Árbol de cables RGB-LED: 9 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Quiero compartir con ustedes mi árbol de cables RGB-LED. Una noche recordé haber construido árboles de alambre cuando era niño. Hoy en día disfruto mucho construyendo pequeños proyectos electrónicos con microcontroladores similares a arduino, especialmente con LED. Así que pensé para mí mismo, ¿por qué no combinar ambos y nació la idea de un árbol de cables LED? Primero verifiqué si alguien ya había hecho algo como esto antes, pero no encontré lo que estaba buscando. Principalmente pude encontrar árboles de cables LED que muestran un color. Como creo que los LED de un solo color son un poco aburridos, quería tener uno con LED RGB para poder dejar que el árbol de cables aparezca en todos los colores del arco iris. Así que empiezo a construir uno yo mismo. El resultado lo puedes ver en la imagen de arriba. El árbol de cables en el que basé este instructivo es el tercero. Espero que disfruten de mi instructable y pueda motivar a algunos de ustedes para que hagan uno ustedes mismos.

Suministros

Para el proyecto en sí, solo necesita algunos suministros y herramientas:

• 10 LED RGB (+ repuestos en caso de que uno esté dañado), o más si lo desea
• alambre de cobre de 0, 14 mm² (o más grueso, pero no demasiado grueso ya que será difícil de trenzar) con 3 aislamientos de diferentes colores alrededor de 5 m por color (Número de LED x longitud entre 40 y 50 cm)
• alambre de plata de 0, 6 mm alrededor de 15 m (2 a 3 veces la longitud que se necesita de cada color)
• microcontrolador, en mi caso un Wemos D1 mini, pero básicamente todo el mundo funcionará siempre que entre en la maceta)
• Fuente de alimentación (en el caso de Wemos D1 mini, funcionará cualquier cargador de teléfono micro-usb)
• 3 MOSFET o transistores (usé Mosfets de canal n pero también puede usar canal p si adapta el circuito)
• Resistencias de diferentes valores
• Tubería termorretráctil o cinta aislante
• Maceta
• Pegamento caliente
• Piedras
• Pequeños palos de madera (por ejemplo, los palos de los cohetes de año nuevo)
• Tabla de madera delgada (por ejemplo, la parte inferior de las cajas de madera a veces se venden frutas)

Opcional

• Encabezados de pines (macho y / o hembra)
• Tablero de circuitos

Instrumentos

• Soldador
• Cortador de cables
• Taladro
• Pinzas (opcional)
• Mano amiga (opcional)
• Herramienta de rotación (opcional)

La mayoría de las cosas que necesita se muestran en una de las imágenes de arriba. Puedes conseguirlos en ferreterías, tiendas de manualidades o Amazon. Sin embargo, algunas cosas pueden venir gratis: las piedras que tomé de un campo cercano. Y la tabla de madera estaba desperdiciada hasta que reciclé la caja de frutas.

Paso 1: Preparativos

Primero, asegúrese de que todos los LED RGB funcionen, ya que es realmente molesto reemplazar un LED más adelante. Para probar los LED, simplemente conéctelos a una fuente de alimentación con voltaje de 3.3 a 5 V. Utilicé una fuente de alimentación de laboratorio ajustada a 4 V. Si no tiene ninguno, puede usar los pines de voltaje en la placa del microcontrolador o las baterías. En el caso de un LED RGB de ánodo común, conecte el ánodo (la pata más larga), ver imagen 1, al Voltaje (o "+") y una de las patas restantes a Tierra ("-"). El LED ahora debería iluminarse en un color, vea las imágenes 2 a 4. Si tiene un LED RGB de cátodo común, es al revés. Haga esto para todas las piernas eq. colores y todos los LED. Puede darse cuenta de que con un voltaje fijo los tres colores diferentes tendrán un brillo diferente. Tenemos que considerar eso más adelante.

En el siguiente paso, corta todas las patas excepto el ánodo común del RGB-LED para que solo queden unos pocos milímetros. Usé la pequeña abolladura que puede ver en la primera imagen en las cuatro patas como orientación, vea la imagen 5.

Ahora debe elegir qué cables de cobre de colores desea combinar para el árbol de cables. Mientras escribo esta guía, he hecho tres árboles de cables RGB-LED diferentes. Dependiendo del color de la maceta combiné diferentes colores. Para este con una maceta negruzca utilicé los colores marrón, amarillo y negro. Cuando hayas decidido qué colores usar, puedes empezar a cortar los alambres de cobre a medida, imagen 7. En mi caso, los corté a una longitud de 50 cm con el árbol sobresaliendo unos 30 cm de la maceta. Perderá algo de longitud al trenzar los cables y, lo que es más importante, necesita algo de longitud para las conexiones eléctricas. Entonces, como regla general, los cables deben ser al menos 15-20 cm más largos que la altura que desea para su árbol. Dependiendo del tamaño de la maceta puedes elegir diferentes tamaños aquí.

Para darte una idea de los tamaños que usé:

El primer árbol tenía 20 cm de altura en una maceta de 10 cm de altura y diámetro. Los demás miden unos 30 cm de altura en una maceta de 12 cm de altura y 13 cm de diámetro.

Paso 2: Soldar los cables de cobre

Para soldar los cables de cobre a los LED RGB, primero debe pelar el extremo de cada cable alrededor de 3-5 mm y ponerle un poco de soldadura. Si usa una trenza como yo, asegúrese de que las trenzas individuales estén trenzadas para que no sobresalgan. Como hay poco espacio entre las patas de los LED y los cables no deben tocarse entre sí. Es muy importante que los colores se suelden siempre en el mismo orden en el LED o de lo contrario conectar los LED posteriormente al microcontrolador será muy difícil.

A continuación, puede soldar los cables al LED RGB. Para hacer esto, sujeté el LED con la pata larga ramaing, el ánodo o cátodo común, a una mano amiga, como puede ver en la segunda imagen. Repita esto para todos los LED. Asegúrese de tener una conexión firme moviendo los cables de cobre.

Paso 3: trenzado de los cables de cobre

Después de soldar los cables de cobre a los LED, es hora de trenzar. Si no sabes cómo trenzar, hay muchos tutoriales en youtube. Solo busca "trenza de 3 hilos". Para trenzar los cables, nuevamente usé la mano amiga para sostener los LED por mí. En mi caso, la mano amiga solía deslizarse hacia mí mientras trenzaba, así que la sujeté al escritorio. Como el trenzado lleva mucho tiempo, lo hice principalmente mientras veía algunas series de televisión. Debes dejar alrededor de 8-10 cm de alambre de cobre sin trenzar. Para hacer esto, simplemente anude los cables cuando se acerque a los 8 cm del cable más corto. Para todas las piezas, la longitud sobrante debe ser más o menos la misma.

Paso 4: soldar el alambre de plata y retorcerlo

Ahora puede soldar el cable plateado a la pata restante de los LED. Para hacer eso, primero tienes que cortar un trozo. La longitud de la pieza debe ser el doble de la longitud de los cables de cobre más 20 cm, dependiendo de la firmeza con que la tuerza más adelante. Si hace más torsión por cm que, por supuesto, necesita más longitud de alambre que con menos torsión por cm. En mi caso esto significa 120 cm por pieza. Para estar seguro de cuánto necesita, primero corte solo una pieza y recuerde el largo.

Después de eso, dobla el alambre plateado por la mitad creando un bucle en el medio, vea la imagen 1. Luego, el bucle se empuja sobre la pata restante del LED, el ánodo común (o cátodo). Para hacer esto más fácil, puede doblar la pierna un poco hacia arriba, vea la imagen 2. Luego, aplique soder al lazo con la pierna adentro. Asegúrese de que haya una buena conexión entre el cable plateado y la pata. Después de eso, puede cortar la parte de la pierna que sobresale y tal vez limar los bordes afilados que vienen con el corte.

Una vez que haya soldado el alambre plateado en su lugar, puede comenzar a enrollarlo alrededor de los alambres de cobre trenzados hasta el nudo del paso anterior. El alambre plateado debe ser al menos tan largo como los alambres de cobre como se puede ver en la imagen 5. La parte del alambre plateado que sobresale detrás del nudo se convertirá más tarde en las raíces del árbol de alambre. No importa si algunos alambres plateados son más cortos, pero la mayoría deben ser tan largos como los alambres de cobre. Dependiendo de su resultado, ahora puede adaptar la longitud de los siguientes cables plateados que se originan a partir de la longitud del primer cable o dejarlo como está. Ahora repita esto para todos los LED restantes. Al final tienes un paquete de estas "ramas".

Paso 5: Montaje del árbol de cables

Para ensamblar el árbol de alambre, primero junte todas las ramas de modo que los nudos al final de la parte trenzada queden uno al lado del otro como se puede ver en la primera imagen. Luego, fíjelos temporalmente juntos y diseñe aproximadamente su árbol como mejor le parezca. Para diseñar el árbol hice diferentes estilos de ramas. Algunos los dejé como están y otros los emparejé para representar bifurcaciones de rama. Marqué las ramas que quería en pares con un cortaúñas en el punto donde quería que se separaran. Luego desmantelé el árbol de alambre de nuevo y puse alambre de plata alrededor de las ramas para ponerlas en pares. El alambre plateado tenía aproximadamente la misma longitud que antes, aproximadamente 120 cm en mi caso. El paso final es juntar todas las ramas, las emparejadas y las únicas, y volver a enrollar un poco de alambre plateado comenzando en el punto donde se separan. Este último cable plateado debe ser el más largo, ya que el tronco tiene ahora un diámetro bastante grande. Fui por 140 cm.

Paso 6: clasificación de los cables y soldadura de las conexiones eléctricas

Ahora que terminaste el tronco del árbol, es hora de ordenar los cables. Comience con los alambres plateados, ya que son los menos móviles. Primero, coloque los 3 o 4 cables plateados más cortos hacia abajo desde el maletero y gírelos. Los otros alambres deben doblarse hacia afuera y se convertirán en las raíces más adelante. Acorte los alambres retorcidos que sobresalen del fondo a la misma longitud alcanzando al menos 2-3 cm fuera del tronco del árbol. A continuación, tome un trozo de cable corto (por ejemplo, 10 cm) para soldarlo a los cables plateados que sobresalen de la parte inferior del árbol. El cableado plateado luego se conectará a voltaje positivo. (Normalmente, en la electrónica, el cable rojo corresponde al voltaje positivo (o Vin) y el negro al negativo (o GND). Pero con los LED RGB, por lo general, reservo el cable rojo para el LED rojo, así que en este caso, por lo tanto, uso el cable naranja ya que es "más cercano" al rojo.) Pele un lado del cable de 1 a 2 cm y gírelo alrededor de los cables plateados en la parte inferior como se puede ver en la imagen 4 y suéldelos en su lugar.

A continuación, comience a ordenar los diferentes colores de los cables. Alargue diez según el más corto y pele todos de 1 a 2 cm y retuerza el extremo pelado juntos. Ahora pruebe los LED nuevamente aplicando voltaje positivo al cableado plateado y a las partes del cable de cobre en blanco. Recuerde cuál de su color corresponde a cuál de la luz roja, verde o azul. Ahora suelde el cable verde a los cables que controlan los LED verdes y así sucesivamente, de la misma manera que para el cableado plateado en el párrafo anterior. En el último paso, coloque un tubo termorretráctil o cinta aislante sobre los cables de cobre desnudos para evitar que se toquen y, por lo tanto, se pongan en cortocircuito entre sí.

Para controlar más tarde el árbol de cables RGB-LED, utilicé un interruptor de botón estándar. Corté la pata que no necesitaba del interruptor de botón y la soldé a los cables en los restantes. Asegúrese de usar los correctos ya que las 2 patas "conectan" por la "barra de plástico" en la parte inferior del interruptor están conectadas entre sí.

Paso 7: plantar el árbol

Como se puede ver en las imágenes, el árbol está plantado dentro de la maceta sobre una tabla de madera y rodeado de piedras.

Para hacer la tabla de madera, primero medí el diámetro interior de la maceta. Luego dibujo un círculo en un trozo de cartón y lo recorto. Luego verifiqué, si el círculo de cartón encajaba en la profundidad deseada de la maceta y si no, lo corté un poco más pequeño. Una vez que estuve satisfecho, transferí la forma de cartón a la tabla de madera y la corté. Para la tabla de madera utilicé el fondo de una caja naranja de madera del supermercado local. La tabla de madera necesita un agujero en el medio con un diámetro de 10 mm. Para sostener la tabla de madera a la altura deseada, corté 3 palitos de madera de desecho que tenía por ahí. En mi caso tenían 7 cm de largo.

A continuación, hice un agujero en el fondo de la maceta para pasar el cable de alimentación y pulí un canal para el cable con una multiherramienta rotativa lo suficientemente profunda como para que mi cable dejara que la maceta se apoyara en el suelo. A continuación, puse un poco de pegamento termofusible en los dos extremos de los palitos que corté anteriormente y los puse en la maceta, formando un trípode para que se asiente la tabla de madera.

Ahora que el árbol se puede poner en la maceta, comencé a colocar las piedras alrededor del tronco del árbol. No es importante cubrir completamente la tabla de madera con árboles, ya que incluso cuando estás a solo medio metro de distancia, realmente no puedes ver tan profundamente en la maceta. Asegúrese de dejar un pequeño lugar abierto donde pueda colocar y alcanzar el interruptor de botón para controlar los LED. Cuando estuve satisfecho con el aspecto, pegué las piedras en su lugar con pegamento termofusible. Después de eso, perforé dos pequeños agujeros uno al lado del otro para pasar los cables soldados al interruptor de botón y pegué el interruptor de botón en su lugar.

El último paso es diseñar las raíces. Para eso retorcí 2 o más de los alambres plateados que sobresalen juntos separándolos a diferentes distancias como se puede ver en la imagen 11. Luego doblo las raíces alrededor de la tabla de madera como en la figura 12. Luego formé un círculo con alambre plateado que las pongo encima y doblo las raíces alrededor del anillo, como se puede ver en la foto 13 y las aprieto una tras otra poco a poco. El último paso es cortar los extremos del alambre de plata que sobresalen mucho.

Paso 8: circuito eléctrico y microcontrolador

En el paso final armé el circuito eléctrico. El microcontrolador controla los LED RGB. Como los GPIO del microcontrolador solo suministran 3.3 V, lo cual no es suficiente para que algunos de los LED brillen, conecté el microcontrolador a MOSFET que pueden cambiar los LED con el voltaje de entrada del microcontrolador, que es de 5 V. (En su lugar de MOSFET, también podría usar un transistor, pero tenía MOSFETS de un proyecto posterior, así que los usé.) Sin embargo, algunos LED no pueden soportar 5 V y los diferentes colores brillarán con diferente brillo cuando se apliquen al mismo voltaje de 5 V. Aquí es donde entran las resistencias. Los valores de las resistencias deben calcularse para cada color del LED RGB de acuerdo con la hoja de datos y pueden diferir de un fabricante a otro. O simplemente puede usar los valores proporcionados en el diagrama del circuito y probar si los valores funcionan para usted. De lo contrario, puede jugar un poco con los valores de la resistencia subiendo y bajando los valores de la resistencia hasta que todos los colores brillen con la misma intensidad. Para que el botón funcione, es necesario que haya una resistencia pullup o el botón podría detectarse cuando se presiona para siempre. En este caso, el Wemos D1 mini tiene resistencias pullup internas que se pueden activar dentro del código. Si el microcontrolador usado no lo admite, se necesita una resistencia pullup externa.

Después de seleccionar los valores de la resistencia, soldé todas las partes electrónicas juntas en una placa de pruebas. Para conectar los cables que vienen del árbol, utilicé cabezales de clavija macho en la placa y hembra en los cables, pero también podría soldarlos directamente a la placa. Antes de conectar todo y ponerlo en la maceta, debe flashear el programa en el microcontrolador. Adjunté el archivo de código. Espero haber comentado lo suficiente en el código para que cualquiera pueda entender lo que está pasando. En este momento, el código es muy básico y podría agregarle funciones en el futuro. Si lo hago, publicaré una actualización aquí y probablemente moveré el código a github. Cuando conecte el árbol, parpadeará en rojo, verde, azul y blanco y luego comenzará a recorrer el espectro de colores. Puede cambiar los modos de color presionando los botones.

A partir de ahora, el código contiene 3 modos:

• 0: desactivado
• 1: modo arcoíris: ciclo a través del espectro de colores de tono
• 2: modo de color fijo

Puede alternar entre los modos de color manteniendo pulsado el botón durante más de medio segundo. Si tiene éxito, el árbol parpadeará en blanco la cantidad de veces indicada antes del modo anterior. En el modo de color fijo, una pulsación corta de un botón (menos de medio segundo) recorrerá 7 colores diferentes definidos en el código. Si no se acepta la pulsación del botón (la pulsación breve del botón solo funciona en el modo de color fijo), el árbol parpadeará como cuando se enchufó por primera vez. Siéntase libre de modificar el código como mejor le parezca.

Paso 9: disfruta

Lo que queda por hacer es encontrar un punto óptimo para su árbol de cables RGB-LED recién hecho y disfrutarlo. En total, la fabricación de este árbol me llevó entre 8 y 10 horas repartidas en unos pocos días. Algunas de las cosas que consumen más tiempo, como trenzar y retorcer el alambre plateado alrededor de las ramas, las hice cuando veía televisión.

Quizás se pregunte por qué no hay imágenes del árbol rojo brillante. Es simplemente porque mientras estoy escribiendo este instructivo estoy esperando un envío de electrónica que necesito para ensamblar el controlador. Por eso utilicé el controlador de mi primer árbol de LED RGB para las imágenes. Sin embargo, los LED en el árbol RGB-LED en el que basé este instructables necesitan valores de resistencia más bajos para el rojo y, por lo tanto, la luz roja es muy tenue.