Glazbeno reaktivna optička vlaknasta stropna instalacija: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Želite komadić galaksije u svom domu? U nastavku saznajte kako se izrađuje!

Godinama je to bio moj projekt iz snova i konačno je završen. Trebalo je dosta vremena da se dovrši, ali krajnji rezultat je bio toliko zadovoljavajući da sam siguran da se isplatilo.

Malo o projektu. Potpuno sam uradio ovo, što mi je omogućilo potpunu kreativnu slobodu. Rezultat - sazviježđa sjevernog neba u mjerilu, individualna kontrola zvjezdanih jata s IC daljinskim upravljačem (svjetlina i boja), reaktivnost na glazbu, potpuno kontrolirano osvjetljenje uvale, i što je najvažnije - mogućnost nadogradnje gotovo svega u ovom projektu. Kako bih sve postigao, odabrao sam Arduino kao platformu za projekt budući da imam određeno znanje o programiranju. Što se tiče glazbene reaktivnosti, MSQ7EQ čip je uspio, jer na internetu postoji mnogo resursa za to. Za komunikaciju se NRF24L01 puno koristi i imao sam nekoliko rezervnih, pa sam ih koristio. Za upravljanje velikim brojem LED dioda PCA9685 servo upravljač odlično funkcionira. Ako više volite jeftiniju i lakšu verziju ovog projekta, možete potražiti komplete zvjezdastih stropova na amazonu, ali ako se odlučite za ovaj projekt, baš kao i ja, kao i ja, potrebne su ove vještine: · Malo znanja u Arduino programiranju; · Vještine projektiranja kola i lemljenja; · Kako raditi s AC -om.

Mnogi od vas su tražili cijenu projekta. Teško mi je dati broj jer sam imao puno materijala za to, a mnogo ovisi o tome koliko ćete se odlučiti sami, veličini projekta, itd., ali pretpostavljam da ovisno o tim čimbenicima može biti i par stotina ili čak 1000 USD. Radeći svaki drugi vikend, trebalo mi je godinu dana da završim ovaj projekt.

Korak 1: Planiranje

Prvo, treba donijeti odluku ako netko želi sam izraditi elektronički dio ili kupiti komplet. Za izradu sklopova potrebno je određeno znanje o Arduinu i osnovnoj elektronici, a postoji i veća vjerojatnost da nešto pođe po zlu. U Amazonu možete pronaći puno opcija kompleta pretraživanjem "Fiber Optic Star Ceiling Kit" ili bilo gdje drugdje, postoji mnogo opcija. No, ako netko želi punu kreativnu slobodu i kontrolu nad projektom, tada je potpuni način "uradi sam" pravi način.

Sada kada se donese odluka o elektronici, trebali biste razmisliti o stropnoj strukturi, veličini zvjezdane karte i broju zvjezdica. Otišao sam s tipičnim visećim stropom od gipsa iz prethodno navedenih razloga. Budući da je u mom slučaju bilo teško instalirati optička vlakna (niski strop), odlučio sam ići s relativno malim brojem zvjezdica ~ 1200, ali krajnji rezultat je i dalje nevjerojatan, bez žaljenja.

Sada o odabiru zvjezdanog uzorka. Živim na sjevernoj hemisferi, pa sam odabrao dio neba koji je ovdje zapravo vidljiv. Postoji mnogo aplikacija za dobivanje slike sazviježđa, koristio sam Celestiu kao u poznatoj "Star-Map" uputi. Naravno da uzorak ne mora biti realan i razmjeran, slobodno imate punu kreativnu slobodu ovdje, na internetu možete pronaći mnogo nevjerojatnih ideja za uzorke.

Zvijezde označene krugovima različitih boja služe za razlikovanje jata zvijezda donekle sličnog sjaja. Nisam uložio mnogo truda u ovaj dio pa nije super precizan..

Korak 2: Materijali

Sad kad je sve planirano, može se naručiti materijal.

U ovom dijelu neću navesti materijale potrebne za sam strop jer to ovisi o korištenom sustavu i drugim faktorima. Koristio sam stropni sustav tvrtke Knauf. Isto vrijedi i za alate jer će većina alata biti potrebna za postavljanje stropa. Za ugradnju zvijezda i elektronike nije potrebno toliko, pogledajte popis u nastavku. Mnogo dijelova sam kupio u lokalnim trgovinama elektronike, a odmaram se na AliExpressu, jer je tamo toliko jeftinije, a kvaliteta je u najboljem slučaju dobra.

Dijelovi za zvijezde i elektroniku:

· Napajanje LED traka ovisi o duljini, na mreži postoje neki stvarno dobri resursi posebno za odabir napajanja LED trakama. U mom slučaju imao sam 12V / 30A / 350W sklopno napajanje za možda 15 metara trake. Trake su bile 14,4W/m, tako da sam imao dosta za rezervu. · Napajanje za 3W LED diode. Opet, ovisi o tome koliko se LED dioda koristi, ali u mom slučaju napajanje je bilo 5V / 7A / 35W za 15 LED dioda i sam Arduino. Ako se odlučite za standardne RGB LED diode od 5 mm, ovo napajanje može biti znatno manje moćno i krug će biti mnogo jednostavniji, ali zvijezde manje svijetle. · Uobičajene anodne 3 W RGB LED diode s hladnjakom (ili vaše tipične 5 mm LED diode ako je prihvatljiva manja svjetlina). Pojedina LED dioda služi za upravljanje jednom skupinom zvijezda, pa količina ovisi o tome koliko zvijezda želite zasebno kontrolirati. · 12V RGB LED trake. · Optika od vlakana. Ribarska linija ne radi. Koliko vam treba ovisi o broju zvjezdica / veličini stropa / gdje se nalazi krug. Koristio sam nekoliko vlakana različite debljine za veći učinak. · PCA9685 ploče. S jednom pločom može se kontrolirati 5 RGB LED dioda. · 2x Arduino Uno/Mega. · 2x NRF24L01. · USB kabel za napajanje Arduina. · IRL540N logički MOSFET -ovi, količina ovisi o tome koliko se LED traka koristi. 1 kom je za jednobojnu LED traku u jednoj boji. Imajte na umu da je ograničenje duljine trake ~ 5 metara, ako vam treba više, trebat će vam zasebne trake. Također postoje zaobilazna rješenja za povezivanje dugih traka, pitajte ili google ako je potrebno. · 2N2222 tranzistora (ili drugih NPN -ova). Za svaku boju od 3W LED potreban je zasebni tranzistor. U mom slučaju 15x3. · Otpornici: 2W 10R/2W 6R8/2W 6R8 za R G B svake 3W LED. 5-10k za povlačenje, može biti 0,25W. · 10 uF kondenzatora za odvajanje NRF24L01. · Neka vrsta aluminijske ploče za 3W LED pričvršćivanje i hlađenje. · PCB-ovi za krugove. · Okvir za testiranje., ljepljivu traku i druge stvari koje ćete pronaći u vašoj tipičnoj radionici. · Mnogo žica različite debljine. Za PWM signal mogu se koristiti jednostavne žice za matične ploče, ne prolazi mnogo pojačalo kroz ove žice, ali za LED trake debljinu treba izračunati ovisno o udaljenosti od LED trake do kruga, isto za LED 3W.

Dijelovi za kutiju za daljinsko upravljanje i analizator spektra:

· 1x MSGEQ7; · Otpornici: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω. · Kondenzatori: 1x 33 pF / 1x 0.01 µF / 1x 0.1 µF. · Toplinska pasta za CPU. · IR daljinski upravljač i prijemna dioda. · A puno žica ili bilo koje tanke žice koju imate. · Mala PCB. Koristio sam PROTO SHIELD. · Mala kutija za Arduino UNO i sklop. Koristio sam malu kutiju za laserski rez. · Postoje i drugi dijelovi koji se dijele s glavnim krugom. Količina je uključena u popis glavnih krugova.

Alati za instalaciju zvijezde i stvaranje kruga:

· Prozirno ljepilo koje ne otapa optička vlakna. Koristio sam osnovno ljepilo za papir. · Oprema za lemljenje. · Multimetar je korisno imati za ovaj projekt. · Odvijač. · Kliješta. Treba biti iste debljine kao i optička vlakna.

Korak 3: Ugradnja stropa

U ovom koraku neću ulaziti u detalje, postoji gomila materijala o tome kako instalirati viseći strop, a ja nisam stručnjak za ovu temu. Pristup koji sam odabrao kompliciraniji je od panela sa pristupom zvijezdama za koji se mnogi odlučuju. No, na ovaj način imamo kvalitetan viseći strop koji na dnevnom svjetlu izgleda potpuno normalno, bez panela, bez ičega.

Za elektroniku sam odlučio dodati otvor za održavanje u ne tako vidljivom dijelu stropa od gipsa.

Nanošenje punila i temeljno premazivanje vrši se u ovom koraku, ali bojanje se vrši kada se ugrade vlakna.

Korak 4: Instalacija optičkih vlakana

Ovaj dio trajao je više nego što se očekivalo … Nakon puno improvizacija, utvrdili smo da je u našem slučaju najbolji način povezivanja optičkih vlakana pomoću štapa i petlje za ribolov, za objašnjenje pogledajte moje skice remek -djela. Sad kad pogledam ovu ideju izgleda smiješno, ali tko ne voli neki izazov.

Nekoliko napomena:

· Preporučujem da se vlakna zalijepe u njihove rupe, tako da sigurno ostanu na mjestu. Ljepilo mora biti bistro i ne smije reagirati s vlaknastim materijalom. Koristio sam osnovno ljepilo za papir.

· Bušenje nije potrebno. Rupe u stropu od gipsa mogu se jednostavno probušiti šilom ili bilo čime sličnim, samo pazite da odgovara promjeru optičkog vlakna.

· Za pronalaženje točnih položaja određenih zvijezda na stropu upotrijebio sam mjernu traku stare škole.. da je to. Nije bilo 100% precizno, ali prilično blizu. Strop je bio prevelik za ispis zvjezdane karte u mjerilu.

Korak 5: Završna obrada stropa: Slikanje

Prebojali smo optička vlakna pa se ne vide kad se ne koriste. Učinjeno na ovaj način izgleda kao tipičan viseći strop. Bojali smo u dva sloja i svjetlina vlakana je gotovo ista.

Korak 6: Izrada ispitnog kruga

Sam krug nije toliko kompliciran i dobro mi je uspio, ali uvijek ga je dobro testirati prije instaliranja, a u ovom ima puno lemljenja, pa postoji rizik. Također, pametno je isprobati verziju kruga za buduća ažuriranja, jer sam siguran da nitko ne želi spojiti kratki spoj na nešto što je trajalo danima za ugradnju u strop.

Za testnu verziju mislim na jednu ili dvije ploče PCA9685, NRF24L01 i napajanje spojene na Arduino. Sve to može biti na matičnim pločama. Isto se odnosi i na daljinski IC sklop, samo dodajte stvari na ploču i provjerite radi li. Također bih predložio lemljenje nekoliko 3W LED dioda za testiranje.

Korak 7: Arduino kod

Za knjižnice i druge korisne veze pogledajte odjeljak "Korisne informacije". Za objašnjenje koda pogledajte komentare u kodu.

Za izradu ovog koda koristio sam mnogo resursa, neki od njih su navedeni u odjeljku "Korisne informacije", ali budući da sam završio ovaj projekt prije više od godinu dana, do trenutka kada sam odlučio napisati upute, nisam mogao pronaći sve resursi i neke veze koje sam spremio, nažalost, više nisu radili. Pa ako nekome treba pomoć s kodom, javite mi u komentarima, dat ću sve od sebe.

U kodu ćete pronaći prilično kompliciranu funkciju za LED treptanje. Kako bi izgledao ugodnije, upotrijebio sam vodič za disanje: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/ Ljudske oči ne percipiraju svjetlost linearno, pa ako koristite linearno povećanje svjetline LED -a, to ne izgleda baš prirodno.

Korak 8: Ožičenje i LED trake

Sada je vrijeme za konačno ožičenje! Ako je sve testirano i radilo, ne bi trebalo biti jako teško, samo puno lemljenja identičnih dijelova. Za pričvršćivanje kruga koristio sam šperploču veličine otvora za održavanje, pa ako postoji potreba, lako mogu ukloniti cijeli krug sa stropa. Stavio sam vlakna u male plastične vodovodne cijevi, otprilike veličine 3W LED dioda, zatim izbušio rupe iste veličine u šperploči i umetnuo ove cijevi u šperploču. Na taj način mogu lako ukloniti vlakna sa LED dioda po potrebi, pogledajte priložene slike.

Što se tiče LED traka, predlažem da ih zalijepite na aluminijske profile radi hlađenja, jer se te trake prilično zagrijavaju.

Korak 9: Rješavanje problema i fino ugađanje

Testirali ste krug, ali sada kada je instaliran, ne radi.. ili nešto ne radi kako bi trebalo. Vjerojatno je to vaše lemljenje jer ako je radilo u ispitnom krugu, nema razloga da sada ne radi s nekoliko iznimki. Nadam se da to nije slučaj s vama, ali podijelit ću jedan primjer koji sam imao samo kao primjer.

Kad sam zatamnjivao LED trake na najnižu vrijednost, trake bi prestale raditi ili su počele treperiti. Nakon dugotrajnog istraživanja i rješavanja problema, otkrio sam da je problem sporo prebacivanje IRL540, a rješenja su bila jednostavna i smanjila PWM frekvenciju PCA ploča na 50Hz. Uglavnom je riješio problem, sada samo pri najnižim vrijednostima vidim treperenje ili probleme, ali nije važno jer ne koristim tako niske vrijednosti. Ovaj mi se problem vratio kad sam odlučio snimiti strop jer s tako niskom frekvencijom možete vidjeti kako treperi u kamerama, to je baš kao snimanje televizije. Kako bih riješio ovaj problem, napravio sam mali kružni krug s 2N2222 tranzistorima umjesto IRL540, samo kako bih snimio. S ovim tranzistorima problem je riješen, a budući da sam snimao s relativno niskim vrijednostima PWM -a, 2N2222 su mogle podnijeti napajanje. Ako netko ima isti problem, slobodno prilagodite krug Totem - Pole, to bi trebalo pomoći u ovom problemu.

Nadajmo se da je sve na svom mjestu i da funkcionira, možemo fino prilagoditi svjetlinu zvijezda, reaktivnost na glazbu, načine zatamnjenja zvijezda bilo što drugo.

Korak 10: Korisne informacije i veze

Za pisanje koda i stvaranje kola koristio sam mnogo resursa, većina ih je ovdje navedena, ali budući da sam završio ovaj projekt prije nekog vremena, u trenutku kada sam ga odlučio podijeliti, nisam mogao pronaći sve resurse i neke veze koje sam spremio, nažalost, više nisu radile. Pa ako nekome treba bilo kakva pomoć oko koda ili samog projekta općenito, javite mi u komentarima, potrudit ću se.

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…

IC daljinski

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

Korak 11: Nadogradnje

Bilo bi super stvoriti aplikaciju za kontrolu stropa, možda koristeći OpenHAB na Raspberry PI, budući da se PCA9685 može lako kontrolirati putem RPi -ja.

Ako se koristi OpenHab ili alternativa, moguće je spojiti strop sa sustavom pametne kuće.

Prva nagrada na Arduino natjecanju 2020