Hudobne reaktívna stropná inštalácia hviezdy z optických vlákien: 11 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Chcete mať doma kúsok galaxie? Nižšie nájdete, ako sa vyrába!

Roky to bol môj vysnený projekt a nakoniec Je to hotové. Dokončenie trvalo nejaký čas, ale konečný výsledok bol taký uspokojivý, že som si istý, že to stálo za to.

Trochu o projekte. Do toho som sa pustil naplno, čo mi umožnilo mať úplnú tvorivú slobodu. Výsledok - súhvezdia severnej oblohy v mierke, individuálne ovládanie hviezdokôp pomocou IR diaľkového ovládača (jas a farba), reaktivita na hudbu, plne ovládateľné osvetlenie zátok a hlavne - možnosť v tomto projekte upgradovať prakticky čokoľvek. Aby som to všetko dosiahol, vybral som si Arduino ako platformu projektu, pretože mám určité znalosti programovania. Pokiaľ ide o reaktivitu hudby, čip MSQ7EQ to zvládol, je na to veľa online zdrojov. Na komunikáciu sa NRF24L01 používa veľmi často a mal som niekoľko náhradných dielov, takže som ich použil. Na ovládanie veľkého počtu LED diód servo regulátor PCA9685 funguje skvele. Ak dávate prednosť lacnejšej a jednoduchšej verzii tohto projektu, môžete sa poobzerať po sadách hviezdnych stropov na Amazone, ale ak sa rozhodnete pre tento projekt, ako ja, naplno si ho urobíte sami, potom sú potrebné tieto schopnosti: · Niektoré znalosti programovania v Arduine; · Schopnosť pracovať s obvodom a spájkovať; · Ako pracovať s AC.

Mnoho z vás pýtalo cenu projektu. Je pre mňa ťažké uviesť číslo, pretože som na to mal veľa materiálov a veľa závisí od toho, ako veľmi sa rozhodnete to urobiť sami, od veľkosti projektu, atď., ale predpokladám, že v závislosti od týchto faktorov to môže byť až niekoľko stoviek alebo až 1 000 dolárov. Pri práci každý druhý víkend mi trvalo rok, kým som dokončil tento projekt.

Krok 1: Plánovanie

Najprv by ste sa mali rozhodnúť, či si chcete elektronickú časť vyrobiť sami alebo si kúpiť súpravu. Na výrobu obvodov sú potrebné určité znalosti o Arduine a základnej elektronike, taktiež je tu väčšia pravdepodobnosť, že sa niečo pokazí. Mnoho možností súpravy môžete nájsť v Amazone hľadaním „Stropná súprava Fiber Optic Star“alebo kdekoľvek inde, existuje veľa možností. Ale ak niekto chce úplnú tvorivú slobodu a kontrolu nad projektom, potom je plné DIY cestou, ktorou sa dá ísť.

Teraz, keď sa rozhoduje o elektronike, mali by ste premýšľať o stropnej štruktúre, veľkosti hviezdnej mapy a počte hviezd. Z vyššie uvedených dôvodov som išiel s typickým závesným sadrovým stropom. Pretože v mojom prípade bolo ťažké nainštalovať vláknovú optiku (nízky strop), rozhodol som sa ísť s relatívne nízkym počtom hviezd ~ 1200, ale konečný výsledok je stále úžasný, tu nič neľutujem.

Teraz o výbere hviezdneho vzoru. Žijem na severnej pologuli, preto som si vybral časť oblohy, ktorá je tu skutočne viditeľná. Existuje mnoho aplikácií na získanie obrazu o súhvezdiach. Použil som Celestiu ako v známej inštrukcii „Hviezdna mapa“. Vzorec samozrejme nemusí byť realistický a v rozsahu, pokojne tu máte úplnú tvorivú slobodu, online nájdete veľa úžasných nápadov na vzory.

Hviezdy označené rôznymi farebnými kruhmi slúžia na odlíšenie zoskupení hviezd s približne podobnou jasnosťou. Do tejto časti som nedával veľa úsilia, takže nie je úplne presný.

Krok 2: Materiály

Teraz, keď je všetko naplánované, je možné objednať materiál.

V tejto časti nebudem uvádzať zoznam materiálov potrebných pre samotný strop, pretože to závisí od použitého systému a ďalších faktorov. Použil som stropný systém Knauf. To isté platí pre nástroje, pretože väčšina nástrojov, ktoré budete potrebovať na inštaláciu stropu. Pokiaľ ide o inštaláciu hviezd a elektroniky, nie je toho toľko potrebné, pozrite si zoznam nižšie. Veľa dielov som kúpil v miestnych obchodoch s elektronikou a odpočívam v AliExpress, pretože tam je to oveľa lacnejšie a kvalita je vo väčšine prípadov v poriadku.

Diely pre hviezdy a elektroniku:

· Napájanie LED pásov závisí od dĺžky, na internete je k dispozícii niekoľko skutočne dobrých zdrojov, konkrétne na výber napájacieho zdroja LED pásov. V mojom prípade som mal 12V / 30A / 350W spínaný zdroj na asi 15 metrov pásu. Pásky mali 14,4W/m, takže som mal veľa na rezervu. · Napájanie pre 3W LED diódy. Opäť to závisí od toho, koľko LED sa používa, ale v mojom prípade bolo napájanie 5V / 7A / 35W pre 15 LED a samotného Arduina. Ak sa rozhodnete pre štandardné LED diódy RGB s priemerom 5 mm, tento napájací zdroj môže byť výrazne menej výkonný a obvod bude oveľa jednoduchší, ale s hviezdami bude menej jasný. · Bežné anódy, 3 W diódy LED s chladičom (alebo vaše typické 5 mm diódy LED, ak je prijateľný menší jas). Jedna dióda LED slúži na ovládanie jedného zoskupenia hviezd, takže množstvo závisí od toho, koľko hviezd chcete ovládať samostatne. · 12V RGB LED pásiky. · Vláknová optika. Rybárska šnúra nefunguje. To, koľko potrebujete, závisí od počtu hviezdičiek / veľkosti stropu / kde je obvod. Na dosiahnutie väčšieho účinku som použil niekoľko vlákien rôznej hrúbky. · Dosky PCA9685. Na jednej doske je možné ovládať 5 RGB LED diód. · 2x Arduino Uno/Mega. · 2x NRF24L01. · USB kábel pre napájanie Arduina. · IRL540N logických mosfetov, množstvo závisí od počtu použitých LED pásikov. 1 ks je pre jednu farbu jedného LED pásu. Majte na pamäti, že limit dĺžky pásu je ~ 5 metrov, ak potrebujete viac, budete potrebovať samostatné pásy. Existujú aj alternatívne riešenia spájania dlhých pásikov. V prípade potreby sa opýtajte alebo vygooglite. · 2N2222 tranzistory (alebo iné NPN). Pre každú 3W LED farbu je potrebný samostatný tranzistor. V mojom prípade 15x3. · Rezistory: 2W 10R/2W 6R8/2W 6R8 pre R G B každej 3W LED resp. 5-10k pre sťahovanie, môže byť 0,25W. · 10 uF kondenzátory pre oddelenie NRF24L01. · Nejaký druh hliníkovej dosky na 3W LED upevnenie a chladenie. · DPS pre obvody. · Breadboard na testovanie. · Niektoré náhodné skrutky, preglejka, lepiace pásky a ďalšie veci, ktoré by ste našli vo svojej typickej dielni. · Veľa drôtov v rôznych hrúbkach. Pre signál PWM je možné použiť jednoduché drôtové prepojovacie vodiče, ktorými týmito vodičmi neprúdi veľa ampérov, ale pre LED pásy by mala byť hrúbka vypočítaná v závislosti od vzdialenosti od LED pásu k obvodu, to isté pre 3W LED.

Súčasti diaľkového ovládača a analyzátora spektra:

· 1x MSGEQ7; · Rezistory: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω. · Kondenzátory: 1x 33 pF / 1x 0,01 µF / 1x 0,1 µF. · Tepelná pasta pre CPU. · IR diaľkové ovládanie a dióda prijímača. · A veľa drôtikov na prepojenie alebo akýchkoľvek tenkých drôtov, ktoré máte. · Malá doska plošných spojov. Použil som PROTO SHIELD. · Malé puzdro pre Arduino UNO a obvod. Použil som malú škatuľu rezanú laserom. · Existujú ďalšie časti, ktoré sú zdieľané s hlavným obvodom. Množstvo je zahrnuté v zozname hlavných obvodov.

Nástroje na inštaláciu hviezdy a vytvorenie obvodu:

· Priehľadné lepidlo, ktoré nerozpúšťa optické vlákna. Použil som základné papierové lepidlo. · Spájkovacie zariadenie. · Multimeter je pre tento projekt užitočný. · Skrutkovač. · Kliešte. · Šidlo alebo niečo podobné (použil som oceľový drôt) na vytváranie dier v strope. Mala by mať rovnakú hrúbku ako optické vlákno.

Krok 3: Inštalácia stropu

V tomto kroku sa nebudem rozpisovať, je tu veľa materiálu o inštalácii závesného stropu a nie som na túto tému odborník. Prístup, ktorý som zvolil, je komplikovanejší ako prístup panelu s hviezdičkami, ktorý si zvolí veľa ľudí. Ale týmto spôsobom máme kvalitný závesný strop, ktorý za denného svetla vyzerá úplne normálne, žiadne panely, nič.

Pre elektroniku som sa rozhodol pridať údržbový poklop do nie tak viditeľnej časti sadrového stropu.

V tomto kroku sa nanáša plnivo a základný náter, ale natieranie sa vykonáva, keď sú nainštalované vlákna.

Krok 4: Inštalácia optických vlákien

Táto časť trvala viac, ako sa očakávalo … Po mnohých improvizáciách sme dospeli k záveru, že v našom prípade je najlepším spôsobom, ako previesť optiku z drôtových vlákien, rybárska palica a slučka rybárskeho vlasca, vysvetlenie nájdete v náčrtoch mojich majstrovských diel. Teraz, keď sa pozerám na tento nápad, vyzerá to smiešne, ale kto nemá rád nejakú výzvu.

Niekoľko poznámok:

· Odporúčam lepiť vlákna do ich otvorov, aby pre istotu zostali na svojom mieste. Lepidlo by malo byť číre a nemalo by reagovať s vláknitým materiálom. Použil som základné papierové lepidlo.

· Vŕtanie nie je potrebné. Otvory v sadre je možné do stropu jednoducho strčiť šidlom alebo čímkoľvek podobným, len dbajte na to, aby zodpovedali priemeru optického vlákna.

· Na nájdenie presných polôh konkrétnych hviezd na strope som použil starú školskú meraciu pásku.. že. Nebolo to 100% presné, ale celkom blízko. Strop bol príliš veľký na to, aby vytlačil hviezdnu mapu v mierke.

Krok 5: Stropná povrchová úprava: Maľba

Natreli sme optické vlákna, takže nie sú viditeľné, keď sa nepoužívajú. Ak to urobíte takto, vyzerá to, že ste typický závesný strop. Maľovali sme v dvoch vrstvách a jas vlákien je takmer rovnaký.

Krok 6: Vytvorenie testovacieho obvodu

Samotný obvod nie je taký zložitý a fungoval pre mňa hneď po netopieri, ale pred inštaláciou je vždy dobré ho otestovať a v tomto je veľa spájkovania, takže tu existuje riziko. Je tiež múdre otestovať verziu obvodu pre budúce aktualizácie, pretože som si istý, že nikto nechce skratovať niečo, čo trvalo niekoľko dní, kým sa nainštaloval do stropu.

Pre testovaciu verziu mám na mysli jednu alebo dve dosky PCA9685, NRF24L01 a napájacie zdroje pripojené k Arduinu. To všetko môže byť na chlebových doskách. To isté platí pre IR diaľkový obvod, stačí pridať položky na dosku, aby ste zistili, či funguje. Tiež by som navrhol spájkovať niekoľko 3W LED na testovanie.

Krok 7: Kód Arduino

Knižnice a ďalšie užitočné odkazy nájdete v časti „Užitočné informácie“. Vysvetlenie kódu nájdete v komentároch k kódu.

Na vytvorenie tohto kódu som použil veľa zdrojov, niektoré z nich sú uvedené v časti „Užitočné informácie“, ale keďže som tento projekt dokončil pred viac ako rokom, v čase, keď som sa rozhodol napísať návod, nemohol som nájsť všetky zdroje a niektoré odkazy, ktoré som uložil, už bohužiaľ nefungovali. Ak teda niekto potrebuje s kódom pomôcť, dajte mi vedieť v komentároch, urobím maximum.

V kóde nájdete pomerne komplikovanú funkciu blikania diód LED. Aby to vyzeralo príjemnejšie, použil som návod na LED s dýchaním: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/Lidské oči nevnímajú svetlo lineárne, takže ak použijete lineárne zvýšenie jasu LED, nevyzerá to veľmi prirodzene.

Krok 8: Zapojenie a LED pásiky

Teraz je čas na konečné zapojenie! Ak je všetko testované a funkčné, nemalo by to byť veľmi ťažké, iba veľa spájkovania identických častí. Na upevnenie obvodu som použil preglejku veľkosti poklopu na údržbu, takže ak je to potrebné, môžem celý obvod ľahko odstrániť zo stropu. Vložil som vlákna do malých plastových vodovodných trubiek, zhruba vo veľkosti 3W LED, potom som do preglejky vyvŕtal otvory rovnakej veľkosti a vložil tieto rúrky do preglejky. Týmto spôsobom môžem v prípade potreby ľahko odstrániť vlákna z LED diód, pozri priložené obrázky.

Pokiaľ ide o pásy LED, navrhujem ich prilepiť na hliníkové profily na chladenie, pretože tieto pásy sú dosť horúce.

Krok 9: Riešenie problémov a doladenie

Otestovali ste obvod, ale teraz, keď je nainštalovaný, nefunguje … alebo niečo nefunguje tak, ako by malo. Je to pravdepodobne vaše spájkovanie, pretože ak to fungovalo v testovacom obvode, nie je dôvod, prečo to teraz nefunguje, až na niekoľko výnimiek. Dúfam, že to tak nie je pre vás, ale ako príklad uvediem jeden konkrétny problém, ktorý som mal.

Keď som stmieval LED pásy na najnižšiu hodnotu, pásy prestali fungovať alebo začali blikať. Po dlhom skúmaní a odstraňovaní problémov som zistil, že problémom je pomalé prepínanie IRL540 a riešenia boli jednoduché znížením frekvencie PWM dosiek PCA na 50 Hz. Väčšinou to vyriešilo problém, teraz iba pri najnižších hodnotách vidím blikanie alebo problémy, ale na tom nezáleží, pretože nepoužívam také nízke hodnoty. Tento problém sa mi vrátil, keď som sa rozhodol filmovať strop, pretože s tak nízkou frekvenciou môžete vidieť blikanie vo kamerách, je to ako natáčanie televízie. Aby som vyriešil tento problém, namiesto IRL540 som vyrobil malý nepájivý obvod s tranzistormi 2N2222, len aby sa strieľalo. S týmito tranzistormi bol problém vyriešený a keďže som filmoval s relatívne nízkymi hodnotami PWM, výkon 2N2222s zvládli. Ak má niekto rovnaký problém, pokojne si prispôsobte okruh Totem - pól, pri tomto probléme by to malo pomôcť.

Teraz, keď je dúfajme, že je všetko na svojom mieste a funguje, môžeme doladiť jas hviezd, reaktivitu na hudbu, režimy blednutia hviezd a čokoľvek iné.

Krok 10: Užitočné informácie a odkazy

Na napísanie kódu a vytvorenie obvodu som použil veľa zdrojov, väčšina z nich je uvedených tu, ale keďže som pred časom dokončil tento projekt, v čase, keď som sa ho rozhodol zdieľať, sa mi nepodarilo nájsť všetky zdroje. a niektoré odkazy, ktoré som uložil, už bohužiaľ nefungovali. Ak teda niekto potrebuje pomoc s kódom alebo projektom vo všeobecnosti, dajte mi vedieť v komentároch, urobím maximum.

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 diaľkové ovládanie

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

Krok 11: Aktualizácie

Bolo by skvelé vytvoriť aplikáciu na ovládanie stropu, možno pomocou OpenHAB na Raspberry PI, pretože PCA9685 je možné ľahko ovládať pomocou RPi.

Ak sa použije OpenHab alebo alternatíva, je možné strop pripojiť k systému inteligentnej domácnosti.

Prvá cena v súťaži Arduino 2020