estremità spogliata insieme. Ora prova di nuovo i LED applicando una tensione positiva al cablaggio in argento e alle parti in filo di rame vuote. Ricorda quale dei tuoi colori corrisponde a quale della luce rossa, verde o blu. Ora saldare il filo verde ai fili che controllano i LED verdi e così via, allo stesso modo del cablaggio argento nel paragrafo precedente. Nell'ultimo passaggio, metti del tubo termorestringente o del nastro isolante sopra i fili di rame nudi per isolarli dal contatto e quindi dal cortocircuito l'uno con l'altro.

Per controllare in seguito l'albero dei cavi RGB-LED, ho usato un interruttore a pulsante standard. Ho tagliato la gamba non necessaria dell'interruttore a pulsante e ho saldato i fili ai restanti. Assicurati di usare quelli giusti poiché le 2 gambe "collegate" dalla "barra di plastica" nella parte inferiore dell'interruttore sono collegate insieme.

Passaggio 7: piantare l'albero

Come puoi vedere nelle immagini, l'albero è piantato all'interno del vaso di fiori su un pezzo di tavola di legno e circondato da pietre.

Per realizzare la tavola di legno ho prima misurato il diametro interno del vaso di fiori. Poi disegno un cerchio su un pezzo di cartone e lo taglio. Poi ho controllato se il cerchio di cartone si adattava alla profondità desiderata del vaso di fiori e, in caso contrario, lo tagliavo un po' più piccolo. Una volta soddisfatto, ho trasferito la forma di cartone sulla tavola di legno e l'ho ritagliata. Per la tavola di legno ho usato il fondo di una scatola di legno arancione del supermercato locale. La tavola di legno necessita di un foro al centro con un diametro di 10 mm. Per tenere la tavola di legno all'altezza desiderata, ho segato 3 bastoncini di legno di scarto che avevo in giro. Nel mio caso erano lunghi 7 cm.

Successivamente ho praticato un foro nella parte inferiore del vaso di fiori per far passare il cavo di alimentazione e ho smerigliato un canale per il cavo con un multiutensile rotante abbastanza profondo da consentire al mio cavo di appoggiare il vaso di fiori a terra. Successivamente ho messo della colla a caldo sulle due estremità dei bastoncini che ho segato in precedenza e li ho inseriti nel vaso di fiori, formando un treppiede su cui appoggiare l'asse di legno.

Ora che l'albero può essere messo nel vaso di fiori, ho iniziato a disporre le pietre intorno al tronco dell'albero. Non è importante coprire completamente la tavola di legno con alberi, poiché anche quando sei a solo mezzo metro di distanza non puoi davvero vedere così in profondità nel vaso di fiori. Assicurati di lasciare un piccolo punto aperto dove puoi mettere e raggiungere l'interruttore a pulsante per controllare i LED. Quando ero soddisfatto dell'aspetto, ho incollato le pietre sul posto, usando la colla a caldo. Successivamente ho praticato due piccoli fori uno accanto all'altro per far passare i cavi saldati all'interruttore a pulsante e incollato l'interruttore a pulsante in posizione.

L'ultimo passo è disegnare le radici. Per questo ho attorcigliato 2 o più dei fili d'argento che sporgevano insieme a loro separandoli a distanze diverse come si può vedere nella figura 11. Quindi piego le radici attorno alla tavola di legno come nella figura 12. Successivamente ho formato un cerchio con il filo d'argento che ho messo sopra e ho piegato le radici attorno all'anello, come si vede nella figura 13 e le ho serrate una dopo l'altra un po' alla volta. L'ultimo passo è tagliare le estremità del filo d'argento che sporgono molto.

Passaggio 8: circuito elettrico e microcontrollore

Nella fase finale ho messo insieme il circuito elettrico. Il microcontrollore sta controllando i LED RGB. Poiché i GPIO del microcontrollore forniscono solo 3,3 V, che non è sufficiente per far brillare alcuni LED, ho collegato il microcontrollore a MOSFET che possono commutare i LED con la tensione di ingresso del microcontrollore, che è di 5 V. (Invece di MOSFET potresti anche usare transistor ma avevo MOSFET in giro da un progetto futuro, quindi li ho usati.) Tuttavia alcuni LED non possono sopportare 5 V e i diversi colori brilleranno con una luminosità diversa quando vengono applicati alla stessa tensione di 5 V. Qui entrano in gioco le resistenze. I valori delle resistenze devono essere calcolati per ogni colore del LED RGB secondo il Datasheet e possono variare da produttore a produttore. Oppure puoi semplicemente utilizzare i valori forniti nello schema elettrico e verificare se i valori funzionano per te. In caso contrario, puoi armeggiare un po' con i valori del resistore aumentando e abbassando i valori del resistore finché tutti i colori non brillano allo stesso modo. Affinché il pulsante funzioni, è necessario che sia presente un resistore di pull-up o il pulsante potrebbe essere rilevato mentre viene premuto per sempre. In questo caso il Wemos D1 mini ha resistori di pullup interni che possono essere attivati all'interno del codice. Se il microcontrollore utilizzato non lo supporta, è necessario un resistore di pullup esterno.

Dopo aver selezionato i valori delle resistenze ho saldato insieme tutte le parti elettroniche su una breadboard. Per collegare i fili provenienti dall'albero, ho usato dei pinheader maschio sulla scheda e quelli femmina sui fili, ma potresti anche saldarli direttamente alla scheda. Prima di collegare tutto insieme e metterlo nel vaso di fiori, dovresti eseguire il flashing del programma sul microcontrollore. Ho allegato il file del codice. Spero di aver commentato abbastanza nel codice in modo che chiunque possa capire cosa sta succedendo. In questo momento, il codice è molto semplice e potrei aggiungere funzionalità in futuro. Se lo faccio, pubblicherò un aggiornamento qui e probabilmente sposterò il codice su github. Quando colleghi l'albero, lampeggerà in rosso verde, blu e bianco e quindi inizierà a scorrere lo spettro dei colori della tonalità. È possibile modificare le modalità colore premendo i pulsanti.

A partire da ora, il codice contiene 3 modalità:

• 0: spento
• 1: Modalità arcobaleno: scorrere lo spettro dei colori della tonalità
• 2: Modalità colore fissa

Puoi passare da una modalità colore all'altra tenendo premuto il pulsante per più di mezzo secondo. In caso di successo, l'albero lampeggerà in bianco il numero di volte indicato prima della modalità sopra. In modalità colore fisso, una breve pressione del pulsante (meno di mezzo secondo) scorrerà ciclicamente tra 7 diversi colori definiti nel codice. Se la pressione del pulsante non viene accettata (la pressione breve del pulsante funziona solo in modalità a colori fissi) l'albero lampeggerà come al primo collegamento. Sentiti libero di modificare il codice come meglio credi.

Passaggio 9: divertiti

Quello che resta da fare è trovare un punto debole per il tuo albero di filo LED RGB appena realizzato e godertelo. Tutto sommato la realizzazione di questo albero mi ha richiesto circa 8-10 ore distribuite su pochi giorni. Alcune delle cose che richiedono più tempo come intrecciare e attorcigliare il filo d'argento attorno ai rami che ho fatto quando guardavo la TV.

Potresti chiederti perché non ci sono immagini dell'albero che brilla di rosso. È semplicemente perché mentre scrivo questo istruibile sto aspettando una spedizione di elettronica di cui ho bisogno per assemblare il controller. Per questo motivo ho usato il controller del mio primo albero LED RGB per le immagini. Tuttavia, i LED nell'albero dei LED RGB su cui ho basato queste istruzioni richiedono valori di resistenza inferiori per il rosso e la luce rossa è quindi molto fioca.