Árvore de arame RGB-LED: 9 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Quero compartilhar com vocês minha árvore de arame RGB-LED. Uma noite, lembrei-me de construir árvores de arame quando criança. Hoje em dia gosto muito de construir pequenos projetos eletrônicos com microcontroladores semelhantes ao arduino, principalmente com LEDs. Então pensei comigo mesmo, porque não combinar os dois e nasceu a ideia de uma árvore de arame LED. Primeiro verifiquei se alguém já tinha feito algo assim antes, mas não encontrei o que estava procurando. Consegui encontrar principalmente árvores de fio de LED que mostram uma cor. Como eu acho os LEDs de uma só cor um pouco chatos, eu queria ter um com LEDs RGB para poder deixar a árvore de arame aparecer em todas as cores do arco-íris. Então, comecei a construir um sozinho. O resultado você pode ver na imagem acima. A árvore de arame em que baseei este instrumento é a minha terceira. Espero que gostem do meu instrutível e posso motivar alguns de vocês a fazer um você mesmo.

Suprimentos

Para o projeto em si, você só precisa de alguns suprimentos e ferramentas:

• 10 RGB-LEDs (+ sobressalentes no caso de um deles estar danificado), ou mais, se desejar
• fio de cobre 0, 14 mm² (ou mais grosso, mas não muito grosso, pois dificultará a trança) com 3 isolamentos de cores diferentes em torno de 5 m por cor (número de LEDs x comprimento entre 40 e 50 cm)
• fio de prata 0,6 mm em torno de 15 m (2 a 3 vezes o comprimento necessário para cada cor)
• microcontrolador, no meu caso um mini Wemos D1, mas basicamente todo mundo vai funcionar desde que caiba no vaso)
• Fonte de alimentação (no caso do Wemos D1 mini, qualquer carregador de telefone micro-usb funcionará)
• 3 MOSFETs ou transistores (usei Mosfets de canal n, mas você também pode usar canal de p se adaptar o circuito)
• Resistores de diferentes valores
• Tubulação termorretrátil ou fita isolante
• Vaso de flores
• Cola quente
• Pedras
• Pequenos paus de madeira (por exemplo, os paus dos foguetes de ano novo)
• Tábua de madeira fina (por exemplo, o fundo das caixas de madeira, às vezes, as frutas são vendidas)

Opcional

• Cabeçalhos de pinos (masculino e / ou feminino)
• Tábua de pão

Ferramentas

• Ferro de solda
• Cortador de arame
• Furar
• Pinças (opcional)
• Mão amiga (opcional)
• Ferramenta de rotação (opcional)

A maioria das coisas de que você precisa é mostrada em uma das Imagens acima. Você pode obtê-los em lojas de ferragens, lojas de artesanato ou na Amazon. Algumas coisas, entretanto, podem vir de graça: As pedras que peguei de um campo próximo. E a tábua de madeira era um desperdício até eu reciclar a caixa de frutas.

Etapa 1: preparações

Em primeiro lugar, certifique-se de que todos os LEDs RGB funcionam, pois é realmente irritante substituir um LED mais tarde. Para testar os LEDs, basta conectá-los a uma fonte de alimentação com tensão de 3,3 a 5 V. Usei uma fonte de alimentação de laboratório ajustada para 4 V. Se você não tiver nenhum, pode usar os pinos de tensão na placa do microcontrolador ou nas baterias. No caso de ânodo RGB-LED comum conecte o ânodo (a perna mais longa), ver figura 1, à Voltagem (ou "+") e uma das pernas restantes ao Terra ("-"). O LED agora deve acender em uma cor, veja as figuras 2 a 4. Se você tiver um cátodo RGB-LED comum, é o contrário. Faça isso para todas as pernas eq. cores e todos os LEDs. Você pode perceber que, com uma voltagem fixa, as três cores diferentes terão brilho diferente. Temos que considerar isso mais tarde.

Na próxima etapa, você corta todas as pernas, exceto o ânodo comum do RGB-LED, de modo que apenas alguns milímetros permanecem. Usei o pequeno amassado que você pode ver na primeira imagem nas quatro pernas como orientação, veja a figura 5.

Agora você deve escolher quais fios de cobre coloridos deseja combinar para a árvore de arame. Enquanto escrevo este guia, fiz três árvores de fio RGB-LED diferentes. Dependendo da cor do vaso, combinei cores diferentes. Para este com vaso de flores enegrecido usei as cores marrom, amarelo e preto. Quando tiver decidido quais cores usar, você pode começar a cortar os fios de cobre no comprimento, figura 7. No meu caso, cortei-os em um comprimento de 50 cm com a árvore subindo cerca de 30 cm para fora do vaso de flores. Você perderá algum comprimento ao trançar os cabos e, mais importante, será necessário deixar algum comprimento para as conexões elétricas. Portanto, como regra geral, os cabos devem ser pelo menos 15 a 20 cm mais longos do que a altura desejada para sua árvore. Dependendo do tamanho do vaso de flores, você pode escolher diferentes tamanhos aqui.

Para se ter uma ideia dos tamanhos que usei:

A primeira árvore tinha 20 cm de altura em um vaso de 10 cm de altura e diâmetro. As demais têm cerca de 30 cm de altura em um vaso de 12 cm de altura e 13 cm de diâmetro.

Etapa 2: soldando os fios de cobre

Para soldar os fios de cobre aos LEDs RGB, primeiro você deve descascar a extremidade de cada fio em torno de 3-5 mm e colocar um pouco de solda nele. Se você usar tranças como eu, certifique-se de que as tranças individuais estejam torcidas juntas para que não fiquem para fora. Como há pouco espaço entre as pernas dos LEDs, os fios não devem se tocar. É muito importante que as cores sejam sempre soldadas na mesma ordem no LED ou então conectar os LEDs posteriormente ao microcontrolador será muito difícil.

Em seguida, você pode soldar os fios ao RGB-LED. Para fazer isso, prendi o LED com a perna longa ramaing, o ânodo ou cátodo comum, a uma mão amiga, como você pode ver na segunda foto. Repita isso para todos os LEDs. Certifique-se de ter uma conexão firme, mexendo nos fios de cobre.

Etapa 3: trançar os fios de cobre

Depois de soldar os fios de cobre aos LEDs, é hora de fazer a trança. Se você não sabe como fazer tranças, existem muitos tutoriais no youtube. Basta pesquisar "trança de 3 fios". Para trançar os fios, usei novamente a mão amiga para segurar os LEDs para mim. No meu caso, a mão amiga muitas vezes deslizava em minha direção enquanto fazia a trança, então eu a prendi na mesa. Como trançar consome muito tempo, fiz quase tudo enquanto assistia a algumas séries de TV. Você deve deixar cerca de 8 a 10 cm de fio de cobre que não seja trançado. Para fazer isso, basta dar um nó nos fios quando chegar perto dos 8 cm do fio mais curto. Para todas as peças, o comprimento restante deve ser mais ou menos o mesmo.

Etapa 4: soldar o fio de prata e torcer

Agora você pode soldar o fio prateado na perna restante dos LEDs. Para fazer isso, primeiro você precisa cortar um pedaço. O comprimento da peça deve ser o dobro do comprimento dos fios de cobre mais 20 cm, dependendo de quão firmemente você torce depois. Se você fizer mais torção por cm do que, é claro, precisará de mais comprimento do fio do que com menos torção por cm. No meu caso, isso significa 120 cm por peça. Para ter certeza de quanto você precisa, primeiro corte apenas uma peça e lembre-se do comprimento.

Depois disso, você dobra o fio de prata ao meio criando um laço no meio, veja a figura 1. Em seguida, o laço é empurrado sobre a perna restante do LED, o ânodo comum (ou cátodo). Para facilitar, você pode dobrar a perna um pouco para cima, veja a figura 2. Em seguida, aplique o soder no laço com a perna para dentro. Certifique-se de que haja uma boa conexão entre o fio de prata e a perna. Depois disso, você pode cortar a parte da perna que está saindo e talvez lixar as pontas afiadas que vêm com o corte.

Depois de soldar o fio de prata no lugar, você pode começar a torcê-lo ao redor dos fios de cobre trançados até o nó da etapa anterior. O fio de prata deve ser tão longo quanto os fios de cobre, como você pode ver na figura 5. A parte do fio de prata que fica para fora do nó mais tarde se tornará as raízes da árvore de arame. Não importa se alguns fios de prata são mais curtos, mas a maioria deve ser tão longa quanto os fios de cobre. Dependendo do seu resultado, você pode agora adaptar o comprimento dos próximos fios de prata originados do comprimento do primeiro fio ou deixá-lo como está. Agora repita isso para todos os LEDs restantes. No final, você tem um pacote desses "ramos".

Etapa 5: Montagem da árvore de arame

Para montar a árvore de arame, primeiro coloque todos os galhos juntos de forma que os nós no final da parte trançada fiquem um ao lado do outro, como pode ser visto na primeira foto. Em seguida, fixe-os temporariamente e projete sua árvore da maneira que achar melhor. Para projetar a árvore, fiz diferentes estilos de galhos. Alguns deixei como estão e alguns emparelhei para representar garfos de ramos. Marquei os galhos que queria aos pares com uma tesoura no ponto onde queria que eles se separassem. Então desmontei a árvore de arame novamente e coloquei fio de prata em volta dos galhos para serem colocados aos pares. O fio de prata tinha aproximadamente o mesmo comprimento de antes, cerca de 120 cm no meu caso. A etapa final é colocar todos os ramos, os pares e os únicos, juntos e novamente torcer um pouco de fio de prata começando no ponto onde todos se separam. Este último fio de prata precisa ser o mais longo, já que o tronco agora tem um diâmetro bem grande. Fui 140 cm.

Etapa 6: Classificando os fios e soldando as conexões elétricas

Agora que você terminou o tronco da árvore, é hora de separar os fios. Comece com os fios de prata, pois são os menos móveis. Primeiro coloque os 3 a 4 fios de prata mais curtos direto do tronco e torça-os juntos. Os outros fios devem dobrar para fora e se tornarão as raízes mais tarde. Encurte os fios torcidos saindo da parte inferior para um comprimento igual, atingindo pelo menos 2-3 cm fora do tronco da árvore. Em seguida, pegue um pequeno pedaço de arame (por exemplo, 10 cm) para ser soldado aos fios de prata saindo da parte inferior da árvore. A fiação prateada será posteriormente conectada à tensão positiva. (Normalmente na eletrônica o fio vermelho corresponde à tensão positiva (ou Vin) e o preto ao negativo (ou GND). Mas com LEDs RGB eu normalmente reservo o fio vermelho para o LED vermelho, então, neste caso, eu uso o fio laranja. é o "mais próximo" do vermelho.) Descasque um lado do fio por 1-2 cm e torça-o ao redor dos fios de prata na parte inferior, como pode ser visto na figura 4, e solde-os no lugar.

Em seguida, comece a classificar as diferentes cores dos fios. Alongue dez de acordo com o mais curto em e descasque todos eles por 1 - 2 cm e torça as pontas listradas juntas. Agora teste os LEDs novamente aplicando voltagem positiva ao cabeamento prateado e às peças do fio de cobre em branco. Lembre-se de qual cor corresponde a qual luz vermelha, verde ou azul. Agora solde o fio verde aos fios que controlam os LEDs verdes e assim por diante, da mesma forma que para o fio prateado no parágrafo acima. Na última etapa, coloque um tubo termorretrátil ou fita isolante acima dos fios de cobre para isolá-los do contato e, portanto, de curto-circuito uns nos outros.

Para controlar posteriormente a árvore de fios RGB-LED, usei uma chave de botão padrão. Cortei a perna desnecessária do botão e soldei os fios nas demais. Certifique-se de usar os corretos, pois as duas pernas "conectadas" pela "barra de plástico" na parte inferior do switch estão conectadas.

Etapa 7: Plantar a árvore

Como você pode ver nas fotos, a árvore está plantada dentro do vaso de flores em uma placa de madeira e cercada por pedras.

Para fazer a tábua de madeira, primeiro medi o diâmetro interno do vaso de flores. Em seguida, desenho um círculo em um pedaço de papelão e recorto. Então verifiquei se o círculo de papelão cabia na profundidade desejada do vaso e senão cortei um pouco menor. Quando fiquei satisfeito, transferi a forma do papelão para a placa de madeira e recortei. Para a tábua de madeira, usei o fundo de uma caixa de laranja de madeira do supermercado local. A tábua de madeira precisa de um orifício no meio com um diâmetro de 10 mm. Para segurar a tábua de madeira na altura desejada, serrei 3 pequenos gravetos de restos de madeira que eu tinha espalhados. No meu caso, eles tinham 7 cm de comprimento.

Em seguida, fiz um furo no fundo do vaso de flores para passar o cabo de alimentação e fiz um canal para o cabo com uma multiferramenta giratória profunda o suficiente para que meu cabo deixasse o vaso de flores esticado no chão. Em seguida, coloquei um pouco de cola quente nas duas pontas dos palitos que serrei antes e coloquei no vaso de flores, formando um tripé para a placa de madeira sentar.

Agora que a árvore pode ser colocada no vaso de flores, comecei a organizar as pedras ao redor do tronco da árvore. Não é importante cobrir completamente a tábua de madeira com árvores, pois mesmo quando você está a apenas meio metro de distância, você não consegue ver muito fundo no vaso de flores. Certifique-se de deixar um pequeno ponto aberto onde você pode colocar e alcançar o interruptor de botão para controlar os LEDs. Quando fiquei satisfeita com os looks, colei as pedras no lugar, com cola quente. Depois disso, perfurei dois pequenos orifícios um ao lado do outro para passar os cabos soldados à chave de botão e colei a chave de botão no lugar.

A última etapa é projetar as raízes. Para isso torci 2 ou mais fios de prata saindo juntos com eles se separando em distâncias diferentes, como pode ser visto na figura 11. Em seguida, dobrei as raízes em volta da placa de madeira como na figura 12. Depois formei um círculo com fio de prata que coloco sobre eles e dobra as raízes em volta do anel, como pode ser visto na figura 13 e aperto um após o outro aos poucos. A última etapa é cortar as extremidades do fio de prata que se destacam.

Etapa 8: circuito elétrico e o microcontrolador

Na etapa final, montei o circuito elétrico. O microcontrolador está controlando os LEDs RGB. Como os GPIOs do microcontrolador fornecem apenas 3,3 V, o que não é suficiente para alguns dos LEDs brilharem, conectei o microntrolador a MOSFETs que podem alternar os LEDs com a tensão de entrada do microcontrolador, que é 5 V. (em vez de MOSFETs, você também pode usar transistor, mas eu tinha MOSFETS de um projeto futuro, então usei-os.) No entanto, alguns LEDs não suportam 5 V e as cores diferentes brilharão com brilho diferente quando aplicadas à mesma voltagem de 5 V. É aqui que entram os resistores. Os valores dos resistores devem ser calculados para cada cor do RGB-LED de acordo com a Folha de Dados e podem variar de fabricante para fabricante. Ou você pode simplesmente usar os valores fornecidos no diagrama de circuito e testar se os valores estão funcionando para você. Caso contrário, você pode alterar um pouco os valores do resistor aumentando e diminuindo os valores do resistor até que todas as cores brilhem com a mesma intensidade. Para que o botão funcione, é necessário um resistor pullup ou o botão pode ser detectado como pressionado para sempre. Neste caso o Wemos D1 mini possui resistores pullup internos que podem ser ativados dentro do código. Se o microntrolador usado não suportar isso, um resistor pullup externo é necessário.

Depois de selecionar os valores do resistor, soldei todas as partes eletrônicas em uma placa de ensaio. Para conectar os fios vindos da árvore, usei cabeçotes de alfinetes machos na placa e fêmeas nos fios, mas você também pode soldá-los diretamente na placa. Antes de conectar tudo e colocá-lo no vaso de flores, você deve atualizar o programa no microcontrolador. Anexei o arquivo de código. Espero ter feito comentários suficientes no código para que todos possam entender o que está acontecendo. No momento, o código é muito básico e posso adicionar recursos a ele no futuro. Se eu fizer isso, postarei uma atualização aqui e provavelmente moverei o código para o github. Quando você conectar a árvore, ela piscará em vermelho, verde, azul e branco e, em seguida, começará a percorrer o espectro de matiz de cores. Em seguida, você pode alterar os modos de cor pressionando o botão.

A partir de agora, o código contém 3 modos:

• 0: desligado
• 1: Modo arco-íris: Ciclando através do espectro de cores de matiz
• 2: modo de cor fixa

Você pode alternar entre os modos de cor segurando o botão por mais de meio segundo. Se for bem-sucedido, a árvore piscará em branco o número de vezes declarado antes do modo acima. No modo de cor fixa, um pressionamento curto do botão (menos de meio segundo) irá percorrer 7 cores diferentes definidas no código. Se o pressionamento do botão não for aceito (o pressionamento breve do botão funciona apenas no modo de cor fixa), a árvore piscará como quando conectado pela primeira vez. Sinta-se à vontade para alterar o código como achar necessário.

Etapa 9: Aproveite

O que resta a fazer é encontrar um ponto ideal para sua árvore de arame RGB-LED recém-feita e se divertir. No geral, a confecção desta árvore levou cerca de 8 a 10 horas, distribuídas por alguns dias. Algumas das coisas que me consomem mais tempo, como trançar e torcer o fio de prata em volta dos galhos, eu fazia quando assistia TV.

Você pode se perguntar por que não há imagens da árvore brilhando em vermelho. É simplesmente porque, enquanto estou escrevendo este instrutível, estou esperando uma remessa de eletrônicos que preciso para montar o controlador. Por isso usei o controlador da minha primeira árvore RGB-LED para as fotos. No entanto, os LEDs na árvore RGB-LED em que baseei este instructables precisam de valores de resistor mais baixos para o vermelho e a luz vermelha é, portanto, muito fraca.