Musiikin reaktiivinen kuituoptinen tähtikattoasennus: 11 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Haluatko pala galaksia kotiisi? Katso alta miten se valmistetaan!

Vuosia se oli unelmaprojektini ja lopulta se on valmis. Valmistuminen kesti jonkin aikaa, mutta lopputulos oli niin tyydyttävä, että olen varma, että se oli sen arvoista.

Hieman projektista. Tein täyden DIY: n tämän kanssa, mikä antoi minulle mahdollisuuden olla luova. Tuloksena - pohjoisen taivaan tähtikuvioita mittakaavassa, tähtijoukkojen yksilöllinen hallinta IR -kaukosäätimellä (kirkkaus ja väri), reaktiivisuus musiikkiin, täysin hallittava poukama -valaistus ja mikä tärkeintä - mahdollisuus päivittää melkein mitä tahansa tässä projektissa. Tämän saavuttamiseksi valitsin Arduinon projektin alustana, koska minulla on jonkin verran tietoa ohjelmoinnista. Musiikin reaktiivisuuden kannalta MSQ7EQ -siru teki tempun, sillä on paljon resursseja verkossa. Viestintään NRF24L01 käytetään paljon ja minulla oli muutamia varaosia, joten käytin niitä. Suuren määrän LEDien ohjaamiseen PCA9685 -servo -ohjain toimii erinomaisesti. Jos haluat halvemman ja helpomman version tästä projektista, voit etsiä tähtikatto -sarjoja Amazonista, mutta jos päätät tehdä täyden DIY -projektin tämän projektin kanssa, kuten minäkin, nämä taidot ovat välttämättömiä: · Osaamista Arduinon ohjelmoinnista; · Piirisuunnittelun ja juottamisen taidot; · Kuinka työskennellä AC: n kanssa.

Monet teistä kysyivät projektin hintaa. Minun on vaikea antaa numeroa, koska minulla oli siihen paljon materiaalia ja se riippuu paljon siitä, kuinka paljon päätätte tehdä sen itse, projektin koosta, jne., mutta arvelen näistä tekijöistä riippuen, että se voi olla jopa pari sataa tai jopa 1000 dollaria. Joka toinen viikonloppu työskennellessäni kesti rorowoverin vuoden tämän projektin loppuun saattamiseksi.

Vaihe 1: Suunnittelu

Ensinnäkin on tehtävä päätös, jos haluat tehdä elektronisen osan itse tai ostaa sarjan. Piirien tekemiseen tarvitaan jonkin verran tietoa Arduinosta ja elektroniikan perustekniikasta, ja myös on suurempi mahdollisuus, että jotain menee pieleen. Löydät paljon pakettivaihtoehtoja amazonista etsimällä "Fiber Optic Star Ceiling Kit" tai mistä tahansa muualta, vaihtoehtoja on paljon. Mutta jos joku haluaa täydellisen luovan vapauden ja projektin hallinnan, täydellinen DIY on oikea tapa edetä.

Nyt kun päätös elektroniikasta on tehty, kannattaa miettiä kattorakennetta, tähtikartan kokoa ja tähtien määrää. Menin tyypillisen roikkuvan kipsikaton kanssa edellä mainittujen syiden vuoksi. Koska minun tapauksessani kuituoptiikan asentaminen oli vaikeaa (matala katto), päätin valita suhteellisen pienen määrän tähtiä ~ 1200, mutta lopputulos on edelleen hämmästyttävä, ei valitettavaa.

Nyt tähtikuvion valitsemisesta. Asun pohjoisella pallonpuoliskolla, joten valitsin osan taivaasta, joka todella näkyy täällä. On paljon sovelluksia kuvan saamiseksi tähtikuvioista, käytin Celestiaa kuten kuuluisassa "Tähtikartta" -ohjeessa. Kuvion ei tietenkään tarvitse olla realistinen ja laaja -alainen, voit vapaasti luoda luovuuden täällä, voit löytää verkossa monia hämmästyttäviä ideoita kuvioita varten.

Eri värirenkailla merkityt tähdet ovat tarkoitettu erottamaan tähtijoukkoja, joiden kirkkaus on hieman samanlainen. En panostanut paljon tähän osaan, joten se ei ole erittäin tarkka..

Vaihe 2: Materiaalit

Nyt kun kaikki on suunniteltu, materiaaleja voi tilata.

Tässä osassa en luettele kattoon tarvittavia materiaaleja, koska se riippuu käytetystä järjestelmästä ja muista tekijöistä. Käytin Knaufin kattojärjestelmää. Sama koskee työkaluja, koska useimmat työkalut, joita tarvitset katon asentamiseen. Tähtien ja elektroniikan asennukseen ei tarvita paljon, katso alla oleva luettelo. Paljon osia, jotka ostin paikallisista elektroniikkakaupoista, ja levätä AliExpressissä, koska siellä on niin paljon halvempaa ja laatu on useimmissa tapauksissa hyvä.

Tähtien ja elektroniikan osat:

· LED -nauhojen virtalähde riippuu pituudesta, verkossa on todella hyviä resursseja erityisesti LED -nauhan virtalähteen valitsemiseksi. Minun tapauksessani minulla oli 12V / 30A / 350W kytkentävirtalähde ehkä 15 metrin nauhalle. Nauhat olivat 14,4 W/m, joten minulla oli paljon varaa · Virtalähde 3 W: n LED -diodeille. Jälleen se riippuu siitä, kuinka monta LEDiä käytetään, mutta minun tapauksessani virtalähde oli 5V / 7A / 35W 15 LEDille ja Arduinolle. Jos päätät käyttää 5 mm: n vakiomallisia RGB -LED -valoja, tämä virtalähde voi olla huomattavasti vähemmän tehokas ja piiri on paljon yksinkertaisempi, mutta tähdet ovat vähemmän kirkkaita.). Yksi LED on yhden tähtijoukon ohjaamiseen, joten määrä riippuu siitä, kuinka monta tähteä haluat ohjata erikseen. · 12 V: n RGB -LED -nauhat. · Kuituoptiikka. Siima ei toimi. Kuinka paljon tarvitset, riippuu tähtien määrästä / katon koosta / piiristä. Käytin muutamaa eri paksuista kuitua paremman vaikutuksen aikaansaamiseksi. · PCA9685 -levyt. Yhden levyn avulla voidaan ohjata 5 RGB -LED -diodia. · 2 x Arduino Uno/Mega. · 2 x NRF24L01. · USB -kaapeli Arduinon virransyöttöön. 1 kpl on yksivärinen yksi LED -nauha. Muista, että nauhan pituusraja on ~ 5 metriä, jos tarvitset enemmän, tarvitset erilliset nauhat. Lisäksi on olemassa kiertotapoja pitkien nauhojen yhdistämiseen. Kysy tarvittaessa tai googlaa. · 2N2222 transistorit (tai muut NPN: t). Jokaiseen 3 W: n LED -väriin tarvitaan erillinen transistori. Minun tapauksessani 15x3. · Vastukset: 2W 10R/2W 6R8/2W 6R8 kunkin 3W LEDin RGB: lle. 5-10k vedettäessä alas, voi olla 0,25W. · 10 uF kondensaattoria NRF24L01 irrotusta varten. · Jotain alumiinilevyä 3W LED-kiinnitystä ja jäähdytystä varten., teippiä ja muuta tavallisesta korjaamostasi löytyvää tavaraa · Paljon eripaksuisia lankoja. PWM -signaalia varten voidaan käyttää yksinkertaisia leipälautalankoja, ei paljon vahvistimia virtaamaan näiden johtojen läpi, mutta LED -nauhojen paksuus on laskettava riippuen LED -nauhan ja piirin välisestä etäisyydestä, sama 3 W: n LEDeille.

Kaukosäätimen laatikon ja spektrianalysaattorin osat:

· 1x MSGEQ7; · Vastukset: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω. · Kondensaattorit: 1x 33 pF / 1x 0,01 µF / 1x 0,1 µF. paljon leipälevylankoja tai ohuita johtoja. · Pieni piirilevy. Käytin PROTO SHIELD. · Pieni kotelo Arduino UNO: lle ja piirille. Käytin pientä laserleikkauslaatikkoa. · On muitakin osia, jotka on jaettu päävirtapiirin kanssa. Määrä sisältyy pääpiiriluetteloon.

Työkalut tähtien asentamiseen ja piirin luomiseen:

· Kirkas liima, joka ei liuota optisia kuituja. Käytin paperiliimaa. · Juotoslaitteet. · Yleismittari on hyödyllinen tähän projektiin. · Ruuvimeisseli. · Pihdit. · Awl tai jotain vastaavaa (käytin teräslankaa) reikien kattoon. Sen paksuuden tulisi olla sama kuin kuituoptisen.

Vaihe 3: Katon asennus

En mene yksityiskohtiin tässä vaiheessa, siellä on paljon materiaalia roikkuvan katon asentamisesta, enkä ole tämän aiheen asiantuntija. Valitsemani lähestymistapa on monimutkaisempi kuin paneeli tähtien kanssa, jonka monet ihmiset valitsevat. Mutta tällä tavalla meillä on laadukas riippuva katto, joka päivänvalossa näyttää täysin normaalilta, ei paneeleja, ei mitään.

Elektroniikan osalta olen päättänyt lisätä huoltoluukun kipsikaton ei -näkyvään kohtaan.

Täyteaine ja pohjamaali levitetään tässä vaiheessa, mutta maalaus tehdään, kun kuidut asennetaan.

Vaihe 4: Kuituoptiikan asennus

Tämä osa kesti odotettua enemmän… Paljon improvisaatioiden jälkeen olemme päättäneet, että meidän tapauksessamme paras tapa kuituoptiikan lankaamiseen on onki ja siimalenkki, katso selitys mestariteoksistani. Nyt kun katson tätä ajatusta, se näyttää naurettavalta, mutta kuka ei pidä haasteista.

Muutama huomautus:

· Suosittelen liimaamaan kuituja reikiinsä, jotta ne pysyvät varmasti paikallaan. Liiman tulee olla kirkasta eikä se saa reagoida kuitumateriaalin kanssa. Käytin paperiliimaa.

· Porausta ei tarvita. Reiät kipsikattoon voidaan yksinkertaisesti pistää piilolla tai vastaavalla, vain varmista, että se vastaa optisen kuidun halkaisijaa.

· Tiettyjen tähtien tarkan aseman löytämiseksi katosta käytin vanhan koulun mittanauhaa.. että sitä. Ei ollut 100% tarkka, mutta melko lähellä. Katto oli liian suuri tähtikartan tulostamiseksi mittakaavassa.

Vaihe 5: Katon viimeistely: Maalaus

Olemme maalanneet optiset kuidut, joten ne eivät ole näkyvissä, kun niitä ei käytetä. Valmis tällä tavalla näyttää tyypilliseltä roikkuvalta katolta. Maalasimme kahdessa kerroksessa ja kuitujen kirkkaus on lähes sama.

Vaihe 6: Testipiirin tekeminen

Piiri itsessään ei ole kovin monimutkainen ja toimi minulle heti lepakolta, mutta se on aina hyvä testata ennen asennusta ja tässä on paljon juotosta, joten riski on olemassa. Lisäksi on järkevää testata piirin versio tulevia päivityksiä varten, koska olen varma, että kukaan ei halua oikosulkea jotain, joka kesti päiviä katon asentamiseen.

Testiversiossa tarkoitan yhtä tai kahta PCA9685 -korttia, NRF24L01 ja Arduinoon kytkettyjä virtalähteitä. Kaikki voi olla leipälaudalla. Sama koskee IR -etäpiiriä, lisää vain tavaraa leipälautaan, katso jos se toimii. Lisäksi suosittelen juottamaan muutamia 3 W: n LED -valoja testausta varten.

Vaihe 7: Arduino -koodi

Katso kirjastot ja muut hyödylliset linkit kohdasta "Hyödyllistä tietoa". Katso koodin selitykset koodin kommenteista.

Tämän koodin luomiseen käytin paljon resursseja, jotkut niistä on lueteltu "Hyödyllisiä tietoja" -osiossa, mutta koska lopetin tämän projektin yli vuosi sitten, kun päätin kirjoittaa opettavaisen, en löytänyt kaikkia resurssit ja jotkut tallentamani linkit eivät valitettavasti enää toimineet. Joten jos joku tarvitsee apua koodin kanssa, kerro minulle kommenteissa, yritän parhaani.

Koodista löydät melko monimutkaisen toiminnon LED -vilkkumiseen. Jotta se näyttäisi miellyttävämmältä, käytin hengitysopetusta: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/Ihmisen silmät eivät havaitse valoa lineaarisesti, joten jos käytät lineaarista LED -kirkkauden lisäystä, se ei näytä kovin luonnolliselta.

Vaihe 8: Johdotus ja LED -nauhat

Nyt on viimeisen kytkennän aika! Jos kaikki testataan ja toimii, sen ei pitäisi olla kovin vaikeaa, vain paljon juottamista identtisiä osia. Piirin kiinnittämiseen käytin huoltoluukun kokoista vaneria, joten jos on tarvetta, voin helposti poistaa koko piirin katosta. Laitoin kuidut pieniin muovisiin vesiputkiin, joiden koko oli suunnilleen 3 W: n LEDit, porasin sitten saman kokoiset reiät vaneriin ja työnsin nämä putket vaneriin. Näin voin helposti poistaa kuidut LED -valoista tarvittaessa, katso liitteenä olevat kuvat.

Mitä tulee LED -nauhoihin, suosittelen kiinnittämään ne alumiiniprofiileihin jäähdytystä varten, koska nämä nauhat kuumenevat melkoisesti.

Vaihe 9: Vianmääritys ja hienosäätö

Olet testannut piirin, mutta nyt kun se on asennettu, se ei toimi.. tai jotain ei toimi niin kuin pitäisi. Se on luultavasti juotos, koska jos se toimi testipiirissä, ei ole mitään syytä, miksi se ei toimi nyt muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta. Toivottavasti asia ei ole näin, mutta kerron esimerkkinä yhden ongelman, joka minulla oli.

Kun himmennin LED -nauhat alimpaan arvoon, nauhat lakkasivat toimimasta tai alkoivat välkkyä. Pitkän tutkimuksen ja vianmäärityksen jälkeen huomasin, että ongelma oli hidas kytkentä IRL540 ja ratkaisut olivat yksinkertaisia vähentämään PCA -levyjen PWM -taajuutta 50 Hz: iin. Se ratkaisi ongelman enimmäkseen, nyt vain alimmilla arvoilla näen välkkymistä tai ongelmia, mutta sillä ei ole väliä, koska en käytä niin alhaisia arvoja. Tämä ongelma tuli mieleeni, kun päätin kuvata katon, koska niin matalalla taajuudella voit nähdä vilkkumista kameroissa, se on aivan kuin television kuvaamista. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tein pienen leipälautapiirin, jossa oli 2N2222 -transistorit IRL540: n sijasta, vain ampuakseni. Näillä transistoreilla ongelma ratkaistiin ja koska kuvain suhteellisen alhaisilla PWM -arvoilla, 2N2222s pystyi käsittelemään tehoa. Jos jollain on sama ongelma, voit vapaasti mukauttaa Totem -Pole -piiriä, sen pitäisi auttaa tässä ongelmassa.

Nyt kun toivottavasti kaikki on paikoillaan ja toimii, voimme hienosäätää tähtien kirkkautta, reaktiivisuutta musiikkiin, tähtien häipymistiloja ja muuta.

Vaihe 10: Hyödyllisiä tietoja ja linkkejä

Koodin kirjoittamiseen ja piirin luomiseen käytin paljon resursseja, useimmat niistä on lueteltu täällä, mutta koska lopetin tämän projektin jonkin aikaa sitten, kun päätin jakaa sen, en löytänyt kaikkia resursseja ja osa tallentamistani linkeistä ei valitettavasti enää toiminut. Joten jos joku tarvitsee apua koodin tai projektin kanssa yleensä, kerro minulle kommenteissa, teen parhaani.

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 -kaukosäädin

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

Vaihe 11: Päivitykset

Olisi hienoa luoda sovellus katon ohjaamiseen, ehkä käyttämällä OpenHABia Raspberry PI: llä, koska PCA9685: tä voidaan helposti ohjata RPi: n avulla.

Jos käytetään OpenHabia tai muuta vaihtoehtoa, katto voidaan liittää älykkään kodin järjestelmään.

Ensimmäinen palkinto Arduino -kilpailussa 2020