Una estrella navideña con LED programables: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Quería algo diferente para mi exhibición navideña al aire libre este año, así que decidí comprar una serie de LED programables RGB (a veces llamados LED de neopixel) y crear una estrella navideña. Estos LED se pueden programar individualmente para color y brillo con un solo cable de control.

Paso 1: Material

Cadena de LED RGB digital difusa WS2811 (5V)

Placa Arduino (hay MUCHAS fuentes)

Biblioteca FastLED Arduino

Fuente de alimentación de +5 V CC (500 ma o más; podría ser un "tipo de verruga de pared")

Cable divisor de potencia

Cable de control / alimentación de 3 hilos

Conjunto de conector macho JST SM de 3 pines

Tubo termorretráctil (3 piezas de 3/16 de diámetro, 1 pulgada de largo)

Caja de plástico impermeable

Madera contrachapada de 2’x 2’ x ¼"

Pedazo de cartón de 2 'x 2' (opcional)

Pintura exterior

Cinta de embalaje transparente (o cinta transparente GorillaTM)

Madera de desecho para estante de electrónica (opcional)

Pegamento para madera (opcional)

Cuerda trenzada de ¼”(opcional)

Parcord (opcional)

Clips de luz para exteriores CommandTM (opcional, los encontré en Walmart)

Estacas de carpa (opcional)

Paso 2: herramientas

Computadora para programar Arduino

Taladro eléctrico o taladradora

Broca de 12 mm

Sierra de madera de dientes finos (usé una sierra de calar)

Pistola de calor, encendedor o fósforos para tubos retráctiles

Punzón o picahielos

Papel de lija

Lijadora eléctrica (opcional)

Paso 3: proceso de construcción estrella

Quería que mi estrella encajara en una pieza cuadrada de madera contrachapada de 24 pulgadas, así que quería que la dimensión más ancha no fuera mayor de 24 pulgadas. El ángulo superior del triángulo de la punta es de 36 °. Los otros dos ángulos son 72 °.

Quería que el patrón de luz en la estrella fuera lo más grande posible, así que planeé que las puntas de la estrella no llegaran a un vértice completo. Cada pata de una estrella es idéntica, así que calculé las dimensiones de una pata como se muestra en el dibujo aquí.

Luego imprimí cinco copias del patrón y procedí a colocar la estrella en el cartón.

Dado que mi cadena de LED tiene 50 LED, necesitaba cinco por pierna espaciados uniformemente. La longitud de una pierna (del dibujo) es 8.125 pulgadas ÷ 5 = 1.625 pulgadas (1-5 / 8”). Como dibujé el punto de estrella en Visio, marqué cada ubicación de LED en el patrón de Visio para evitar tener que medir en el diseño de cartón. Haga clic en el enlace al final de esta sección para obtener un patrón de puntos de estrella de tamaño completo. NOTA: Si el patrón impreso no mide como se indica, es posible que deba ajustar la configuración de los márgenes de la impresora. Puse el mío en 0,15 pulgadas en todos los lados.

Luego, pegué el cartón en la parte superior de la pieza de madera contrachapada y perforé un punzón a través del cartón en la madera contrachapada en cada ubicación de LED. Tuve que ejercer bastante presión para obtener marcas lo suficientemente profundas en la madera contrachapada para poder verlas (tal vez porque mi punzón necesita afilado).

Por supuesto, puede omitir el patrón de cartón y hacer el diseño directamente sobre la madera contrachapada si se siente cómodo con el proceso y confiado en que no destruirá una pieza de madera contrachapada en perfecto estado.

Quité la plantilla de cartón y medí perpendicularmente aproximadamente ¾ de pulgada desde la línea de perforación del LED alrededor de la estrella para obtener mi línea de corte. Nota: La línea de corte en la foto se muestra en el cartón porque cuando decidí hacer este Instructable, ya había completado la estrella.

Después de cortar la estrella, lijé todas las superficies y apliqué dos capas de imprimación acrílica para exteriores y dos capas de acabado de pintura acrílica para exteriores para casas. Pinté antes de perforar los agujeros para evitar que la pintura entrara en los agujeros.

Perforé los orificios para los LED en cada ubicación que había marcado con una broca de 12 mm, pero los orificios eran un poco más pequeños, por lo que tuve que retroceder y "revolver" cada orificio inclinando la broca de forma circular. Puede ser que una broca de ½”sea el tamaño perfecto. Te aconsejo que pruebes eso en un trozo de madera y veas qué tan bien funciona. Los LED deben encajar bastante bien en la madera contrachapada para evitar que se caigan. Después de perforar, volví con un pincel pequeño y pinté los lugares donde la broca rasgó la madera contrachapada. A pesar de que perforé con una copia de seguridad, todavía tengo algunos desgarros.

Puedes ver en la foto de introducción que los puntos de mi estrella no son todos idénticos. Eso se debe a un pequeño error al medir y calcular el tamaño de la estrella, pero realmente no hace ninguna diferencia. Nadie lo ha mencionado nunca y, por supuesto, no es visible por la noche.

Agregué pequeños trozos de madera maciza de 3/8”de grosor a los puntos que apuntan hacia abajo de la estrella para poder agregar algunos ojos de tornillo que me permitan anclar la estrella y evitar que vuele, ya que vivo en Oklahoma donde el viento viene barriendo la llanura”.

Suspendí mi estrella entre dos árboles grandes en mi patio delantero. Coloqué dos clips de luz para exteriores 3M CommandTM en la parte posterior de la estrella y los coloqué en una cuerda de ¼”que colgué entre los árboles.

Anclé las puntas de la estrella que apuntaban hacia abajo al suelo usando estacas de tienda y paracord. Consideré montar la estrella en el hastial sobre mi garaje, pero montar la caja de la electrónica en ese lugar fue problemático para mí.

Paso 4: programación de los LED

Cualquier microcontrolador podría usarse para controlar los LED, pero he estado jugando con Arduino durante un par de años, así que tomé ese camino. Soy un ingeniero electrónico jubilado, pero no soy un gran programador, por lo que me encantó encontrar la biblioteca FastLED, que facilita la programación de los LED. AdaFruit también tiene una biblioteca similar, pero ya estaba en FastLED antes de descubrir eso. Por lo tanto, no tengo opinión sobre qué biblioteca es mejor.

Consideré varias ideas de patrones de luz, pero me decidí por un simple fade-in / fade-out con cambios de color en cada ciclo para mi estrella. Descubrí que en la oscuridad, los LED eran demasiado brillantes para el efecto que quería, así que establecí el nivel de brillo máximo en 36. Los LED son MUY brillantes cuando se ven directamente, ya que están colocados en este proyecto.

Si no está familiarizado con el microcontrolador Arduino, hay algunos Instructables muy informativos para principiantes. Le aconsejaría que los revise y se familiarice con la programación de Arduino antes de intentar un proyecto como este. Simplemente busque en el sitio web Instructable para Arduino.

Haga clic en el enlace de abajo para ver el boceto de Arduino que escribí para mi estrella.

Paso 5: Encendido del Arduino y los LED

Ya tenía una fuente de alimentación de 10 A, + 5 V CC. Eso es demasiado para este proyecto, pero ¿por qué comprar otra fuente de alimentación? Usé el cable divisor de energía en la lista de piezas para alimentar tanto la cadena de LED como la placa Arduino desde el suministro. NOTA: Las cadenas de LED vienen en variedades de 5V y 12V. Si elige los LED de 12 V, deberá usar una fuente de alimentación separada para la placa Arduino o usar un convertidor de voltaje reductor DC-DC (o para aquellos con más experiencia en electrónica, un regulador lineal) para reducir el Arduino Suministro de voltaje de 5 V a 9 V CC.

Para el cableado de alimentación y control en la instalación final, utilicé un "cable de termostato" de 3 conductores que encontré en Lowe's. Dos cables para la alimentación y un cable para la señal de control. ¿No es sorprendente que el color y el brillo de 50 LED se puedan controlar con UN solo cable? Como ingeniero electrónico, entiendo completamente cómo funciona, pero todavía estoy MUY impresionado.

El cable de alimentación / control debe terminar con un terminal JST de 3 pines. Soldé los alambres del conjunto de terminales a los alambres del cable de 3 conductores y cubrí los empalmes con tubería termorretráctil. La cinta aislante funcionaría en caso de apuro, pero no resiste bien. Lo evito cuando puedo.

Paso 6: protección de la electrónica

Por supuesto, la placa Arduino y la fuente de alimentación no son resistentes a la intemperie, por lo que deben protegerse. Usé una caja de plástico para almacenar alimentos "desechable". Para sostener la caja, construí un pequeño estante, que también pinté como se describe para la estrella, y lo atornillé a uno de los árboles. Perforé un agujero en el costado de la caja cerca del fondo. Luego corté una hendidura desde el agujero hasta la parte superior de la caja para deslizar los cables hacia el agujero. Una vez que los cables estuvieron en su lugar, utilicé cinta transparente dentro y fuera de la caja para sellar la ranura. El agujero en sí no tiene que estar completamente sellado si observa la siguiente nota.

NOTA: La abertura para el cable de alimentación y el cable de control / alimentación a los LED deben colocarse de manera que el agua no ingrese a la caja. Coloque el agujero en la parte inferior de la caja y forme un lazo con los cables para que el agua de los cables gotee en lugar de seguir el cable dentro de la caja.

Pasé el cable de alimentación / control desde la caja hasta la estrella a lo largo de la cuerda de ¼”de la que estaba suspendida la estrella, usando bridas para asegurar el cable a la cuerda.

Paso 7: míralo en acción

Aquí hay un video de mi estrella cuando estaba totalmente oscuro afuera. Me gusta el efecto tranquilo de los colores que se desvanecen.