Pohon Kawat RGB-LED: 9 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Saya ingin berbagi dengan Anda pohon kabel RGB-LED saya. Suatu malam saya ingat membangun pohon kawat sebagai seorang anak. Saat ini saya sangat menikmati membangun proyek elektronik kecil dengan mikrokontroler yang mirip dengan arduino, terutama dengan LED. Jadi saya berpikir, mengapa tidak menggabungkan keduanya dan ide pohon kawat LED lahir. Pertama saya memeriksa, apakah seseorang telah melakukan hal seperti ini sebelumnya tetapi saya tidak menemukan apa yang saya cari. Saya terutama dapat menemukan pohon kawat LED yang menunjukkan satu warna. Karena menurut saya LED satu warna agak membosankan, saya ingin memiliki LED dengan RGB-LED agar pohon kawat dapat muncul dalam semua warna pelangi. Jadi saya mulai membangunnya sendiri. Hasilnya bisa Anda lihat pada gambar di atas. Pohon kawat tempat saya mendasarkan instruksi ini adalah yang ketiga. Saya harap Anda menikmati instruksi saya dan saya dapat memotivasi beberapa dari Anda untuk membuatnya sendiri.

Perlengkapan

Untuk proyek itu sendiri, Anda hanya memerlukan beberapa perlengkapan dan alat:

• 10 RGB-LED (+ suku cadang jika ada yang rusak), atau lebih jika Anda suka
• kawat tembaga 0, 14 mm² (atau lebih tebal, tetapi tidak terlalu tebal karena akan sulit dikepang) dengan 3 insulasi warna berbeda sekitar 5 m per warna (Jumlah LED x panjang antara 40 dan 50 cm)
• kawat perak 0, 6 mm sekitar 15 m (2 sampai 3 kali panjang yang dibutuhkan setiap warna)
• mikrokontroler, dalam kasus saya Wemos D1 mini, tetapi pada dasarnya semua orang akan bekerja asalkan muat di pot bunga)
• Sumber daya (dalam hal Wemos D1 mini, pengisi daya telepon micro-usb apa pun akan berfungsi)
• 3 MOSFET atau transistor (saya menggunakan MOSFET n-channel tetapi Anda juga dapat menggunakan p-channel jika Anda mengadaptasi rangkaian)
• Resistor dengan nilai yang berbeda
• Tabung panas menyusut atau pita listrik
• Pot bunga
• Lem panas
• Batu
• Tongkat kayu kecil (misalnya tongkat dari roket tahun baru)
• Papan kayu tipis (misalnya bagian bawah kotak kayu terkadang buah-buahan dijual)

Opsional

• Pin Header (pria dan/atau wanita)
• Papan tempat memotong roti

Peralatan

• Besi solder
• Alat pemotong kawat
• Mengebor
• Pinset (opsional)
• Bantuan (opsional)
• Alat rotasi (opsional)

Sebagian besar hal yang Anda butuhkan ditunjukkan pada salah satu Gambar di atas. Anda bisa mendapatkannya di toko perangkat keras, toko kerajinan, atau Amazon. Namun beberapa hal bisa datang secara gratis: Batu-batu yang saya ambil dari ladang terdekat. Dan papan kayu itu terbuang sia-sia sampai saya mendaur ulang kotak buahnya.

Langkah 1: Persiapan

Pertama, pastikan semua RGB-LED berfungsi, karena sangat mengganggu untuk mengganti LED nanti. Untuk menguji LED cukup sambungkan ke sumber listrik dengan Tegangan 3,3 hingga 5 V. Saya menggunakan catu daya laboratorium yang disesuaikan dengan 4 V. Jika Anda tidak memilikinya, Anda dapat menggunakan pin tegangan pada papan mikrokontroler atau baterai. Dalam kasus common anode RGB-LED sambungkan anoda (kaki terpanjang), lihat gambar 1, ke Tegangan (atau "+") dan salah satu kaki yang tersisa ke Ground ("-"). LED sekarang harus menyala dalam satu warna, lihat gambar 2 hingga 4. Jika Anda memiliki RGB-LED katoda umum, sebaliknya. Lakukan ini untuk semua kaki eq. warna dan semua LED. Anda mungkin menyadari, bahwa dengan tegangan tetap, tiga warna berbeda akan memiliki kecerahan yang berbeda. Itu harus kita pertimbangkan nanti.

Pada langkah selanjutnya Anda memotong semua kaki kecuali common anode dari RGB-LED sehingga hanya tersisa beberapa milimeter. Saya menggunakan penyok kecil yang dapat Anda lihat pada gambar pertama di keempat kaki sebagai orientasi, lihat gambar 5.

Sekarang Anda harus memilih kabel tembaga berwarna mana yang ingin Anda gabungkan untuk pohon kawat. Saat saya menulis panduan ini, saya telah melakukan tiga pohon kabel RGB-LED yang berbeda. Tergantung pada warna pot bunga saya menggabungkan warna yang berbeda. Untuk pot bunga yang kehitaman ini saya menggunakan warna coklat, kuning dan hitam. Ketika Anda telah memutuskan warna apa yang akan digunakan, Anda dapat mulai memotong kabel tembaga dengan panjang, gambar 7. Dalam kasus saya, saya memotongnya hingga panjang 50 cm dengan pohon naik sekitar 30 cm dari pot bunga. Anda akan kehilangan beberapa panjang saat mengepang kabel dan yang lebih penting, Anda memerlukan sisa panjang untuk sambungan listrik. Jadi sebagai aturan praktis kabel harus setidaknya 15 - 20 cm lebih panjang dari ketinggian yang Anda inginkan untuk pohon Anda. Tergantung pada ukuran pot bunga Anda dapat memilih ukuran yang berbeda di sini.

Untuk memberi Anda gambaran tentang ukuran yang saya gunakan:

Pohon pertama tingginya 20 cm dalam pot bunga dengan tinggi dan diameter 10 cm. Yang lainnya tingginya sekitar 30 cm dalam pot bunga dengan tinggi 12 cm dan diameter 13 cm.

Langkah 2: Menyolder Kabel Tembaga

Untuk menyolder kabel tembaga ke RGB-LED, pertama-tama Anda harus mengupas ujung setiap kabel sekitar 3-5 mm dan memasang solder di atasnya. Jika Anda menggunakan kepang seperti yang saya lakukan, pastikan kepang tunggal dipilin menjadi satu agar tidak menonjol. Karena ada sedikit ruang antara kaki LED dan kabel tidak boleh saling bersentuhan. Sangat penting bahwa warna selalu disolder dalam urutan yang sama pada LED atau menghubungkan LED nanti ke mikrokontroler akan menjadi sangat sulit.

Selanjutnya Anda dapat menyolder kabel ke RGB-LED. Untuk melakukan ini, saya menjepit LED dengan kaki panjang ramaing, anoda atau katoda umum, ke tangan bantuan, seperti yang Anda lihat pada gambar kedua. Ulangi ini untuk semua LED. Pastikan Anda memiliki koneksi yang erat dengan menggoyangkan kabel tembaga.

Langkah 3: Mengepang Kabel Tembaga

Setelah Anda menyolder kabel tembaga ke LED, saatnya untuk menjalin. Jika Anda tidak tahu cara mengepang, ada banyak tutorial di youtube. Hanya mencari "3 untai kepang". Untuk mengepang kabel saya kembali menggunakan uluran tangan untuk memegang LED untuk saya. Dalam kasus saya, uluran tangan sering meluncur ke arah saya saat mengepang jadi saya menjepitnya ke meja. Karena mengepang memakan waktu, saya melakukannya sebagian besar sambil menonton beberapa serial TV. Anda harus menyisakan sekitar 8-10 cm kawat tembaga yang tidak dikepang. Untuk melakukan ini, cukup simpulkan kabel saat Anda mendekati 8 cm pada kabel terpendek. Untuk semua potongan panjang yang tersisa harus kurang lebih sama.

Langkah 4: Menyolder Kawat Perak dan Memutar

Sekarang Anda dapat menyolder kabel perak ke kaki LED yang tersisa. Untuk melakukan itu, Anda harus memotongnya terlebih dahulu. Panjang potongan harus dua kali lipat panjang kabel tembaga ditambah 20 cm, tergantung seberapa kuat Anda memutarnya nanti. Jika Anda membuat lebih banyak lilitan per cm daripada tentu saja Anda membutuhkan lebih banyak panjang kawat daripada dengan lebih sedikit lilitan per cm. Dalam kasus saya ini berarti 120 cm per potong. Untuk memastikan berapa banyak yang Anda butuhkan, pertama potong hanya satu potong dan ingat panjangnya.

Setelah itu Anda melipat kawat perak menjadi dua membuat lingkaran di tengah, lihat gambar 1. Kemudian loop didorong di atas sisa kaki LED, anoda umum (atau katoda). Agar lebih mudah, Anda bisa menekuk kaki sedikit ke atas, lihat gambar 2. Setelah itu oleskan soder pada loop dengan kaki berada di dalam. Pastikan ada hubungan yang baik antara kabel perak dan kaki. Setelah itu Anda dapat memotong bagian kaki yang menonjol dan mungkin mengarsipkan ujung tajam yang menyertai pemotongan.

Setelah Anda menyolder kawat perak di tempatnya, Anda dapat mulai memutarnya di sekitar kabel tembaga yang dikepang sampai simpul dari langkah sebelumnya. Kawat perak harus sepanjang kabel tembaga seperti yang Anda lihat pada gambar 5. Bagian dari kawat perak yang mencuat di belakang simpul nantinya akan menjadi akar dari pohon kawat. Tidak masalah jika beberapa kabel perak lebih pendek tetapi sebagian besar harus sepanjang kabel tembaga. Tergantung pada hasil Anda, sekarang Anda dapat menyesuaikan panjang kabel perak berikutnya yang berasal dari panjang kabel pertama atau membiarkannya apa adanya. Sekarang ulangi ini untuk semua LED yang tersisa. Pada akhirnya Anda memiliki seikat "cabang" ini.

Langkah 5: Merakit Pohon Kawat

Untuk merakit pohon kawat pertama-tama satukan semua cabang sehingga simpul di ujung bagian yang dikepang terletak bersebelahan seperti yang terlihat pada gambar pertama. Daripada mengikatnya sementara dan merancang pohon Anda secara kasar sesuai keinginan Anda. Untuk mendesain pohon saya membuat gaya cabang yang berbeda. Beberapa saya tinggalkan apa adanya dan beberapa saya pasangkan untuk mewakili garpu cabang. Saya menandai cabang yang saya inginkan berpasangan dengan gunting pada titik di mana saya ingin mereka terpisah. Kemudian saya membongkar kembali pohon kawat dan memasang kawat perak di sekitar cabang untuk dipasangkan. Kawat perak memiliki panjang yang sama seperti sebelumnya, kira-kira 120 cm dalam kasus saya. Langkah terakhir adalah, untuk meletakkan semua cabang, yang berpasangan dan yang tunggal, bersama-sama dan putar lagi beberapa kawat perak mulai dari titik di mana mereka semua terpisah. Kawat perak terakhir ini harus yang terpanjang, karena batangnya sekarang berdiameter besar. Aku pergi untuk 140 cm.

Langkah 6: Menyortir Kabel dan Menyolder Sambungan Listrik

Sekarang setelah Anda menyelesaikan batang pohon, saatnya untuk menyortir kabel. Mulailah dengan kabel perak karena mereka adalah kabel yang paling tidak dapat dipindahkan. Pertama-tama letakkan 3 hingga 4 kabel perak terpendek lurus ke bawah dari bagasi dan putar bersama-sama. Kabel lainnya harus ditekuk di luar dan akan menjadi akar di kemudian hari. Persingkat kabel terpilin yang mencuat dari bawah dengan panjang yang sama mencapai setidaknya 2-3 cm dari batang pohon. Selanjutnya ambil seutas kawat pendek (misalnya 10 cm) untuk disolder ke kawat perak yang mencuat dari bagian bawah pohon. Kabel silver nantinya akan disambungkan ke Tegangan positif. (Biasanya dalam elektronik kabel merah sesuai dengan Tegangan positif (atau Vin) dan hitam ke negatif (atau GND). Tetapi dengan LED RGB saya biasanya memesan kabel merah untuk LED merah, jadi dalam hal ini, oleh karena itu saya menggunakan kabel oranye sebagai itu adalah "paling dekat" dengan merah.) Lepaskan salah satu sisi kabel sejauh 1-2 cm dan putar di sekitar kabel perak di bagian bawah seperti yang dapat dilihat pada gambar 4 dan solder pada tempatnya.

Selanjutnya, mulailah menyortir warna kawat yang berbeda bersama-sama. Panjangkan sepuluh sesuai dengan yang terpendek dan lepaskan semuanya untuk 1 - 2 cm dan putar ujung yang dilucuti menjadi satu. Sekarang uji LED lagi dengan menerapkan tegangan positif ke kabel perak dan bagian kabel tembaga kosong. Ingat warna mana yang sesuai dengan warna merah, hijau, atau biru. Sekarang solder kabel hijau ke kabel yang mengontrol LED hijau dan seterusnya, dengan cara yang sama seperti untuk kabel perak pada paragraf di atas. Pada langkah terakhir, letakkan beberapa tabung penurun panas atau pita listrik di atas kabel tembaga telanjang untuk melindunginya agar tidak bersentuhan dan karenanya saling menyingkat.

Untuk mengontrol pohon kabel RGB-LED nanti, saya menggunakan sakelar tombol standar. Saya memotong kaki sakelar tombol yang tidak diperlukan dan menyolder ke kabel di bagian yang tersisa. Pastikan untuk menggunakan yang benar karena 2 kaki "terhubung" dengan "batang plastik" di bagian bawah sakelar dihubungkan bersama.

Langkah 7: Menanam Pohon

Seperti yang Anda lihat pada gambar, pohon itu ditanam di dalam pot bunga di atas papan kayu dan dikelilingi oleh batu.

Untuk membuat papan kayu saya ukur dulu diameter dalam pot bunga. Lalu saya menggambar lingkaran di selembar karton dan memotongnya. Kemudian saya memeriksa, apakah lingkaran karton sesuai dengan kedalaman pot bunga yang diinginkan dan jika tidak, potong sedikit lebih kecil. Setelah puas, saya memindahkan bentuk carboard ke papan kayu dan memotongnya. Untuk papan kayu saya menggunakan bagian bawah kotak kayu oranye dari supermarket lokal. Papan kayu membutuhkan lubang di tengah dengan diameter 10 mm. Untuk menahan papan kayu pada ketinggian yang diinginkan, saya menggergaji 3 batang kecil dari kayu bekas yang tergeletak di sekitar. Dalam kasus saya, panjangnya 7 cm.

Selanjutnya saya mengebor lubang di dasar pot bunga untuk mengalirkan kabel listrik dan menggiling saluran untuk kabel dengan multitool putar yang cukup dalam untuk kabel saya membiarkan pot bunga duduk rata di tanah. Selanjutnya saya mengoleskan lem panas pada kedua ujung tongkat yang saya gergaji tadi dan memasukkannya ke dalam pot bunga, membentuk tripod untuk papan kayu untuk duduk.

Sekarang pohon itu bisa dimasukkan ke dalam pot bunga, saya mulai menata batu-batu di sekitar batang pohon. Tidaklah penting untuk sepenuhnya menutupi papan kayu dengan pepohonan, karena bahkan ketika Anda hanya setengah meter jauhnya, Anda tidak dapat benar-benar melihat sedalam itu ke dalam pot bunga. Pastikan Anda membiarkan tempat kecil terbuka di mana Anda dapat meletakkan dan mencapai sakelar tombol untuk mengontrol LED. Setelah puas dengan tampilannya, saya merekatkan batu-batu tersebut dengan lem panas. Setelah itu saya mengebor dua lubang kecil di samping satu sama lain untuk menjalankan kabel yang disolder ke sakelar tombol dan menempelkan sakelar tombol di tempatnya.

Langkah terakhir adalah mendesain akar. Untuk itu saya melilitkan 2 atau lebih kabel perak yang mencuat satu sama lain dengan jarak yang berbeda seperti terlihat pada gambar 11. Kemudian saya membengkokkan akar-akarnya di sekeliling papan kayu seperti pada gambar 12. Setelah itu saya membentuk lingkaran dengan kawat perak yang saya letakkan di atasnya dan tekuk akar di sekitar cincin, seperti yang dapat dilihat pada gambar 13 dan kencangkan satu demi satu sedikit demi sedikit. Langkah terakhir adalah memotong ujung-ujung kawat perak yang menonjol banyak.

Langkah 8: Sirkuit Listrik dan Mikrokontroler

Pada langkah terakhir saya menyusun rangkaian listrik. Mikrokontroler mengendalikan RGB-LED. Karena GPIO mikrokontroler hanya memasok 3,3 V, yang tidak cukup untuk beberapa LED bersinar terang, saya menghubungkan mikrokontroler ke MOSFET yang dapat mengganti LED dengan tegangan input mikrokontroler, yaitu 5 V. (Sebaliknya dari MOSFET Anda mungkin juga menggunakan transistor tetapi saya memiliki MOSFET yang tergeletak di sekitar proyek masa depan jadi saya menggunakannya.) Namun beberapa LED tidak tahan 5 V dan warna yang berbeda akan bersinar dalam kecerahan yang berbeda ketika diterapkan pada tegangan yang sama dari 5 V. Di sinilah resistor masuk. Nilai resistor harus dihitung untuk setiap warna RGB-LED menurut Lembar Data dan dapat berbeda dari pabrikan ke pabrikan. Atau Anda bisa menggunakan nilai yang disediakan dalam diagram sirkuit dan menguji apakah nilainya sesuai untuk Anda. Jika tidak, Anda dapat sedikit mengutak-atik nilai resistor dengan menaikkan dan menurunkan nilai resistor sampai semua warna bersinar sama terangnya. Agar tombol berfungsi, perlu ada resistor pullup atau tombol mungkin terdeteksi sebagai penekanan selamanya. Dalam hal ini Wemos D1 mini memiliki resistor pullup internal yang dapat diaktifkan di dalam kode. Jika mikrokontroler yang digunakan tidak mendukungnya, diperlukan resistor pullup eksternal.

Setelah memilih nilai resistor, saya menyolder semua bagian elektronik bersama-sama di papan tempat memotong roti. Untuk menghubungkan kabel yang berasal dari pohon, saya menggunakan pinheader laki-laki di papan dan yang perempuan di kabel, tetapi Anda mungkin juga menyoldernya langsung ke papan. Sebelum menghubungkan semuanya dan memasukkannya ke dalam pot bunga, Anda harus mem-flash program ke mikrokontroler. Saya melampirkan file kode. Saya harap saya cukup berkomentar dalam kode sehingga siapa pun dapat memahami apa yang terjadi. Saat ini, kodenya sangat mendasar dan saya mungkin menambahkan fitur ke dalamnya di masa mendatang. Jika saya melakukannya, saya akan memposting pembaruan di sini dan mungkin akan memindahkan kode ke github. Saat Anda mencolokkan pohon, itu akan berkedip dalam warna merah hijau, biru dan putih dan kemudian akan mulai berputar melalui spektrum warna rona. Anda dapat mengubah mode warna dengan menekan tombol.

Sampai sekarang, kode tersebut berisi 3 mode:

• 0: Mati
• 1: Mode pelangi: Bersepeda melalui spektrum warna rona
• 2: Mode warna tetap

Anda dapat beralih di antara mode warna dengan menahan tombol selama lebih dari setengah detik. Jika berhasil, pohon akan berkedip putih beberapa kali sebelum mode di atas. Dalam mode warna tetap, penekanan tombol singkat (kurang dari setengah detik) akan menggilir 7 warna berbeda yang ditentukan dalam kode. Jika penekanan tombol tidak diterima (tekan tombol pendek hanya berfungsi dalam mode warna tetap) pohon akan berkedip seperti saat pertama kali dicolokkan. Jangan ragu untuk mengubah kode sesuai keinginan Anda.

Langkah 9: Nikmati

Yang tersisa untuk dilakukan adalah menemukan sweet spot untuk pohon kabel RGB-LED Anda yang baru dibuat dan menikmatinya. Secara keseluruhan pembuatan pohon ini memakan waktu sekitar 8-10 jam yang tersebar dalam beberapa hari. Beberapa hal yang lebih memakan waktu seperti mengepang dan memelintir kawat perak di sekitar cabang yang saya lakukan saat menonton TV.

Anda mungkin bertanya-tanya mengapa tidak ada gambar pohon yang bersinar merah. Ini hanya karena saat saya menulis instruksi ini, saya sedang menunggu pengiriman barang elektronik yang saya perlukan untuk merakit pengontrol. Karena itu saya menggunakan pengontrol dari pohon RGB-LED pertama saya untuk gambar. Namun LED di pohon RGB-LED saya mendasarkan instruksi ini pada kebutuhan nilai resistor yang lebih rendah untuk merah dan oleh karena itu lampu merah sangat redup.