RGB-LED trådträd: 9 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Jag vill dela med mig av mitt RGB-LED-trådträd. En kväll kom jag ihåg att jag byggde trådträd som barn. Numera gillar jag verkligen att bygga små elektroniska projekt med mikrokontroller som liknar arduino, särskilt med lysdioder. Så jag tänkte för mig själv, varför inte kombinera båda och idén om ett LED -trådträd föddes. Först kollade jag om någon redan hade gjort något liknande tidigare men jag hittade inte vad jag letade efter. Jag kunde främst hitta LED -trådträd som visar en färg. Eftersom jag tycker att enfärgade lysdioder är lite tråkiga, ville jag ha en med RGB-lysdioder för att låta trådträdet visas i alla regnbågens färger. Så jag började bygga en själv. Resultatet kan du se på bilden ovan. Trädet jag baserade detta instruerbart på är min tredje. Jag hoppas att du tycker om min instruerbara och jag kan motivera några av er att göra en själv.

Tillbehör

För själva projektet behöver du bara några få tillbehör och verktyg:

• 10 RGB-lysdioder (+ reservdelar om en skadas), eller mer om du vill
• koppartråd 0, 14 mm² (eller tjockare, men inte för tjock eftersom det blir svårt att fläta) med 3 olika färgade isoleringar runt 5 m per färg (antal lysdioder x längd mellan 40 och 50 cm)
• silvertråd 0, 6 mm runt 15 m (2 till 3 gånger den längd som behövs för varje färg)
• mikrokontroller, i mitt fall en Wemos D1 mini, men i princip kommer alla att fungera så länge det passar i blomkrukan)
• Strömkälla (i fallet med Wemos D1 mini fungerar en mikro-USB-telefonladdare)
• 3 MOSFET eller transistorer (jag använde n-kanal Mosfets men du kan också använda p-kanal om du anpassar kretsen)
• Motstånd mot olika värden
• Krympslang eller eltejp
• Blomkruka
• Varmt lim
• Stenar
• Små träpinnar (till exempel pinnar från nyårsraketerna)
• Tunn träskiva (till exempel botten på trälådorna säljs ibland frukt)

Frivillig

• Pin Headers (hane och/eller hona)
• Bakbord

Verktyg

• Lödkolv
• Avbitartång
• Borra
• Pincett (valfritt)
• Hjälpande hand (valfritt)
• Rotationsverktyg (tillval)

De flesta saker du behöver visas i en av bilderna ovan. Du kan få dem i järnaffärer, hantverksbutiker eller Amazon. Vissa saker kan dock komma gratis: Stenarna jag tog från en närliggande åker. Och träskivan var avfall tills jag återvann fruktlådan.

Steg 1: Förberedelser

Kontrollera först att alla RGB-lysdioder fungerar, eftersom det är riktigt irriterande att byta ut en lysdiod senare. För att testa lysdioderna ansluter du dem helt enkelt till en strömkälla med spänning från 3,3 till 5 V. Jag använde en laboratorieförsörjning justerad till 4 V. Om du inte har några kan du använda spänningsstiftet på mikrokontrollerkortet eller batterierna. Vid vanlig anod RGB-LED anslut anoden (det längsta benet), se bild 1, till spänningen (eller "+") och ett av de återstående benen till jord ("-"). Lysdioden ska nu lysa i en färg, se bilderna 2 till 4. Om du har en gemensam katod RGB-LED är det tvärtom. Gör detta för alla ben eq. färger och alla lysdioder. Du kanske inser att med en fast spänning kommer de tre olika färgerna att ha olika ljusstyrka. Vi måste överväga det senare.

I nästa steg skär du alla ben förutom den vanliga anoden på RGB-LED så att bara några millimeter återstår. Jag använde den lilla bucklan som du kan se på den första bilden på alla fyra benen som en orientering, se bild 5.

Nu måste du välja vilka färgade koppartrådar du vill kombinera för trådträdet. När jag skriver den här guiden har jag gjort tre olika RGB-LED-trådträd. Beroende på blomkrukans färg kombinerade jag olika färger. Till den här med en svartaktig blomkruka använde jag färgerna brun, gul och svart. När du har bestämt vilka färger du ska använda kan du börja klippa koppartrådarna i längd, bild 7. I mitt fall klippte jag dem till en längd av 50 cm med trädet som höjde sig något runt 30 cm ur blomkrukan. Du kommer att tappa lite längd när du flätar kablarna och viktigare är att du behöver lite längd kvar för de elektriska anslutningarna. Så som en tumregel ska kablarna vara minst 15-20 cm längre än den höjd du vill ha för ditt träd. Beroende på storleken på blomkrukan kan du välja olika storlekar här.

För att ge dig en uppfattning om de storlekar jag använde:

Första trädet var 20 cm högt i en blomkruka 10 cm höjd och diameter. De andra är cirka 30 cm höga i en blomkruka med 12 cm höjd och 13 cm diameter.

Steg 2: Lödning av koppartrådarna

För att löda koppartrådarna till RGB-lysdioderna måste du först ta bort varje tråd runt 3-5 mm och lägga lite löd på den. Om du använder fläta som jag, se till att de enda flätorna är vridna ihop så att de inte sticker ut. Eftersom det är lite utrymme mellan benen på lysdioderna och ledningarna bör inte röra varandra. Det är mycket viktigt att färgerna alltid löds i samma ordning på lysdioden eller annars blir det mycket svårt att ansluta lysdioderna senare till mikrokontrollen.

Därefter kan du löda ledningarna till RGB-LED. För att göra detta klämde jag fast lysdioden med det långa benet, den vanliga anoden eller katoden, till en hjälpande hand, som du kan se på den andra bilden. Upprepa detta för alla lysdioder. Se till att du har en tät anslutning genom att vrida koppartrådarna.

Steg 3: Fläta koppartrådarna

Efter att du lödt koppartrådarna till lysdioderna är det dags att fläta. Om du inte vet hur du flätar finns det många självstudier på youtube. Sök bara efter "3 -tråds fläta". För att fläta trådarna använde jag igen den hjälpande handen för att hålla lysdioderna åt mig. I mitt fall gled den hjälpande handen ofta mot mig medan jag flätade så jag spände fast den på skrivbordet. Eftersom flätning är tidskrävande, gjorde jag det mesta medan jag nådde några tv-serier. Du bör lämna cirka 8-10 cm koppartråd som inte är flätad. För att göra detta, knyt bara trådarna när du kommer nära 8 cm på den kortaste tråden. För alla bitar ska längden över vara ungefär densamma.

Steg 4: Lödning av silvertråden och vridning

Nu kan du löda silvertråden till det återstående benet på lysdioderna. För att göra det måste du först klippa av en bit. Längden på stycket bör vara dubbelt så lång som koppartrådarna plus 20 cm, beroende på hur hårt du vrider runt det senare. Om du gör mer vridning per cm än naturligtvis behöver du mer trådlängd än med färre vridning per cm. I mitt fall betyder det 120 cm per bit. För att vara säker på hur mycket du behöver, klipp först bara en bit och kom ihåg längden på den.

Därefter viker du silvertråden till hälften och skapar en slinga i mitten, se bild 1. Sedan skjuts slingan över LED -lampans återstående ben, den gemensamma anoden (eller katoden). För att underlätta detta kan du böja benet lite uppåt, se bild 2. Därefter applicera soder på öglan med benet inuti. Se till att det finns en bra anslutning mellan silvertråden och benet. Efter det kan du klippa den del av benet som sticker ut och kanske fila de skarpa kanterna som följer med skärningen.

När du har lödt silvertråden på plats kan du börja vrida den runt de flätade koppartrådarna tills knuten från steget innan. Silvertråden ska vara minst lika lång som koppartrådarna som du kan se på bild 5. Den del av silvertråden som sticker ut bakom knuten kommer senare att bli trådträdets rötter. Det spelar ingen roll om vissa silvertrådar är kortare men majoriteten ska vara lika långa koppartrådarna. Beroende på ditt resultat kan du nu anpassa längden på nästa silvertrådar som kommer från längden på den första tråden eller låta den vara som den är. Upprepa nu detta för alla återstående lysdioder. I slutändan har du en bunt med dessa "grenar".

Steg 5: Montering av trådträdet

För att montera trådträdet sätter du först ihop alla grenar så att knutarna i slutet av den flätade delen ligger bredvid varandra som kan ses på den första bilden. Än tillfälligt fixera dem tillsammans och grovt utforma ditt träd som du tycker passar. För att designa trädet gjorde jag olika stilar av grenar. Några lämnade jag som de är och några parade jag för att representera branchgafflar. Jag markerade grenarna som jag ville ha i par med en klippare vid den punkt där jag ville att de skulle separeras. Sedan demonterade jag trådträdet igen och lade silvertråd runt grenarna för att sättas i par. Silvertråden hade ungefär samma längd som tidigare, ungefär 120 cm i mitt fall. Det sista steget är att sätta ihop alla grenar, de parade och de enstaka, tillsammans och åter vrida lite silvertråd runt med början i den punkt där de alla separerar. Denna sista silvertråd måste vara den längsta, eftersom stammen nu har en ganska stor diameter. Jag gick för 140 cm.

Steg 6: Sortera trådarna och lödda de elektriska anslutningarna

Nu när du avslutat trädstammen var det dags att sortera trådarna. Börja med silvertrådarna eftersom de är de minst rörliga. Lägg först de 3 till 4 kortaste silvertrådarna rakt ner från stammen och vrid ihop dem. De andra trådarna ska böja sig utanför och kommer att bli rötterna senare. Korta de vridna trådarna som sticker ut från botten till lika långa längder och nå minst 2-3 cm från trädstammen. Ta sedan en kort (till exempel 10 cm) tråd som ska lödas till silvertrådarna som sticker ut från trädets botten. Silverledningen kommer senare att anslutas till positiv spänning. (Normalt i elektronik motsvarar röd ledning positiv spänning (eller Vin) och svart till negativ (eller GND). Men med RGB -lysdioder reserverar jag vanligtvis den röda tråden för den röda lysdioden, så i det här fallet använder jag därför orange tråd som den är "närmast" till rött.) Ta bort ena sidan av tråden i 1-2 cm och vrid den runt silvertrådarna längst ner som kan ses på bild 4 och löd dem på plats.

Börja sedan med att sortera de olika trådfärgerna tillsammans. Förläng tio enligt den kortaste på och ta bort dem alla i 1-2 cm och vrid ihop det avskalade slutet. Testa nu lysdioderna igen genom att applicera positiv spänning till silverledningarna och de tomma koppartrådsdelarna. Kom ihåg vilken av din färg som motsvarar vilken av rött, grönt eller blått ljus. Löd nu grön tråd till trådarna som styr de gröna lysdioderna och så vidare, på samma sätt som för silverkablarna i stycket ovan. I det sista steget lägger du några värmekrympande slangar eller eltejp ovanför de nakna koppartrådarna för att isolera dem från att röra vid varandra och därför kortsluta varandra.

För att senare styra RGB-LED-trådträdet använde jag en vanlig knappomkopplare. Jag klippte det inte nödvändiga benet på knappomkopplaren och lödde fast vid ledningar vid de återstående. Var noga med att använda de rätta eftersom de två benen "kopplas" med "plaststången" på strömbrytarens undersida är anslutna ihop.

Steg 7: Plantera trädet

Som du kan se på bilderna planteras trädet inuti blomkrukan på en träplatta och omgiven av stenar.

För att göra träskivan mätte jag först blomkrukans innerdiameter. Sedan ritar jag en cirkel på en kartongbit och skär ut den. Sedan kollade jag om pappcirkeln passade in i blomkrukans önskade djup och om inte, klippte den lite mindre. När jag var nöjd överförde jag kartongformen på träskivan och skar ut den. Till träskivan använde jag botten av en orange apelsinlåda från den lokala stormarknaden. Träskivan behöver ett hål i mitten med en diameter på 10 mm. För att hålla träbrädan på önskad höjd såg jag 3 små pinnar av skrotvirke jag hade liggande. I mitt fall var de 7 cm långa.

Därefter borrade jag ett hål i blomkrukans botten för att köra strömkabeln och slipade en kanal för kabeln med ett roterande multiverktyg tillräckligt djupt för att min kabel skulle låta blomkrukan sitta platt på marken. Därefter la jag lite varmt lim på de två ändarna av pinnarna som jag sågat tidigare och lade dem i blomkrukan och bildade ett stativ för träbrädan att sitta på.

Nu när trädet kan läggas i blomkrukan började jag ordna stenarna runt trädstammen. Det är inte viktigt att helt täcka träskivan med träd, eftersom även när du bara är en halv meter bort kan du inte riktigt se det djupt in i blomkrukan. Se till att du lämnar en liten plats öppen där du kan sätta och nå knappbrytaren för att styra lysdioderna. När jag var nöjd med utseendet limmade jag stenarna på plats med varmt lim. Efter det borrade jag två små hål bredvid varandra för att köra kablarna som lödts till knappbrytaren och klistrade på knappbrytaren på plats.

Det sista steget är att designa rötterna. För det tvinnade jag 2 eller flera av silvertrådarna som sticker ut tillsammans med dem som skiljer sig på olika avstånd som kan ses på bild 11. Sedan böjer jag rötterna runt träskivan som på bild 12. Efteråt bildade jag en cirkel med silvertråd att jag lägger över dem och böjer rötterna runt ringen, som kan ses på bild 13 och spänner åt dem en efter en bit för bit. Det sista steget är att klippa ändarna av silvertråd som sticker ut för mycket.

Steg 8: Elektrisk krets och mikrokontroller

I det sista steget satte jag ihop den elektriska kretsen. Mikrokontrollern styr RGB-lysdioderna. Eftersom mikroprocessorns GPIO bara levererar 3,3 V, vilket inte är tillräckligt för att några av lysdioderna ska lysa starkt, kopplade jag mikronstyrenheten till MOSFET -enheter som kan växla lysdioderna med ingångsspänningen på mikrokontrollern, vilket är 5 V. (I stället av MOSFET kan du lika gärna använda transistor men jag hade MOSFETS liggande från ett futerprojekt så jag använde dem.) Men vissa LED tål inte 5 V och de olika färgerna kommer att lysa i olika ljusstyrka när de appliceras på samma spänning av 5 V. Det är här resistorerna kommer in. Resistornas värden måste beräknas för varje färg på RGB-LED enligt databladet och kan skilja sig från tillverkare till tillverkare. Eller så kan du bara använda värdena i kretsschemat och testa om värdena fungerar för dig. Om inte kan du pilla lite med motståndsvärdena genom att höja och sänka resitorvärdena tills alla färger lyser lika ljusa. För att knappen ska fungera måste det finnas ett pullup -motstånd, annars kan knappen upptäckas som tryckningar för alltid. I detta fall har Wemos D1 mini interna pullup -motstånd som kan aktiveras inom koden. Om den använda mikrokontrollern inte stöder det behövs ett externt pullup -motstånd.

Efter att ha valt motståndsvärdena lödde jag ihop alla elektroniska delar på en brödbräda. För att ansluta trådarna som kom från trädet använde jag manliga pinheaders på brädet och kvinnliga på trådarna, men du kan lika gärna lödda dem direkt på brädet. Innan du kopplar ihop allt och lägger det i en blomkruka bör du blinka programmet på mikrokontrollen. Jag bifogade kodfilen. Jag hoppas att jag gjorde tillräckligt med kommentarer i koden så att alla kan förstå vad som händer. Just nu är koden väldigt grundläggande och jag kan lägga till funktioner i den i framtiden. Om jag gör det kommer jag att lägga upp en uppdatering här och förmodligen flytta koden till github. När du kopplar in trädet kommer det att blinka i rött grönt, blått och vitt och sedan börja cykla genom färgtonens färgspektrum. Du kan än ändra färgmodeller med knapptryckningar.

Från och med nu innehåller koden tre lägen:

• 0: Av
• 1: Regnbågsläge: Cykla genom nyansens färgspektrum
• 2: Fast färgläge

Du kan växla mellan färgmetoderna genom att hålla knappen intryckt i mer än en halv sekund. Om det lyckas blinkar trädet vitt antalet gånger som anges före läget ovan. I fast färgläge kommer ett kort knapptryck (mindre än en halv sekund) att gå igenom sju olika färger som definieras i koden. Om knapptryckning inte accepteras (kort knapptryckning fungerar bara i fast färgläge) kommer trädet att blinka som vid första anslutningen. Ändra koden efter eget tycke.

Steg 9: Njut

Det som återstår att göra är att hitta en söt plats för ditt nygjorda RGB-LED-trådträd och njuta av det. Sammantaget tog detta träd mig cirka 8-10 timmar fördelat på några dagar. Några av de mer tidskrävande sakerna som att fläta och vrida silvertråden runt grenarna gjorde jag när jag tittade på tv.

Du kanske undrar varför det inte finns några bilder på trädet som lyser rött. Det är helt enkelt för att medan jag skriver det här instruerbara jag väntar på en leverans av elektronik som jag behöver montera regulatorn. På grund av det använde jag handkontrollen från mitt första RGB-LED-träd för bilderna. Men lysdioderna i RGB-LED-trädet I baserade dessa instruktioner på behöver lägre motståndsvärden för rött och det röda ljuset är därför mycket dimmat.