En julstjärna med programmerbara lysdioder: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Jag ville ha något annat för min utomhusjulskärm i år, så jag bestämde mig för att köpa en rad RGB -programmerbara lysdioder (ibland kallade neopixel -lysdioder) och skapa en julstjärna. Dessa lysdioder kan individuellt programmeras för färg och ljusstyrka med bara en styrtråd.

Steg 1: Material

WS2811 diffus digital RGB LED -sträng (5V)

Arduino board (det finns MÅNGA källor)

FastLED Arduino -bibliotek

+5V DC Strömförsörjning (500 ma eller högre-kan vara en "väggtyp")

Strömdelarkabel

3-tråds ström-/kontrollkabel

3-polig JST SM-hankontakt

Krympslang (3 delar 3/16 diameter, 1 tum lång)

Vattentät plastlåda

2 'x 2' x ¼ plywood

2 'x 2' kartong (tillval)

Utvändig färg

Klar förpackningstejp (eller tydlig GorillaTM -tejp)

Skrot för elektronikhylla (tillval)

Trälim (tillval)

¼”flätat rep (tillval)

Parcord (valfritt)

CommandTM Outdoor Light Clips (valfritt - jag hittade dem på Walmart)

Tältpinnar (tillval)

Steg 2: Verktyg

Dator för att programmera Arduino

Kraftborr eller borrpress

12 mm borr

Fintandad träsåg (jag använde en sticksåg)

Värmepistol, tändare eller tändstickor för krympslang

Syl eller icepick

Sandpapper

Elektrisk slipmaskin (tillval)

Steg 3: Star Build -process

Jag ville att min stjärna skulle passa på en 24-tums kvadratisk plywoodbit, så jag ville att den bredaste dimensionen inte skulle vara större än 24 tum. Spets triangelns övre vinkel är 36 °. De andra två vinklarna är 72 °.

Jag ville att ljusmönstret i stjärnan skulle vara så stort som möjligt, så jag planerade att inte få stjärnans punkter att nå en fullständig topp. Varje ben på en stjärna är identiskt, så jag beräknade måtten på ett ben som visas på ritningen här.

Jag skrev sedan ut fem exemplar av mönstret och fortsatte med att lägga stjärnan på kartongen.

Eftersom min LED -sträng har 50 lysdioder behövde jag fem per ben jämnt fördelade. Längden på ett ben (från ritningen) är 8,125 tum ÷ 5 = 1,625 tum (1-5/8”). Eftersom jag fick stjärnpunkten ritad i Visio markerade jag varje LED -plats på Visio -mönstret för att slippa behöva mäta på kartongens layout. Klicka på länken i slutet av det här avsnittet för ett stjärnteckenmönster i full storlek. OBS! Om det utskrivna mönstret inte mäter som angivet kan du behöva justera skrivarens marginalinställningar. Jag ställde in min på 0,15 tum på alla sidor.

Därefter tejpade jag kartongen ovanpå plywoodstycket och slog en syl genom kartongen i plywooden vid varje LED -plats. Jag var tvungen att använda ganska lite press för att få tillräckligt djupa märken i plywooden för att kunna se dem (kanske för att min syl behöver slipas).

Naturligtvis kan du kringgå kartongmönstret och göra layouten direkt på plywood om du är bekväm med processen och säker på att du inte kommer att förstöra en helt bra plywoodbit.

Jag tog bort kartongmallen och mätte vinkelrätt cirka ¾-tum från LED-borrlinjen hela vägen runt stjärnan för att få min cutout-linje. Obs! Snittlinjen på fotot visas på kartongen för när jag bestämde mig för att göra denna instruerbara hade jag redan slutfört stjärnan.

Efter att jag klippt ut stjärnan slipade jag alla ytor och applicerade två lager akryl yttre primer och två ytskikt med akryl exteriör husfärg. Jag målade innan jag borrade hålen för att undvika att få färg inuti hålen.

Jag borrade hålen för lysdioderna på varje plats som jag hade markerat med en 12 mm borr, men hålen var något underdimensionerade, så jag var tvungen att gå tillbaka och "valla ut" varje hål genom att vinkla borrkronan på ett cirkulärt sätt. Det kan vara så att en ½”borr skulle ha den perfekta storleken. Jag råder dig att prova det på ett träskrot och se hur bra det fungerar. Lysdioderna måste vara ganska täta i plywooden för att förhindra att de faller ut. Efter borrningen gick jag tillbaka med en liten pensel och målade ställen där borrkronan slet plywooden. Trots att jag borrade med en säkerhetskopia fick jag fortfarande en del rivning.

Du kan se på introduktionsfotot att punkterna på min stjärna inte alla är identiska. Det beror på ett litet fel vid mätning och beräkning av stjärnstorleken, men det gör verkligen ingen skillnad. Ingen har någonsin nämnt det och det syns naturligtvis inte på natten.

Jag la till små bitar av 3/8”tjockt massivt trä till stjärnans nedåtpekande punkter så att jag kunde lägga till några skruvögon så att jag kunde förankra stjärnan så att den inte blåser runt eftersom jag bor i Oklahoma där” vinden kommer svepande ner på slätten”.

Jag hängde min stjärna mellan två stora träd på min trädgård. Jag fäst två 3M CommandTM utomhusljusklämmor på baksidan av stjärnan och slingrade dem över ett ¼”rep som jag sträckte upp mellan träden.

Jag förankrade stjärnens nedåtriktade spetsar till marken med hjälp av tältpinnar och parakord. Jag övervägde att montera stjärnan i gaveln över mitt garage, men att montera elektroniklådan på den platsen var problematisk för mig.

Steg 4: Programmering av lysdioderna

Vilken mikrokontroller som helst kan användas för att styra lysdioderna, men jag har lekt med Arduino i ett par år så jag gick den vägen. Jag är en pensionerad elektronikingenjör, men inte mycket programmerare, så jag var mycket glad över att hitta FastLED -biblioteket, vilket gör programmeringen av lysdioderna till en lek. AdaFruit har också ett liknande bibliotek, men jag var redan inne på FastLED innan jag upptäckte det. Därför har jag ingen åsikt om vilket bibliotek som är bättre.

Jag övervägde olika ljusmönsteridéer, men bestämde mig för en enkel fade-in/fade-out med färgförändringar på varje cykel för min stjärna. Jag fann att i mörker var lysdioderna för ljusa för den effekt jag ville ha, så jag ställde in den maximala ljusstyrkan till 36. Lysdioder är MYCKET ljusa när de ses direkt, eftersom de är placerade i detta projekt.

Om du inte är bekant med Arduino mikrokontroller finns det några mycket informativa instruktioner för nybörjare. Jag skulle råda dig att kolla in dem och bekanta dig med Arduino -programmering innan du försöker ett sådant här projekt. Sök bara på Instructable -webbplatsen efter Arduino.

Klicka på länken nedan för Arduino -skissen jag skrev till min stjärna.

Steg 5: Driva Arduino och lysdioder

Jag hade redan en 10A, +5V DC strömförsörjning. Det är överkill för detta projekt, men varför köpa en annan strömförsörjning? Jag använde power splitter -kabeln i dellistan för att få ström till både LED -strängen och Arduino -kortet från matningen. OBS: LED -strängarna finns i både 5V och 12V varianter. Om du väljer 12V-lysdioderna måste du antingen använda en separat strömförsörjning för Arduino-kortet eller använda en DC-DC-steg-ner-spänningsomvandlare (eller för dem som har mer erfarenhet av elektronik, en linjär regulator) för att minska Arduino matningsspänning till 5V till 9V DC.

För ström- och styrledningarna i den slutliga installationen använde jag 3-ledars "termostatkabel" som jag hittade hos Lowe's. Två ledningar för ström och en tråd för styrsignalen. Är det inte fantastiskt att färgen och ljusstyrkan på 50 lysdioder kan styras av en tråd ?! Som elektronikingenjör förstår jag fullt ut hur det fungerar, men jag är fortfarande MYCKET imponerad.

Ström-/styrledningen måste avslutas med en 3-polig JST-kontakt. Jag lödde anslutningskablarna till 3-ledarkablarna och täckte skarvarna med värmekrympslang. Eltejp skulle fungera i kläm, men det väder inte bra. Jag undviker det när det är möjligt.

Steg 6: Skydda elektroniken

Naturligtvis är Arduino -kortet och strömförsörjningen inte väderbeständiga, så de måste skyddas. Jag använde en "engångs" plastförvaringslåda. För att stödja lådan byggde jag en liten hylla, som jag också målade enligt beskrivningen för stjärnan, och skruvade fast den på ett av träden. Jag borrade ett hål på lådans sida nära botten. Jag klippte sedan en slits från hålet till toppen av lådan för att skjuta trådarna ner till hålet. Efter att trådarna var på plats använde jag klar tejp inuti och utsidan av lådan för att täta slitsen. Själva hålet behöver inte vara helt tätat om du observerar följande anmärkning.

OBS: Öppningen för nätsladden och ström/kontrolltråden till lysdioderna måste placeras så att vatten inte kommer in i lådan. Sätt hålet i botten av lådan och bilda en ögla med trådarna så att vatten på trådarna droppar av istället för att följa tråden in i lådan.

Jag drev ström-/kontrolltråden från lådan till stjärnan längs ¼”-repet från vilken stjärnan hängde upp, med dragkedjor för att fästa tråden i repet.

Steg 7: Se det i aktion

Här är en video av min stjärna när det var helt mörkt ute. Jag gillar den lugna effekten av de blekande färgerna.