Mūzikas reaktīvās optiskās šķiedras zvaigžņu griestu uzstādīšana: 11 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Vai vēlaties kādu galaktikas gabalu savās mājās? Uzziniet, kā tas ir izgatavots zemāk!

Ilgus gadus tas bija mans sapņu projekts un beidzot tas ir pabeigts. Pagāja diezgan ilgs laiks, lai pabeigtu, bet gala rezultāts bija tik apmierinošs, ka esmu pārliecināts, ka tas bija tā vērts.

Nedaudz par projektu. Ar to es darīju pilnu DIY, kas man ļāva iegūt pilnīgu radošo brīvību. Rezultāts - ziemeļu debess zvaigznāji mērogā, individuāla zvaigžņu kopu vadība ar IR tālvadības pulti (spilgtums un krāsa), reaktivitāte pret mūziku, pilnībā kontrolējams līča apgaismojums un pats galvenais - iespēja šajā projektā uzlabot gandrīz jebko. Lai to visu sasniegtu, es izvēlējos Arduino kā projekta platformu, jo man ir zināmas zināšanas par programmēšanu. Mūzikas reaktivitātei MSQ7EQ mikroshēma darīja šo triku, tiešsaistē ir daudz resursu. Komunikācijai NRF24L01 tiek izmantots daudz, un man bija dažas rezerves daļas, tāpēc es tās izmantoju. Liela skaita gaismas diodes vadīšanai PCA9685 servo kontrolieris darbojas lieliski. Ja dodat priekšroku lētākam un vienkāršākam šī projekta variantam, varat meklēt zvaigžņu griestu komplektus vietnē amazon, bet, ja jūs nolemjat ar šo projektu pilnībā nodarboties ar DIY, tāpat kā es, tad šīs prasmes ir nepieciešamas: · Dažas zināšanas Arduino programmēšanā; · Shēmu projektēšanas un lodēšanas prasmes; · Kā strādāt ar maiņstrāvu.

Daudzi no jums jautāja projekta cenu. Man ir grūti sniegt skaitli, jo man bija daudz materiālu, un tas ir ļoti atkarīgs no tā, cik daudz jūs nolemjat to izdarīt pats, projekta lielums, utt., bet es domāju, ka atkarībā no šiem faktoriem tas varētu būt pat pāris simti vai pat 1000 ASV dolāru. Strādājot katru otro nedēļas nogali, man vajadzēja gadu, lai pabeigtu šo projektu.

1. solis: plānošana

Pirmkārt, ir jāpieņem lēmums, ja kāds vēlas pats izgatavot elektronisko daļu vai iegādāties komplektu. Lai izveidotu ķēdes, ir nepieciešamas dažas zināšanas par Arduino un pamata elektroniku, kā arī pastāv lielāka iespēja, ka kaut kas notiks nepareizi. Jūs varat atrast daudz komplektu iespēju amazonā, meklējot “Optisko šķiedru griestu komplekts” vai jebkur citur, ir daudz iespēju. Bet, ja kāds vēlas pilnīgu radošo brīvību un projekta kontroli, tad pilnīgs DIY ir ceļš.

Tagad, kad tiek pieņemts lēmums par elektroniku, jums vajadzētu padomāt par griestu struktūru, zvaigžņu kartes lielumu un zvaigžņu skaitu. Iepriekš minēto iemeslu dēļ es izmantoju tipiskus piekārtus ģipša griestus. Tā kā manā gadījumā bija grūti uzstādīt optisko šķiedru (zemie griesti), es nolēmu izvēlēties salīdzinoši zemu zvaigžņu skaitu ~ 1200, bet gala rezultāts joprojām ir pārsteidzošs, šeit nav jānožēlo.

Tagad par zvaigžņu raksta izvēli. Es dzīvoju ziemeļu puslodē, tāpēc es izvēlējos daļu no debesīm, kas šeit ir redzama. Ir daudz lietotņu, lai iegūtu priekšstatu par zvaigznājiem, es izmantoju Celestia kā slavenajā “Zvaigžņu kartē”. Protams, modelim nav jābūt reālistiskam un apjomīgam, jūtieties brīvi, lai šeit būtu pilnīga radošā brīvība, tiešsaistē varat atrast daudz pārsteidzošu ideju par modeļiem.

Zvaigznes, kas apzīmētas ar dažādiem krāsu apļiem, ir paredzētas, lai atšķirtu zvaigžņu kopas ar nedaudz līdzīgu spilgtumu. Es šajā nodaļā īpaši necentos, tāpēc tā nav īpaši precīza..

2. solis: materiāli

Tagad, kad viss ir plānots, materiālus var pasūtīt.

Šajā daļā es neuzskaitīšu materiālus, kas nepieciešami pašiem griestiem, jo tas ir atkarīgs no izmantotās sistēmas un citiem faktoriem. Es izmantoju Knauf griestu sistēmu. Tas pats attiecas uz instrumentiem, jo lielākā daļa instrumentu jums būs nepieciešami griestu uzstādīšanai. Zvaigžņu un elektronikas uzstādīšanai nav vajadzīgs tik daudz, skatiet zemāk esošo sarakstu. Daudzas detaļas es nopirku vietējos elektronikas veikalos un atpūšos AliExpress, jo tur ir daudz lētāk un vairumā gadījumu kvalitāte ir laba.

Zvaigžņu un elektronikas detaļas:

· Barošanas avots LED sloksnēm ir atkarīgs no garuma, tiešsaistē ir daži patiešām labi resursi, kas īpaši paredzēti LED sloksnes barošanas avota izvēlei. Manā gadījumā man bija 12V / 30A / 350W komutācijas barošanas avots varbūt 15 metru sloksnei. Sloksnes bija 14,4 W/m, tāpēc man bija daudz rezerves. · Barošanas avots 3W LED diodēm. Atkal tas ir atkarīgs no tā, cik gaismas diodes tiek izmantotas, bet manā gadījumā barošanas avots bija 5V / 7A / 35W 15 gaismas diodēm un pašam Arduino. Ja jūs nolemjat izmantot 5 mm standarta RGB gaismas diodes, tad šis barošanas avots var būt ievērojami mazāk jaudīgs, un ķēde būs daudz vienkāršāka, bet zvaigznes - mazāk spilgtas.). Viena LED ir paredzēta viena zvaigžņu kopas kontrolei, tāpēc daudzums ir atkarīgs no tā, cik zvaigžņu vēlaties kontrolēt atsevišķi. · 12 V RGB LED sloksnes. · Šķiedru optika. Makšķerēšanas līnija nedarbojas. Nepieciešamais daudzums ir atkarīgs no zvaigžņu skaita / griestu lieluma / ķēdes atrašanās vietas. Lai panāktu lielāku efektu, es izmantoju dažāda biezuma šķiedras. · PCA9685 dēļi. Ar vienu dēli var kontrolēt 5 RGB LED diodes. · 2x Arduino Uno/Mega. · 2x NRF24L01. · USB kabelis Arduino barošanai. 1 gab ir paredzēts vienas LED sloksnes vienkrāsas krāsai. Paturiet prātā, ka sloksnes garuma ierobežojums ir ~ 5 metri, ja jums nepieciešams vairāk, jums būs nepieciešamas atsevišķas sloksnes. Ir arī risinājumi, kā savienot garas sloksnes. Ja nepieciešams, jautājiet vai google. · 2N2222 tranzistori (vai citi NPN). Katram 3W LED krāsai ir nepieciešams atsevišķs tranzistors. Manā gadījumā 15x3. · Rezistori: 2W 10R/2W 6R8/2W 6R8 attiecīgi R G B katrai 3W LED. 5-10k nolaišanai, var būt 0,25W. · 10 uF kondensatori NRF24L01 atvienošanai. · Kāda veida alumīnija plāksne 3W LED fiksēšanai un dzesēšanai., līmlenti un citas lietas, kuras jūs varētu atrast savā tipiskajā darbnīcā. · Daudz dažādu biezumu vadu. PWM signālam var izmantot vienkāršus maizes dēļa vadus, caur šiem vadiem neplūst daudz pastiprinātāju, bet LED sloksnēm biezums jāaprēķina atkarībā no attāluma no LED sloksnes līdz ķēdei, tas pats 3W gaismas diodēm.

Tālvadības pults un spektra analizatora daļas:

· 1x MSGEQ7; · Rezistori: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω. · Kondensatori: 1x 33 pF / 1x 0,01 µF / 1x 0,1 µF. · Termopasta CPU. · IR tālvadības pults un uztvērēja diode. daudz maizes dēļu vadu vai jebkādu plānu vadu. · Maza PCB. Es izmantoju PROTO SHIELD. · Neliels futrālis Arduino UNO un ķēdei. Es izmantoju nelielu lāzera griezuma kārbu. · Ir arī citas daļas, kas tiek koplietotas ar galveno ķēdi. Daudzums ir iekļauts galveno ķēžu sarakstā.

Instrumenti zvaigžņu uzstādīšanai un ķēdes izveidošanai:

· Skaidra līme, kas nešķīst optiskās šķiedras. Es izmantoju pamata papīra līmi. · Lodēšanas iekārtas. · Multimetrs ir noderīgs šim projektam. · Skrūvgriezis. · Knaibles. · Awl vai kaut kas līdzīgs (es izmantoju tērauda stiepli), lai izurbtu caurumus griestos. Tam jābūt tādam pašam biezumam kā optiskajai šķiedrai.

3. solis: griestu uzstādīšana

Šajā solī es neiedziļināšos, tur ir daudz materiālu par piekārto griestu uzstādīšanu, un es neesmu šīs tēmas eksperts. Manis izvēlētā pieeja ir sarežģītāka nekā panelis ar zvaigznēm, ko izvēlas daudzi cilvēki. Bet šādi rīkojoties, mums ir kvalitatīvi piekaramie griesti, kas dienasgaismā izskatās pilnīgi normāli, nav paneļu, nav nekā.

Elektronikai esmu nolēmis pievienot apkopes lūku ne tik redzamajā ģipša griestu daļā.

Pildvielas uzklāšana un gruntēšana tiek veikta šajā solī, bet krāsošana tiek veikta, kad ir uzstādītas šķiedras.

4. solis: šķiedru optikas uzstādīšana

Šī daļa aizņēma vairāk, nekā gaidīts … Pēc daudzām improvizācijām esam noskaidrojuši, ka mūsu gadījumā labākais veids, kā savienot optisko šķiedru, ir ar makšķeri un makšķerauklas cilpu, paskaidrojumu skatiet manā šedevra skicē. Tagad, kad es paskatos uz šo ideju, tas izskatās smieklīgi, bet kuram nepatīk kāds izaicinājums.

Dažas piezīmes:

· Es iesaku līmēt šķiedras to caurumos, lai tās noteikti paliktu vietā. Līmei jābūt caurspīdīgai un nereaģē ar šķiedru materiālu. Es izmantoju pamata papīra līmi.

· Urbšana nav nepieciešama. Caurumus ģipša griestos var vienkārši izbāzt ar īlenu vai ko tamlīdzīgu, tikai pārliecinieties, ka tie atbilst optiskās šķiedras diametram.

· Lai atrastu precīzas konkrētu zvaigžņu pozīcijas uz griestiem, es izmantoju vecās skolas mērlenti.. ka tā. Tas nebija 100% precīzs, bet diezgan tuvu. Griesti bija pārāk lieli, lai zvaigžņu karti izdrukātu mērogā.

5. solis: griestu apdare: krāsošana

Mēs esam pārkrāsojuši optiskās šķiedras, tāpēc tās nav redzamas, kad tās nelieto. Šādā veidā izskatās, ka esat tipiski piekaramie griesti. Mēs krāsojām divos slāņos, un šķiedru spilgtums ir gandrīz vienāds.

6. darbība: testa ķēdes izveide

Ķēde pati par sevi nav tik sarežģīta un strādāja man uzreiz, taču pirms instalēšanas vienmēr ir labi to pārbaudīt, un šajā ir daudz lodēšanas, tāpēc pastāv risks. Ir arī prātīgi pārbaudīt ķēdes versiju turpmākiem atjauninājumiem, jo esmu pārliecināts, ka neviens nevēlas īsslēgt kaut ko tādu, kura uzstādīšana griestos prasīja dienas.

Pārbaudes versijai es domāju vienu vai divas PCA9685 plates, NRF24L01 un barošanas avotus, kas savienoti ar Arduino. Tas viss var būt uz maizes dēļiem. Tas pats attiecas uz IR tālvadības ķēdi, vienkārši pievienojiet maizi mapei, pārbaudiet, vai tā darbojas. Es arī ieteiktu testēšanai lodēt dažus 3 W gaismas diodes.

7. darbība: Arduino kods

Bibliotēkas un citas noderīgas saites skatiet sadaļā “Noderīga informācija”. Koda skaidrojumu skatiet koda komentāros.

Lai izveidotu šo kodu, es izmantoju daudz resursu, daži no tiem ir uzskaitīti sadaļā “Noderīga informācija”, taču, tā kā es pabeidzu šo projektu vairāk nekā pirms gada, līdz brīdim, kad es nolēmu rakstīt pamācību, es nevarēju atrast visu resursi un dažas saites, kuras es saglabāju, diemžēl vairs nedarbojās. Tātad, ja kādam nepieciešama palīdzība ar kodu, dariet man to zināmu komentāros, es darīšu visu iespējamo.

Kodā jūs atradīsit diezgan sarežģītu LED mirgošanas funkciju. Lai tas izskatītos patīkamāk, es izmantoju apmācību elpošanas vadīšanai: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/ Cilvēka acis neuztver gaismu lineārā veidā, tādēļ, ja izmantojat lineāru LED spilgtuma palielināšanos, tas neizskatās ļoti dabiski.

8. darbība: elektroinstalācija un LED sloksnes

Tagad ir pienācis laiks galīgajai elektroinstalācijai! Ja viss ir pārbaudīts un darbojas, tam nevajadzētu būt ļoti grūtam, tikai daudz identisku detaļu lodēšanas. Ķēdes nostiprināšanai es izmantoju saplāksni apkopes lūkas izmērā, tāpēc, ja nepieciešams, es varu viegli noņemt visu ķēdi no griestiem. Es ievietoju šķiedras mazās plastmasas santehnikas caurulēs, aptuveni 3 W gaismas diodēs, pēc tam saplāksnī izurbju tāda paša izmēra caurumus un ievietoju šīs caurules saplāksnī. To darot, es varu viegli noņemt šķiedras no gaismas diodēm, ja nepieciešams, skatiet pievienotos attēlus.

Runājot par LED sloksnēm, es iesaku tās uzlīmēt uz alumīnija profiliem dzesēšanai, jo šīs sloksnes patiešām sakarst.

9. darbība. Problēmu novēršana un precizēšana

Jūs esat pārbaudījis ķēdi, bet tagad, kad tā ir instalēta, tā nedarbojas.. vai kaut kas nedarbojas, kā vajadzētu. Tas, iespējams, ir jūsu lodēšana, jo, ja tas darbojās testa ķēdē, nav iemesla, kāpēc tas nedarbojas tagad ar dažiem izņēmumiem. Es ceru, ka tas tā nav jūsu gadījumā, bet es pastāstīšu par vienu konkrētu problēmu, kas man bija tikai kā piemērs.

Kad es samazināju LED sloksnes līdz zemākajai vērtībai, sloksnes pārstāja darboties vai sāka mirgot. Pēc ilgiem pētījumiem un problēmu novēršanas es atklāju, ka problēma bija lēna IRL540 pārslēgšanās un vienkārši risinājumi, samazinot PCA plākšņu PWM frekvenci līdz 50 Hz. Tas galvenokārt atrisināja problēmu, tagad tikai zemākajās vērtībās es varu redzēt mirgošanu vai problēmas, bet tas nav svarīgi, jo es neizmantoju tik zemas vērtības. Šī problēma atgriezās pie manis, kad nolēmu filmēt griestus, jo ar tik zemu frekvenci kamerās var redzēt mirgošanu, tas ir tāpat kā filmējot TV. Lai atrisinātu šo problēmu, es izveidoju nelielu maizes dēļa shēmu ar 2N2222 tranzistoriem, nevis IRL540, lai tikai uzņemtu šaušanu. Ar šiem tranzistoriem problēma tika atrisināta, un, tā kā es filmēju ar salīdzinoši zemām PWM vērtībām, 2N2222s varēja apstrādāt jaudu. Ja kādam ir tāda pati problēma, nekautrējieties pielāgot Totem - Pole ķēdi, tai vajadzētu palīdzēt ar šo problēmu.

Tagad, cerams, ka viss ir savās vietās un darbojas, mēs varam precīzi noregulēt zvaigžņu spilgtumu, reaktivitāti pret mūziku, zvaigžņu izbalēšanas režīmus jebko citu.

10. darbība: noderīga informācija un saites

Lai rakstītu kodu un izveidotu ķēdi, es izmantoju daudz resursu, lielākā daļa no tiem ir uzskaitīti šeit, bet, tā kā pirms kāda laika es pabeidzu šo projektu, līdz brīdim, kad es nolēmu to kopīgot, es nevarēju atrast visus resursus un dažas saites, kuras es saglabāju, diemžēl vairs nedarbojās. Tātad, ja kādam nepieciešama palīdzība saistībā ar pašu kodu vai projektu kopumā, dariet man to zināmu komentāros, es darīšu visu iespējamo.

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 tālvadības pults

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

11. darbība. Jauninājumi

Būtu forši izveidot lietotni griestu kontrolei, iespējams, izmantojot OpenHAB uz Raspberry PI, jo PCA9685 var viegli kontrolēt, izmantojot RPi.

Ja tiek izmantots OpenHab vai alternatīva, griestus ir iespējams savienot ar viedās mājas sistēmu.

Pirmā balva Arduino konkursā 2020