Glasbena reaktivna optična vlakna: stropna montaža: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Želite košček galaksije doma? Spodaj ugotovite, kako je narejen!

Dolga leta je bil to moj sanjski projekt in končno je končan. Dokončanje je trajalo kar nekaj časa, vendar je bil končni rezultat tako zadovoljen, da sem prepričan, da se je splačalo.

Nekaj malega o projektu. S tem sem naredil popoln DIY, kar mi je omogočilo popolno ustvarjalno svobodo. Rezultat - ozvezdja severnega neba v merilu, individualni nadzor zvezdnih kopic z daljinskim upravljalnikom IR (svetlost in barva), reaktivnost na glasbo, popolnoma nadzorovana razsvetljava v zalivu in najpomembnejše - možnost nadgradnje skoraj vsega v tem projektu. Da bi dosegel vse, sem izbral Arduino kot platformo za projekt, saj imam nekaj znanja o programiranju. Za glasbeno reaktivnost je čip MSQ7EQ naredil trik, na spletu je za to veliko virov. Za komunikacijo se NRF24L01 veliko uporablja in imel sem nekaj rezervnih, zato sem jih uporabil. Za krmiljenje velikega števila LED -jev servo krmilnik PCA9685 deluje odlično. Če imate raje cenejšo in enostavnejšo različico tega projekta, lahko poiščete zvezdniške stropne komplete na amazonu, če pa se odločite, da boste s tem projektom, tako kot jaz, opravili popolno delo sami, potem so potrebna ta znanja: · nekaj znanja o programiranju Arduino; · Spretnost oblikovanja vezja in spajkanja; · Kako delati z AC.

Mnogi ste vprašali za ceno projekta. Težko mi je navesti številko, saj sem imel za to veliko materialov in je veliko odvisno od tega, koliko se odločite za to sami, velikost projekta, itd., a predvidevam, da je odvisno od teh dejavnikov lahko nekaj sto ali celo 1000 $. Med delom vsak drugi vikend sem potreboval eno leto, da sem dokončal ta projekt.

1. korak: Načrtovanje

Najprej se je treba odločiti, če želimo sami izdelati elektronski del ali kupiti komplet. Za izdelavo vezij je potrebno nekaj znanja o Arduinu in osnovni elektroniki, obstaja pa tudi večja možnost, da bo kaj narobe. V Amazonu lahko najdete veliko možnosti kompleta z iskanjem »Fiber Optic Star Ceiling Kit« ali kjer koli drugje, obstaja veliko možnosti. Če pa nekdo želi popolno ustvarjalno svobodo in nadzor nad projektom, potem je popoln način za to sam.

Zdaj, ko se odločate o elektroniki, bi morali razmisliti o stropni konstrukciji, velikosti zemljevida zvezd in številu zvezd. Šel sem s tipičnim visečim stropom iz mavca zaradi prej omenjenih razlogov. Ker je bilo v mojem primeru težko namestiti optična vlakna (nizek strop), sem se odločil za relativno nizko število zvezd ~ 1200, vendar je končni rezultat še vedno neverjeten, tukaj ne obžalujem.

Zdaj o izbiri zvezdnega vzorca. Živim na severni polobli, zato sem izbral del neba, ki je tukaj dejansko viden. Obstaja veliko aplikacij za slikanje ozvezdij, Celestia sem uporabil kot v znamenitem "Star-Mapu". Seveda vzorec ni nujno realen in obsežen, tukaj imate popolno ustvarjalno svobodo, na spletu lahko najdete veliko neverjetnih idej za vzorce.

Zvezde, označene z različnimi barvnimi krogi, so za razlikovanje kopic zvezd z nekoliko podobno svetlostjo. V ta del nisem vložil veliko truda, zato ni preveč natančen.

2. korak: Materiali

Zdaj, ko je vse načrtovano, je mogoče materiale naročiti.

V tem delu ne bom navedel materialov, potrebnih za sam strop, saj je to odvisno od uporabljenega sistema in drugih dejavnikov. Uporabil sem stropni sistem podjetja Knauf. Enako velja za orodja, saj bo večina orodij, ki jih boste potrebovali za namestitev stropa. Za namestitev zvezd in elektronike ni potrebno toliko, glejte spodnji seznam. Veliko delov, ki sem jih kupil v lokalnih trgovinah z elektroniko in počivam v AliExpressu, saj je tam veliko ceneje in kakovost je v večini primerov v redu.

Deli za zvezde in elektroniko:

· Napajanje LED trakov je odvisno od dolžine, na spletu je nekaj res dobrih virov, posebej za izbiro napajanja LED trakov. V mojem primeru sem imel preklopno napajanje 12V / 30A / 350W za morda 15 metrov traku. Trakovi so bili 14,4W/m, zato sem imel veliko za rezervo. · Napajanje za 3W LED diode. Spet je odvisno od tega, koliko LED se uporablja, toda v mojem primeru je bilo napajanje 5V / 7A / 35W za 15 LED in sam Arduino. Če se odločite za uporabo 5 -milimetrskih standardnih LED RGB, je lahko to napajanje bistveno manj zmogljivo in vezje bo veliko enostavnejše, a zvezde manj svetle. · Skupne anodne 3 W RGB LED z hladilnikom (ali vaše običajne 5 -milimetrske LED, če je sprejemljiva manj svetlosti)). Ena LED je namenjena krmiljenju ene skupine zvezd, zato je količina odvisna od tega, koliko zvezd želite nadzorovati ločeno. · 12V RGB LED trakovi · Optična vlakna. Ribiška vrvica ne deluje. Koliko potrebujete, je odvisno od števila zvezdic / velikosti stropa / kje je vezje. Za večji učinek sem uporabil nekaj vlaken različnih debelin. · Plošče PCA9685. Z eno ploščo je mogoče krmiliti 5 LED diod RGB. · 2x Arduino Uno/Mega. · 2x NRF24L01. · USB kabel za napajanje Arduina. 1 kos je za eno barvo enojnega LED traku. Upoštevajte, da je omejitev dolžine traku ~ 5 metrov, če potrebujete več, boste potrebovali ločene trakove. Obstajajo tudi rešitve za povezovanje dolgih trakov, če je potrebno, vprašajte ali poguglajte. · 2N2222 tranzistorji (ali drugi NPN). Za vsako 3W LED barvo je potreben ločen tranzistor. V mojem primeru 15x3. · Upori: 2W 10R/2W 6R8/2W 6R8 za R G B vsake 3W LED. 5-10k za izvlečenje, lahko 0,25W. · 10 uF kondenzatorjev za ločitev NRF24L01. · Nekakšna aluminijasta plošča za pritrditev in hlajenje LED 3W. · PCB za vezja., lepilni trak in druge stvari, ki bi jih našli v vaši tipični delavnici. · Veliko žic različnih debelin. Za signal PWM je mogoče uporabiti preproste žice, skozi te žice ne teče veliko ojačevalnikov, za LED trakove pa je treba izračunati debelino glede na razdaljo od LED traku do vezja, enako za 3W LED.

Deli za daljinsko upravljanje in analizator spektra:

· 1x MSGEQ7; · Upori: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω. · Kondenzatorji: 1x 33 pF / 1x 0,01 µF / 1x 0,1 µF. · Termalna pasta za procesorje. veliko žic za mizo ali katere koli tanke žice, ki jo imate. · Majhno tiskano vezje. Uporabil sem PROTO SHIELD. · Majhen kovček za Arduino UNO in vezje. Uporabil sem majhno lasersko škatlo. · Obstajajo tudi drugi deli, ki so v skupni rabi z glavnim vezjem. Količina je vključena v seznam glavnih vezij.

Orodja za namestitev zvezd in ustvarjanje vezja:

· Čisto lepilo, ki ne raztopi optičnih vlaken. Uporabil sem osnovno lepilo za papir. · Spajkalno opremo. · Za ta projekt je koristno imeti multimeter. · Izvijač. · Klešče. Debelina mora biti enaka optičnim vlaknom.

Korak: Namestitev stropa

V tem koraku ne bom šel v podrobnosti, obstaja ogromno gradiva o tem, kako namestiti viseči strop, in nisem strokovnjak za to temo. Pristop, ki sem ga izbral, je bolj zapleten kot panel s pristopom zvezd, za katerega se odloči veliko ljudi. Toda na ta način imamo kakovosten viseči strop, ki je pri dnevni svetlobi videti povsem normalno, brez plošč, ničesar.

Za elektroniko sem se odločil dodati vzdrževalno loputo na ne tako vidnem delu mavčnega stropa.

V tem koraku se nanese polnilo in temeljni premaz, vendar se barvanje izvede, ko so nameščena vlakna.

4. korak: Namestitev optičnih vlaken

Ta del je trajal več, kot je bilo pričakovano … Po številnih improvizacijah smo ugotovili, da je v našem primeru najboljši način povezovanja optičnih vlaken z ribiško palico in zanko za ribiško vrv, za razlago si oglejte moje skice mojstrovine. Zdaj, ko gledam na to idejo, je videti smešno, a komu ni všeč kakšen izziv.

Nekaj opomb:

· Priporočam lepljenje vlaken v njihove luknje, tako da zagotovo ostanejo na svojem mestu. Lepilo mora biti prozorno in ne sme reagirati z materialom iz vlaken. Uporabil sem osnovno lepilo za papir.

· Vrtanje ni potrebno. Luknje v stropu iz mavca lahko preprosto prebodete s šilom ali čim podobnim, le da se ujemajo s premerom optičnih vlaken.

· Za iskanje natančnih položajev določenih zvezd na stropu sem uporabil merilni trak stare šole. Ni bil 100% natančen, a precej blizu. Strop je bil prevelik, da bi natisnil zvezdni zemljevid v merilu.

5. korak: Stropni zaključek: slikanje

Optična vlakna smo prebarvali, zato niso vidna, ko niso v uporabi. Na ta način izgleda kot tipičen viseči strop. Barvali smo v dveh slojih in svetlost vlaken je skoraj enaka.

6. korak: Izdelava preskusnega vezja

Samo vezje ni tako zapleteno in mi je delovalo takoj, vendar ga je vedno dobro preizkusiti pred namestitvijo in v njem je veliko spajkanja, zato obstaja tveganje. Prav tako je pametno, da preizkusite različico vezja za prihodnje posodobitve, saj sem prepričan, da nihče ne želi kratkega stika nekaj, kar je trajalo nekaj dni za namestitev v strop.

Za preskusno različico mislim eno ali dve plošči PCA9685, NRF24L01 in napajalnike, povezane z Arduinom. Vse je lahko na ploščah. Enako velja za IR daljinsko vezje, samo dodajte stvari na mizo in preverite, ali deluje. Predlagam tudi, da za testiranje spajkate nekaj 3W LED diod.

Korak 7: Koda Arduino

Za knjižnice in druge uporabne povezave si oglejte razdelek »Koristne informacije«. Za razlago kode poglejte komentarje v kodi.

Za ustvarjanje te kode sem uporabil veliko virov, nekateri so navedeni v razdelku »Koristne informacije«, a ker sem ta projekt končal pred več kot letom dni, ko sem se odločil za pisanje navodil, nisem mogel najti vseh viri in nekatere povezave, ki sem jih shranil, žal niso več delovali. Če torej kdo potrebuje pomoč pri kodi, naj mi to sporoči v komentarjih, se bom potrudil.

V kodi boste našli precej zapleteno funkcijo za utripanje LED. Za bolj prijeten videz sem uporabil vadnico za dihanje: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/ Človeške oči ne zaznavajo svetlobe linearno, Torej, če uporabljate linearno povečanje svetlosti LED, to ne izgleda zelo naravno.

8. korak: Ožičenje in LED trakovi

Zdaj je čas za končno ožičenje! Če je vse preizkušeno in deluje, ne bi smelo biti zelo težko, le veliko spajkanja enakih delov. Za pritrditev vezja sem uporabil vezan les v velikosti lopute za vzdrževanje, zato lahko po potrebi celotno vezje enostavno odstranim s stropa. Vlakna sem dal v majhne plastične vodovodne cevi, velikosti približno 3W LED, nato sem izvrtal luknje enake velikosti v vezanem lesu in te cevi vstavil v vezan les. S tem lahko po potrebi enostavno odstranim vlakna iz LED, glej priložene slike.

Kar zadeva LED trakove, predlagam, da jih nalepite na aluminijaste profile za hlajenje, ker se ti trakovi precej segrejejo.

9. korak: Odpravljanje težav in natančna nastavitev

Preizkusili ste vezje, zdaj pa, ko je nameščeno, ne deluje.. ali pa nekaj ne deluje tako, kot bi moralo. Verjetno je to vaše spajkanje, saj če je delovalo v preskusnem vezju, ni razloga, da zdaj ne deluje z nekaj izjemami. Upam, da vam ni tako, vendar bom za primer povedal eno posebno težavo, ki sem jo imel.

Ko sem zatemnil LED trakove na najnižjo vrednost, bi trakovi prenehali delovati ali začeli utripati. Po dolgih raziskavah in odpravljanju težav sem ugotovil, da je problem počasi preklapljanje IRL540 in da so bile rešitve preproste, da se frekvenca PWM plošč PCA zmanjša na 50Hz. Večinoma je rešilo težavo, zdaj lahko le pri spodnjih vrednostih opazim utripanje ali težave, vendar ni pomembno, ker ne uporabljam tako nizkih vrednosti. Ta težava se mi je vrnila, ko sem se odločil posneti strop, saj s tako nizko frekvenco lahko vidite utripanje v fotoaparatih, tako kot pri snemanju televizije. Da bi rešil to težavo, sem namesto IRL540 naredil majhno vezje s tranzistorji 2N2222, samo za snemanje. S temi tranzistorji je bil problem rešen in ker sem snemal pri relativno nizkih vrednostih PWM, bi 2N2222s lahko obvladala moč. Če ima kdo podobno težavo, lahko prilagodite vezje Totem - Pole, to bi moralo pomagati pri tej težavi.

Zdaj, ko upamo, da je vse na svojem mestu in deluje, lahko natančno prilagodimo svetlost zvezd, reaktivnost na glasbo, načine bleščanja zvezd karkoli drugega.

10. korak: Koristne informacije in povezave

Za pisanje kode in ustvarjanje vezja sem uporabil veliko virov, večina jih je naštetih tukaj, a ker sem pred časom končal ta projekt, ko sem se odločil, da ga delim, nisem mogel najti vseh virov in nekatere povezave, ki sem jih shranil, žal niso več delovale. Če torej kdo rabi kakršno koli pomoč pri kodi ali samem projektu, naj mi v komentarjih sporoči, potrudil se bom.

MSGEQ7

www.sparkfun.com/datasheets/Components/Gen…

www.baldengineer.com/msgeq7-simple-spectru…

rheingoldheavy.com/msgeq7-arduino-tutorial…

www.instructables.com/id/How-to-build-your…

Nrf24L01

arduinoinfo.mywikis.net/wiki/Nrf24L01-2.4GH…

PCA9685

learn.adafruit.com/16-channel-pwm-servo-dr…

github.com/adafruit/Adafruit-PWM-Servo-Dri…

IR daljinec

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

11. korak: Nadgradnje

Bilo bi kul ustvariti aplikacijo za nadzor zgornje meje, morda z uporabo OpenHAB na Raspberry PI, saj je PCA9685 mogoče enostavno upravljati prek RPi.

Če uporabljate OpenHab ali drugo možnost, lahko strop priključite na sistem pametnega doma.

Prva nagrada na tekmovanju Arduino 2020