RGB LED Maker Tree: 15 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Ons plaaslike vervaardigersruimte het 'n boom geborg wat gedurende Desember (2018) in Main Street vertoon moet word. Tydens ons dinkskrum het ons die idee gekry om 'n belaglike hoeveelheid LED's op die boom te plaas in plaas van tradisionele ornamente. As vervaardigers wat dinge baie graag wil doen, het ons vinnig besluit dat 'n boom wat animasies kan speel, nie net lekker sal wees nie, maar ook 'n bietjie gons sal oplewer.

Ek het 'n paar bestaande oplossings ondersoek wat spesiale LED -beheerders gebruik het en besluit dat 'n nabye bron dit nie sou doen nie. Ek het op 'n uitstekende handleiding van Adafruit afgekom oor die gebruik van hul "FadeCandy" LED -beheerders. Hierdie netjiese bordjie het 'n aantal Burning Man -verskynings gemaak en het baie goeie voorbeelde om uit te werk. Die boom bestaan uit 24 dele van individueel aanspreekbare RGB LED -stamme wat beheer word met behulp van FadeCandy -borde en aangedryf word deur 'n enkele 5V 60A kragtoevoer. 'N Raspberry Pi bedien animasies op die FadeCandy-borde deur middel van mikro-USB-kabels, wat weer aansluit by die individuele LED-stringe. Die drade is radiaal gerangskik om 'n keël / boomvorm te vorm, soos hierbo gesien.

Die aangename ding met hierdie opstelling is dat dit nie slegs vir een gebruik beperk is nie. Die LED -stringe kan herrangskik word in baie vorms, insluitend 'n gewone ou rooster. Ons hoop om hierdie opset weer te gebruik om 'n interaktiewe uitstalling / speletjie vir ons volgende Mini MakerFaire in die lente te maak.

Stap 1: Onderdele lys

• 2x - 5V WS2811 LED stringe (20 stringe x 50 pixels = 1000 pixels)
• 5x - 3 -pins waterdigte verbindings (5 -pak)
• 24x - 12MM RGB -monteerstroke
• 3x - Adafruit FadeCandy LED -beheerders
• 6x - Kragverspreidingsblokke
• 1x - 5V 60A (300W) Kragtoevoer
• 1x- RJ-45 perforeringskaste (10 stuks)
• 2x - 22 AWG kragdraad (65 voet)
• 1x - Anderson -aansluitkit
• 1x - 12 AWG inlyn sekuriteitshouers
• 3x - 2x8 krimpverbindingsbehuizing
• 1x - 0.1 "vroulike krimppenne (100 pakke)
• 6x - Waterdigte elektriese bokse
• 3x - 20A lont
• 1x - Rekenaarkragkabel
• 1x - Framboos Pi 3
• 1x - MicroSD -kaart
• 24 voet - CAT5/CAT6 -kabel
• 15 voet - 12 AWG draad (rooi en swart)
• 6x - RJ -45 krimppunte
• 2x - 4x8 blad 3/4 "laaghout
• 2x - 4 'hoekyster
• 200x - ritsbande
• ~ 144x - Waterdigte verbindingsverbindings (opsioneel, maar baie tydsbesparend)
• Soldeer
• Heatsink
• Smeer

Stap 2: Oorsig van die elektriese stelsel

Soos in die diagram hierbo gesien, kan die boom se elektriese stelsel in verskeie hoofkomponente verdeel word: kontrolekas, kragaansluitingsbokse, dataaansluitingsbokse en LED -stringe. Die bedieningsboks huisves die 5V 60A -kragtoevoer en die Raspberry Pi. Die Data Junction -bokse bevat die FadeCandy LED -beheerders. Die Power -aansluitkaste bevat busstawe om krag (5V & GND) na die LED -stringe te versprei. Elke paar aansluitkaste (een data + een krag) beheer agt LED -stringe. Aangesien daar 24 stringe LED's in hierdie projek gebruik word, is daar drie stelle aansluitkaste (ses totaal).

*Daar is 'n fout in die diagram hierbo, CAT6-kabel 0 (stringe 0-7) moet (stringe 0-3) en CAT6-kabel 1 (strand 7-15) moet wees (stringe 4-7).

Stap 3: Heg waterdigte verbindings aan

Aangesien die boom bedoel was vir buiteluggebruik, is ekstra sorg gesorg dat alle verbindings waterdig was. Vir diegene wat 'n soortgelyke binnenshuise projek wil maak, kan die waterdigte verbindings geïgnoreer word ten gunste van die 3 -pins JST -verbindings wat by die LED -stringe kom. Baie werk aan hierdie projek het gegaan om die waterdigte verbindings aan die drade te soldeer.

Vir ons opstelling, sny ons die bestaande JST -aansluiting van die LED -string af en plaas 'n 3 -pins waterdigte aansluiting in die plek daarvan. Wees versigtig om die aansluiting aan die "ingang" -kant van die LED -string by te voeg; die dataverbinding op die LED -stringe is rigtinggewend. Ons het gevind dat elke LED 'n klein pyltjie het wat die rigting van data aandui. Ons het aanvanklik elk van die drie drade aan die kant van die LED -draad vasgemaak met behulp van 'n tegniek wat soldeer, krimp en hitte insluit. Uiteindelik het ons oorgegaan na die gebruik van hierdie waterdigte verbindingsverbindings, wat 'n groot tydsbesparing was.

Aan die kant van die krag/data (dws die kant waarmee die LED -stringe verbind is), gebruik ons 22 AWG -draad vir krag/grond en CAT6 -kabel vir data/grond. Elke CAT6 -kabel bevat vier gedraaide pare, sodat ons vier LED -stringe aan 'n enkele CAT6 -kabel kon koppel. Die diagram hierbo toon hoe die 3 -pins LED -string in 4 drade uitbreek (5V, GND, Data). Die verbinding van vier drade met drie drade was 'n punt van verwarring by die samestelling van hierdie projek. Die belangrikste ding is dat die twee gronde (Data + Power) by die waterdigte aansluiting gekombineer word.

Elke CAT6-kabel is beëindig met 'n RJ-45-aansluiting wat in 'n RJ-45-vroulike behuising gekoppel is wat aan 'n FadeCandy-bord gekoppel is. Die CAT6 -drade kon direk aan die FadeCandy -borde gesoldeer gewees het, maar ons het gekies om verbindings by te voeg om dit makliker te maak indien nodig. Ons het al ons bedrading 48 sentimeter lank gemaak om onsself buigsaam te maak wanneer ons die boom fisies aanmekaar sit.

Stap 4: Koppel verbindings aan FadeCandy -borde

Die FadeCandy-borde wat ons gekoop het, het nie kopstukke aangebring nie, maar daar was twee rye met 'n afstand van 0,1 ". Uiteindelik het ons besluit dat die FadeCandys met die standaard CJ6-kabels met die CAT6-kabels sou verbind. In in die geval dat ons 'n FadeCandy moes vervang (dit blyk dat ons dit gedoen het!), het ons ook 0.1 "penne by elke FadeCandy -bord gevoeg. Ons het vroulike krimppenne aan elk van die agt drade wat aan die RJ-45-aansluiting vasgemaak is, vasgemaak om aan die kopstukke van 0,1 "te koppel. Benewens die penne aan elke draad, het ek ook 'n bietjie soldeer bygevoeg om die penne te voorkom Natuurlik het ek eers hierdie soldeer "truuk" ontdek nadat die helfte van die penne wat ek ingekrimp het, my misluk het.

Stap 5: Plaas LED's in afstandhouers

Nadat ek 'n paar forumplasings gelees het en 'n paar video's van ander mense wat soortgelyke 'bome' gemaak het, gekyk het, was die gebruik van plastiekafstandhouers 'n herhalende item. Met die stroke kan die afstand tussen die LED's aangepas word volgens individuele behoeftes en kan die LED -stringe tussen die boonste en onderste boomringe gespan word. Die grootte van die LED moet ooreenstem met die grootte van die afstandhouers (in ons geval 12 mm), sodat elke individuele LED goed in die gate in die afstandhouers pas. Ons het besluit om ons LED's te zig-zag, sodat 24 stringe LED's 48 kolomme om die boom vorm.

Ons het op hierdie stadium 'n fout begaan wat ons gedwing het om 'n paar ekstra 'gate' vir LED's te genereer. Ons sny die stroke in die helfte sodat ons 48 lengtes afstandhouers het. Wat ons ontdek het, was dat elke afstandhouer van 8 voet 96 gate (een elke duim) bevat en om dit in 'n gat in twee te sny, beteken dat ons vier gate te kort was per LED -string. Gee ag op ons fout en maak dit voor die tyd verantwoord! Uiteindelik het ons 'n paar "uitbreidings" met laser gesny om die ontbrekende gate by te voeg.

Die vektorlêer wat gebruik word om die verlengingshakies met laser te sny, is hieronder aangeheg ("TreeLightBracket.eps")

Stap 6: Monteer kragverbindingsbokse

Die drie kragverspreidingsbusse het elk 'n paar busstawe. Die eerste balk versprei 5V en die ander versprei GND. Terwyl ons boom in die buitelug vertoon word, het ons besluit om waterdigte elektriese bokse te gebruik om die busstawe te huisves. Ons het elke staaf met warm gom vasgemaak en 'n stukkie manila -vouer tussen elke staaf en die kas bygevoeg om kortbroek te voorkom. Elke kragaansluitkas sluit aan op agt LED -stringe via die 22 AWG -draad wat voorheen beskryf is. Elke boks sluit aan op die hoofvoedingstelsel met behulp van 12 AWG -draad en het 'n "Anderson" -aansluiting om makliker vervoer moontlik te maak.

Stap 7: Monteer data -aansluitingsbokse

Deur dieselfde bokse te gebruik as met die kragverspreidingsbokse, het ons drie "data" -verspreidingsbokse geskep wat 'n enkele FadeCandy -bord bevat. Die mikro-USB-kabels van die Raspberry Pi kan aansluit by die FadeCandy-borde in hierdie boks, en die CAT6-kabels kan ook met die RJ-45-vroulike voetstukke verbind word. Omdat die FadeCandy -planke nie groot monteergate het nie, maak ons elke plank vas met 'n stuk laaghout. Hierdie laaghout funksioneer ook as 'n isolator om te voorkom dat die bord kortsluit teen die elektriese boks.

Stap 8: Draadkragbron

Die 5V 60A monster van 'n kragtoevoer wat ons bestel het, verskaf krag vir die hele projek. Elkeen van die drie aansluitkassies sluit 12 AWG draad aan op hierdie hooftoevoer. Elke aansluitkas het sy eie Anderson -aansluitings en 'n ingeboude 20A -lont om enige kortbroek te isoleer. Die Raspberry Pi kry ook krag uit hierdie toevoer, wat ek bereik het deur 'n USB -kabel af te sny en die krag/gronddrade aan te sluit op die kragtoevoer terminale. Aangesien hierdie drade redelik klein was, het ek ook 'n paar ritsbande bygevoeg om die spanning te verlig. Die kragtoevoer het nie 'n netaansluiting nie, so ek het 'n standaardkabel van 'n rekenaar/monitor afgesny en dit aan die skroefklemme vasgemaak. Wees ekstra versigtig op die stadium en kyk drie keer na u werk! Ek het hierdie Adafruit -projek baie nuttig gevind om te verstaan hoe die krag verbind is.

Stap 9: Stel Raspberry Pi op

Ek stel 'n microSD -kaart op met die Raspbian -bedryfstelsel en stel 'n FadeCandy -bediener op volgens die instruksies hier:

learn.adafruit.com/1500-neopixel-led-curta…

learn.adafruit.com/1500-neopixel-led-curta…

Ek het gevind dat die OpenPixelControl -bewaarplek baie voorbeelde het om met die FadeCandy -bediener te skakel. Uiteindelik het ek 'n Python -script geskryf om animasies op die boom te plaas toe die Pi opstart. Dit laai video's met ons doelresolusie, stap raam vir raam deur die video en stuur 'n FadeCandy -kontroleskikking vir elke raam. Met die FadeCandy -konfigurasie lêer kan verskeie borde gekoppel word asof dit 'n enkele bord is, en dit sorg vir 'n baie skoon koppelvlak. Die python -script wat die boom beheer, is opgestel om lêers uit 'n spesifieke gids te laai. As sodanig is die aanpassing van die animasies net so eenvoudig as om videolêers uit die gids te voeg/te verwyder.

Tydens die toets van die boom kon ek 'n microSD -kaart beskadig. Ek skryf dit toe aan die verwydering van krag van die Pi sonder om behoorlik af te sluit. Om toekomstige voorvalle te vermy, het ek 'n drukknop bygevoeg en dit gekonfigureer om die Pi veilig uit te skakel. Ek het ook 'n paar rugsteun van die finale microSD -kaart gemaak, ingeval.

Voordat ek al die dele van die werklike boom ontvang het, het ek die OpenPixelControl -git -hub -bewaarplek gevurk en 'n netjiese LED -simulator binne gevind. Ek het hierdie program eintlik gebruik om 'n groot deel van die animasie -script hierbo te toets. Die simulator neem 'n konfigurasie lêer wat die fisiese plasing van elke LED in die ruimte aandui (dink X, Y, Z) en gebruik dieselfde koppelvlak as die FadeCandy -bedienerprogram.

Stap 10: Maak animasies

Die voorheen gekoppelde Python -skrif kan enige video -formaat op die boom speel, solank die resolusie 96x50 is. Die boom se resolusie is 48x25, maar die instrument wat ek gebruik het om video's na 'n laer resolusie (handrem) om te skakel, het 'n minimum pixellimiet van 32 pixels. Om hierdie rede het ek die werklike resolusie van die boom eenvoudig verdubbel en daarna elke ander pixel in my Python -script geneem.

Die proses wat ek vir die meeste animasies gebruik het, was om 'n-g.webp

Deur die OpenPixelControl -koppelvlak te gebruik, kan u ook patrone programmaties genereer. Tydens die eerste toetsing het ek die python -script "raver_plaid.py" nogal gebruik.

Die animasies wat vir ons boom gebruik word, is onder "makerTreeAnimations.zip" aangeheg.

Stap 11: Toets vir elektriese stelsels

Met al die belangrikste elektriese/sagteware -komponente verbind, was dit tyd om alles uit te toets. Ek het 'n eenvoudige houtraamwerk gebou om die LED -stringe te span, wat baie nuttig was om te bepaal of die drade buite werking is (wat daar is). Die video's hierbo toon 'n ingemaakte demo van OpenPixelControl en my persoonlike video -speler Python -script met 'n Mario -animasie.

Stap 12: Bou raam

Ons het al die LED -drade vasgemaak aan 'n prototipe raam wat ons uit PVC en pex -buise bou. Ons het die ritsbande los sodat ons dit kan herposisioneer indien nodig. Dit was 'n uitstekende besluit, aangesien ons besluit het dat die vertikale PVC die LED -rooster te veel breek en in plaas daarvan oorgaan na 'n CNC -ontwerp. Die finale ontwerp bestaan basies uit 'n boonste lus en 'n onderste lus. Die onderste lus is aan die voet van die boom gemonteer en het 'n groter deursnee as die boonste lus (geen verrassing nie), bo -aan die boom. Die LED -stringe span tussen die boonste en onderste lusse om die keëlvorm (of "boom" as jy wil) te vorm.

Beide lusse is op 'n CNC-router uit 3/4 "laaghout gesny. Die vektorlêer vir die lusse is hieronder aangeheg (" TreeMountingPlates.eps "). Die boonste en onderste lusse bestaan elk uit twee halfsirkelvormige stukke wat 'n volledige vorm vorm Die tweedelige ontwerp was so dat ons die twee helftes maklik om die boom kon heg sonder om die takke te beskadig. Ons plaaslike CNC -guru het 'n bietjie flair bygevoeg deur die boonste en onderste raamlusse sneeuvlokkies te maak. 'n tikkie wit verf en 'n bietjie glitter is ook bygevoeg om die raam op te kikker.

Stap 13: Bou die onderste skyf / monteer elektronika

Ons sny twee halwe sirkels uit 'n ander laaghout met dieselfde deursnee as die onderste lus wat voorheen beskryf is om die elektronika (kontrolekas, aansluitkaste) onder die onderste lus te monteer. Soos met die boonste en onderste lusse, is dit in twee stukke gemaak en dan langs die middellyn verbind om 'n volledige sirkel te vorm. Die skyf is groen geverf om dit in te meng en dit teen reën te verseël. Ons het al die elektroniese bokse aan die onderkant van hierdie skyf gemonteer, sodat die skyf 'n soort sambreel vir die elektriese komponente gevorm het. Oormatige draadlengtes is toegedraai en met 'n ritssluiting aan hierdie skyf vasgemaak om 'n skoon voorkoms te behou.

Stap 14: Heg die raam aan die boom vas

Toe die boonste en onderste raamlusse droog was, het ons 'n paar lang stukke hoekyster in die boom se pot gedryf om die stam te stabiliseer. Die hoekyster het ook bevestigingspunte vir die boonste en onderste raamlusse verskaf, sonder om die fisiese boom spanning te gee. Met al die LED -drade aan die boonste lus vasgemaak, het ons 'n stuk tou gebruik om die boonste ring aan die plafon op te hang. Ons het gevind dat dit makliker was om die ring stadig op die boom te laat sak in plaas daarvan om dit met die hand op sy plek te hou. Sodra die boonste ring op die hoekyster aangebring is, het ons die onderste ring aan die boom vasgemaak en ook die LED -drade aan die onderste lus vasgemaak. Die onderste (groen) skyf is direk onder die onderste lus gemonteer met al die elektronika daarby.

Stap 15: Lewer (opsioneel)

Sit nou terug en geniet die vrugte van u (ons) arbeid! Ons boom sal die hele Desember (2018) in North Little Rock te sien wees. Ek wonder al hoe ons die skerm in die lente interaktief kan maak vir ons mini MakerFaire.

Het u enige vrae? Vra in die kommentaar!

Naaswenner in die Make it Glow Contest 2018