Music Reactive Fiber Optic Star Ceiling Installation: 11 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Vil du have et stykke af galaksen hjemme hos dig? Find ud af hvordan det er lavet herunder!

I årevis var det mit drømmeprojekt og endelig er det færdigt. Det tog ganske lang tid at fuldføre, men slutresultatet var så tilfredsstillende, at jeg er sikker på, at det var det værd.

Lidt om projektet. Jeg gik fuldt ud DIY med dette, hvilket tillod mig at have fuld kreativ frihed. Resultatet - nordlige himmelkonstellationer i skala, individuel kontrol af stjerneklynger med IR -fjernbetjening (lysstyrke og farve), reaktivitet over for musik, fuldt kontrollerbar bugtbelysning og vigtigst af alt - mulighed for at opgradere stort set alt i dette projekt. For at opnå det hele valgte jeg Arduino som platform for projektet, da jeg har en vis viden om programmering. For musikreaktivitet MSQ7EQ -chip gjorde tricket, der er mange ressourcer online til det. Til kommunikation bruges NRF24L01 meget, og jeg havde et par reservedele, så jeg brugte dem. Til styring af et stort antal lysdioder fungerer PCA9685 servo controller godt. Hvis du foretrækker en billigere og lettere version af dette projekt, kan du kigge efter stjerneloftsæt på amazon, men hvis du beslutter dig for at gå helt i gang med dette projekt, ligesom mig, er disse færdigheder påkrævet: · Noget kendskab til Arduino -programmering; · Circuit design og lodning færdigheder; · Sådan arbejder du med AC.

Mange af jer spurgte om prisen på projektet. Det er svært for mig at give et nummer, da jeg havde mange materialer til det, og det afhænger meget af, hvor meget du beslutter dig for at gøre det selv, projektets størrelse, osv., men jeg gætter på, at afhængigt af disse faktorer kan det være så lavt som et par hundrede eller så højt som 1000 $. Mens jeg arbejdede hver anden weekend tog det mig rougover et år at afslutte dette projekt.

Trin 1: Planlægning

Først skal der træffes en beslutning, hvis man vil lave den elektroniske del selv eller købe et kit. Noget kendskab til Arduino og grundlæggende elektronik er påkrævet for at lave kredsløbene, også er der større chance for, at noget går galt. Du kan finde en masse kit -muligheder i amazon ved at søge efter "Fiber Optic Star Ceiling Kit" eller andre steder, der er mange muligheder. Men hvis nogen ønsker fuld kreativ frihed og kontrol over projektet, så er fuld DIY en vej at gå.

Nu hvor beslutningen er truffet om elektronik, bør du tænke på loftsstruktur, stjernekortstørrelse og antal stjerner. Jeg gik med typisk hængende gipsloft på grund af tidligere nævnte grunde. Da det i mit tilfælde var svært at installere fiberoptik (lavt til loftet) besluttede jeg at gå med et relativt lavt antal stjerner ~ 1200, men slutresultatet er stadig fantastisk, ingen beklagelse her.

Nu om valg af stjernemønster. Jeg bor på den nordlige halvkugle, så jeg valgte en del af himlen, der faktisk er synlig her. Der er mange apps til at få et billede af konstellationer, jeg brugte Celestia som i berømt "Star-Map" instruerbart. Selvfølgelig behøver mønster ikke at være realistisk og i omfang, du er velkommen til at have fuld kreativ frihed her, du kan finde en masse fantastiske ideer online til mønstre.

Stjerner markeret med forskellige farvecirkler er til differentiering af klynger af stjerner med noget lignende lysstyrke. Jeg lagde ikke meget kræfter i denne del, så den er ikke super præcis..

Trin 2: Materialer

Nu hvor alt er planlagt, kan materialer bestilles.

I denne del vil jeg ikke angive materialer, der er nødvendige for selve loftet, da det afhænger af det anvendte system og andre faktorer. Jeg brugte loftsystem af Knauf. Det samme gælder værktøjer, for de fleste værktøjer skal du installere loftet. For installation af stjerner og elektronik er der ikke så meget brug for, se listen herunder. Mange af delene købte jeg i lokale elektronikforretninger og hviler i AliExpress, da det er så meget billigere der, og kvaliteten er fin i de fleste tilfælde.

Dele til stjerner og elektronik:

· Strømforsyning til LED -strimler afhænger af længden, der er nogle virkelig gode ressourcer online specifikt til valg af LED -strimmelforsyning. I mit tilfælde havde jeg 12V / 30A / 350W switch strømforsyning til måske 15 meter strip. Strimler var 14,4W/m, så jeg havde meget reserveret. · Strømforsyning til 3W LED -dioder. Igen afhænger det af, hvor mange lysdioder der bruges, men i mit tilfælde var strømforsyningen 5V / 7A / 35W til 15 lysdioder og Arduino selv. Hvis du beslutter dig for at gå med 5 mm standard RGB -lysdioder, kan denne strømforsyning være betydeligt mindre kraftfuld, og kredsløbet vil være meget enklere, men stjernerne er mindre lyse. · Almindelige Anode 3W RGB -lysdioder med køleplade (eller dine typiske 5 mm lysdioder, hvis mindre lysstyrke er acceptabel). Enkelt LED er til at styre en klynge af stjerner, så mængden afhænger af, hvor mange stjerner du vil styre separat. · 12V RGB LED -strips. · Fiberoptik. Fiskelinje virker ikke. Hvor meget du har brug for afhænger af antallet af stjerner / loftets størrelse / hvor kredsløbet er. Jeg brugte få fibre af forskellig tykkelse for større effekt. · PCA9685 -plader. Med enkelt bord kan 5 RGB LED -dioder styres. · 2x Arduino Uno/Mega. · 2x NRF24L01. · USB -kabel til strømforsyning af Arduino. · IRL540N logiske mosfeter, mængden afhænger af, hvor mange LED -strimler der bruges. 1 stk. Er til en enkelt farve på en enkelt LED -strimmel. Husk, at grænsen for strimmellængde er ~ 5 meter. Hvis du har brug for mere, skal du bruge separate strimler. Der er også løsninger til tilslutning af lange strimler. Spørg eller googl om nødvendigt. · 2N2222 transistorer (eller andre NPN'er). Separat transistor er nødvendig for hver 3W LED -farve. I mit tilfælde 15x3. · Modstande: 2W 10R/2W 6R8/2W 6R8 for R G B for hver 3W LED. 5-10k til nedtrapning, kan være 0,25W. · 10 uF kondensatorer til NRF24L01 afkobling. · En slags aluminiumsplade til 3W LED-fastgørelse og -køling. · PCB'er til kredsløb. · Brødbræt til testning. · Nogle tilfældige skruer, krydsfiner, gaffatape og andre ting, du ville finde i dit typiske værksted. · Mange ledninger i forskellige tykkelser. Til PWM -signal kan der bruges simple brødbrætstråde, der strømmer ikke meget forstærkere gennem disse ledninger, men for LED -strimler bør tykkelsen beregnes afhængigt af afstanden fra LED -strimlen til kredsløbet, det samme for 3W -lysdioder.

Dele til fjernbetjeningsboksen og spektrumanalysatoren:

· 1x MSGEQ7; · Modstande: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω. · Kondensatorer: 1x 33 pF / 1x 0,01 µF / 1x 0,1 µF. · Termisk pasta til CPU’er · IR fjernbetjening og modtagerdiode · A mange brødbrætstråde eller tynde tråde, du har. · Lille printkort. Jeg brugte PROTO SHIELD. · Lille etui til Arduino UNO og kredsløbet. Jeg brugte en lille laserskåret boks. · Der er andre dele, der deles med hovedkredsløbet. Mængde er inkluderet på hovedkredslisten.

Værktøjer til stjerneinstallation og oprettelse af kredsløb:

· Klar lim, der ikke opløser optiske fibre. Jeg brugte grundlæggende papirlim. · Loddeudstyr. · Multimeter er nyttigt at have til dette projekt. · Skruetrækker. · Tang. · Slynge eller lignende (jeg brugte ståltråd) til at stikke huller i et loft. Skal have samme tykkelse som fiberoptik.

Trin 3: Installation af loftet

Jeg vil ikke gå i detaljer i dette trin, der er masser af materiale om, hvordan man installerer hængende loft, og jeg er ikke ekspert i dette emne. Den tilgang, jeg valgte, er mere kompliceret end et panel med stjerner, som mange mennesker vælger. Men ved at gøre på denne måde har vi kvalitetshængende loft, der i dagslys ser helt normalt ud, ingen paneler, intet.

For elektronik har jeg besluttet at tilføje vedligeholdelsesluge i ikke så synlig del af gipsloftet.

Påføring af fyldstof og grundning udføres i dette trin, men maling udføres, når der installeres fibre.

Trin 4: Installation af fiberoptik

Denne del tog mere end forventet … Efter en masse improvisationer har vi fundet ud af, at i vores tilfælde er den bedste måde at tilslutte fiberoptik med en fiskestang og en fiskesnøjle, se mine mesterværkskitser for en forklaring. Nu hvor jeg ser på denne idé, ser det latterligt ud, men hvem kan ikke lide en eller anden udfordring.

Lidt noter:

· Jeg anbefaler at lime fibre i deres huller, så de helt sikkert bliver på plads. Limen skal være klar og ikke reagere med fibermaterialet. Jeg brugte grundlæggende papirlim.

· Boring er ikke nødvendig. Huller i gipset loftet kan simpelthen stikkes med en syl eller noget lignende, bare sørg for at matche diameteren på optisk fiber.

· Til at finde nøjagtige positioner af bestemte stjerner på et loft brugte jeg old school målebånd.. at det. Var ikke 100% præcis, men ganske tæt. Loftet var for stort til at udskrive stjernekort i målestok.

Trin 5: Loftafslutning: Maling

Vi har malet over optiske fibre, så de ikke er synlige, når de ikke er i brug. Udført på denne måde ligner det dit typiske loft. Vi malede i to lag, og lysstyrken på fibre er næsten den samme.

Trin 6: Lav testkredsløb

Selve kredsløbet er ikke så kompliceret og fungerede for mig lige uden for flagermus, men det er altid godt at teste det før installationen, og der er meget lodning i dette, så der er en risiko lige der. Det er også smart at få testet en version af kredsløbet til fremtidige opdateringer, da jeg er sikker på, at ingen ønsker at kortslutte noget, der tog dage at installere i loftet.

For testversion mener jeg et eller to PCA9685 -kort, NRF24L01 og strømforsyninger tilsluttet Arduino. Det hele kan være på brødbrætter. Det samme gælder IR -fjernkredsløb, bare tilføj ting til brødbrættet, se om det virker. Jeg vil også foreslå at lodde et par 3W lysdioder til test.

Trin 7: Arduino -kode

For biblioteker og andre nyttige links, se afsnittet "Nyttig information". For kodeforklaring, se kommentarerne i koden.

For at oprette denne kode brugte jeg mange ressourcer, nogle af dem er angivet i afsnittet "Nyttig information", men da jeg afsluttede dette projekt for mere end et år siden, da jeg besluttede at skrive instruerbar, kunne jeg ikke finde alle ressourcerne og nogle af de links, jeg gemte, fungerede desværre ikke længere. Så hvis nogen har brug for hjælp til koden, så lad mig det vide i kommentarerne, gør jeg mit bedste.

I kode finder du en ret kompliceret funktion til LED -blink. For at få det til at se mere behageligt ud, brugte jeg en vejledning til vejrtrækning: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/Menneskelige øjne opfatter ikke lys på en lineær måde, så hvis du bruger lineær stigning i LED -lysstyrke, ser det ikke særlig naturligt ud.

Trin 8: Ledningsføring og LED -strips

Nu er det tid til sidste ledningsføring! Hvis alt er testet og fungerer, bør det ikke være meget hårdt, bare meget lodning af identiske dele. Til fastgørelse af kredsløbet brugte jeg krydsfiner i størrelse med vedligeholdelseslugen, så hvis der er et behov, kan jeg let fjerne hele kredsløbet fra loftet. Jeg lagde fibrene i små plast VVS -rør, omtrent i størrelsen 3W LED'er, borede derefter huller af samme størrelse i krydsfiner og indsatte disse rør i krydsfiner. Ved at gøre dette kan jeg let fjerne fibre fra lysdioderne, når det er nødvendigt, se vedhæftede billeder.

Hvad angår LED -strimler, foreslår jeg at sætte dem på aluminiumsprofiler til afkøling, fordi disse strimler bliver ret varme.

Trin 9: Fejlfinding og finjustering

Du har testet kredsløbet, men nu hvor det er installeret, virker det ikke.. eller noget fungerer ikke som det skal. Det er sandsynligvis din lodning, da hvis det fungerede i testkredsløbet, er der ingen grund til, at det ikke fungerer nu med få undtagelser. Jeg håber, at det ikke er tilfældet for dig, men jeg vil dele et bestemt problem, jeg havde som et eksempel.

Da jeg dæmpede LED -strimler til den laveste værdi, stoppede strimlerne med at virke eller begyndte at flimre. Efter en lang række undersøgelser og fejlfinding fandt jeg ud af, at problemet var langsom skift af IRL540, og løsningerne var enkle at reducere PWM -frekvensen af PCA -kort til 50 Hz. Det løste for det meste problemet, nu kun ved bundværdier kan jeg se flimmer eller problemer, men det gør ikke noget, da jeg ikke bruger så lave værdier. Dette problem kom tilbage til mig, da jeg besluttede at filme loftet, da du med så lav frekvens kan se flimring i kameraer, det er ligesom at filme tv. For at løse dette problem lavede jeg et lille brødbrætskredsløb med 2N2222 -transistorer i stedet for IRL540, bare for at skyde. Med disse transistorer blev problemet løst, og da jeg filmede i relativt lave PWM -værdier, kunne 2N2222s håndtere strømmen. Hvis nogen har det samme problem, er du velkommen til at tilpasse Totem - Pole kredsløb, det skal hjælpe med dette problem.

Nu hvor alt forhåbentlig er på sin plads og fungerer, kan vi finjustere stjernens lysstyrke, reaktivitet over for musik, stjernefarvningstilstande alt andet.

Trin 10: Nyttig information og links

For at skrive koden og oprette kredsløbet brugte jeg mange ressourcer, de fleste af dem er angivet her, men da jeg afsluttede dette projekt for nogen tid siden, da jeg besluttede at dele det, kunne jeg ikke finde alle ressourcerne og nogle af de links, jeg gemte, fungerede desværre ikke længere. Så hvis nogen har brug for hjælp til koden eller selve projektet generelt, så lad mig vide det i kommentarerne, jeg gør mit bedste.

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 fjernbetjening

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

Trin 11: Opgraderinger

Det ville være fedt at oprette en app til at styre loftet, måske ved hjælp af OpenHAB på Raspberry PI, da PCA9685 let kan styres via RPi.

Hvis OpenHab eller et alternativ bruges, er det muligt at forbinde loftet til et smart home -system.

Første præmie i Arduino -konkurrencen 2020