RGB-LED traatpuu: 9 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Tahan teiega jagada oma RGB-LED-juhtmepuud. Ühel õhtul meenus mulle lapsepõlves traatpuude ehitamine. Tänapäeval naudin ma väga väikeste elektrooniliste projektide ehitamist arduino -sarnaste mikrokontrolleritega, eriti LED -idega. Seega mõtlesin endamisi, miks mitte ühendada mõlemad ja sündis idee LED -traatpuust. Kõigepealt kontrollisin, kas keegi on midagi sellist juba teinud, kuid ma ei leidnud seda, mida otsisin. Leidsin peamiselt LED -traatpuid, mis näitavad ühte värvi. Kuna ma arvan, et ühevärvilised valgusdioodid on natuke igavad, tahtsin saada ühe RGB-LED-iga, et saaksin lasta traatpuul ilmuda kõikides vikerkaarevärvides. Nii et ma hakkan seda ise ehitama. Tulemust näete ülaltoodud pildil. Traatpuu, millele ma selle juhendi koostasin, on minu kolmas. Loodan, et teile meeldib minu juhendatav tegevus ja ma saan motiveerida mõnda teist seda ise tegema.

Tarvikud

Projekti enda jaoks vajate vaid mõnda tarvikut ja tööriista:

• 10 RGB-LED-i (+ varuosad, kui üks on kahjustatud) või rohkem, kui soovite
• vasktraat 0, 14 mm² (või paksem, kuid mitte liiga paks, kuna seda on raske punuda) 3 erineva värvi isolatsiooniga umbes 5 m värvi kohta (valgusdioodide arv x pikkus 40–50 cm)
• hõbetraat 0, 6 mm umbes 15 m (2–3 korda pikem kui iga värv)
• mikrokontroller, minu puhul Wemos D1 mini, kuid põhimõtteliselt töötavad kõik seni, kuni see lillepotti mahub)
• Toiteallikas (Wemos D1 mini puhul töötab mis tahes mikro-USB-telefoni laadija)
• 3 MOSFET-i või transistorit (ma kasutasin n-kanaliga Mosfetti, kuid vooluahela kohandamisel saate kasutada ka p-kanalit)
• Erinevate väärtuste takistid
• Kuumalt kokkutõmbuvad torud või elektrilint
• Lillepott
• Kuum liim
• Kivid
• Väikesed puupulgad (näiteks uusaasta rakettide pulgad)
• Õhuke puitlaudis (näiteks puidust kastide põhi, mõnikord müüakse puuvilju)

Valikuline

• Pin -päised (mees- ja/või naissoost)
• Leivalaud

Tööriistad

• Jootekolb
• Traadi lõikur
• Puurida
• Pintsetid (valikuline)
• Abikäsi (valikuline)
• Pöörlemisriist (valikuline)

Enamik vajalikest asjadest on näidatud ühel ülaltoodud piltidel. Saate neid osta ehituspoest, käsitööpoodidest või Amazonist. Mõned asjad võivad aga tulla tasuta: kivid, mille võtsin lähedalt põllult. Ja puitlaudis oli jäätmed seni, kuni puuviljakarbi taaskasutasin.

Samm: Ettevalmistused

Esiteks veenduge, et kõik RGB-valgusdioodid töötaksid, sest hiljem on LED-i vahetamine tõesti tüütu. LED-ide testimiseks ühendage need lihtsalt toiteallikaga, mille pinge on 3,3–5 V. Kasutasin laboratoorset toiteallikat, mis oli reguleeritud 4-le V. Kui teil neid pole, võite kasutada mikrokontrolleri plaadi või patareide pingetappe. Tavalise anoodi RGB-LED puhul ühendage anood (pikim jalg), vt joonis 1, pingega (või "+") ja üks ülejäänud jalad maandusega ("-"). LED peaks nüüd süttima ühevärvilisena, vt pilte 2 kuni 4. Kui teil on tavaline RGB-LED-katood, siis vastupidi. Tehke seda kõigi jalgade jaoks ekv. värvid ja kõik LED -id. Võite aru saada, et fikseeritud pinge korral on kolm erinevat värvi erineva heledusega. Peame seda hiljem kaaluma.

Järgmises etapis lõigate kõik jalad välja, välja arvatud RGB-LED-i ühine anood, nii et järele jääb vaid mõni millimeeter. Kasutasin orientatsioonina väikest mõlki, mida näete esimesel pildil kõigil neljal jalal, vt pilti 5.

Nüüd peate valima, milliseid värvilisi vasktraate soovite traatpuu jaoks kombineerida. Seda juhendit kirjutades olen teinud kolm erinevat RGB-LED-traatpuud. Sõltuvalt lillepoti värvist kombineerisin erinevaid värve. Selle mustjas lillepotiga ma kasutasin värve pruun, kollane ja must. Kui olete otsustanud, milliseid värve kasutada, võite hakata vasktraate pikkuseks lõikama, pilt 7. Minu puhul lõikasin need 50 cm pikkuseks, kusjuures puu tõusis lillepotist mõnevõrra 30 cm kaugusele. Kaablite punumisel kaotate teatud pikkuse ja mis veelgi tähtsam, elektriühenduste jaoks on vaja mõnda aega. Nii et reeglina peaksid kaablid olema vähemalt 15–20 cm pikemad kui teie puule soovitud kõrgus. Sõltuvalt lillepoti suurusest saate siin valida erinevaid suurusi.

Et anda teile aimu minu kasutatud suurustest:

Esimene puu oli 10 cm kõrguse ja läbimõõduga lillepotis 20 cm kõrge. Teised on umbes 30 cm kõrgused 12 cm kõrguse ja 13 cm läbimõõduga lillepotis.

2. samm: vasktraatide jootmine

Vasejuhtmete jootmiseks RGB-LED-ide juurde tuleb kõigepealt eemaldada iga traadi ots umbes 3-5 mm ulatuses ja panna sellele jootet. Kui kasutate punutist nagu mina, siis veenduge, et üksikud paelad on kokku keeratud, nii et need ei jääks välja. Kuna valgusdioodide jalgade vahel on vähe ruumi ja juhtmed ei tohiks üksteist puudutada. On väga oluline, et värvid joodetaks LED -le alati samas järjekorras, vastasel juhul muutub LED -ide ühendamine mikrokontrolleriga väga keeruliseks.

Järgmisena saate jootma juhtmed RGB-LED-i külge. Selleks kinnitasin LED -i koos rööviva pika jalaga, hariliku anoodi või katoodiga, abistava käe külge, nagu näete teisel pildil. Korrake seda kõigi LED -ide puhul. Veenduge, et ühendus oleks tihe, väänates vasktraate.

3. samm: vasktraatide punumine

Pärast vasktraatide jootmist valgusdioodidele on aeg punutud. Kui te ei tea, kuidas punuda, on youtube'is palju õpetusi. Otsige lihtsalt sõna "3 -string palmik". Juhtmete punumiseks kasutasin jälle abikätt LED -ide hoidmiseks. Minu puhul libises abikäsi punumise ajal sageli minu poole, nii et kinnitasin selle lauale. Kuna punumine on aeganõudev, tegin ma seda kõige rohkem mõne telesarja puhul. Peaksite jätma umbes 8-10 cm vasktraati, mis pole põimitud. Selleks sõlme juhtmed lihtsalt läbi, kui jõuate 8 cm lähedale lühimale traadile. Kõigi tükkide puhul peaks järelejäänud pikkus olema enam -vähem sama.

Samm: hõbetraadi jootmine ja keerutamine

Nüüd saate hõbedast traati LED -ide ülejäänud jala külge jootma. Selleks tuleb kõigepealt tükk ära lõigata. Tüki pikkus peaks olema kahekordne vasktraatide pikkus pluss 20 cm, olenevalt sellest, kui kindlalt seda hiljem ümber keerate. Kui teete keerdumisi cm kohta rohkem kui muidugi, vajate rohkem traadi pikkust kui vähem keerdumisi cm kohta. Minu puhul tähendab see 120 cm tüki kohta. Et olla kindel, kui palju vajate, lõigake esmalt ainult üks tükk ja pidage meeles selle pikkust.

Pärast seda voldite hõbetraadi pooleks, luues keskele silmuse, vt pilti 1. Seejärel lükatakse silmus üle LED -i ülejäänud osa, ühise anoodi (või katoodi). Selle hõlbustamiseks võite jalga veidi ülespoole painutada, vt pilti 2. Pärast seda kandke silmusesse märjaks, nii et jalg oleks sees. Veenduge, et hõbetraadi ja jala vahel oleks hea ühendus. Pärast seda saate lõigata väljapoole jääva jalaosa ja võib -olla lõigata lõikamisega kaasnevad teravad servad.

Kui olete hõbetraadi paika jootnud, võite hakata seda keerutama ümber põimitud vasktraatide, kuni eelmise sammu sõlme. Hõbetraat peaks olema vähemalt sama pikk kui vasktraadid, nagu näete pildil 5. Hõbetraadi osa, mis jääb sõlme taha välja, saab hiljem traatpuu juurteks. Pole tähtis, kas mõni hõbetraat on lühem, kuid enamus peaks olema vasktraadid. Sõltuvalt teie tulemusest saate nüüd kohandada järgmise hõbetraadi pikkust, mis pärineb esimese traadi pikkusest, või jätta see selliseks, nagu see on. Nüüd korrake seda kõigi ülejäänud LED -ide puhul. Lõpuks on teil kimp neid "oksi".

Samm: traatpuu kokkupanek

Traatpuu kokkupanemiseks pange kõigepealt kõik oksad kokku nii, et punutud osa lõpus olevad sõlmed asetseksid üksteise kõrval, nagu on näha esimesel pildil. Kinnitage need ajutiselt kokku ja kujundage oma puu ligikaudselt oma äranägemise järgi. Puu kujundamiseks tegin erinevaid oksi. Mõne jätsin sellisena, nagu ta on, ja mõne sidusin paariks, et esindada haruharke. Märkasin soovitud oksad paarikaupa lõikuriga kohas, kus soovisin, et need eralduksid. Seejärel lammutasin traatpuu uuesti lahti ja panin paarikaupa asetatavate okste ümber hõbetraadi. Hõbetraat oli umbes sama pikk kui varem, minu puhul umbes 120 cm. Viimane samm on panna kõik oksad, paaris ja üksikud, kokku ja keerata uuesti hõbedast traati ümber, alustades punktist, kus nad kõik eralduvad. See viimane hõbetraat peab olema kõige pikem, kuna pagasiruumi läbimõõt on nüüd üsna suur. Ma läksin 140 cm.

6. samm: juhtmete sorteerimine ja elektriühenduste jootmine

Nüüd, kui olete puutüve lõpetanud, on aeg juhtmed sorteerida. Alustage hõbetraatidest, kuna need on kõige vähem liigutatavad. Kõigepealt pange 3–4 lühimat hõbetraati otse pagasiruumist alla ja keerake need kokku. Teised juhtmed peaksid väljapoole painutama ja muutuvad hiljem juurteks. Lühendage alt välja ulatuvad keerdtraadid võrdseks pikkuseks, ulatudes puutüvest vähemalt 2-3 cm kaugusele. Seejärel võtke lühike (näiteks 10 cm) traat, mis tuleb joota puu põhjast väljaulatuvate hõbetraatide külge. Hõbedane juhtmestik ühendatakse hiljem positiivse pingega. (Tavaliselt elektroonikas vastab punane juhe positiivsele pingele (või Vin) ja must negatiivsele (või GND -le). Kuid RGB -valgusdioodide puhul reserveerin punase juhtme tavaliselt punase juhtme jaoks, nii et sel juhul kasutan seetõttu oranži juhet) on punasele "lähim".) Ribastage traadi üks külg 1-2 cm ja keerake see ümber hõbedaste juhtmete allosas, nagu on näha pildil 4, ja jootke need oma kohale.

Seejärel alustage erinevate traadivärvide sorteerimist. Pikenda vastavalt lühimale kümnele ja eemalda 1–2 cm ribad ning keera kooritud ots kokku. Nüüd katsetage LED -e uuesti, rakendades hõbedasele juhtmestikule ja tühja vasktraadi osadele positiivset pinget. Pidage meeles, milline teie värv vastab punasele, rohelisele või sinisele valgusele. Nüüd jootke roheline traat juhtmeid, mis juhivad rohelisi LED -e ja nii edasi, samamoodi nagu ülaltoodud lõigu hõbedase juhtmestiku puhul. Viimases etapis asetage paljaste vasktraatide kohale kuumalt kokkutõmbuvad torud või elektrilint, et isoleerida need puudutamise ja seega üksteise lühistamise eest.

Hiljem RGB-LED-juhtmepuu juhtimiseks kasutasin tavalist nupulülitit. Lõikasin nupuvajutuse mittevajaliku jala ja jootsin ülejäänud juhtmete külge juhtmete külge. Kasutage kindlasti õigeid, kuna 2 jalga "ühendavad" lüliti põhjas asuva "plastvarda" abil.

Samm: Puu istutamine

Nagu piltidelt näha, on puu istutatud lillepoti sisse puitlauale ja ümbritsetud kividega.

Puitplaadi valmistamiseks mõõtsin kõigepealt lillepoti siseläbimõõdu. Seejärel joonistan papitükile ringi ja lõikan selle välja. Seejärel kontrollisin, kas papist ring sobib lillepoti soovitud sügavusele ja kui mitte, lõikasin selle veidi väiksemaks. Kui olin rahul, kandsin puitlauale karbo kuju ja lõikasin selle välja. Puitplaadi jaoks kasutasin kohaliku supermarketi puidust oranži kasti põhja. Puitplaat vajab keskele auku läbimõõduga 10 mm. Puitlaua soovitud kõrgusel hoidmiseks saagisin puulammust, mis mul ümber oli, 3 väikest pulka. Minu puhul olid need 7 cm pikad.

Järgmisena puurisin lillepoti põhja toitekaabli läbiviimiseks augu ja lihvisin kaabli jaoks kanalit, millel oli piisavalt sügav pöörlev multitööriist, et kaabel saaks lillepoti maapinnale istuda. Järgmisena panin eelnevalt saetud pulgade kahe otsa kuuma liimi ja panin need lillepotti, moodustades puidust lauale istumiseks statiivi.

Nüüd, kui puu saab lillepotti panna, hakkasin kive puutüve ümber korraldama. Puitlaua täielik katmine puudega ei ole oluline, sest isegi poole meetri kaugusel ei näe te seda sügavale lillepotti. Jätke kindlasti lahti väike koht, kuhu saate LED -de juhtimiseks nupule lülitada ja selle juurde jõuda. Kui olin välimusega rahul, liimisin kivid kuuma liimi abil paika. Pärast seda puurisin kaks väikest auku kõrvuti, et juhtida läbi nupulüliti joodetud kaablid ja liimisin nupulüliti oma kohale.

Viimane samm on juurte kujundamine. Selle jaoks keerasin 2 või enam hõbedast traati välja, mis nendega kokku kerkisid, eraldudes erinevatel vahemaadel, nagu on näha pildil 11. Seejärel painutan juured ümber puitlaua nagu pildil 12. Seejärel moodustasin hõbetraadiga ringi et ma panen need üle ja painutan juured ümber rõnga, nagu on näha pildilt 13, ja pingutan neid järjest haaval. Viimane samm on lõigata hõbetraadi otsad, mis jäävad palju välja.

Samm: elektriahel ja mikrokontroller

Viimases etapis panin kokku elektriskeemi. Mikrokontroller juhib RGB-LED-e. Kuna mikrokontrolleri GPIO -d toovad ainult 3,3 V, millest mõne LED -i eredaks säramiseks ei piisa, ühendasin mikrokontrolleri MOSFET -idega, mis suudavad LED -e vahetada mikrokontrolleri sisendpingega, mis on 5 V. (Selle asemel MOSFET -idest võiksite sama hästi kasutada ka transistore, kuid mul olid MOSFETS -id pikemas projektis, nii et kasutasin neid.) Kuid mõned LED -id ei talu 5 V ja erinevad värvid säravad erineva heledusega, kui neid rakendatakse samale pingele 5 V. See on koht, kus takistid tulevad sisse. Takistite väärtused tuleb arvutada iga RGB-LED-i värvi jaoks vastavalt andmelehele ja need võivad tootjatel erineda. Või võite lihtsalt kasutada skeemil esitatud väärtusi ja testida, kas väärtused teie jaoks töötavad. Kui ei, siis saate takisti väärtustega natuke nokitseda, tõstes ja langetades resitorväärtusi, kuni kõik värvid säravad võrdselt eredalt. Nupu töötamiseks peab olema tõmbetakistus või nupp võidakse igaveseks vajutada. Sel juhul on Wemos D1 mini sisemised tõmbetakistid, mida saab koodi sees aktiveerida. Kui kasutatud mikrokontroller seda ei toeta, on vaja välist tõmbetakistit.

Pärast takisti väärtuste valimist jootsin kõik elektroonilised osad leivaplaadile kokku. Puu küljest tulevate juhtmete ühendamiseks kasutasin tahvlil isaseid nööpnõelaid ja juhtmetel naissoost otsikuid, kuid sama hästi võiksite need otse plaadile jootma hakata. Enne kõigi ühendamist ja lillepotti panemist peaksite programmi mikrokontrollerile välgutama. Lisasin koodifaili. Loodan, et tegin koodis piisavalt kommentaare, et igaüks saaks aru, mis toimub. Praegu on kood väga lihtne ja võin sellele tulevikus funktsioone lisada. Kui ma seda teen, postitan siia värskenduse ja tõenäoliselt teisaldan koodi githubisse. Kui ühendate puu vooluvõrku, vilgub see punaselt rohelise, sinise ja valgega ning hakkab seejärel ringlema tooni värvispektris. Värvirežiime saate muuta nupuvajutustega.

Praeguse seisuga sisaldab kood 3 režiimi:

• 0: väljas
• 1: vikerkaarerežiim: jalgrattasõit läbi tooni värvispektri
• 2: fikseeritud värvirežiim

Värvirežiimide vahel saate vahetada, hoides nuppu üle poole sekundi all. Kui see õnnestub, vilgub puu enne ülaltoodud režiimi määratud arvu kordi valgelt. Fikseeritud värvirežiimis lülitub lühike nupuvajutus (vähem kui pool sekundit) läbi 7 erinevat koodis määratletud värvi. Kui nupuvajutust ei aktsepteerita (lühike nupuvajutus töötab ainult fikseeritud värvirežiimis), vilgub puu nagu esmakordsel ühendamisel. Muutke koodi oma äranägemise järgi.

9. samm: naudi

Jääb üle otsida oma äsja valmistatud RGB-LED traatpuule magus koht ja nautida seda. Kokkuvõttes kulus mul selle puu tegemine mõne päeva jooksul umbes 8-10 tundi. Mõned aeganõudvamad asjad nagu hõbetraadi punumine ja okste ümber keerutamine tegin telerit vaadates.

Teil võib tekkida küsimus, miks puuduvad pildid punaselt säravast puust. See on lihtsalt sellepärast, et selle juhendi kirjutamise ajal ootan kontrolleri kokkupanekuks elektroonika saadetist. Seetõttu kasutasin piltide jaoks oma esimese RGB-LED-puu kontrollerit. Kuid RGB-LED-puu I valgusdioodid lähtusid selle juhendi põhjal sellest, et punase jaoks on vaja madalamaid takisti väärtusi ja seetõttu on punane tuli väga tuhm.