ดาวคริสต์มาสพร้อมไฟ LED ที่ตั้งโปรแกรมได้: 7 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

ฉันต้องการสิ่งที่แตกต่างออกไปสำหรับการแสดงคริสต์มาสกลางแจ้งในปีนี้ ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจซื้อ LED ที่ตั้งโปรแกรมได้ RGB (บางครั้งเรียกว่าไฟ LED นีโอพิกเซล) และสร้างดาวคริสต์มาส LEDS เหล่านี้สามารถตั้งโปรแกรมสำหรับสีและความสว่างได้โดยใช้สายควบคุมเพียงเส้นเดียว

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุ

WS2811 สตริง LED RGB LED แบบกระจาย (5V)

บอร์ด Arduino (มีหลายแหล่ง)

ไลบรารี FastLED Arduino

แหล่งจ่ายไฟ DC +5V (500 ma หรือมากกว่านั้นอาจเป็น "ชนิดหูดที่ผนัง")

สายแยกไฟ

สายไฟ/สายควบคุม 3 สาย

ชุดขั้วต่อตัวผู้ JST SM แบบ 3 ขา

ท่อหดแบบใช้ความร้อน (3 ชิ้น เส้นผ่านศูนย์กลาง 3/16 ยาว 1 นิ้ว)

กล่องพลาสติกกันน้ำ

ไม้อัด 2' x 2' x ¼”

กระดาษแข็ง 2 'x 2' (ไม่จำเป็น)

สีทาภายนอก

เทปใสบรรจุภัณฑ์ (หรือเทปใส GorillaTM)

เศษไม้สำหรับชั้นวางอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (อุปกรณ์เสริม)

กาวไม้ (ไม่จำเป็น)

เชือกถัก ¼” (อุปกรณ์เสริม)

Parcord (ไม่จำเป็น)

CommandTM Outdoor Light Clips (ไม่บังคับ - ฉันพบมันที่ Walmart)

เต็นท์เดิมพัน (ไม่จำเป็น)

ขั้นตอนที่ 2: เครื่องมือ

คอมพิวเตอร์ลงโปรแกรม Arduino

สว่านไฟฟ้าหรือสว่านแท่น

ดอกสว่าน 12 มม.

เลื่อยไม้ฟันละเอียด (ฉันใช้จิ๊กซอว์)

ปืนความร้อน ไฟแช็กหรือไม้ขีดสำหรับท่อหด

สว่านหรือไม้จิ้มน้ำแข็ง

กระดาษทราย

เครื่องขัดไฟฟ้า (อุปกรณ์เสริม)

ขั้นตอนที่ 3: กระบวนการสร้างดาว

ฉันต้องการให้ดาวของฉันพอดีกับแผ่นไม้อัดสี่เหลี่ยมขนาด 24 นิ้ว ดังนั้นฉันจึงต้องการให้มิติที่กว้างที่สุดไม่เกิน 24 นิ้ว มุมบนของสามเหลี่ยมปลายแหลมคือ 36° อีกสองมุมคือ 72°

ฉันต้องการให้รูปแบบแสงในดาวมีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ดังนั้นฉันจึงวางแผนที่จะไม่ให้จุดของดาวมาถึงยอดทั้งหมด ขาของดาวแต่ละดวงเหมือนกัน ดังนั้นฉันจึงคำนวณขนาดของขาข้างหนึ่งดังแสดงในภาพวาดที่นี่

จากนั้นฉันก็พิมพ์ลวดลายออกมาห้าชุดและจัดวางดาวบนกระดาษแข็ง

เนื่องจากสายไฟ LED ของฉันมีไฟ LED 50 ดวง ฉันจึงต้องการระยะห่างเท่ากันห้าดวงต่อขา ความยาวของขาข้างหนึ่ง (จากรูปวาด) คือ 8.125 นิ้ว ÷ 5 = 1.625 นิ้ว (1-5/8”) เนื่องจากฉันวาดจุดดาวใน Visio ฉันจึงทำเครื่องหมายตำแหน่ง LED แต่ละตำแหน่งบนรูปแบบ Visio เพื่อหลีกเลี่ยงการวัดบนเลย์เอาต์ของกระดาษแข็ง คลิกลิงก์ที่ส่วนท้ายของส่วนนี้เพื่อดูรูปแบบจุดดาวขนาดเต็ม หมายเหตุ: หากรูปแบบที่พิมพ์ไม่ได้วัดตามที่ระบุ คุณอาจต้องปรับการตั้งค่าระยะขอบของเครื่องพิมพ์ ฉันตั้งค่าของฉันสำหรับ 0.15 นิ้วทุกด้าน

ต่อไป ฉันติดกระดาษแข็งที่ด้านบนของชิ้นไม้อัด และเจาะสว่านเจาะกระดาษแข็งเข้าไปในไม้อัดที่ตำแหน่ง LED แต่ละตำแหน่ง ฉันต้องใช้แรงกดเล็กน้อยเพื่อให้ได้รอยลึกในไม้อัดพอที่จะมองเห็นได้ (อาจเป็นเพราะสว่านของฉันต้องลับให้คม)

แน่นอน คุณสามารถข้ามรูปแบบกระดาษแข็งและทำเลย์เอาต์บนไม้อัดได้โดยตรง หากคุณพอใจกับกระบวนการนี้ และมั่นใจว่าคุณจะไม่ทำลายแผ่นไม้อัดที่ดีอย่างสมบูรณ์

ฉันนำเทมเพลตกระดาษแข็งออกและวัดในแนวตั้งฉากประมาณ ¾ นิ้วจากเส้นสว่าน LED ไปจนสุดรอบดาวเพื่อให้ได้แนวตัดของฉัน หมายเหตุ: เส้นที่ตัดในภาพแสดงบนกระดาษแข็งเพราะเมื่อถึงเวลาที่ฉันตัดสินใจทำตามคำแนะนำนี้ ฉันได้ดาวเสร็จแล้ว

หลังจากที่ฉันตัดดาวออก ฉันก็ขัดพื้นผิวทั้งหมดแล้วทาไพรเมอร์ภายนอกอะครีลิกสองชั้นและทาบ้านภายนอกอะครีลิกอีกสองชั้น ฉันทาสีก่อนเจาะรูเพื่อหลีกเลี่ยงการทาสีภายในรู

ฉันเจาะรูสำหรับไฟ LED ในแต่ละตำแหน่งที่ฉันทำเครื่องหมายไว้โดยใช้ดอกสว่านขนาด 12 มม. แต่รูนั้นมีขนาดเล็กกว่าปกติเล็กน้อย ดังนั้นฉันจึงต้องย้อนกลับไปและ "ปิด" แต่ละรูโดยทำมุมของดอกสว่านในลักษณะเป็นวงกลม อาจเป็นได้ว่าดอกสว่านขนาด ½” จะเป็นขนาดที่เหมาะสมที่สุด ฉันแนะนำให้คุณลองใช้เศษไม้และดูว่าทำงานได้ดีเพียงใด ไฟ LED จะต้องพอดีกับไม้อัดเพื่อป้องกันไม่ให้หลุดออกมา หลังจากเจาะ ฉันกลับไปด้วยแปรงขนาดเล็กและทาสีที่ที่ดอกสว่านฉีกไม้อัด แม้ว่าฉันจะเจาะด้วยข้อมูลสำรอง แต่ฉันก็ยังมีรอยขาดอยู่บ้าง

คุณสามารถเห็นในภาพแนะนำว่าจุดบนดาวของฉันไม่เหมือนกันทั้งหมด นั่นเป็นเพราะข้อผิดพลาดเล็กน้อยในการวัดและคำนวณขนาดดาว แต่ก็ไม่ได้ทำให้เกิดความแตกต่างอะไรจริงๆ ไม่มีใครเคยพูดถึงมันและแน่นอนว่ามันมองไม่เห็นในเวลากลางคืน

ฉันเพิ่มไม้เนื้อแข็งหนา 3/8 นิ้วชิ้นเล็กๆ ลงไปที่จุดชี้ลงของดาว ดังนั้นฉันจึงเพิ่มตาเกลียวเพื่อให้ฉันยึดดาวไว้เพื่อป้องกันไม่ให้พัดไปรอบ ๆ ตั้งแต่ฉันอาศัยอยู่ในโอคลาโฮมาที่มี "ลม" มากวาดล้างที่ราบ”

ฉันแขวนดาวไว้ระหว่างต้นไม้ใหญ่สองต้นที่สวนหน้าบ้าน ฉันติดคลิปหนีบไฟกลางแจ้ง 3M CommandTM สองอันที่ด้านหลังของดาวแล้วคล้องไว้บนเชือกขนาด ¼” ที่ฉันพันไว้ระหว่างต้นไม้

ฉันยึดปลายดาวที่ชี้ลงกับพื้นโดยใช้หลักเต็นท์และพาราคอร์ด ฉันคิดว่าจะติดดาวไว้ที่หน้าจั่วเหนือโรงรถของฉัน แต่การติดตั้งกล่องอิเล็กทรอนิกส์ในตำแหน่งนั้นเป็นปัญหาสำหรับฉัน

ขั้นตอนที่ 4: การเขียนโปรแกรม LEDs

สามารถใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ควบคุมไฟ LED ได้ แต่ฉันเล่นกับ Arduino มาสองสามปีแล้วดังนั้นฉันจึงไปตามเส้นทางนั้น ฉันเป็นวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ที่เกษียณแล้ว แต่ไม่ได้เป็นโปรแกรมเมอร์มากนัก ดังนั้นฉันจึงตื่นเต้นที่ได้พบไลบรารี FastLED ซึ่งทำให้การเขียนโปรแกรม LED เป็นเรื่องง่าย AdaFruit มีห้องสมุดที่คล้ายกันด้วย แต่ฉันเคยใช้ FastLED มาก่อนก่อนที่จะค้นพบ ดังนั้นฉันจึงไม่มีความเห็นว่าห้องสมุดไหนดีกว่ากัน

ฉันพิจารณาแนวคิดเกี่ยวกับรูปแบบแสงต่างๆ แต่ตัดสินใจเลือกการเฟดอิน/เฟดเอาต์แบบง่ายๆ โดยเปลี่ยนสีในแต่ละรอบสำหรับดวงดาวของฉัน ฉันพบว่าในที่มืด LED นั้นสว่างเกินไปสำหรับเอฟเฟกต์ที่ฉันต้องการ ดังนั้นฉันจึงตั้งค่าระดับความสว่างสูงสุดที่ 36 LED จะสว่างมากเมื่อดูโดยตรง เนื่องจากอยู่ในตำแหน่งในโครงการนี้

หากคุณไม่คุ้นเคยกับไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino มีคำแนะนำที่เป็นประโยชน์สำหรับผู้เริ่มต้น ฉันแนะนำให้คุณลองดูและทำความคุ้นเคยกับการเขียนโปรแกรม Arduino ก่อนลองทำโครงการแบบนี้ เพียงค้นหาเว็บไซต์ Instructable สำหรับ Arduino

คลิกลิงก์ด้านล่างสำหรับภาพร่าง Arduino ที่ฉันเขียนเพื่อดาวของฉัน

ขั้นตอนที่ 5: การเปิดเครื่อง Arduino และ LED

ฉันมีแหล่งจ่ายไฟ 10A, +5V DC แล้ว นั่นเป็นวิธีที่เกินความสามารถสำหรับโครงการนี้ แต่ทำไมต้องซื้อแหล่งจ่ายไฟอื่น ฉันใช้สายแยกไฟในรายการชิ้นส่วนเพื่อรับพลังงานจากทั้งสาย LED และบอร์ด Arduino จากแหล่งจ่าย หมายเหตุ: สายไฟ LED มีทั้งแบบ 5V และ 12V หากคุณเลือก LED 12V คุณจะต้องใช้แหล่งจ่ายไฟแยกต่างหากสำหรับบอร์ด Arduino หรือใช้ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบสเต็ปดาวน์ DC-DC (หรือสำหรับผู้มีประสบการณ์ด้านอิเล็กทรอนิกส์ ตัวควบคุมเชิงเส้น) เพื่อลด Arduino จ่ายแรงดันไฟฟ้า 5V ถึง 9V DC

สำหรับการเดินสายไฟฟ้าและการควบคุมในการติดตั้งขั้นสุดท้าย ฉันใช้ “สายเทอร์โมสแตท” 3 ตัวนำที่ฉันพบที่ Lowe’s สายไฟสองเส้นและสายสัญญาณควบคุมหนึ่งเส้น ไม่น่าแปลกใจที่สีและความสว่างของ 50 LEDs สามารถควบคุมได้ด้วยสายเดียว! ในฐานะวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ ฉันเข้าใจดีว่ามันทำงานอย่างไร แต่ฉันก็ยังประทับใจมาก

ต้องต่อสายไฟ/สายควบคุมด้วยขั้วต่อ JST แบบ 3 ขา ฉันบัดกรีสายการประกอบเทอร์มินัลเข้ากับสายเคเบิล 3 ตัวนำและปิดรอยต่อด้วยท่อหดด้วยความร้อน เทปพันสายไฟอาจใช้งานได้ แต่สภาพอากาศไม่ดี ฉันหลีกเลี่ยงเมื่อเป็นไปได้

ขั้นตอนที่ 6: การปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

แน่นอนว่าบอร์ด Arduino และพาวเวอร์ซัพพลายไม่ทนต่อสภาพอากาศ จึงต้องได้รับการปกป้อง ฉันใช้กล่องเก็บอาหารพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้ง เพื่อรองรับกล่อง ฉันสร้างชั้นวางเล็กๆ ซึ่งฉันทาสีตามที่อธิบายไว้สำหรับดาวดวงนั้น และขันให้เข้ากับต้นไม้ต้นหนึ่ง ฉันเจาะรูที่ด้านข้างของกล่องใกล้ด้านล่าง จากนั้นฉันก็กรีดจากรูไปที่ด้านบนของกล่องเพื่อเลื่อนสายไฟลงไปที่รู หลังจากวางสายไฟแล้ว ฉันใช้เทปใสทั้งด้านในและด้านนอกกล่องเพื่อปิดผนึกรอยกรีด ตัวรูนั้นไม่จำเป็นต้องปิดสนิทหากคุณสังเกตหมายเหตุต่อไปนี้

หมายเหตุ: ช่องเปิดสำหรับสายไฟและสายไฟ/สายควบคุมของ LED ต้องอยู่ในตำแหน่งเพื่อไม่ให้น้ำเข้าไปในกล่อง วางรูที่ด้านล่างของกล่องแล้วร้อยเป็นวงด้วยสายไฟเพื่อให้น้ำบนสายไฟหยดออกแทนที่จะเดินตามลวดเข้าไปในกล่อง

ฉันเดินสายไฟ/สายควบคุมจากกล่องไปยังดาวตามเชือกขนาด ¼” ที่ดาวถูกแขวนไว้ โดยใช้สายรัดซิปเพื่อยึดลวดเข้ากับเชือก

ขั้นตอนที่ 7: ดูในการดำเนินการ

นี่คือวิดีโอเกี่ยวกับดวงดาวของฉันตอนที่ข้างนอกมืดสนิท ฉันชอบเอฟเฟกต์ที่สงบของสีที่ซีดจาง