Une étoile de Noël avec des LED programmables : 7 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Je voulais quelque chose de différent pour mon présentoir de Noël extérieur cette année, j'ai donc décidé d'acheter une chaîne de LED programmables RVB (parfois appelées LED néopixels) et de créer une étoile de Noël. Ces LED peuvent être programmées individuellement pour la couleur et la luminosité avec un seul fil de commande.

Étape 1: Matériel

Chaîne LED RVB numérique diffusée WS2811 (5V)

Carte Arduino (il y a BEAUCOUP de sources)

Bibliothèque FastLED Arduino

Alimentation +5 V CC (500 ma ou plus - pourrait être un « type de verrue murale »)

Câble répartiteur d'alimentation

Câble d'alimentation/de commande à 3 fils

Ensemble connecteur mâle JST SM à 3 broches

Gaine thermorétractable (3 pièces 3/16 de diamètre, 1 pouce de long)

Boîte en plastique étanche

Contreplaqué 2' x 2' x ¼"

Carton de 2 pi x 2 pi (facultatif)

Peinture extérieure

Ruban d'emballage transparent (ou ruban GorillaTM transparent)

Rebut de bois pour étagère électronique (facultatif)

De la colle à bois (facultatif)

Corde tressée (facultatif)

Parcorde (facultatif)

Clips d'éclairage extérieur CommandTM (facultatif - je les ai trouvés chez Walmart)

Des piquets de tente (facultatif)

Étape 2: Outils

Ordinateur pour programmer Arduino

Perceuse électrique ou perceuse à colonne

foret de 12 mm

Scie à bois à dents fines (j'ai utilisé une scie sauteuse)

Pistolet thermique, briquet ou allumettes pour gaine thermorétractable

Alêne ou pic à glace

Papier de verre

Ponceuse électrique (facultatif)

Étape 3: Processus de création d'étoiles

Je voulais que mon étoile tienne sur un morceau de contreplaqué carré de 24 pouces, donc je voulais que la dimension la plus large ne dépasse pas 24 pouces. L'angle supérieur du triangle de pointe est de 36°. Les deux autres angles sont de 72°.

Je voulais que le motif lumineux dans l'étoile soit aussi grand que possible, j'ai donc prévu de ne pas faire en sorte que les pointes de l'étoile atteignent un sommet complet. Chaque jambe d'une étoile est identique, j'ai donc calculé les dimensions d'une jambe comme indiqué sur le dessin ici.

J'ai ensuite imprimé cinq exemplaires du patron et j'ai disposé l'étoile sur le carton.

Étant donné que ma chaîne de LED a 50 LED, j'en avais besoin de cinq par jambe régulièrement espacées. La longueur d'une jambe (d'après le dessin) est de 8,125 pouces 5 = 1,625 pouces (1-5/8 ). Comme j'avais dessiné le point étoile dans Visio, j'ai marqué chaque emplacement de LED sur le motif Visio pour éviter d'avoir à mesurer sur la disposition en carton. Cliquez sur le lien à la fin de cette section pour un motif de point d'étoile en taille réelle. REMARQUE: Si le motif imprimé ne mesure pas comme indiqué, vous devrez peut-être ajuster les paramètres de marge de votre imprimante. J'ai mis le mien à 0,15 pouces de tous les côtés.

Ensuite, j'ai collé le carton sur le morceau de contreplaqué et j'ai percé un poinçon à travers le carton dans le contreplaqué à chaque emplacement de LED. J'ai dû exercer pas mal de pression pour obtenir des marques suffisamment profondes dans le contreplaqué pour pouvoir les voir (peut-être parce que mon poinçon a besoin d'être affûté).

Bien sûr, vous pouvez contourner le motif en carton et faire la mise en page directement sur le contreplaqué si vous êtes à l'aise avec le processus et confiant que vous ne détruirez pas un morceau de contreplaqué parfaitement bon.

J'ai retiré le gabarit en carton et mesuré perpendiculairement à environ ¾ de pouce de la ligne de perçage LED tout autour de l'étoile pour obtenir ma ligne de découpe. Remarque: la ligne de coupe sur la photo est indiquée sur le carton car au moment où j'ai décidé de faire ce Instructable, j'avais déjà terminé l'étoile.

Après avoir découpé l'étoile, j'ai poncé toutes les surfaces et appliqué deux couches d'apprêt extérieur acrylique et deux couches de finition de peinture acrylique pour l'extérieur. J'ai peint avant de percer les trous pour éviter de mettre de la peinture à l'intérieur des trous.

J'ai percé les trous pour les LED à chaque endroit que j'avais marqué à l'aide d'un foret de 12 mm, mais les trous étaient légèrement sous-dimensionnés. Il se peut qu'un foret de ½ soit la taille parfaite. Je vous conseille d'essayer cela sur un morceau de bois et de voir à quel point cela fonctionne. Les LED doivent être assez bien ajustées dans le contreplaqué pour éviter qu'elles ne tombent. Après le perçage, je suis revenu avec un petit pinceau et j'ai peint les endroits où le foret a déchiré le contreplaqué. Même si j'ai percé avec une sauvegarde, j'ai encore des déchirures.

Vous pouvez voir sur la photo d'introduction que les points de mon étoile ne sont pas tous identiques. Cela est dû à une légère erreur dans la mesure et le calcul de la taille de l'étoile, mais cela ne fait vraiment aucune différence. Personne n'en a jamais parlé et bien sûr ce n'est pas visible la nuit.

J'ai ajouté de petits morceaux de bois massif de 3/8" d'épaisseur aux points pointant vers le bas de l'étoile afin que je puisse ajouter des yeux à vis pour me permettre d'ancrer l'étoile pour l'empêcher de souffler puisque je vis dans l'Oklahoma où le "vent vient balayer la plaine ».

J'ai suspendu mon étoile entre deux grands arbres dans ma cour avant. J'ai attaché deux pinces d'éclairage extérieur CommandTM 3M à l'arrière de l'étoile et les ai bouclées sur une corde de po que j'ai enfilée entre les arbres.

J'ai ancré les pointes pointant vers le bas de l'étoile au sol à l'aide de piquets de tente et de paracord. J'ai envisagé de monter l'étoile dans le pignon au-dessus de mon garage, mais le montage du boîtier électronique à cet endroit était problématique pour moi.

Étape 4: Programmation des LED

N'importe quel microcontrôleur peut être utilisé pour contrôler les LED, mais je joue avec Arduino depuis quelques années, alors j'ai choisi cette voie. Je suis un ingénieur en électronique à la retraite, mais pas vraiment un programmeur, j'ai donc été ravi de trouver la bibliothèque FastLED, qui facilite la programmation des LED. AdaFruit a également une bibliothèque similaire, mais j'étais déjà dans FastLED avant de découvrir cela. Par conséquent, je n'ai pas d'opinion sur la meilleure bibliothèque.

J'ai envisagé diverses idées de motifs lumineux, mais j'ai opté pour un simple fondu d'entrée/de sortie avec des changements de couleur à chaque cycle pour mon étoile. J'ai trouvé que dans l'obscurité, les LED étaient trop lumineuses pour l'effet que je voulais, j'ai donc réglé le niveau de luminosité maximum à 36. Les LED sont TRÈS lumineuses lorsqu'elles sont vues directement, car elles sont positionnées dans ce projet.

Si vous n'êtes pas familier avec le micro-contrôleur Arduino, il existe des Instructables très instructifs pour les débutants. Je vous conseillerais de les vérifier et de vous familiariser avec la programmation Arduino avant de tenter un projet comme celui-ci. Recherchez simplement Arduino sur le site Web Instructable.

Cliquez sur le lien ci-dessous pour le croquis Arduino que j'ai écrit pour mon étoile.

Étape 5: Alimentation de l'Arduino et des LED

J'avais déjà une alimentation 10A, +5V DC. C'est exagéré pour ce projet, mais pourquoi acheter une autre alimentation ? J'ai utilisé le câble répartiteur d'alimentation dans la liste des pièces pour alimenter à la fois la chaîne de LED et la carte Arduino à partir de l'alimentation. REMARQUE: Les chaînes de LED sont disponibles en versions 5 V et 12 V. Si vous choisissez les LED 12V, vous devrez soit utiliser une alimentation séparée pour la carte Arduino, soit utiliser un convertisseur de tension abaisseur DC-DC (ou pour les plus expérimentés en électronique, un régulateur linéaire) pour réduire l'Arduino tension d'alimentation à 5V à 9V DC.

Pour le câblage d'alimentation et de contrôle de l'installation finale, j'ai utilisé un "fil de thermostat" à 3 conducteurs que j'ai trouvé chez Lowe's. Deux fils pour l'alimentation et un fil pour le signal de commande. N'est-il pas étonnant que la couleur et la luminosité de 50 LED puissent être contrôlées par UN seul fil ?! En tant qu'ingénieur en électronique, je comprends parfaitement comment cela fonctionne, mais je suis toujours TRÈS impressionné.

Le fil d'alimentation/de commande doit être terminé par une borne JST à 3 broches. J'ai soudé les fils de l'assemblage des bornes aux fils du câble à 3 conducteurs et j'ai recouvert les épissures d'une gaine thermorétractable. Le ruban électrique fonctionnerait à la rigueur, mais il ne résiste pas bien. Je l'évite quand c'est possible.

Étape 6: Protéger l'électronique

Bien sûr, la carte Arduino et l'alimentation ne sont pas résistantes aux intempéries, elles doivent donc être protégées. J'ai utilisé une boîte de conservation des aliments en plastique « jetable ». Pour soutenir la boîte, j'ai construit une petite étagère, que j'ai également peinte comme décrit pour l'étoile, et l'ai vissée à l'un des arbres. J'ai percé un trou sur le côté de la boîte près du fond. J'ai ensuite coupé une fente du trou vers le haut de la boîte pour faire glisser les fils jusqu'au trou. Une fois les fils en place, j'ai utilisé du ruban adhésif transparent à l'intérieur et à l'extérieur de la boîte pour sceller la fente. Le trou lui-même n'a pas besoin d'être complètement scellé si vous observez la note suivante.

REMARQUE: L'ouverture pour le cordon d'alimentation et le fil d'alimentation/de commande vers les DEL doit être positionnée de manière à ce que l'eau ne pénètre pas dans la boîte. Placez le trou au fond de la boîte et formez une boucle avec les fils afin que l'eau sur les fils s'égoutte plutôt que de suivre le fil dans la boîte.

J'ai fait passer le fil d'alimentation/de contrôle de la boîte à l'étoile le long de la corde de à laquelle l'étoile était suspendue, en utilisant des attaches pour fixer le fil à la corde.

Étape 7: le voir en action

Voici une vidéo de mon étoile quand il faisait totalement noir dehors. J'aime l'effet calme des couleurs qui s'estompent.