DIY 아두이노 눈꽃 장식: 30개 LED 디스플레이 프로젝트

부품 및 소모품

필요 도구

• 납땜 인두, 납, 롱노즈 플라이어

프로젝트 소개

30개 LED를 17개 독립 세그먼트로 그룹화해 아두이노 나노로 개별 제어하는 눈꽃 모양 장식입니다. 각 LED 그룹은 PWM으로 디밍 가능해 아름다운 애니메이션을 연출할 수 있습니다.

제작 과정

1. 패턴 선정 및 설계

아두이노 나노가 들어갈 육각형 코어 크기에 맞춰 눈꽃 결정 패턴을 출력.

2. 프리폼(Freeform) 구조물 제작

0.8mm 황동봉 2m를 주석 납땜으로 연결해 지지대 겸 배선 구조물 제작. 인내심과 기술의 테스트였습니다.

• 단일 봉을 구부려 코어 육각형 제작 후 양 끝 납땜
• 육각형 꼭짓점에 6개 봉 추가로 그라운드 배선 완성
• 모든 LED 캐소드를 그라운드 구조물에 납땜해 눈꽃 패턴 형성
• SMD LED 납땜을 위해 골판지+양면테이프 지그 제작 활용

3. 아두이노 나노 장착 및 배선

코어 구조물 아래 나노 장착, 3층 황동봉 배선으로 아두이노 핀과 LED 애노드 연결. 쇼트 방지, 전류 제한 저항(220Ω), 외관 모두 고려해 엄청난 인내심 필요.

• 잎 LED: 각자 별도 출력 핀 연결 (6개)
• 가지 LED: 2개씩 그룹화해 PWM 핀 연결 (6개 × 2 = 12개)
• 코어 LED: 2개씩 그룹화 (4개 핀), 남은 2개는 4개 그룹으로 묶음

나노는 18개 출력 핀(A6, A7 입력 전용), 터치 센서 1핀 사용으로 17핀 가용. 핀당 8mA (220Ω), 총 240mA로 ATmega328 안전 최대치(200mA) 초과하지만 작동함.

정전식 터치 센서

황동봉 하나 추가로 정전식 터치 센서 구현. Paul Stoffregen의 라이브러리/튜토리얼 활용. 터치로 애니메이션 변경, 온/오프, 스파클 효과 등 상호작용 가능.

마무리 팁

납땜 전 모든 다이오드 테스트 필수! 납땜 후 교체/극성 수정이 매우 어렵습니다.

코드 및 애니메이션

하드웨어 PWM 핀만 디밍 가능할 줄 알았으나, 소프트웨어 PWM 라이브러리(SoftPWM)로 모든 핀을 PWM처럼 사용 가능해 무한한 애니메이션 구현.

소스 코드 (snowflake.ino)

#include "SoftPWM.h"
#include 

byte edgeLedPins[]   = {13, A4, A5, 2, 8, 12};   // 잎 LED (6개)
byte middleLedPins[] = {10, 6, 3, 5, 9, 11};      // 가지 LED (6개)
byte innerLedPins[]  = {A2, A3, A1, 4, 7, A1};    // 코어 LED (6개, A1 중복으로 4개 그룹)

ADCTouchSensor touchSensor = ADCTouchSensor(A0, 1);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  SoftPWMBegin();
}

byte animation = 0;
long touchAt = 0;

void loop() {
  switch (animation) {
    case 0: _fill(100); break;                    // 전체 켜기
    case 1: shinyAnimation(); break;              // 반짝임
    case 2: circleAnimation(); break;             // 원형 파동
    case 3: loopAnimation(); break;               // 순차 점등
    case 4:                                       // 폭죽
      for(int i=0;i<6;i++) fireworkAnimation();
      animation++; break;
    case 5: smileAnimation(); break;              // 스마일
    default: animation = 0; break;
  }

  int touchValue = touchSensor.read();
  if (touchAt + 2000 < millis() && touchValue > 1000) {
    touchAt = millis(); // 2초 쿨다운
    animation++;
    _fill(0); // 전체 끄고 다음 애니메이션
  }
}

// --- 애니메이션 함수들 ---
void _fill(byte value) {
  for(int i=0;i<6;i++) {
    SoftPWMSet(edgeLedPins[i], value);
    SoftPWMSet(middleLedPins[i], value);
    SoftPWMSet(innerLedPins[i], value);
  }
}

void fireworkAnimation() {
  for(int i=0;i<4;i++) { SoftPWMSet(innerLedPins[i], 100); delay(100); }
  SoftPWMSet(innerLedPins[4], 100);
  for(int i=0;i<6;i++) SoftPWMSet(middleLedPins[i], 255);
  delay(50);
  for(int i=0;i<6;i++) { SoftPWMSet(innerLedPins[i], 0); SoftPWMSet(edgeLedPins[i], 255); }
  delay(50);
  for(int i=0;i<6;i++) SoftPWMSet(middleLedPins[i], 0);
  delay(50);
  _fill(0);
}

void smileAnimation() {
  SoftPWMSet(innerLedPins[1], 100); SoftPWMSet(innerLedPins[3], 100);
  SoftPWMSet(middleLedPins[0], 255); SoftPWMSet(middleLedPins[5], 255);
  SoftPWMSet(edgeLedPins[2], 255); SoftPWMSet(edgeLedPins[3], 255);
  delay(2000);
  SoftPWMSet(innerLedPins[1], 0); SoftPWMSet(innerLedPins[3], 0);
  delay(100);
  SoftPWMSet(innerLedPins[1], 100); SoftPWMSet(innerLedPins[3], 100);
  delay(100);
  SoftPWMSet(innerLedPins[1], 0); SoftPWMSet(innerLedPins[3], 0);
  delay(100);
}

byte circleState[] = {100, 55, 10};
byte circleStateAnimation[] = {1, 1, 1};
void circleAnimation() {
  for(int i=0;i<3;i++) {
    if(circleState[i] >= 100) circleStateAnimation[i] = -1;
    else if(circleState[i] <= 10) circleStateAnimation[i] = 1;
    circleState[i] += circleStateAnimation[i];
  }
  for(int i=0;i<6;i++) {
    SoftPWMSet(innerLedPins[i], circleState[0]);
    SoftPWMSet(middleLedPins[i], circleState[1]);
    SoftPWMSet(edgeLedPins[i], circleState[2]);
  }
  delay(5);
}

// 웨이브, 루프, 슬로우 온, 샤이닝, 페이딩 애니메이션 함수들도 포함됨
// (코드 원문 참조)

byte _prevIndex(short index, byte step) { index -= step; while(index < 0) index += 6; return index; }
byte _nextIndex(short index, byte step) { index += step; while(index > 5) index -= 6; return index; }

회로도

배선도 이미지 제공.