RGB-LED-Drahtbaum - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Ich möchte mit Ihnen meinen RGB-LED-Drahtbaum teilen. Eines Abends erinnerte ich mich daran, wie ich als Kind Drahtbäume gebaut hatte. Heutzutage genieße ich es sehr, kleine elektronische Projekte mit Mikrocontrollern ähnlich wie Arduino zu bauen, insbesondere mit LEDs. Also dachte ich mir, warum nicht beides kombinieren und die Idee eines LED-Drahtbaums war geboren. Zuerst habe ich nachgesehen, ob jemand so etwas schon einmal gemacht hat, aber ich habe nicht gefunden, was ich suchte. Ich konnte hauptsächlich LED-Drahtbäume finden, die eine Farbe zeigen. Da ich einfarbige LEDs etwas langweilig finde, wollte ich eine mit RGB-LEDs haben, um den Drahtbaum in allen Farben des Regenbogens erscheinen zu lassen. Also habe ich angefangen, selbst eine zu bauen. Das Ergebnis seht ihr im Bild oben. Der Drahtbaum, auf dem ich dieses instructible basierte, ist mein dritter. Ich hoffe, Sie genießen mein instructable und ich kann einige von Ihnen motivieren, selbst eine zu machen.

Lieferungen

Für das Projekt selbst benötigen Sie nur wenige Materialien und Werkzeuge:

• 10 RGB-LEDs (+ Ersatzteile, falls eine beschädigt ist), oder mehr, wenn Sie möchten
• Kupferdraht 0,14 mm² (oder dicker, aber nicht zu dick, da er schwer zu flechten wird) mit 3 verschiedenfarbigen Isolierungen ca. 5 m pro Farbe (Anzahl LEDs x Länge zwischen 40 und 50 cm)
• Silberdraht 0, 6 mm ca. 15 m (2- bis 3-fache Länge, die von jeder Farbe benötigt wird)
• Mikrocontroller, in meinem Fall ein Wemos D1 mini, aber im Grunde funktioniert jeder, solange er in den Blumentopf passt)
• Stromquelle (im Fall von Wemos D1 mini funktioniert jedes Micro-USB-Telefonladegerät)
• 3 MOSFETs oder Transistoren (ich habe n-Kanal-Mosfets verwendet, aber Sie können auch p-Kanal verwenden, wenn Sie die Schaltung anpassen)
• Widerstände mit unterschiedlichen Werten
• Schrumpfschlauch oder Isolierband
• Blumentopf
• Heißkleber
• Steine
• Kleine Holzstäbchen (zum Beispiel die Stöcke aus den Neujahrsraketen)
• Dünnes Holzbrett (zum Beispiel der Boden der Holzkisten wird manchmal mit Obst verkauft)

Optional

• Stiftleisten (männlich und/oder weiblich)
• Steckbrett

Werkzeuge

• Lötkolben
• Kabelschneider
• Bohren
• Pinzette (optional)
• Helfende Hand (optional)
• Rotationswerkzeug (optional)

Die meisten Dinge, die Sie brauchen, sind in einem der Bilder oben gezeigt. Du bekommst sie in Baumärkten, Bastelläden oder bei Amazon. Einiges kann jedoch kostenlos kommen: Die Steine, die ich von einem nahegelegenen Feld mitgenommen habe. Und das Holzbrett war Abfall, bis ich die Obstkiste recycelte.

Schritt 1: Vorbereitungen

Stellen Sie zunächst sicher, dass alle RGB-LEDs funktionieren, da es wirklich ärgerlich ist, eine LED später zu ersetzen. Zum Testen der LEDs einfach an eine Stromquelle mit einer Spannung von 3,3 bis 5 V anschließen. Ich habe ein auf 4. eingestelltes Labornetzteil verwendet V. Wenn Sie keine haben, können Sie die Spannungsstifte auf der Mikrocontrollerplatine oder den Batterien verwenden. Im Falle einer gemeinsamen Anode RGB-LED verbinden Sie die Anode (das längste Bein), siehe Bild 1, mit der Spannung (oder "+") und eines der verbleibenden Beine mit Masse ("-"). Die LED sollte jetzt in einer Farbe leuchten, siehe Bilder 2 bis 4. Wenn Sie eine gemeinsame Kathoden-RGB-LED haben, ist es umgekehrt. Tun Sie dies für alle Beine eq. Farben und alle LEDs. Sie werden feststellen, dass bei einer festen Spannung die drei verschiedenen Farben unterschiedlich hell sind. Das müssen wir später bedenken.

Im nächsten Schritt schneidet ihr alle Beine bis auf die gemeinsame Anode der RGB-LED so ab, dass nur noch wenige Millimeter übrig bleiben. Als Orientierung habe ich die kleine Delle verwendet, die auf dem ersten Bild an allen vier Beinen zu sehen ist, siehe Bild 5.

Nun müssen Sie auswählen, welche farbigen Kupferdrähte Sie für den Drahtbaum kombinieren möchten. Während ich diese Anleitung schreibe, habe ich drei verschiedene RGB-LED-Drahtbäume erstellt. Je nach Farbe des Blumentopfes habe ich verschiedene Farben kombiniert. Für diesen mit einem schwärzlichen Blumentopf habe ich die Farben Braun, Gelb und Schwarz verwendet. Wenn Sie sich für die Farben entschieden haben, können Sie mit dem Ablängen der Kupferdrähte beginnen, Bild 7. In meinem Fall habe ich sie auf eine Länge von 50 cm geschnitten, wobei der Baum etwa 30 cm aus dem Blumentopf ragt. Beim Flechten der Kabel verlieren Sie etwas Länge und was noch wichtiger ist, Sie benötigen noch etwas Länge für die elektrischen Verbindungen. Als Faustregel sollten die Kabel also mindestens 15 - 20 cm länger sein als die gewünschte Höhe für Ihren Baum. Je nach Größe des Blumentopfes können Sie hier unterschiedliche Größen wählen.

Um Ihnen eine Vorstellung von den verwendeten Größen zu geben:

Der erste Baum war 20 cm hoch in einem Blumentopf von 10 cm Höhe und Durchmesser. Die anderen sind etwa 30 cm hoch in einem Blumentopf von 12 cm Höhe und 13 cm Durchmesser.

Schritt 2: Löten der Kupferdrähte

Um die Kupferdrähte mit den RGB-LEDs zu verlöten, müssen Sie zuerst jedes Ende jedes Drahtes ca. 3-5 mm abisolieren und etwas Lötmittel darauf auftragen. Wenn Sie wie ich einen Zopf verwenden, stellen Sie sicher, dass die einzelnen Zöpfe zusammengedreht sind, damit sie nicht herausstehen. Da zwischen den Beinen der LEDs wenig Platz ist, sollten sich die Drähte nicht berühren. Es ist sehr wichtig, dass die Farben immer in der gleichen Reihenfolge auf die LED gelötet werden, sonst wird das spätere Verbinden der LEDs mit dem Mikrocontroller sehr schwierig.

Als nächstes können Sie die Drähte an die RGB-LED anlöten. Dazu habe ich die LED mit dem Raming-Langbein, der gemeinsamen Anode oder Kathode, an eine helfende Hand geklemmt, wie auf dem zweiten Bild zu sehen ist. Wiederholen Sie dies für alle LEDs. Stellen Sie sicher, dass Sie eine feste Verbindung haben, indem Sie die Kupferdrähte wackeln.

Schritt 3: Flechten der Kupferdrähte

Nachdem Sie die Kupferdrähte an die LEDs gelötet haben, ist es Zeit zum Flechten. Wenn Sie nicht wissen, wie man flechtet, gibt es viele Tutorials auf YouTube. Suchen Sie einfach nach "3-Strang-Geflecht". Um die Drähte zu flechten, benutzte ich wieder die helfende Hand, um die LEDs für mich zu halten. In meinem Fall glitt die helfende Hand beim Flechten oft auf mich zu, sodass ich sie auf den Schreibtisch klemmte. Da das Flechten zeitaufwändig ist, habe ich es meistens während einiger Fernsehserien gemacht. Sie sollten etwa 8-10 cm Kupferdraht lassen, der nicht geflochten ist. Dazu verknoten Sie die Drähte einfach, wenn Sie sich den 8 cm am kürzesten Draht nähern. Bei allen Stücken sollte die Restlänge ungefähr gleich sein.

Schritt 4: Löten des Silberdrahts und Verdrehen

Jetzt können Sie den Silberdraht an den verbleibenden Schenkel der LEDs anlöten. Dazu müssen Sie zuerst ein Stück abschneiden. Die Länge des Stückes sollte die doppelte Länge der Kupferdrähte plus 20 cm betragen, je nachdem, wie fest Sie es später verdrehen. Wenn Sie mehr Verdrillung pro cm machen, benötigen Sie natürlich mehr Drahtlänge als bei weniger Verdrillung pro cm. In meinem Fall bedeutet das 120 cm pro Stück. Um sicher zu sein, wie viel Sie benötigen, schneiden Sie zuerst nur ein Stück ab und merken Sie sich die Länge.

Danach falten Sie den Silberdraht in der Mitte zu einer Schlaufe, siehe Bild 1. Dann wird die Schlaufe über den verbleibenden Schenkel der LED, die gemeinsame Anode (oder Kathode), geschoben. Um dies zu erleichtern, können Sie das Bein ein wenig nach oben biegen, siehe Bild 2. Danach mit dem Bein nach innen Soder auf die Schlaufe auftragen. Stellen Sie sicher, dass eine gute Verbindung zwischen dem Silberdraht und dem Bein besteht. Danach können Sie den herausstehenden Teil des Beins abschneiden und eventuell die scharfen Kanten abfeilen, die mit dem Schneiden einhergehen.

Sobald Sie den Silberdraht angelötet haben, können Sie ihn um die geflochtenen Kupferdrähte bis zum Knoten vom vorherigen Schritt drehen. Der Silberdraht sollte mindestens so lang wie die Kupferdrähte sein, wie Sie in Bild 5 sehen können. Der Teil des Silberdrahts, der hinter dem Knoten herausragt, wird später zu den Wurzeln des Drahtbaums. Es spielt keine Rolle, ob einige Silberdrähte kürzer sind, aber die meisten sollten so lang sein wie die Kupferdrähte. Abhängig von Ihrem Ergebnis können Sie nun die Länge der nächsten Silberdrähte ausgehend von der Länge des ersten Drahtes anpassen oder so belassen. Wiederholen Sie dies nun für alle verbleibenden LEDs. Am Ende haben Sie ein Bündel dieser "Zweige".

Schritt 5: Zusammenbau des Drahtbaums

Um den Drahtbaum zu montieren, legen Sie zuerst alle Äste zusammen, so dass die Knoten am Ende des geflochtenen Teils nebeneinander liegen, wie auf dem ersten Bild zu sehen ist. Fixieren Sie sie dann vorübergehend zusammen und gestalten Sie Ihren Baum grob nach Ihren Wünschen. Um den Baum zu entwerfen, habe ich verschiedene Arten von Zweigen gemacht. Einige habe ich so belassen, wie sie sind, und einige habe ich gepaart, um Astgabeln darzustellen. Die Zweige, die ich paarweise wollte, markierte ich mit einer Schere an der Stelle, an der ich sie trennen wollte. Dann habe ich den Drahtbaum wieder demontiert und Silberdraht um die paarweise zu legenden Äste gelegt. Der Silberdraht hatte ungefähr die gleiche Länge wie zuvor, in meinem Fall etwa 120 cm. Der letzte Schritt besteht darin, alle Zweige, die gepaarten und die einzelnen, zusammenzusetzen und wieder etwas Silberdraht herumzudrehen, beginnend an der Stelle, an der sie sich alle trennen. Dieser letzte Silberdraht muss der längste sein, da der Stamm jetzt einen recht großen Durchmesser hat. Ich bin 140cm gefahren.

Schritt 6: Sortieren der Drähte und Löten der elektrischen Anschlüsse

Jetzt, wo Sie den Baumstamm fertig haben, ist es Zeit, die Drähte zu sortieren. Beginnen Sie mit den Silberdrähten, da diese die am wenigsten beweglichen sind. Legen Sie zuerst die 3 bis 4 kürzesten Silberdrähte gerade aus dem Kofferraum und drehen Sie sie zusammen. Die anderen Drähte sollten sich nach außen biegen und werden später zu den Wurzeln. Kürzen Sie die verdrillten Drähte, die aus dem Boden herausragen, auf eine gleiche Länge, die mindestens 2-3 cm aus dem Baumstamm herausragt. Als nächstes nehmen Sie ein kurzes (zB 10 cm) Stück Draht, das Sie an die Silberdrähte löten, die aus dem Boden des Baumes herausragen. Die Silberleitung wird später mit positiver Spannung verbunden. (Normalerweise entspricht in der Elektronik rotes Kabel positiver Spannung (oder Vin) und schwarzes negatives (oder GND). Aber bei RGB-LEDs reserviere ich normalerweise das rote Kabel für die rote LED, also verwende ich in diesem Fall daher orangefarbenes Kabel als es ist "am nächsten" zu rot.) Eine Seite des Drahtes 1-2 cm abisolieren und wie in Bild 4 zu sehen um die silbernen Drähte an der Unterseite drehen und anlöten.

Als nächstes beginnen Sie, die verschiedenen Drahtfarben zusammen zu sortieren. Zehn nach der kürzesten Länge verlängern und alle 1 - 2 cm abstreifen und das abisolierte Ende zusammendrehen. Testen Sie nun die LEDs erneut, indem Sie eine positive Spannung an die Silberdrähte und die blanken Kupferdrahtteile anlegen. Merken Sie sich, welche Ihrer Farben welchem roten, grünen oder blauen Licht entspricht. Löten Sie nun den grünen Draht an die Drähte, die die grünen LEDs steuern usw., genauso wie für die Silberverdrahtung im obigen Absatz. Im letzten Schritt legen Sie etwas Schrumpfschlauch oder Isolierband über die blanken Kupferdrähte, um sie vor Berührung und damit gegenseitigem Kurzschließen zu isolieren.

Um später den RGB-LED-Drahtbaum zu steuern, habe ich einen Standard-Tasterschalter verwendet. Ich schneide das nicht benötigte Bein des Knopfschalters und lötete an den verbleibenden Drähten. Achten Sie darauf, die richtigen zu verwenden, da die 2 Beine "verbinden" durch die "Kunststoffleiste" an der Unterseite des Schalters miteinander verbunden sind.

Schritt 7: Den Baum pflanzen

Wie Sie auf den Bildern sehen können, ist der Baum im Blumentopf auf ein Stück Holzbrett gepflanzt und von Steinen umgeben.

Um das Holzbrett herzustellen, habe ich zuerst den Innendurchmesser des Blumentopfes gemessen. Dann zeichne ich einen Kreis auf ein Stück Pappe und schneide ihn aus. Dann habe ich überprüft, ob der Pappkreis in die gewünschte Tiefe des Blumentopfes passt und wenn nicht, schneide ihn etwas kleiner. Als ich zufrieden war, habe ich die Kartonform auf das Holzbrett übertragen und ausgeschnitten. Für das Holzbrett habe ich den Boden einer orangefarbenen Holzkiste aus dem örtlichen Supermarkt verwendet. Das Holzbrett benötigt in der Mitte ein Loch mit einem Durchmesser von 10 mm. Um das Holzbrett auf der gewünschten Höhe zu halten, habe ich 3 kleine Stäbchen aus herumliegendem Altholz gesägt. In meinem Fall waren sie 7 cm lang.

Als nächstes bohrte ich ein Loch in den Boden des Blumentopfes, um das Stromkabel hindurchzuführen und schleifte einen Kanal für das Kabel mit einem rotierenden Multitool tief genug, damit mein Kabel den Blumentopf flach auf dem Boden sitzen lässt. Als nächstes lege ich etwas Heißkleber auf die beiden Enden der Stöcke, die ich zuvor gesägt habe, und lege sie in den Blumentopf, um ein Stativ zu bilden, auf dem das Holzbrett sitzen kann.

Nachdem der Baum nun in den Blumentopf gestellt werden kann, habe ich angefangen, die Steine um den Baumstamm herum anzuordnen. Es ist nicht wichtig, das Holzbrett komplett mit Bäumen zu bedecken, da man selbst in einem halben Meter Entfernung nicht wirklich so tief in den Blumentopf sehen kann. Stellen Sie sicher, dass Sie eine kleine Stelle offen lassen, an der Sie den Knopfschalter zur Steuerung der LEDs platzieren und erreichen können. Als ich mit dem Aussehen zufrieden war, klebte ich die Steine mit Heißkleber fest. Danach habe ich zwei kleine Löcher nebeneinander gebohrt, um die an den Taster angelöteten Kabel durch zu führen und den Taster an Ort und Stelle zu kleben.

Der letzte Schritt besteht darin, die Wurzeln zu entwerfen. Dazu habe ich 2 oder mehr der herausstehenden Silberdrähte in unterschiedlichen Abständen miteinander verdreht, wie in Bild 11 zu sehen ist. Dann biege ich die Wurzeln wie in Bild 12 um das Holzbrett. Danach habe ich mit Silberdraht einen Kreis geformt dass ich sie überstülpe und die Wurzeln um den Ring biege, wie in Bild 13 zu sehen und nach und nach festgezogen habe. Der letzte Schritt besteht darin, die Enden des Silberdrahts abzuschneiden, die zu viel herausragen.

Schritt 8: Stromkreis und der Mikrocontroller

Im letzten Schritt habe ich den Stromkreis zusammengebaut. Der Mikrocontroller steuert die RGB-LEDs. Da die GPIOs des Mikrocontrollers nur 3,3 V liefern, was für einige LEDs nicht ausreicht, um hell zu leuchten, habe ich den Mikrocontroller an MOSFETs angeschlossen, die die LEDs mit der Eingangsspannung des Mikrocontrollers, die 5 V beträgt, schalten können. (Stattdessen von MOSFETs können Sie genauso gut Transistoren verwenden, aber ich hatte MOSFETs aus einem späteren Projekt herumliegen, also habe ich sie verwendet.) Einige LEDs können jedoch keine 5 V aushalten und die verschiedenen Farben leuchten in unterschiedlicher Helligkeit, wenn sie an die gleiche Spannung angelegt werden von 5 V. Hier kommen die Widerstände ins Spiel. Die Werte der Widerstände müssen für jede Farbe der RGB-LED laut Datenblatt berechnet werden und können von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich sein. Oder Sie verwenden einfach die im Schaltplan angegebenen Werte und testen, ob die Werte für Sie funktionieren. Wenn nicht, können Sie ein wenig an den Widerstandswerten herumbasteln, indem Sie die Widerstandswerte erhöhen und senken, bis alle Farben gleich hell leuchten. Damit die Taste funktioniert, muss ein Pullup-Widerstand vorhanden sein, oder die Taste wird möglicherweise für immer als Druck erkannt. In diesem Fall verfügt der Wemos D1 mini über interne Pullup-Widerstände, die innerhalb des Codes aktiviert werden können. Wenn der verwendete Mikrocontroller dies nicht unterstützt, wird ein externer Pullup-Widerstand benötigt.

Nach Auswahl der Widerstandswerte habe ich alle elektronischen Teile auf einem Steckbrett zusammengelötet. Um die vom Baum kommenden Drähte anzuschließen, habe ich Stiftleisten auf der Platine und weibliche auf den Drähten verwendet, aber Sie können sie auch direkt an die Platine löten. Bevor Sie alles zusammenstecken und in den Blumentopf stecken, sollten Sie das Programm auf den Mikrocontroller flashen. Die Codedatei habe ich angehängt. Ich hoffe, ich habe genug Kommentare im Code gemacht, damit jeder verstehen kann, was vor sich geht. Im Moment ist der Code sehr einfach und ich könnte ihm in Zukunft Funktionen hinzufügen. Wenn ich dies tue, werde ich hier ein Update veröffentlichen und den Code wahrscheinlich nach github verschieben. Wenn Sie den Baum einstecken, blinkt er in Rot, Grün, Blau und Weiß und beginnt dann, durch das Farbspektrum zu blättern. Sie können dann den Farbmodus mit Tastendruck ändern.

Ab sofort enthält der Code 3 Modi:

• 0: Aus
• 1: Rainbow-Modus: Durchlaufen des Farbtonspektrums
• 2: Fester Farbmodus

Sie können zwischen den Farbmodi wechseln, indem Sie die Taste länger als eine halbe Sekunde gedrückt halten. Wenn dies erfolgreich ist, blinkt der Baum so oft wie vor dem obigen Modus angegeben weiß. Im festen Farbmodus schaltet ein kurzer Tastendruck (weniger als eine halbe Sekunde) durch 7 verschiedene im Code definierte Farben. Wenn der Tastendruck nicht akzeptiert wird (kurzer Tastendruck funktioniert nur im festen Farbmodus), blinkt der Baum wie beim ersten Einstecken. Sie können den Code nach Belieben ändern.

Schritt 9: Genießen Sie

Sie müssen nur noch einen Sweet Spot für Ihren neu hergestellten RGB-LED-Drahtbaum finden und ihn genießen. Alles in allem dauerte die Herstellung dieses Baumes etwa 8-10 Stunden, verteilt auf ein paar Tage. Einige der zeitaufwändigeren Dinge wie das Flechten und Verdrehen des Silberdrahts um die Zweige habe ich beim Fernsehen gemacht.

Sie fragen sich vielleicht, warum es keine Bilder von dem rot leuchtenden Baum gibt. Es ist einfach, weil ich, während ich dieses instructable schreibe, auf eine Lieferung von Elektronik warte, die ich zum Zusammenbauen des Controllers benötige. Aus diesem Grund habe ich für die Bilder den Controller aus meinem ersten RGB-LED-Baum verwendet. Die LEDs im RGB-LED-Baum, auf dem ich diese Anleitungen basierte, benötigen jedoch niedrigere Widerstandswerte für Rot und das rote Licht ist daher sehr schwach.