Una stella di Natale con LED programmabili: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Volevo qualcosa di diverso per il mio display natalizio all'aperto quest'anno, quindi ho deciso di acquistare una serie di LED programmabili RGB (a volte chiamati LED neopixel) e creare una stella di Natale. Questi LED possono essere programmati individualmente per colore e luminosità con un solo cavo di controllo.

Passaggio 1: materiale

Stringa LED RGB digitale diffusa WS2811 (5V)

Scheda Arduino (ci sono MOLTE sorgenti)

Libreria FastLED Arduino

Alimentazione +5 V CC (500 ma o più, potrebbe essere un "tipo di verruca da parete")

Cavo sdoppiatore di alimentazione

Cavo di alimentazione/controllo a 3 fili

Assieme connettore maschio JST SM a 3 pin

Guaina termorestringente (3 pezzi 3/16 di diametro, 1 pollice di lunghezza)

Scatola di plastica impermeabile

Compensato 2' x 2' x ¼"

pezzo di cartone 2' x 2' (opzionale)

Vernice per esterni

Nastro trasparente da imballaggio (o nastro trasparente GorillaTM)

Legno di scarto per ripiano per elettronica (opzionale)

Colla per legno (opzionale)

Corda intrecciata da” (opzionale)

Parcord (opzionale)

Clip per luci esterne CommandTM (opzionali - le ho trovate su Walmart)

Picchetti della tenda (opzionale)

Passaggio 2: strumenti

Computer per programmare Arduino

Trapano elettrico o trapano a colonna

Punta da trapano da 12 mm

Sega per legno a denti fini (ho usato un seghetto alternativo)

Pistola termica, accendino o fiammiferi per tubi termoretraibili

Punteruolo o rompighiaccio

Carta vetrata

Levigatrice elettrica (opzionale)

Passaggio 3: processo di creazione delle stelle

Volevo che la mia stella si adattasse a un pezzo quadrato di compensato da 24 pollici, quindi volevo che la dimensione più ampia non fosse maggiore di 24 pollici. L'angolo superiore del triangolo della punta è 36°. Gli altri due angoli sono 72°.

Volevo che il modello di luce nella stella fosse il più grande possibile, quindi ho pianificato di non far arrivare le punte della stella all'apice completo. Ogni gamba di una stella è identica, quindi ho calcolato le dimensioni di una gamba come mostrato nel disegno qui.

Ho quindi stampato cinque copie del cartamodello e ho proceduto a disporre la stella sul cartoncino.

Poiché la mia stringa di LED ha 50 LED, me ne servivano cinque per gamba equidistanti. La lunghezza di una gamba (dal disegno) è 8,125 pollici ÷ 5 = 1,625 pollici (1-5/8”). Dato che avevo il punto stella disegnato in Visio, ho segnato ogni posizione del LED sul modello di Visio per evitare di dover misurare sul layout del cartone. Fare clic sul collegamento alla fine di questa sezione per un motivo a stella a grandezza naturale. NOTA: se il motivo stampato non misura come indicato, potrebbe essere necessario regolare le impostazioni dei margini della stampante. Ho impostato il mio per 0,15 pollici su tutti i lati.

Successivamente, ho fissato il cartone sopra il pezzo di compensato e ho perforato un punteruolo attraverso il cartone nel compensato in ogni posizione del LED. Ho dovuto esercitare una certa pressione per ottenere segni abbastanza profondi nel compensato da poterli vedere (forse perché il mio punteruolo ha bisogno di essere affilato).

Ovviamente puoi ignorare il modello di cartone e fare il layout direttamente sul compensato se ti senti a tuo agio con il processo e sei sicuro che non distruggerai un pezzo di compensato perfettamente buono.

Ho rimosso il modello di cartone e ho misurato la perpendicolare di circa ¾ di pollice dalla linea di perforazione del LED intorno alla stella per ottenere la mia linea di ritaglio. Nota: la linea di taglio nella foto è mostrata sul cartone perché quando ho deciso di realizzare questo Instructable, avevo già completato la stella.

Dopo aver ritagliato la stella, ho carteggiato tutte le superfici e applicato due mani di primer acrilico per esterni e due mani di finitura di vernice acrilica per esterni. Ho dipinto prima di praticare i fori per evitare che la vernice entrasse nei fori.

Ho praticato i fori per i LED in ogni punto che avevo segnato utilizzando una punta da trapano da 12 mm, ma i fori erano leggermente sottodimensionati, quindi ho dovuto tornare indietro e "sguazzare" ogni foro angolando la punta in modo circolare. Può essere che una punta da trapano da ½ "sia della dimensione perfetta. Ti consiglio di provarlo su un pezzo di legno di scarto e vedere come funziona. I LED devono essere abbastanza aderenti al compensato per evitare che cadano. Dopo la perforazione, sono tornato indietro con un piccolo pennello e ho dipinto i punti in cui la punta del trapano ha strappato il compensato. Anche se ho perforato con un backup, ho ancora qualche strappo.

Puoi vedere nella foto introduttiva che i punti sulla mia stella non sono tutti identici. Ciò è dovuto a un leggero errore nella misurazione e nel calcolo della dimensione della stella, ma in realtà non fa alcuna differenza. Nessuno ne ha mai parlato e ovviamente non è visibile di notte.

Ho aggiunto piccoli pezzi di legno massiccio spesso 3/8" ai punti rivolti verso il basso della stella in modo da poter aggiungere alcuni occhielli a vite per permettermi di ancorare la stella per evitare che soffi in giro poiché vivo in Oklahoma dove il "vento viene spazzando giù per la pianura”.

Ho sospeso la mia stella tra due grandi alberi nel mio giardino. Ho attaccato due clip 3M CommandTM Outdoor Light sul retro della stella e le ho avvolte su una corda da che ho appeso tra gli alberi.

Ho ancorato al suolo le punte rivolte verso il basso della stella usando dei paletti da tenda e del paracord. Ho preso in considerazione l'idea di montare la stella nel frontone sopra il mio garage, ma montare la scatola dell'elettronica in quella posizione è stato problematico per me.

Passaggio 4: programmazione dei LED

Qualsiasi micro controller potrebbe essere utilizzato per controllare i LED, ma ho giocato con Arduino per un paio d'anni, quindi ho seguito quella strada. Sono un ingegnere elettronico in pensione, ma non sono un gran programmatore, quindi sono stato entusiasta di trovare la libreria FastLED, che rende la programmazione dei LED un gioco da ragazzi. AdaFruit ha anche una libreria simile, ma ero già interessato a FastLED prima di scoprirlo. Pertanto non ho opinioni su quale libreria sia migliore.

Ho preso in considerazione varie idee per i modelli di luce, ma ho deciso per una semplice dissolvenza in entrata/uscita con cambi di colore ad ogni ciclo per la mia stella. Ho scoperto che al buio i LED erano troppo luminosi per l'effetto che volevo, quindi ho impostato il livello di luminosità massimo a 36. I LED sono MOLTO luminosi se visti direttamente, poiché sono posizionati in questo progetto.

Se non hai familiarità con il microcontrollore Arduino, ci sono alcuni Instructables molto istruttivi per principianti. Ti consiglierei di verificarli e familiarizzare con la programmazione di Arduino prima di tentare un progetto come questo. Basta cercare nel sito Web Instructable per Arduino.

Fare clic sul collegamento in basso per lo schizzo Arduino che ho scritto per la mia stella.

Passaggio 5: Alimentazione di Arduino e dei LED

Avevo già un alimentatore da 10A, +5V DC. È esagerato per questo progetto, ma perché acquistare un altro alimentatore? Ho usato il cavo sdoppiatore nell'elenco delle parti per alimentare sia la stringa di LED che la scheda Arduino dall'alimentatore. NOTA: le stringhe LED sono disponibili in entrambe le varietà 5V e 12V. Se scegli i LED a 12V, dovrai utilizzare un alimentatore separato per la scheda Arduino, oppure utilizzare un convertitore di tensione step-down DC-DC (o per i più esperti in elettronica, un regolatore lineare) per ridurre l'Arduino tensione di alimentazione da 5V a 9V DC.

Per il cablaggio di alimentazione e controllo nell'installazione finale, ho utilizzato il "filo del termostato" a 3 conduttori che ho trovato da Lowe's. Due fili per l'alimentazione e un filo per il segnale di controllo. Non è sorprendente che il colore e la luminosità di 50 LED possano essere controllati da UN SOLO filo?! Come ingegnere elettronico, capisco perfettamente come funziona, ma sono ancora MOLTO impressionato.

Il cavo di alimentazione/controllo deve essere terminato con un terminale JST a 3 pin. Ho saldato i fili del gruppo terminale ai fili del cavo a 3 conduttori e ho coperto le giunzioni con un tubo termoretraibile. Il nastro isolante funzionerebbe in un pizzico, ma non regge bene. Lo evito quando possibile.

Passaggio 6: protezione dell'elettronica

Ovviamente la scheda Arduino e l'alimentatore non sono resistenti alle intemperie, quindi devono essere protetti. Ho usato un contenitore per alimenti in plastica "usa e getta". Per sostenere la scatola, ho costruito una piccola mensola, che ho anche dipinto come descritto per la stella, e l'ho avvitata a uno degli alberi. Ho praticato un foro sul lato della scatola vicino al fondo. Quindi ho tagliato una fessura dal foro alla parte superiore della scatola per far scorrere i fili fino al foro. Dopo che i fili erano a posto, ho usato del nastro adesivo trasparente all'interno e all'esterno della scatola per sigillare la fessura. Il foro stesso non deve essere completamente sigillato se si osserva la seguente nota.

NOTA: L'apertura per il cavo di alimentazione e il cavo di alimentazione/controllo per i LED deve essere posizionata in modo che l'acqua non penetri nella scatola. Metti il foro nella parte inferiore della scatola e forma un anello con i fili in modo che l'acqua sui fili goccioli via invece di seguire il filo nella scatola.

Ho fatto passare il cavo di alimentazione/controllo dalla scatola alla stella lungo la corda da a cui era sospesa la stella, usando fascette per fissare il cavo alla corda.

Passaggio 7: guardalo in azione

Ecco un video della mia star quando fuori era completamente buio. Mi piace l'effetto calmo dei colori sbiaditi.