Музикално реактивни оптични звездни таванни инсталации: 11 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Искате частица от галактиката във вашия дом? Разберете как е направено по -долу!

Години наред това беше моят мечтан проект и накрая приключи. Отне доста време за завършване, но крайният резултат беше толкова удовлетворяващ, че съм сигурен, че си заслужава.

Малко за проекта. Направих пълен DIY с това, което ми позволи да имам пълна творческа свобода. Резултатът - съзвездия на северното небе в мащаб, индивидуален контрол на звездни купове с IR дистанционно (яркост и цвят), реактивност към музика, напълно контролируемо осветление на залива и най -важното - възможност за надграждане на почти всичко в този проект. За да постигна всичко, избрах Arduino като платформа за проекта, тъй като имам известни познания по програмиране. За музикална реактивност чипът MSQ7EQ свърши работа, има много ресурси онлайн за него. За комуникация NRF24L01 се използва много и имах няколко резервни части, затова ги използвах. За управление на голям брой светодиоди PCA9685 серво контролерът работи чудесно. Ако предпочитате по -евтина и по -лесна версия на този проект, можете да потърсите комплекти звездни тавани в amazon, но ако решите да се справите напълно с този проект, точно като мен, тогава се изискват тези умения: · Някои познания в програмирането на Arduino; · Умения за проектиране на схеми и запояване; · Как се работи с AC.

Много от вас поискаха цената на проекта, Трудно ми е да дам номер, тъй като имах много материали за него и много зависи от това колко сте решили да го направите сами, размера на проекта, и т.н., но предполагам, че в зависимост от тези фактори може да е от няколко стотин или до 1000 $. Докато работех през всеки уикенд, ми отне една година, за да завърша този проект.

Стъпка 1: Планиране

Първо, трябва да се вземе решение, ако човек иска сам да направи електронната част или да си купи комплект. За да се направят схемите, са необходими известни познания в Arduino и основна електроника, също така има по -голям шанс нещо да се обърка. Можете да намерите много опции за комплекти в amazon, като потърсите „Fiber Optic Star тавански комплект“или навсякъде другаде, има много опции. Но ако някой иска пълна творческа свобода и контрол над проекта, тогава пълният „Направи си сам“е начин.

След като решението е взето по електроника, трябва да помислите за структурата на тавана, размера на звездната карта и броя на звездите. Отидох с типичен висящ таван от гипс поради споменатите по -горе причини. Тъй като в моя случай беше трудно да се инсталират оптични влакна (нисък таван), реших да отида със сравнително малък брой звезди ~ 1200, но крайният резултат все още е невероятен, тук не съжалявам.

Сега за избора на звезда модел. Живея в северното полукълбо, затова избрах част от небето, която всъщност се вижда тук. Има много приложения за получаване на картина на съзвездия, използвах Celestia както в известната „Star-Map“инструкция. Разбира се, моделът не трябва да е реалистичен и мащабен, не се колебайте да имате пълна творческа свобода тук, можете да намерите много невероятни идеи онлайн за модели.

Звездите, маркирани с различни цветни кръгове, са за разграничаване на групи от звезди с малко подобна яркост. Не съм положил много усилия в тази част, така че не е супер точно..

Стъпка 2: Материали

Сега, когато всичко е планирано, материалите могат да бъдат поръчани.

В тази част няма да изброявам материали, необходими за самия таван, тъй като това зависи от използваната система и други фактори. Използвах таванна система от Knauf. Същото важи и за инструментите, тъй като повечето от инструментите, които ще ви трябват за инсталиране на тавана. За инсталирането на звезди и електроника не е необходимо толкова много, вижте списъка по -долу. Много от частите, които купих в местни магазини за електроника и почивам в AliExpress, тъй като там е много по -евтино и качеството е добро в повечето случаи.

Части за звезди и електроника:

· Захранването за LED ленти зависи от дължината, има някои наистина добри ресурси онлайн специално за избор на захранване с LED ленти. В моя случай имах 12V / 30A / 350W импулсно захранване за може би 15 метра лента. Лентите бяха 14.4W/m, така че имах много за резерв. · Захранване за 3W LED диоди. Отново зависи от това колко светодиоди се използват, но в моя случай захранването беше 5V / 7A / 35W за 15 светодиода и самия Arduino. Ако решите да използвате 5 мм стандартни RGB светодиоди, това захранване може да бъде значително по -малко мощно и схемата ще бъде много по -проста, но звездите са по -малко ярки.). Единичен светодиод е за управление на един куп звезди, така че количеството зависи от това колко звезди искате да контролирате отделно. · 12V RGB LED ленти. · Оптична оптика. Риболовната линия не работи. Колко ви е необходимо зависи от броя на звездите / размера на тавана / къде е веригата. Използвах няколко влакна с различна дебелина за по -голям ефект. · PCA9685 плоскости. С една платка могат да се контролират 5 RGB LED диода. · 2x Arduino Uno/Mega. · 2x NRF24L01. · USB кабел за захранване на Arduino. 1 бр е за едноцветен на единична LED лента. Имайте предвид, че ограничението за дължина на лентата е ~ 5 метра, ако имате нужда от повече, ще ви трябват отделни ленти. Също така има заобиколни решения за свързване на дълги ленти, попитайте или потърсете в Google, ако е необходимо. · 2N2222 транзистори (или други NPN). За всеки 3W LED цвят е необходим отделен транзистор. В моя случай 15x3. · Резистори: 2W 10R/2W 6R8/2W 6R8 за R G B на всеки 3W LED съответно. 5-10k за изтегляне, може да бъде 0.25W. · 10 uF кондензатори за отделяне на NRF24L01. · Някакъв вид алуминиева плоча за 3W LED фиксиране и охлаждане. · Печатни платки за веригите., тиксо и други неща, които бихте намерили в типичната си работилница. · Много проводници с различна дебелина. За PWM сигнал могат да се използват прости проводници, които не преминават много усилватели през тези проводници, но за LED лентите дебелината трябва да се изчисли в зависимост от разстоянието от LED лентата до веригата, същото за 3W светодиоди.

Части за дистанционното управление и анализатора на спектъра:

· 1x MSGEQ7; · Резистори: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω. · Кондензатори: 1x 33 pF / 1x 0.01 µF / 1x 0.1 µF. · Термична паста за процесори. · IR дистанционно управление и диод на приемника. много проводници или всякакви тънки проводници, които имате. · Малка печатна платка. Използвах PROTO SHIELD. · Малък калъф за Arduino UNO и веригата. Използвах малка кутия за лазерно рязане. Има и други части, които се споделят с основната верига. Количеството е включено в списъка на главните вериги.

Инструменти за инсталиране на звезда и създаване на верига:

· Прозрачно лепило, което не разтваря оптични влакна. Използвах основно лепило за хартия · Оборудване за запояване. · Мултицет е полезно да има за този проект. · Отвертка. · Клещи. Трябва да е със същата дебелина като оптично влакно.

Стъпка 3: Монтаж на тавана

Няма да навлизам в подробности в тази стъпка, има много материали за това как да инсталирам висящ таван и не съм експерт по тази тема. Подходът, който избрах, е по -сложен от панел със звезден подход, който много хора избират. Но по този начин имаме качествен висящ таван, който при дневна светлина изглежда напълно нормален, без панели, без нищо.

За електроника реших да добавя люк за поддръжка в не толкова видимата част на гипсовия таван.

Нанасянето на пълнител и грундиране се извършва в тази стъпка, но боядисването се извършва, когато се монтират влакна.

Стъпка 4: Инсталиране на оптични влакна

Тази част отне повече от очакваното … След много импровизации, установихме, че в нашия случай най -добрият начин за свързване на оптични влакна е с въдица и въдица, вижте моите скици на шедьовъра за обяснение. Сега, когато гледам тази идея, тя изглежда смешна, но кой не харесва някакво предизвикателство.

Няколко бележки:

· Препоръчвам да залепите влакна в дупките им, така че да останат на място със сигурност. Лепилото трябва да е бистро и да не реагира с влакнестия материал. Използвах основно лепило за хартия.

· Не е необходимо пробиване. Дупките в тавана от гипс могат да бъдат просто пробити с шило или нещо подобно, просто се уверете, че съответстват на диаметъра на оптичното влакно.

· За намиране на точни позиции на конкретни звезди на тавана използвах измервателна лента от старо училище.. че то. Не беше 100% точен, но доста близо. Таванът беше твърде голям, за да отпечата звездна карта в мащаб.

Стъпка 5: Завършване на тавана: Боядисване

Ние сме боядисали оптични влакна, така че те не се виждат, когато не се използват. Направено по този начин изглежда като типичния висящ таван. Боядисахме на два слоя и яркостта на влакната е почти еднаква.

Стъпка 6: Създаване на тестова верига

Самата верига не е толкова сложна и работи за мен веднага, но винаги е добре да я тествам преди инсталирането и в нея има много запояване, така че има риск точно там. Също така е умно да се тества версия на веригата за бъдещи актуализации, тъй като съм сигурен, че никой не иска да късо съедини нещо, което отне дни, за да се инсталира в тавана.

За тестовата версия имам предвид една или две платки PCA9685, NRF24L01 и захранващи устройства, свързани към Arduino. Всичко може да бъде на дъски. Същото важи и за IR дистанционната верига, просто добавете неща към чертежа, вижте дали работи. Също така бих предложил да запоите няколко 3W светодиода за тестване.

Стъпка 7: Arduino код

За библиотеки и други полезни връзки вижте раздела „Полезна информация“. За обяснение на кода погледнете коментарите в кода.

За да създам този код, използвах много ресурси, някои от тях са изброени в раздела „Полезна информация“, но тъй като завърших този проект преди повече от година, докато реших да напиша инструкции, не можах да намеря всички ресурсите и някои от линковете, които запазих, за съжаление вече не работеха. Така че, ако някой се нуждае от помощ с кода, нека ме уведоми в коментарите, ще направя всичко възможно.

В кода ще намерите доста сложна функция за мигане на LED. За да изглежда по-приятно, използвах урок за дишане с LED: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/ Човешките очи не възприемат светлината по линеен начин, така че ако използвате линейно увеличаване на яркостта на LED, това не изглежда много естествено.

Стъпка 8: Окабеляване и LED ленти

Сега е време за окончателно окабеляване! Ако всичко е тествано и работи, не трябва да е много трудно, просто много запояване на еднакви части. За фиксиране на веригата използвах шперплат в размер на люка за поддръжка, така че ако има нужда, мога лесно да премахна цялата верига от тавана. Поставих влакната в малки пластмасови водопроводни тръби, приблизително с размер на 3W светодиоди, след това пробих дупки със същия размер в шперплат и вмъкнах тези тръби в шперплата. По този начин лесно мога да премахна влакна от светодиодите, когато е необходимо, вижте приложените снимки.

Що се отнася до LED лентите, предлагам да ги залепите върху алуминиеви профили за охлаждане, защото тези ленти наистина се нагряват.

Стъпка 9: Отстраняване на неизправности и фина настройка

Тествали сте веригата, но сега, когато е инсталирана, не работи.. или нещо не работи както трябва. Вероятно това е вашето запояване, тъй като ако работи в тестовата верига, няма причина да не работи сега с малки изключения. Надявам се, че не е така при вас, но ще споделя един конкретен проблем, който имах само като пример.

Когато затъмнявах LED лентите до най -ниската стойност, лентите спираха да работят или започват да трептят. След дълго проучване и отстраняване на неизправности, установих, че проблемът е бавното превключване на IRL540 и решенията са прости и намаляват PWM честотата на PCA платките до 50Hz. Това най -вече реши проблема, сега само при най -ниските стойности виждам трептене или проблеми, но няма значение, тъй като не използвам такива ниски стойности. Този проблем се върна при мен, когато реших да снимам тавана, тъй като с такава ниска честота можете да видите трептене в камерите, това е точно като заснемането на телевизия. За да реша този проблем, направих малка схема с 2N2222 транзистори вместо IRL540, само за да направя изстрел. С тези транзистори проблемът беше решен и тъй като снимах с относително ниски стойности на ШИМ, 2N2222s можеха да се справят със захранването. Ако някой има същия проблем, не се колебайте да адаптирате веригата Totem - Pole, това би трябвало да помогне при този проблем.

Сега, когато се надяваме, че всичко е на мястото си и работи, можем да настроим фино яркостта на звездата, реактивността към музиката, режимите на избледняване на звездите и всичко друго.

Стъпка 10: Полезна информация и връзки

За да напиша кода и да създам веригата, използвах много ресурси, повечето от тях са изброени тук, но тъй като завърших този проект преди време, докато реших да го споделя, не можах да намеря всички ресурси и някои от линковете, които запазих, за съжаление вече не работеха. Така че, ако някой се нуждае от помощ с кода или самия проект като цяло, нека ме уведоми в коментарите, ще направя всичко възможно.

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 дистанционно

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

Стъпка 11: Надстройки

Би било страхотно да създадете приложение за контрол на тавана, може би с помощта на OpenHAB на Raspberry PI, тъй като PCA9685 може лесно да се контролира чрез RPi.

Ако се използва OpenHab или алтернатива, възможно е таванът да се свърже със система за интелигентен дом.

Първа награда в конкурса Arduino 2020