Ein Weihnachtsstern mit programmierbaren LEDs - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Ich wollte dieses Jahr etwas anderes für mein Outdoor-Weihnachtsdisplay, also beschloss ich, eine Reihe von RGB-programmierbaren LEDs (manchmal auch Neopixel-LEDs genannt) zu kaufen und einen Weihnachtsstern zu kreieren. Diese LEDs können mit nur einem Steuerkabel individuell auf Farbe und Helligkeit programmiert werden.

Schritt 1: Material

WS2811 diffuser digitaler RGB-LED-String (5V)

Arduino-Board (es gibt VIELE Quellen)

FastLED Arduino-Bibliothek

+5V DC Stromversorgung (500 mA oder mehr - könnte ein "Wandwarzentyp" sein)

Stromverteilerkabel

3-adriges Strom-/Steuerkabel

3-polige JST SM-Steckerbaugruppe

Schrumpfschlauch (3 Stück 3/16 Durchmesser, 1 Zoll lang)

Wasserdichte Plastikbox

2' x 2' x ¼ Sperrholz

2' x 2' Stück Karton (optional)

Außenfarbe

Durchsichtiges Verpackungsband (oder klares GorillaTM-Klebeband)

Altholz für Elektronikregal (optional)

Holzleim (optional)

¼” geflochtenes Seil (optional)

Parcord (optional)

CommandTM Outdoor Light Clips (optional - ich habe sie bei Walmart gefunden)

Zeltstangen (optional)

Schritt 2: Werkzeuge

Computer zum Programmieren von Arduino

Bohrmaschine oder Bohrmaschine

12 mm Bohrer

Feinzahnige Holzsäge (ich habe eine Stichsäge verwendet)

Heißluftpistole, Feuerzeug oder Streichhölzer für Schrumpfschläuche

Ahle oder Eispickel

Sandpapier

Elektroschleifer (optional)

Schritt 3: Star-Build-Prozess

Ich wollte, dass mein Stern auf ein 24 Zoll großes quadratisches Stück Sperrholz passt, also wollte ich, dass die breiteste Abmessung nicht größer als 24 Zoll ist. Der Spitzenwinkel des Spitzendreiecks beträgt 36°. Die anderen beiden Winkel betragen 72°.

Ich wollte, dass das Lichtmuster im Stern so groß wie möglich ist, also plante ich, die Spitzen des Sterns nicht zu einem vollständigen Scheitelpunkt zu bringen. Jedes Bein eines Sterns ist identisch, daher habe ich die Abmessungen eines Beins wie in der Zeichnung hier gezeigt berechnet.

Ich druckte dann fünf Kopien des Musters aus und fuhr fort, den Stern auf den Karton zu legen.

Da mein LED-String 50 LEDs hat, brauchte ich fünf gleichmäßig verteilt pro Bein. Die Länge eines Beins (aus der Zeichnung) beträgt 8,125 Zoll ÷ 5 = 1,625 Zoll (1-5/8 Zoll). Da ich den Sternpunkt in Visio zeichnen ließ, markierte ich jede LED-Position auf dem Visio-Muster, um nicht auf dem Kartonlayout messen zu müssen. Klicken Sie auf den Link am Ende dieses Abschnitts, um ein Sternpunktmuster in voller Größe anzuzeigen. HINWEIS: Wenn das gedruckte Muster nicht wie angegeben misst, müssen Sie möglicherweise die Randeinstellungen Ihres Druckers anpassen. Ich habe meine auf allen Seiten auf 0,15 Zoll eingestellt.

Als nächstes klebte ich den Karton auf das Sperrholzstück und stanzte an jeder LED-Position eine Ahle durch den Karton in das Sperrholz. Ich musste ziemlich viel Druck aufwenden, um tief genug Markierungen in das Sperrholz zu bekommen, um sie sehen zu können (vielleicht weil meine Ahle geschärft werden muss).

Natürlich können Sie das Kartonmuster umgehen und das Layout direkt auf dem Sperrholz vornehmen, wenn Sie mit dem Prozess vertraut sind und sicher sind, dass Sie kein perfekt gutes Stück Sperrholz zerstören.

Ich entfernte die Kartonschablone und maß senkrecht etwa ¾-Zoll von der LED-Bohrlinie ganz um den Stern herum, um meine Ausschnittslinie zu erhalten. Hinweis: Die Schnittlinie auf dem Foto wird auf dem Karton gezeigt, denn als ich mich entschied, dieses Instructable zu machen, hatte ich den Stern bereits abgeschlossen.

Nachdem ich den Stern ausgeschnitten hatte, habe ich alle Oberflächen geschliffen und zwei Schichten Acryl-Außengrundierung und zwei Deckschichten Acryl-Außenfarbe aufgetragen. Ich habe vor dem Bohren der Löcher gemalt, um zu vermeiden, dass Farbe in die Löcher gelangt.

Ich bohrte die Löcher für die LEDs an jeder Stelle, die ich mit einem 12-mm-Bohrer markiert hatte, aber die Löcher waren etwas unterdimensioniert, so dass ich zurückgehen und jedes Loch „herausspülen“musste, indem ich den Bohrer kreisförmig anwinkelte. Es kann sein, dass ein ½-Zoll-Bohrer die perfekte Größe hat. Ich rate Ihnen, das auf einem Stück Holz auszuprobieren und zu sehen, wie gut es funktioniert. Die LEDs müssen ziemlich fest im Sperrholz sitzen, damit sie nicht herausfallen. Nach dem Bohren ging ich mit einem kleinen Pinsel zurück und malte Stellen, an denen der Bohrer das Sperrholz zerriss. Obwohl ich mit einem Backup gebohrt habe, habe ich immer noch einige Risse.

Sie können auf dem Einführungsfoto sehen, dass die Punkte auf meinem Stern nicht alle identisch sind. Das liegt an einem kleinen Fehler beim Messen und Berechnen der Sterngröße, aber das macht wirklich keinen Unterschied. Niemand hat es jemals erwähnt und natürlich ist es nachts nicht sichtbar.

Ich fügte den nach unten zeigenden Punkten des Sterns kleine Stücke aus 3/8 Zoll dickem Massivholz hinzu, damit ich einige Schraubenaugen hinzufügen konnte, damit ich den Stern verankern kann, damit er nicht herumweht, da ich in Oklahoma lebe, wo der „Wind“kommt die Ebene herunterfegen“.

Ich habe meinen Stern zwischen zwei großen Bäumen in meinem Vorgarten aufgehängt. Ich habe zwei 3M CommandTM Outdoor Light Clips an der Rückseite des Sterns befestigt und sie über ein ¼-Zoll-Seil geschlungen, das ich zwischen den Bäumen aufgehängt habe.

Die nach unten zeigenden Spitzen des Sterns habe ich mit Zeltpfählen und Paracord am Boden verankert. Ich überlegte, den Stern im Giebel über meiner Garage zu montieren, aber die Montage der Elektronikbox an dieser Stelle war für mich problematisch.

Schritt 4: Programmierung der LEDs

Jeder Mikrocontroller könnte verwendet werden, um die LEDs zu steuern, aber ich habe ein paar Jahre mit Arduino herumgespielt, also bin ich diesen Weg gegangen. Ich bin Elektroniker im Ruhestand, aber kein großer Programmierer, daher war ich begeistert, die FastLED-Bibliothek zu finden, die das Programmieren der LEDs zum Kinderspiel macht. AdaFruit hat auch eine ähnliche Bibliothek, aber ich war schon mit FastLED beschäftigt, bevor ich das entdeckte. Daher habe ich keine Meinung, welche Bibliothek besser ist.

Ich dachte über verschiedene Lichtmuster-Ideen nach, entschied mich aber für ein einfaches Ein-/Ausblenden mit Farbwechseln bei jedem Zyklus für meinen Stern. Ich fand, dass die LEDs im Dunkeln für den gewünschten Effekt zu hell waren, also habe ich die maximale Helligkeit auf 36 eingestellt. LEDs sind bei direkter Betrachtung SEHR hell, da sie in diesem Projekt positioniert sind.

Wenn Sie mit dem Arduino-Mikrocontroller nicht vertraut sind, gibt es einige sehr informative Instructables für Anfänger. Ich würde Ihnen raten, sie auszuprobieren und sich mit der Arduino-Programmierung vertraut zu machen, bevor Sie ein Projekt wie dieses versuchen. Suchen Sie einfach auf der Instructable-Website nach Arduino.

Klicken Sie auf den Link unten für die Arduino-Skizze, die ich für meinen Stern geschrieben habe.

Schritt 5: Stromversorgung des Arduino und der LEDs

Ich hatte bereits ein 10A, +5V DC Netzteil. Das ist viel zu viel für dieses Projekt, aber warum ein anderes Netzteil kaufen? Ich habe das Power-Splitter-Kabel in der Stückliste verwendet, um sowohl die LED-String als auch das Arduino-Board von der Versorgung mit Strom zu versorgen. HINWEIS: Die LED-Strings sind sowohl in 5V- als auch in 12V-Varianten erhältlich. Wenn Sie sich für die 12-V-LEDs entscheiden, müssen Sie entweder ein separates Netzteil für das Arduino-Board verwenden oder einen DC-DC-Abwärtsspannungswandler (oder für Elektronikerfahrene einen Linearregler) verwenden, um den Arduino zu reduzieren Versorgungsspannung 5V bis 9V DC.

Für die Strom- und Steuerverkabelung in der Endinstallation habe ich 3-adriges "Thermostatkabel" verwendet, das ich bei Lowe gefunden habe. Zwei Drähte für die Stromversorgung und ein Draht für das Steuersignal. Ist es nicht erstaunlich, dass Farbe und Helligkeit von 50 LEDs mit EINEM Kabel gesteuert werden können?! Als Elektroniker verstehe ich die Funktionsweise voll und ganz, bin aber trotzdem SEHR beeindruckt.

Das Strom-/Steuerkabel muss mit einer 3-poligen JST-Klemme abgeschlossen werden. Ich lötete die Anschlussdrähte an die 3-adrigen Kabeldrähte und bedeckte die Spleiße mit Schrumpfschlauch. Isolierband würde zur Not funktionieren, aber es verwittert nicht gut. Ich vermeide es, wenn möglich.

Schritt 6: Schutz der Elektronik

Natürlich sind das Arduino-Board und das Netzteil nicht wetterfest, also müssen sie geschützt werden. Ich habe eine "Einweg"-Lebensmittelbox aus Kunststoff verwendet. Zur Unterstützung der Box habe ich ein kleines Regal gebaut, das ich auch wie beim Stern beschrieben bemalt und an einen der Bäume geschraubt. Ich bohrte ein Loch an der Seite der Box in der Nähe des Bodens. Ich schneide dann einen Schlitz vom Loch bis zur Oberseite des Kastens, um die Drähte nach unten zum Loch zu schieben. Nachdem die Drähte an Ort und Stelle waren, benutzte ich klares Klebeband innerhalb und außerhalb der Box, um den Schlitz zu versiegeln. Das Loch selbst muss nicht vollständig abgedichtet werden, wenn Sie den folgenden Hinweis beachten.

HINWEIS: Die Öffnung für das Netzkabel und das Strom-/Steuerkabel zu den LEDs muss so positioniert werden, dass kein Wasser in die Box eindringt. Setzen Sie das Loch in den Boden der Schachtel und bilden Sie eine Schlaufe mit den Drähten, damit Wasser auf den Drähten abtropft, anstatt dem Draht in die Schachtel zu folgen.

Ich führte das Strom- / Steuerkabel von der Box zum Stern entlang des ¼-Zoll-Seils, an dem der Stern aufgehängt war, und benutzte Kabelbinder, um den Draht am Seil zu befestigen.

Schritt 7: Sehen Sie es in Aktion

Hier ein Video von meinem Stern, als es draußen total dunkel war. Ich mag die ruhige Wirkung der verblassenden Farben.