Een kerstster met programmeerbare LED's - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Ik wilde dit jaar iets anders voor mijn kerstdisplay voor buiten, dus besloot ik een reeks programmeerbare RGB-leds te kopen (soms neopixel-leds genoemd) en een kerstster te maken. Deze LED's kunnen individueel worden geprogrammeerd voor kleur en helderheid met slechts één stuurdraad.

Stap 1: Materiaal

WS2811 diffuus digitale RGB LED string (5V)

Arduino-bord (er zijn VEEL bronnen)

FastLED Arduino-bibliotheek

+5V DC-voeding (500 ma of meer - kan een "muurwrat-type" zijn)

Stroomsplitterkabel

3-aderige voedings-/stuurkabel

3-pins JST SM mannelijke connectorassemblage

Krimpkous (3 stuks 3/16 diameter, 1 inch lang)

Waterdichte plastic doos

2' x 2' x ¼ multiplex

2 'x 2' stuk karton (optioneel)

Buiten verf

Doorzichtige verpakkingstape (of doorzichtige GorillaTM-tape)

Sloophout voor elektronicaplank (optioneel)

Houtlijm (optioneel)

¼” gevlochten touw (optioneel)

Parcord (optioneel)

CommandTM Outdoor Light Clips (optioneel - ik vond ze bij Walmart)

Tentharingen (optioneel)

Stap 2: Gereedschap

Computer om Arduino te programmeren

Boormachine of kolomboormachine

12 mm boor

Houtzaag met fijne tanden (ik gebruikte een decoupeerzaag)

Heteluchtpistool, aansteker of lucifers voor krimpkous

Priem of ijspriem

Schuurpapier

Elektrische schuurmachine (optioneel)

Stap 3: Star Build-proces

Ik wilde dat mijn ster op een vierkant stuk multiplex van 24 inch zou passen, dus ik wilde dat de breedste afmeting niet groter was dan 24 inch. De tophoek van de puntdriehoek is 36°. De andere twee hoeken zijn 72°.

Ik wilde dat het lichtpatroon in de ster zo groot mogelijk zou zijn, dus ik was van plan om de punten van de ster niet tot een volledige top te laten komen. Elk been van een ster is identiek, dus ik heb de afmetingen van één been berekend zoals weergegeven in de tekening hier.

Ik drukte toen vijf exemplaren van het patroon af en ging verder met het opmaken van de ster op het karton.

Omdat mijn LED-string 50 LED's heeft, had ik er vijf per been nodig, gelijkmatig verdeeld. De lengte van één been (uit de tekening) is 8,125 inch ÷ 5 = 1,625 inch (1-5/8 ). Omdat ik het sterpunt in Visio had getekend, heb ik elke LED-locatie op het Visio-patroon gemarkeerd om te voorkomen dat ik op de kartonnen lay-out moest meten. Klik op de link aan het einde van dit gedeelte voor een sterpuntpatroon op ware grootte. OPMERKING: Als het afgedrukte patroon niet meet zoals aangegeven, moet u mogelijk de marge-instellingen van uw printer aanpassen. Ik heb de mijne aan alle kanten op 0,15 inch ingesteld.

Vervolgens heb ik het karton op het stuk triplex geplakt en op elke LED-locatie een priem door het karton in het triplex geslagen. Ik moest behoorlijk wat druk uitoefenen om diep genoeg markeringen in het triplex te krijgen om ze te kunnen zien (misschien omdat mijn priem geslepen moet worden).

Natuurlijk kunt u het kartonnen patroon omzeilen en de lay-out rechtstreeks op het triplex doen als u vertrouwd bent met het proces en er zeker van bent dat u een perfect goed stuk triplex niet vernietigt.

Ik verwijderde de kartonnen sjabloon en mat loodrecht ongeveer ¾-inch van de LED-boorlijn helemaal rond de ster om mijn uitgesneden lijn te krijgen. Opmerking: de snijlijn op de foto wordt op het karton weergegeven, want tegen de tijd dat ik besloot om dit Instructable te maken, had ik de ster al voltooid.

Nadat ik de ster had uitgesneden, heb ik alle oppervlakken geschuurd en twee lagen acryl buitenprimer en twee afwerklagen acryl buitenhuisverf aangebracht. Ik schilderde voordat ik de gaten boorde om te voorkomen dat er verf in de gaten kwam.

Ik boorde de gaten voor de LED's op elke locatie die ik had gemarkeerd met een boor van 12 mm, maar de gaten waren iets te klein, dus ik moest teruggaan en elk gat "wegspoelen" door de boor in een cirkelvormige manier te kantelen. Het kan zijn dat een boor van ½” de perfecte maat zou zijn. Ik raad je aan om dat eens op een stukje hout te proberen en te kijken hoe goed het werkt. De LED's moeten redelijk goed in het triplex passen om te voorkomen dat ze eruit vallen. Na het boren ging ik terug met een klein penseel en schilderde ik de plekken waar de boor het triplex scheurde. Ook al heb ik geboord met een back-up, ik heb nog steeds wat scheuren.

Je kunt op de introductiefoto zien dat de punten op mijn ster niet allemaal identiek zijn. Dat komt door een kleine fout in het meten en berekenen van de stergrootte, maar het maakt echt geen verschil. Niemand heeft het ooit genoemd en natuurlijk is het 's nachts niet zichtbaar.

Ik heb kleine stukjes 3/8” dik massief hout toegevoegd aan de naar beneden wijzende punten van de ster, zodat ik wat schroefogen kon toevoegen zodat ik de ster kon verankeren om te voorkomen dat hij rondwaaide, aangezien ik in Oklahoma woon waar de “wind komt over de vlakte vegen.

Ik hing mijn ster tussen twee grote bomen in mijn voortuin. Ik bevestigde twee 3M CommandTM Outdoor Light Clips aan de achterkant van de ster en lus ze over een ¼” touw dat ik tussen de bomen had opgehangen.

Ik verankerde de naar beneden wijzende punten van de ster aan de grond met behulp van tentharingen en paracord. Ik overwoog de ster in de gevel boven mijn garage te monteren, maar het monteren van de elektronicabox op die locatie was problematisch voor mij.

Stap 4: Programmeren van de LED's

Elke microcontroller kan worden gebruikt om de LED's te besturen, maar ik speel al een paar jaar met Arduino, dus ik ging die route. Ik ben een gepensioneerde elektronica-ingenieur, maar niet zo'n programmeur, dus ik vond het geweldig om de FastLED-bibliotheek te vinden, waardoor het programmeren van de LED's een fluitje van een cent is. AdaFruit heeft ook een vergelijkbare bibliotheek, maar ik was al in FastLED voordat ik dat ontdekte. Daarom heb ik geen mening over welke bibliotheek beter is.

Ik heb verschillende ideeën voor lichtpatronen overwogen, maar koos voor een eenvoudige fade-in/fade-out met kleurveranderingen bij elke cyclus voor mijn ster. Ik ontdekte dat de LED's in het donker te fel waren voor het effect dat ik wilde, dus ik stelde het maximale helderheidsniveau in op 36. LED's zijn ZEER helder wanneer ze rechtstreeks worden bekeken, omdat ze in dit project zijn geplaatst.

Als u niet bekend bent met de Arduino-microcontroller, zijn er enkele zeer informatieve Instructables voor beginners. Ik zou adviseren dat je ze bekijkt en vertrouwd raakt met Arduino-programmering voordat je een project als dit probeert. Zoek gewoon op de Instructable-website naar Arduino.

Klik op de onderstaande link voor de Arduino-schets die ik voor mijn ster heb geschreven.

Stap 5: De Arduino en LED's van stroom voorzien

Ik had al een 10A, +5V DC voeding. Dat is veel te veel voor dit project, maar waarom nog een voeding kopen? Ik heb de stroomsplitterkabel in de onderdelenlijst gebruikt om zowel de LED-string als het Arduino-bord van stroom te voorzien. OPMERKING: De LED-strings zijn er in zowel 5V- als 12V-varianten. Als u de 12V-LED's kiest, moet u ofwel een aparte voeding voor het Arduino-bord gebruiken, of een DC-DC step-down spanningsomvormer gebruiken (of voor degenen die meer ervaring hebben met elektronica, een lineaire regelaar) om de Arduino te verminderen voedingsspanning van 5V tot 9V DC.

Voor de stroom- en besturingsbedrading in de uiteindelijke installatie heb ik 3-aderige "thermostaatdraad" gebruikt die ik bij Lowe's vond. Twee draden voor voeding en één draad voor het stuursignaal. Is het niet verbazingwekkend dat de kleur en helderheid van 50 LED's kunnen worden geregeld door ÉÉN draad?! Als elektronica-ingenieur begrijp ik volledig hoe het werkt, maar ik ben nog steeds ERG onder de indruk.

De voedings-/stuurdraad moet worden afgesloten met een 3-pins JST-aansluiting. Ik soldeerde de aansluitdraden aan de 3-aderige kabeldraden en bedekte de verbindingen met krimpkous. Elektrische tape zou in een mum van tijd werken, maar het weert niet goed. Ik vermijd het wanneer mogelijk.

Stap 6: De elektronica beschermen

Natuurlijk zijn het Arduino-bord en de voeding niet weerbestendig, dus moeten ze worden beschermd. Ik gebruikte een "wegwerp" plastic opbergdoos voor voedsel. Om de doos te ondersteunen, bouwde ik een plankje, dat ik ook schilderde zoals beschreven voor de ster, en het aan een van de bomen vastschroefde. Ik boorde een gat aan de zijkant van de doos in de buurt van de bodem. Ik sneed toen een spleet van het gat naar de bovenkant van de doos om de draden naar het gat te schuiven. Nadat de draden op hun plaats zaten, gebruikte ik doorzichtige tape binnen en buiten de doos om de spleet af te dichten. Het gat zelf hoeft niet volledig te worden afgedicht als u de volgende opmerking in acht neemt.

OPMERKING: De opening voor het netsnoer en de voedings-/bedieningsdraad naar de LED's moet zo worden geplaatst dat er geen water in de doos kan komen. Plaats het gat in de bodem van de doos en vorm een lus met de draden zodat het water op de draden eraf druipt in plaats van de draad in de doos te volgen.

Ik liet de stroom-/bedieningsdraad van de doos naar de ster lopen langs het ¼ touw waaraan de ster was opgehangen, met behulp van kabelbinders om de draad aan het touw vast te maken.

Stap 7: Zie het in actie

Hier is een video van mijn ster toen het buiten helemaal donker was. Ik hou van het rustige effect van de vervagende kleuren.