نجمة الكريسماس مع مصابيح LED قابلة للبرمجة: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

أردت شيئًا مختلفًا لشاشة عيد الميلاد الخارجية الخاصة بي هذا العام ، لذلك قررت شراء سلسلة من مصابيح LED القابلة للبرمجة RGB (تسمى أحيانًا مصابيح LED من neopixel) وإنشاء نجمة عيد الميلاد. يمكن برمجة LEDS بشكل فردي للون والسطوع باستخدام سلك تحكم واحد فقط.

الخطوة 1: المادة

WS2811 سلسلة RGB LED رقمية منتشرة (5 فولت)

لوحة اردوينو (هناك العديد من المصادر)

مكتبة FastLED Arduino

+ 5V DC Power Supply (500 مللي أمبير أو أكثر - يمكن أن يكون "نوع ثؤلول الجدار")

كابل مقسم الطاقة

كابل طاقة / تحكم بثلاثة أسلاك

3-pin JST SM تجميع موصل ذكر

أنابيب الانكماش الحراري (3 قطع بقطر 3/16 وطول 1 بوصة)

صندوق بلاستيك مقاوم للماء

2 "x 2" x "الخشب الرقائقي

قطعة 2 × 2 بوصة من الورق المقوى (اختياري)

طلاء خارجي

شريط تغليف شفاف (أو مسح شريط GorillaTM)

خشب خردة لرف الإلكترونيات (اختياري)

غراء الخشب (اختياري)

¼ حبل مجدول (اختياري)

باركورد (اختياري)

مقاطع الإضاءة الخارجية CommandTM (اختياري - وجدتها في Walmart)

حصص الخيمة (اختياري)

الخطوة 2: الأدوات

كمبيوتر لبرمجة اردوينو

مثقاب كهربائي أو مكبس حفر

12 مم مثقاب

منشار خشب ذو أسنان رفيعة (استخدمت منشار رقصة)

مسدس حراري ، ولاعة أو أعواد ثقاب لتقليص الأنابيب

Awl أو Iceepick

ورق زجاج

صنفرة كهربائية (اختياري)

الخطوة 3: عملية بناء النجوم

كنت أرغب في أن يتناسب نجمي مع قطعة من الخشب الرقائقي مقاس 24 بوصة مربعة ، لذلك أردت ألا يزيد أكبر بُعد عن 24 بوصة. الزاوية العلوية لمثلث الرأس هي 36 درجة. الزاويتان الأخريان 72 درجة.

أردت أن يكون نمط الضوء في النجم كبيرًا بقدر الإمكان ، لذلك خططت ألا تصل نقاط النجم إلى القمة الكاملة. كل ساق للنجم متطابقة ، لذلك قمت بحساب أبعاد ساق واحدة كما هو موضح في الرسم هنا.

ثم طبعت خمس نسخ من النموذج وشرعت في تخطيط النجمة على الورق المقوى.

نظرًا لأن سلسلة LED الخاصة بي تحتوي على 50 مصباحًا ، فقد احتجت إلى خمسة لكل ساق متباعدة بشكل متساوٍ. يبلغ طول ساق واحدة (من الرسم) 8.125 بوصة ÷ 5 = 1.625 بوصة (1-5 / 8 بوصة). نظرًا لأنني رسمت نقطة النجمة في Visio ، فقد قمت بتمييز كل موقع LED على نمط Visio لتجنب الاضطرار إلى القياس على تخطيط الورق المقوى. انقر فوق الارتباط الموجود في نهاية هذا القسم للحصول على نمط نقطة نجمة بالحجم الكامل. ملاحظة: إذا لم يتم قياس النمط المطبوع كما هو موضح ، فقد تضطر إلى ضبط إعدادات الهامش بالطابعة. لقد وضعت لي 0.15 بوصة من جميع الجوانب.

بعد ذلك ، قمت بتسجيل الورق المقوى أعلى قطعة الخشب الرقائقي وقمت بخرز الورق المقوى في الخشب الرقائقي في كل موقع من مواقع LED. اضطررت إلى استخدام قدر كبير من الضغط للحصول على علامات عميقة بدرجة كافية في الخشب الرقائقي لأتمكن من رؤيتها (ربما لأن المخرز يحتاج إلى شحذ).

بالطبع يمكنك تجاوز نمط الكرتون والقيام بالتخطيط مباشرة على الخشب الرقائقي إذا كنت مرتاحًا للعملية وتثق أنك لن تدمر قطعة خشب رقائقي جيدة تمامًا.

أزلت قالب الورق المقوى وقمت بقياس عمودي حوالي-inch من خط الحفر LED على طول الطريق حول النجمة للحصول على خط الفصل الخاص بي. ملاحظة: يظهر الخط المقطوع في الصورة على الورق المقوى لأنه بحلول الوقت الذي قررت فيه جعل هذا Instructable ، كنت قد أكملت بالفعل النجمة.

بعد أن قطعت النجمة ، قمت برمل جميع الأسطح وطبقت طبقتين من الطلاء التمهيدي الأكريليكي الخارجي وطبقتين نهائيتين من طلاء المنزل الخارجي الأكريليكي. لقد رسمت قبل حفر الثقوب لتجنب دخول الطلاء داخل الثقوب.

لقد قمت بحفر الثقوب الخاصة بمصابيح LED في كل موقع قمت بتمييزه باستخدام مثقاب مقاس 12 مم ، ولكن كانت الثقوب صغيرة الحجم قليلاً ، لذلك كان علي أن أعود و "أخرج" كل ثقب بزاوية لقمة الحفر بطريقة دائرية. قد يكون حجم مثقاب ½ بوصة هو الحجم المثالي. أنصحك بتجربة ذلك على قطعة خردة من الخشب ومعرفة مدى نجاحها. يجب أن تكون مصابيح LED مناسبة تمامًا للخشب الرقائقي لمنعها من السقوط. بعد الحفر ، عدت بفرشاة صغيرة ورسمت الأماكن التي مزق فيها مثقاب الخشب الرقائقي. على الرغم من أنني قمت بالتنقيب باستخدام نسخة احتياطية ، إلا أنني ما زلت أشعر ببعض التمزق.

يمكنك أن ترى في صورة المقدمة أن النقاط الموجودة على نجمتي ليست كلها متطابقة. هذا بسبب خطأ طفيف في قياس وحساب حجم النجم ، لكنه في الحقيقة لا يحدث فرقًا. لم يذكره أحد من قبل وبالطبع لا يمكن رؤيته في الليل.

لقد أضفت قطعًا صغيرة من الخشب الصلب بسمك 3/8 بوصة إلى النقاط التي تشير إلى الأسفل للنجمة حتى أتمكن من إضافة بعض العيون اللولبية للسماح لي بتثبيت النجم لمنعه من الانطلاق منذ أن أعيش في أوكلاهوما حيث "الرياح" يأتي كنس السهل ".

علقت نجمي بين شجرتين كبيرتين في باحتي الأمامية. لقد قمت بتوصيل اثنين من مشابك الإضاءة الخارجية 3M CommandTM في الجزء الخلفي من النجمة وقمت بلفهما فوق حبل ¼”قمت بربطه بين الأشجار.

لقد ثبتت أطراف النجمة التي تشير إلى الأسفل على الأرض باستخدام أوتاد الخيام والباراكورد. فكرت في تركيب النجمة في الجملون فوق المرآب الخاص بي ، لكن تركيب صندوق الإلكترونيات في هذا الموقع كان مشكلة بالنسبة لي.

الخطوة 4: برمجة المصابيح

يمكن استخدام أي وحدة تحكم صغيرة للتحكم في مصابيح LED ، لكنني كنت ألعب مع Arduino منذ بضع سنوات ، لذلك سلكت هذا الطريق. أنا مهندس إلكترونيات متقاعد ، لكنني لست مبرمجًا كثيرًا ، لذلك شعرت بسعادة غامرة للعثور على مكتبة FastLED ، التي تجعل برمجة مصابيح LED أمرًا سهلاً. لدى AdaFruit أيضًا مكتبة مماثلة ، لكنني كنت بالفعل في FastLED قبل أن أكتشف ذلك. لذلك ليس لدي رأي في أي مكتبة أفضل.

لقد فكرت في العديد من أفكار أنماط الإضاءة ، لكنني قررت إجراء تلاشي / تلاشي بسيط مع تغييرات اللون في كل دورة لنجمي. لقد وجدت أنه في الظلام ، كانت مصابيح LED ساطعة للغاية بالنسبة للتأثير الذي أردته ، لذلك قمت بتعيين الحد الأقصى لمستوى السطوع عند 36. المصابيح ساطعة جدًا عند عرضها مباشرة ، حيث يتم وضعها في هذا المشروع.

إذا لم تكن معتادًا على وحدة تحكم Arduino الصغيرة ، فهناك بعض التعليمات المفيدة للغاية للمبتدئين. أنصحك بفحصها والتعرف على برمجة Arduino قبل محاولة مشروع مثل هذا. ما عليك سوى البحث في موقع Instructable على الويب عن Arduino.

انقر فوق الرابط أدناه لرسم Arduino الذي كتبته لنجمتي.

الخطوة 5: تشغيل Arduino و LED

كان لدي بالفعل مصدر طاقة 10A ، + 5V DC. هذه مبالغة بالنسبة لهذا المشروع ، ولكن لماذا تشتري مصدر طاقة آخر؟ لقد استخدمت كبل مقسم الطاقة في قائمة الأجزاء للحصول على الطاقة لكل من سلسلة LED ولوحة Arduino من الإمداد. ملاحظة: سلاسل LED تأتي في كل من 5V و 12V. إذا اخترت مصابيح LED بقدرة 12 فولت ، فستحتاج إما إلى استخدام مصدر طاقة منفصل للوحة Arduino ، أو استخدام محول جهد تنازلي DC-DC (أو لمن هم أكثر خبرة في مجال الإلكترونيات ، منظم خطي) لتقليل Arduino إمداد الجهد إلى 5V إلى 9V DC.

بالنسبة لأسلاك الطاقة والتحكم في التثبيت النهائي ، استخدمت "سلك ترموستات" ثلاثي الموصلات وجدته في Lowe’s. سلكان للطاقة وسلك واحد لإشارة التحكم. أليس من المدهش أن يتم التحكم في لون وسطوع 50 LED بواسطة سلك واحد ؟! بصفتي مهندس إلكترونيات ، أفهم تمامًا كيف يعمل ، لكنني ما زلت معجبًا جدًا.

يجب إنهاء سلك الطاقة / التحكم بمحطة JST ذات 3 سنون. لقد قمت بلحام أسلاك التجميع الطرفية بأسلاك الكابلات ثلاثية الموصلات وغطت التوصيلات بأنابيب الانكماش الحراري. سيعمل الشريط الكهربائي عند الضرورة ، لكنه لا يتأثر جيدًا. أتجنبها عندما يكون ذلك ممكنا.

الخطوة السادسة: حماية الإلكترونيات

بالطبع ، فإن لوحة Arduino ومصدر الطاقة ليسا مقاومان للعوامل الجوية ، لذلك يجب حمايتهما. لقد استخدمت صندوق تخزين طعام بلاستيكي "يمكن التخلص منه". لدعم الصندوق ، قمت ببناء رف صغير ، قمت برسمه أيضًا كما هو موصوف للنجمة ، وقمت بربطه بإحدى الأشجار. لقد قمت بحفر حفرة على جانب الصندوق بالقرب من القاع. ثم قطعت شقًا من الفتحة إلى أعلى الصندوق لإزاحة الأسلاك لأسفل إلى الفتحة. بعد وضع الأسلاك في مكانها ، استخدمت شريطًا شفافًا داخل وخارج الصندوق لإغلاق الشق. ليس من الضروري إغلاق الفتحة نفسها تمامًا إذا لاحظت الملاحظة التالية.

ملاحظة: يجب وضع فتحة سلك الطاقة وسلك الطاقة / التحكم في مصابيح LED بحيث لا يجد الماء طريقه إلى الصندوق. ضع الفتحة الموجودة في الجزء السفلي من الصندوق وشكل حلقة من الأسلاك بحيث تتساقط المياه الموجودة على الأسلاك بدلاً من تتبع السلك في الصندوق.

قمت بتشغيل سلك الطاقة / التحكم من الصندوق إلى النجمة على طول الحبل الذي تم تعليق النجم منه ، باستخدام أربطة مضغوطة لتأمين السلك بالحبل.

الخطوة 7: شاهدها عمليًا

إليكم مقطع فيديو لنجمتي عندما كان الظلام تمامًا بالخارج. أنا أحب التأثير الهادئ للألوان الباهتة.