شجرة الأسلاك RGB-LED: 9 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

أريد أن أشارككم شجرة الأسلاك RGB-LED الخاصة بي. في إحدى الأمسيات تذكرت بناء أشجار الأسلاك عندما كنت طفلاً. في الوقت الحاضر ، أستمتع حقًا ببناء مشاريع إلكترونية صغيرة باستخدام وحدات تحكم دقيقة تشبه Arduino ، خاصةً مع مصابيح LED. لذلك فكرت في نفسي ، لماذا لا تجمع بين الاثنين ولدت فكرة شجرة الأسلاك LED. تحققت أولاً ، ما إذا كان شخص ما قد فعل شيئًا كهذا من قبل ولكني لم أجد ما كنت أبحث عنه. يمكنني العثور بشكل أساسي على أشجار سلكية LED تظهر لونًا واحدًا. نظرًا لأنني أعتقد أن مصابيح LED أحادية اللون مملة بعض الشيء ، فقد أردت الحصول على واحدة بها مصابيح RGB-LED لأتمكن من السماح لشجرة الأسلاك بالظهور بجميع ألوان قوس قزح. لذلك بدأت في بناء واحدة بنفسي. النتيجة التي يمكنك رؤيتها في الصورة أعلاه. الشجرة السلكية التي استندت إليها هذه التعليمات هي الشجرة الثالثة. أتمنى أن تستمتع بتعليماتي ويمكنني أن أحفز بعضكم على صنع واحدة بنفسك.

اللوازم

بالنسبة للمشروع نفسه ، فأنت تحتاج فقط إلى عدد قليل من المستلزمات والأدوات:

• 10 مصابيح RGB-LED (+ قطع غيار في حالة تلف أحدها) ، أو أكثر إذا أردت
• سلك نحاسي 0 ، 14 مم² (أو أكثر سمكًا ، ولكن ليس سميكًا جدًا حيث يصعب تجديله) مع 3 عوازل ملونة مختلفة حوالي 5 م لكل لون (عدد مصابيح LED × الطول بين 40 و 50 سم)
• سلك فضي 0 ، 6 مم حوالي 15 م (2 إلى 3 أضعاف الطول المطلوب لكل لون)
• متحكم دقيق ، في حالتي هو Wemos D1 mini ، ولكن في الأساس سيعمل الجميع طالما يتناسب مع إناء الزهور)
• مصدر الطاقة (في حالة Wemos D1 mini ، سيعمل أي شاحن هاتف micro-usb)
• 3 MOSFETs أو الترانزستورات (لقد استخدمت Mosfets n-channel ولكن يمكنك أيضًا استخدام القناة p إذا قمت بتكييف الدائرة)
• مقاومات ذات قيم مختلفة
• أنابيب الانكماش الحراري أو الشريط الكهربائي
• اناء للزهور
• الغراء الساخن
• الحجارة
• عصي خشبية صغيرة (على سبيل المثال ، عصي صواريخ العام الجديد)
• لوح خشبي رفيع (على سبيل المثال ، قاع الصناديق الخشبية في بعض الأحيان تُباع الفاكهة)

اختياري

• رؤوس الدبوس (ذكر و / أو أنثى)
• اللوح

أدوات

• لحام حديد
• قاطع الاسلاك
• تدريبات
• ملاقط (اختياري)
• يد المساعدة (اختياري)
• أداة الدوران (اختياري)

تظهر معظم الأشياء التي تحتاجها في إحدى الصور أعلاه. يمكنك الحصول عليها من متاجر الأجهزة أو متاجر الحرف اليدوية أو أمازون. ومع ذلك ، يمكن أن تأتي بعض الأشياء مجانًا: الحجارة التي أخذتها من حقل قريب. وكان اللوح الخشبي نفايات حتى أعدت تدوير علبة الفاكهة.

الخطوة 1: الاستعدادات

أولاً ، تأكد من عمل جميع مصابيح RGB-LED ، حيث إنه أمر مزعج حقًا استبدال LED لاحقًا. لاختبار مصابيح LED ، قم ببساطة بتوصيلها بمصدر طاقة بجهد من 3.3 إلى 5 فولت. V. إذا لم يكن لديك أي شيء ، يمكنك استخدام دبابيس الجهد الموجودة على لوحة وحدة التحكم الدقيقة أو البطاريات. في حالة الأنود المشترك RGB-LED ، قم بتوصيل الأنود (أطول ساق) ، انظر الصورة 1 ، بالجهد (أو "+") وأحد الأرجل المتبقية بالأرض ("-"). يجب أن يضيء المصباح الآن بلون واحد ، انظر الصور من 2 إلى 4. إذا كان لديك الكاثود RGB-LED ، فإن العكس هو الصحيح. افعل هذا لجميع الأرجل مكافئ. الألوان وجميع المصابيح. قد تدرك أنه مع الجهد الثابت ، ستكون الألوان الثلاثة المختلفة ذات سطوع مختلف. علينا النظر في ذلك لاحقًا.

في الخطوة التالية ، قمت بقص جميع الأرجل باستثناء الأنود الشائع لـ RGB-LED بحيث تبقى بضعة ملليمترات فقط. لقد استخدمت الانبعاج الصغير الذي يمكنك رؤيته في الصورة الأولى على جميع الأرجل الأربعة كتوجيه ، انظر الصورة 5.

الآن عليك اختيار الأسلاك النحاسية الملونة التي تريد دمجها في شجرة الأسلاك. أثناء كتابة هذا الدليل ، قمت بعمل ثلاثة شجرات سلكية مختلفة RGB-LED. اعتمادًا على لون إناء الزهور ، جمعت ألوانًا مختلفة. لهذا مع إناء زهور أسود ، استخدمت الألوان البني والأصفر والأسود. عندما تقرر الألوان التي ستستخدمها ، يمكنك البدء في قطع الأسلاك النحاسية إلى الطول ، الصورة 7. في حالتي ، قمت بقصها بطول 50 سم مع ارتفاع الشجرة إلى حد ما بحوالي 30 سم من إناء الزهور. ستفقد بعض الطول عند تجديل الكابلات والأهم من ذلك ، أنك بحاجة إلى ترك بعض الطول للتوصيلات الكهربائية. كقاعدة عامة ، يجب أن تكون الكابلات أطول من 15 إلى 20 سم على الأقل من الارتفاع الذي تريده لشجرتك. بناءً على حجم إناء الزهور ، يمكنك اختيار أحجام مختلفة هنا.

لإعطائك فكرة عن الأحجام التي استخدمتها:

كانت الشجرة الأولى بارتفاع 20 سم في إناء للزهور يبلغ ارتفاعها 10 سم وقطرها. يبلغ ارتفاع الأنواع الأخرى حوالي 30 سم في إناء للزهور يبلغ ارتفاعه 12 سم وقطره 13 سم.

الخطوة 2: لحام الأسلاك النحاسية

لتلحيم الأسلاك النحاسية بمصابيح RGB-LED ، عليك أولاً أن تقوم بتقطيع نهاية كل سلك بحوالي 3-5 مم ووضع بعض اللحام عليه. إذا كنت تستخدم جديلة كما أفعل ، فتأكد من أن الضفائر المفردة ملتوية معًا حتى لا تنفصل. نظرًا لوجود مساحة صغيرة بين أرجل مصابيح LED ولا ينبغي أن تلمس الأسلاك بعضها البعض. من المهم جدًا أن يتم لحام الألوان دائمًا بنفس الترتيب على مؤشر LED وإلا فسيصبح توصيل مصابيح LED لاحقًا بالمتحكم الدقيق أمرًا صعبًا للغاية.

بعد ذلك ، يمكنك لحام الأسلاك في RGB-LED. للقيام بذلك ، قمت بتثبيت مؤشر LED بالساق الطويلة ، الأنود أو الكاثود المشترك ، إلى يد المساعدة ، كما ترون في الصورة الثانية. كرر هذا لجميع المصابيح. تأكد من إحكام التوصيل عن طريق هز الأسلاك النحاسية.

الخطوة الثالثة: تجديل الأسلاك النحاسية

بعد أن قمت بلحام الأسلاك النحاسية بمصابيح LED ، حان الوقت للتجديل. إذا كنت لا تعرف كيفية التضفير ، فهناك العديد من البرامج التعليمية على youtube. ما عليك سوى البحث عن "جديلة ذات 3 خصلات". لتجديل الأسلاك ، استخدمت يد المساعدة مرة أخرى لعقد مصابيح LED من أجلي. في حالتي ، كانت يد المساعدة غالبًا ما تنزلق نحوي أثناء التضفير ، لذلك قمت بتثبيتها على المكتب. نظرًا لأن التضفير يستغرق وقتًا طويلاً ، فقد فعلت ذلك كثيرًا أثناء مشاهدة بعض المسلسلات التلفزيونية ، ويجب أن تترك حوالي 8-10 سم من الأسلاك النحاسية غير المضفرة. للقيام بذلك ، ما عليك سوى ربط الأسلاك عندما تقترب من 8 سم على أقصر سلك. بالنسبة لجميع القطع ، يجب أن يكون الطول الزائد متماثلًا إلى حد ما.

الخطوة 4: لحام السلك الفضي واللف

يمكنك الآن لحام السلك الفضي بالجزء المتبقي من المصابيح. للقيام بذلك ، عليك أولاً قطع قطعة. يجب أن يكون طول القطعة ضعف طول الأسلاك النحاسية زائد 20 سم ، اعتمادًا على مدى ثباتك في لفها لاحقًا. إذا قمت بإجراء مزيد من الالتواء لكل سم أكثر من بالطبع ، فأنت بحاجة إلى طول سلك أكبر من عدد لفات أقل لكل سم. في حالتي هذا يعني 120 سم لكل قطعة. للتأكد من الكمية التي تحتاجها ، قم أولاً بقص قطعة واحدة فقط وتذكر طولها.

بعد ذلك تقوم بطي السلك الفضي من المنتصف مكونًا حلقة في المنتصف ، انظر الصورة 1. ثم يتم دفع الحلقة فوق الجزء الخلفي من الصمام ، الأنود المشترك (أو الكاثود). لتسهيل هذا الأمر ، يمكنك ثني الساق قليلاً للأعلى ، انظر الصورة 2. بعد ذلك ، قم بتطبيق المشروب على الحلقة مع وجود الساق بداخلها. تأكد من وجود اتصال جيد بين السلك الفضي والساق. بعد ذلك يمكنك قص الجزء البارز من الساق وربما برد الحواف الحادة التي تأتي مع القطع.

بمجرد أن تقوم بلحام السلك الفضي في مكانه ، يمكنك البدء في لفه حول الأسلاك النحاسية المضفرة حتى العقدة من الخطوة السابقة. يجب أن يكون السلك الفضي بطول الأسلاك النحاسية على الأقل كما ترى في الصورة 5. الجزء من السلك الفضي الذي يبرز خلف العقدة سيصبح فيما بعد جذور شجرة الأسلاك. لا يهم إذا كانت بعض الأسلاك الفضية أقصر ولكن الأغلبية يجب أن تكون بطول الأسلاك النحاسية. بناءً على نتيجتك ، يمكنك الآن تكييف طول الأسلاك الفضية التالية الناشئة من طول السلك الأول أو تركها كما هي. كرر الآن هذا مع جميع مصابيح LED المتبقية. في النهاية لديك حزمة من هذه "الفروع".

الخطوة 5: تجميع شجرة الأسلاك

لتجميع الشجرة السلكية أولاً ، ضع جميع الفروع معًا بحيث تكون العقد الموجودة في نهاية الجزء المضفر بجانب بعضها البعض كما يتضح في الصورة الأولى. بدلًا من تثبيتها مؤقتًا معًا وصمم شجرتك تقريبًا كما تراه مناسبًا. لتصميم الشجرة صنعت أنماطًا مختلفة من الفروع. تركت بعضها كما هي والبعض الآخر قمت بإقرانها لتمثيل شوكات الفروع. قمت بتمييز الفروع التي أريدها في أزواج باستخدام مقص في النقطة التي أردت فيها فصل الفروع. ثم قمت بتفكيك الشجرة السلكية مرة أخرى ووضعت سلكًا فضيًا حول الأغصان لأضعها في أزواج. كان للسلك الفضي نفس الطول كما كان من قبل ، حوالي 120 سم في حالتي. تتمثل الخطوة الأخيرة في وضع كل الفروع ، الزوجية والمفردة ، معًا ثم لف بعض الأسلاك الفضية بدءًا من النقطة التي ينفصلون فيها جميعًا. يجب أن يكون هذا السلك الفضي الأخير هو الأطول ، حيث أن الجذع له الآن قطر كبير. ذهبت ل 140 سم.

الخطوة 6: فرز الأسلاك ولحام التوصيلات الكهربائية

الآن بعد أن انتهيت من جذع الشجرة حان الوقت لفرز الأسلاك. ابدأ بالأسلاك الفضية لأنها الأقل حركة. أولاً ، ضع 3 إلى 4 أسلاك فضية أقصر لأسفل مباشرة من الجذع وقم بلفها معًا. يجب أن تنثني الأسلاك الأخرى للخارج وستصبح الجذور فيما بعد. تقصير الأسلاك الملتوية الخارجة من القاع بطول متساوٍ يصل إلى 2-3 سم على الأقل من جذع الشجرة. بعد ذلك ، خذ قطعة سلك قصيرة (على سبيل المثال 10 سم) ليتم لحامها بالأسلاك الفضية الخارجة من قاع الشجرة. سيتم فيما بعد توصيل الأسلاك الفضية بالجهد الإيجابي. (عادةً في الإلكترونيات يتوافق السلك الأحمر مع الجهد الموجب (أو Vin) والأسود إلى السالب (أو GND). ولكن مع مصابيح RGB LED ، عادةً ما أحفظ السلك الأحمر لمصباح LED الأحمر ، لذلك في هذه الحالة ، أستخدم السلك البرتقالي كما هو هو "الأقرب" إلى اللون الأحمر.) قم بفك جانب واحد من السلك لمسافة 1-2 سم ولفه حول الأسلاك الفضية في الأسفل كما هو موضح في الصورة 4 وقم بلحامها في مكانها.

بعد ذلك ، ابدأ في فرز ألوان الأسلاك المختلفة معًا. قم بإطالة العشرة وفقًا لأقصرها وقم بخلعها جميعًا لمدة 1-2 سم ولف النهاية المقطوعة معًا. اختبر الآن مصابيح LED مرة أخرى عن طريق تطبيق جهد إيجابي على الأسلاك الفضية وأجزاء الأسلاك النحاسية الفارغة. تذكر أي لون يتوافق مع الضوء الأحمر أو الأخضر أو الأزرق. الآن قم بتوصيل السلك الأخضر بالأسلاك التي تتحكم في المصابيح الخضراء وما إلى ذلك ، بنفس الطريقة التي يتم بها توصيل الأسلاك الفضية في الفقرة أعلاه. في الخطوة الأخيرة ، ضع بعض أنابيب الانكماش الحراري أو الشريط الكهربائي فوق الأسلاك النحاسية المكشوفة لعزلها عن اللمس وبالتالي تقصير بعضها البعض.

للتحكم لاحقًا في شجرة الأسلاك RGB-LED ، استخدمت مفتاح زر قياسي. لقد قمت بقطع الساق غير الضرورية لمفتاح الزر ولحامها بالأسلاك عند إعادة التوصيل. تأكد من استخدام السيقان الصحيحة حيث أن الساقين "متصلة" بواسطة "الشريط البلاستيكي" في الجزء السفلي من المحول متصلان معًا.

الخطوة السابعة: غرس الشجرة

كما ترى في الصور ، فإن الشجرة مزروعة داخل إناء الزهور على قطعة من لوح خشبي ومحاطة بالحجارة.

لصنع لوح خشبي ، قمت أولاً بقياس القطر الداخلي لإناء الزهور. ثم أرسم دائرة على قطعة من الورق المقوى وأقطعها. ثم راجعت ، إذا كانت دائرة الورق المقوى مناسبة للعمق المطلوب لإناء الزهور وإذا لم يكن كذلك ، فقم بقصها أصغر قليلاً. بمجرد أن شعرت بالرضا ، قمت بنقل شكل الكاربورد على اللوح الخشبي وقصته. بالنسبة للوح الخشبي ، استخدمت الجزء السفلي من صندوق خشبي برتقالي اللون من السوبر ماركت المحلي. يحتاج اللوح الخشبي إلى ثقب في المنتصف بقطر 10 مم. لإمساك اللوح الخشبي بالارتفاع المطلوب ، رأيت 3 أعواد صغيرة من خشب الخردة الذي كنت أرقده حوله. في حالتي كان طولها 7 سم.

بعد ذلك ، قمت بحفر حفرة في الجزء السفلي من إناء الزهور لتشغيل الكبل الكهربائي من خلاله وطحن قناة للكابل بأداة دوارة متعددة الوظائف عميقة بما يكفي للسماح للكابل الخاص بي بترك وعاء الزهور مسطحًا على الأرض. بعد ذلك ، أضع بعض الغراء الساخن على طرفي العصي التي رأيتها سابقًا ووضعتها في إناء الزهور ، لتشكيل حامل ثلاثي القوائم للوح الخشبي للجلوس عليه.

الآن بعد أن أصبح بالإمكان وضع الشجرة في إناء الزهور ، بدأت في ترتيب الحجارة حول جذع الشجرة. ليس من المهم تغطية اللوح الخشبي بالكامل بالأشجار ، حتى عندما تكون على بعد نصف متر فقط لا يمكنك رؤية ذلك في عمق إناء الزهور. تأكد من ترك بقعة صغيرة مفتوحة حيث يمكنك وضع مفتاح الزر والوصول إليه للتحكم في مصابيح LED. عندما كنت راضيًا عن المظهر ، قمت بلصق الحجارة في مكانها باستخدام الغراء الساخن. بعد ذلك ، قمت بحفر فتحتين صغيرتين بجوار بعضهما البعض لتشغيل الكابلات الملحومة بمفتاح الزر من خلال ولصق مفتاح الزر في مكانه.

الخطوة الأخيرة هي تصميم الجذور. لذلك ، قمت بلف سلكين أو أكثر من الأسلاك الفضية التي تبرز مع بعضها البعض على مسافات مختلفة كما يمكن رؤيته في الصورة 11. ثم ثني الجذور حول اللوح الخشبي كما في الصورة 12. بعد ذلك قمت بتشكيل دائرة بسلك فضي أن أضعها وأثني الجذور حول الحلقة ، كما يتضح في الصورة 13 وشدها واحدة تلو الأخرى شيئًا فشيئًا. الخطوة الأخيرة هي قطع نهايات الأسلاك الفضية التي تلتصق كثيرًا.

الخطوة 8: الدائرة الكهربائية والمتحكم الدقيق

في الخطوة الأخيرة ، قمت بتجميع الدائرة الكهربائية. المتحكم الدقيق يتحكم في RGB-LEDs. نظرًا لأن GPIOs الخاصة بالمتحكم الدقيق توفر فقط 3.3 فولت ، وهو ما لا يكفي لبعض مصابيح LED للتألق الساطع ، فقد قمت بتوصيل المتحكم الدقيق بوحدات MOSFET التي يمكنها تبديل مصابيح LED بجهد دخل متحكم دقيق ، وهو 5 فولت (بدلاً من ذلك) من MOSFETs ، يمكنك أيضًا استخدام الترانزستور ولكن كان لدي MOSFETS مستلقية من مشروع فحم لذلك استخدمتها.) ومع ذلك ، لا يمكن لبعض مصابيح LED أن تتحمل 5 فولت وستتألق الألوان المختلفة في سطوع مختلف عند تطبيقها على نفس الجهد من 5 فولت. هذا هو المكان الذي تأتي فيه المقاومات. يجب حساب قيم المقاومات لكل لون من ألوان RGB-LED وفقًا لورقة البيانات ويمكن أن تختلف من مصنع لآخر. أو يمكنك فقط استخدام القيم المتوفرة في مخطط الدائرة واختبار ما إذا كانت القيم تعمل من أجلك. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فيمكنك العبث قليلاً بقيم المقاوم عن طريق زيادة قيم المقاومة وخفضها حتى تتألق كل الألوان بشكل متساوٍ. لكي يعمل الزر ، يجب أن يكون هناك مقاومة سحب أو قد يتم اكتشاف الزر كضغطات إلى الأبد. في هذه الحالة ، يحتوي Wemos D1 mini على مقاومات سحب داخلية يمكن تنشيطها داخل الكود. إذا لم يدعم متحكم دقيق المستخدم ذلك ، فستكون هناك حاجة إلى مقاوم سحب خارجي.

بعد تحديد قيم المقاوم ، قمت بلحام جميع الأجزاء الإلكترونية معًا على لوح التجارب. لتوصيل الأسلاك القادمة من الشجرة ، استخدمت رؤوس الدبوس الذكور على السبورة والأسلاك الأنثوية على الأسلاك ، ولكن يمكنك أيضًا لحامها مباشرة باللوحة. قبل توصيل كل شيء معًا ووضعه في إناء الزهور ، يجب أن تومض البرنامج على المتحكم الدقيق. لقد أرفقت ملف الشفرة. آمل أن أكون قد فعلت ما يكفي من التعليقات في الكود حتى يتمكن أي شخص من فهم ما يجري. في الوقت الحالي ، الشفرة أساسية جدًا وقد أضيف ميزات إليها في المستقبل. إذا قمت بذلك ، فسأنشر تحديثًا هنا ومن المحتمل أن أنقل الكود إلى جيثب. عندما تقوم بتوصيل الشجرة ، ستومض باللون الأحمر والأخضر والأزرق والأبيض ثم تبدأ في الدوران عبر طيف ألوان التدرج. يمكنك من تغيير الألوان بضغطة زر.

اعتبارًا من الآن ، يحتوي الرمز على 3 أوضاع:

• 0: إيقاف
• 1: وضع قوس قزح: يتنقل عبر طيف ألوان تدرج اللون
• 2: وضع اللون الثابت

يمكنك التبديل بين الأعمدة من خلال الضغط على الزر لأكثر من نصف ثانية. إذا نجحت ، ستومض الشجرة باللون الأبيض بعدد المرات المذكورة قبل الوضع أعلاه. في وضع اللون الثابت ، يؤدي الضغط على زر قصير (أقل من نصف ثانية) إلى الدوران عبر 7 ألوان مختلفة محددة في الكود. إذا لم يتم قبول الضغط على الزر (يعمل الضغط على الزر القصير فقط في وضع اللون الثابت) ، فستومض الشجرة كما هو الحال عند توصيلها لأول مرة. لا تتردد في تغيير الرمز كما تراه مناسبًا.

الخطوة 9: استمتع

ما تبقى القيام به هو العثور على مكان جميل لشجرة الأسلاك RGB-LED المصممة حديثًا والاستمتاع بها. استغرقت عملية صنع هذه الشجرة حوالي 8-10 ساعات موزعة على أيام قليلة. بعض الأشياء التي تستغرق وقتًا طويلاً مثل التضفير ولف السلك الفضي حول الفروع كنت أفعله عند مشاهدة التلفزيون.

قد تتساءل لماذا لا توجد صور للشجرة حمراء اللون. إنه ببساطة لأنني أثناء كتابة هذا التوجيه ، أنتظر شحنة من الإلكترونيات التي أحتاجها لتجميع وحدة التحكم. وبسبب ذلك ، استخدمت وحدة التحكم من أول شجرة RGB-LED للصور. ومع ذلك ، فإن مصابيح LED في شجرة RGB-LED ، استندت إلى هذه الإرشادات على احتياجات قيم مقاومة أقل للأحمر ، وبالتالي فإن الضوء الأحمر باهت للغاية.