Instalarea plafonului stea cu fibră optică reactivă muzicală: 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Vrei o bucată din galaxie la tine acasă? Aflați cum este făcut mai jos!

De ani de zile a fost proiectul meu de vis și în cele din urmă s-a terminat. A durat destul de mult timp, dar rezultatul final a fost atât de satisfăcător încât sunt sigur că a meritat.

Un pic despre proiect. Am făcut DIY complet cu acest lucru, ceea ce mi-a permis să am deplină libertate creativă. Rezultatul - constelații ale cerului nordic la scară, control individual al grupurilor de stele cu telecomandă IR (luminozitate și culoare), reactivitate la muzică, iluminare complet controlabilă a golfului și, cel mai important - posibilitatea de a actualiza aproape orice în acest proiect. Pentru a realiza toate acestea, am ales Arduino ca platformă pentru proiect, deoarece am unele cunoștințe de programare. Pentru reactivitatea muzicală, cipul MSQ7EQ a făcut trucul, există o mulțime de resurse online pentru acesta. Pentru comunicare, NRF24L01 este folosit foarte mult și am avut câteva piese de schimb, așa că le-am folosit. Pentru controlul unui număr mare de LED-uri servo-controlerul PCA9685 funcționează excelent. Dacă preferați o versiune mai ieftină și mai ușoară a acestui proiect, puteți căuta kituri de plafon stea pe Amazon, dar dacă decideți să faceți DIY complet cu acest proiect, la fel ca mine, atunci sunt necesare aceste abilități: · Câteva cunoștințe în programarea Arduino; · Abilități de proiectare și lipire a circuitelor; · Cum se lucrează cu AC.

Mulți dintre voi ați cerut prețul proiectului, mi-e greu să dau un număr, deoarece am avut o mulțime de materiale pentru el și depinde foarte mult de cât de mult decideți să faceți singur, dimensiunea proiectului, etc, dar presupun că, în funcție de acești factori, ar putea fi la fel de mic ca câteva sute sau până la 1000 $. În timp ce lucram la fiecare două săptămâni, mi-a luat mai mult de un an să termin acest proiect.

Pasul 1: Planificare

În primul rând, ar trebui luată o decizie dacă cineva dorește să facă singur piesa electronică sau să cumpere un kit. Pentru a realiza circuitele sunt necesare anumite cunoștințe în Arduino și electronice de bază, de asemenea, există șanse mai mari ca ceva să nu funcționeze corect. Puteți găsi o mulțime de opțiuni de kit în Amazon căutând „Set de tavan cu stea cu fibră optică” sau oriunde altundeva, există o mulțime de opțiuni. Dar dacă cineva dorește libertatea creativă deplină și controlul proiectului, atunci bricolajul complet este o cale de urmat.

Acum, decizia este luată cu privire la electronică, ar trebui să vă gândiți la structura tavanului, dimensiunea hărții stelelor și numărul de stele. M-am dus cu plafonul tipic suspendat din gips din cauza motivelor menționate anterior. Deoarece în cazul meu a fost greu să instalez fibra optică (plafon scăzut) am decis să merg cu un număr relativ scăzut de stele ~ 1200, dar rezultatul final este încă uimitor, nu regret aici.

Acum despre alegerea modelului stelar. Locuiesc în emisfera nordică, așa că am ales o parte a cerului care este de fapt vizibilă aici. Există o mulțime de aplicații pentru a obține imaginea constelațiilor, am folosit Celestia ca în celebrul „Star-Map” instructabil. Desigur, modelul nu trebuie să fie realist și la scară, simțiți-vă liber să aveți libertatea creativă deplină aici, puteți găsi o mulțime de idei uimitoare online pentru modele.

Stelele marcate cu cercuri de culori diferite sunt pentru diferențierea grupurilor de stele cu o luminozitate oarecum similară. Nu am depus prea mult efort în această parte, deci nu este foarte precisă..

Pasul 2: Materiale

Acum că totul este planificat, materialele pot fi comandate.

În această parte nu voi enumera materialele necesare pentru tavanul în sine, deoarece depinde de sistemul utilizat și de alți factori. Am folosit sistemul de tavan de la Knauf. Același lucru este valabil și pentru unelte, deoarece majoritatea instrumentelor de care veți avea nevoie pentru a instala tavanul. Pentru instalarea de stele și electronice, nu este nevoie de atât de mult, a se vedea lista de mai jos. Multe dintre piesele pe care le-am cumpărat în magazinele locale de electronice și le țin în AliExpress, deoarece acolo este mult mai ieftin, iar calitatea este bună în majoritatea cazurilor.

Piese pentru stele și electronice:

· Sursa de alimentare pentru benzile LED depinde de lungime, există câteva resurse foarte bune online special pentru alegerea sursei de alimentare cu benzi LED. În cazul meu, am avut 12V / 30A / 350W sursă de alimentare de comutare pentru poate 15 metri de bandă. Fâșiile erau de 14,4 W / m, așa că aveam o mulțime de rezervă. · Alimentare pentru diode LED de 3 W. Din nou, depinde de câte LED-uri sunt folosite, dar în cazul meu sursa de alimentare a fost de 5V / 7A / 35W pentru 15 LED-uri și Arduino în sine. Dacă decideți să folosiți LED-uri RGB standard de 5 mm, această sursă de alimentare poate fi semnificativ mai puțin puternică, iar circuitul va fi mult mai simplu, dar stelele sunt mai puțin luminoase.). Un singur LED este pentru controlul unui grup de stele, deci cantitatea depinde de câte stele doriți să controlați separat. · Benzi LED 12V RGB. · Fibra optică. Linia de pescuit nu funcționează. Cât de mult aveți nevoie depinde de numărul de stele / dimensiunea plafonului / unde este circuitul. Am folosit câteva fibre cu grosimi diferite pentru un efect mai mare. · Plăci PCA9685. Cu o singură placă pot fi controlate 5 diode LED RGB. · 2x Arduino Uno / Mega. · 2x NRF24L01. · Cablu USB pentru alimentarea Arduino. · Mosfete logice IRL540N, cantitatea depinde de câte benzi LED sunt utilizate. 1 buc este pentru o singură culoare a benzii LED unice. Rețineți că limita lungimii benzii este de ~ 5 metri, dacă aveți nevoie de mai mult, veți avea nevoie de benzi separate. De asemenea, există soluții alternative pentru conectarea benzilor lungi, nu ezitați să întrebați sau să contactați Google dacă este necesar. · Tranzistoare 2N2222 (sau alte NPN-uri). Este necesar un tranzistor separat pentru fiecare culoare LED de 3W. În cazul meu 15x3. · Rezistoare: 2W 10R / 2W 6R8 / 2W 6R8 pentru R G B din fiecare LED de 3W respectiv. 5-10k pentru pull down, poate fi de 0,25W. · 10 uF condensatori pentru decuplarea NRF24L01. · Un fel de placă de aluminiu pentru fixarea și răcirea LED-ului de 3W. · PCB-uri pentru circuite. · Placă de testare pentru testare., bandă adezivă și alte lucruri pe care le-ați găsi în atelierul dvs. tipic. · O mulțime de fire de diferite grosimi. Pentru semnalul PWM se pot utiliza fire simple de panou, nu prea mulți amperi curg prin aceste fire, dar pentru benzile LED grosimea trebuie calculată în funcție de distanța de la banda LED la circuit, la fel pentru LED-urile de 3W.

Piese pentru cutia de control de la distanță și analizorul de spectru:

· 1x MSGEQ7; · Rezistoare: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω. · Condensatoare: 1x 33 pF / 1x 0,01 µF / 1x 0,1 µF. · Pasta termică pentru procesoare. · Telecomandă IR și dioda receptorului. · A o mulțime de fire de panouri sau orice fire subțiri pe care le aveți. · PCB mic. Am folosit PROTO SHIELD. · Carcasă mică pentru Arduino UNO și circuit. Am folosit o cutie mică tăiată cu laser. · Există și alte părți care sunt partajate cu circuitul principal. Cantitatea este inclusă în lista circuitului principal.

Instrumente pentru instalarea în stea și crearea circuitului:

· Adeziv limpede care nu dizolvă fibrele optice. Am folosit lipici de hârtie de bază. · Echipament de lipit. · Multimetru este util pentru acest proiect. · Șurubelniță. · Cleste. Ar trebui să aibă aceeași grosime ca fibra optică.

Pasul 3: Instalarea tavanului

Nu voi intra în detalii în acest pas, există o mulțime de materiale despre modul de instalare a tavanului suspendat și nu sunt expert în acest subiect. Abordarea pe care am ales-o este mai complicată decât o abordare cu panouri cu stele pe care o aleg mulți oameni. Dar, făcând acest lucru, avem un tavan suspendat de calitate, care în lumina zilei arată total normal, fără panouri, fără nimic.

Pentru electronice am decis să adaug o trapă de întreținere într-o parte nu atât de vizibilă a plafonului din gips.

Aplicarea umpluturii și amorsarea se face în acest pas, dar vopsirea se face atunci când fibrele sunt instalate.

Pasul 4: Instalarea fibrelor optice

Această parte a durat mai mult decât era de așteptat … După o mulțime de improvizații, am stabilit că, în cazul nostru, cel mai bun mod de a conecta fibra optică este cu un stâlp de pescuit și o buclă de linie de pescuit, consultați schițele capodoperei mele pentru o explicație. Acum, când mă uit la această idee, mi se pare ridicol, dar cui nu îi place o provocare.

Puține note:

· Vă recomandăm să lipiți fibrele în găurile lor, astfel încât să rămână cu siguranță la locul lor. Adezivul trebuie să fie limpede și să nu reacționeze cu materialul din fibre. Am folosit lipici de hârtie de bază.

· Forarea nu este necesară. Găurile din gips-plafon pot fi pur și simplu împinse cu un punte sau ceva similar, asigurați-vă că se potrivește cu diametrul fibrei optice.

· Pentru a găsi poziții exacte ale stelelor specifice pe un tavan, am folosit bandă de măsurare a școlii vechi.. că ea. Nu era 100% precis, dar destul de aproape. Tavanul era prea mare pentru a imprima la scară harta stelelor.

Pasul 5: Finisarea tavanului: Pictură

Am vopsit peste fibre optice, deci nu sunt vizibile atunci când nu sunt utilizate. Făcut în acest fel, seamănă cu tavanul tipic agățat. Am vopsit în două straturi și strălucirea fibrelor este aproape aceeași.

Pasul 6: Realizarea circuitului de testare

Circuitul în sine nu este atât de complicat și a funcționat pentru mine chiar de pe bat, dar este întotdeauna bine să-l testez înainte de instalare și există o mulțime de lipire în acesta, deci există un risc chiar acolo. De asemenea, este inteligent să testați o versiune a circuitului pentru actualizări viitoare, deoarece sunt sigur că nimeni nu dorește să scurtcircuiteze ceva care a durat zile să se instaleze în tavan.

Pentru versiunea de test, mă refer la una sau două plăci PCA9685, NRF24L01 și surse de alimentare conectate la Arduino. Totul poate fi pe panouri. Același lucru este valabil și pentru circuitul la distanță IR, trebuie doar să adăugați lucruri la panoul de verificare, să vedeți dacă funcționează. De asemenea, aș sugera să lipiți câteva LED-uri de 3W pentru testare.

Pasul 7: Cod Arduino

Pentru biblioteci și alte linkuri utile, consultați secțiunea „Informații utile”. Pentru explicații despre cod, consultați comentariile din cod.

Pentru a crea acest cod, am folosit o mulțime de resurse, unele dintre ele sunt listate în secțiunea „Informații utile”, dar de când am terminat acest proiect cu mai mult de un an în urmă, până când am decis să scriu instructabil, nu am putut găsi toate resursele și unele dintre linkurile pe care le-am salvat, din păcate nu mai funcționează. Deci, dacă cineva are nevoie de ajutor cu codul, anunțați-mă în comentarii, voi face tot posibilul.

În cod veți găsi o funcție destul de complicată pentru clipirea LED-urilor. Pentru a face să pară mai plăcut, am folosit un tutorial pentru respirație: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/ Ochii umani nu percep lumina într-o manieră liniară, deci, dacă utilizați creșterea liniară a luminozității LED-ului, nu pare foarte natural.

Pasul 8: Cabluri și benzi LED

Acum este timpul pentru cablarea finală! Dacă totul este testat și funcționează, nu ar trebui să fie foarte greu, doar o mulțime de lipire a pieselor identice. Pentru fixarea circuitului, am folosit placaj la dimensiunea trapei de întreținere, așa că, dacă este nevoie, pot scoate cu ușurință întregul circuit din tavan. Am pus fibrele în tuburi mici de plastic, de aproximativ 3 LED-uri, apoi am forat găuri de aceeași dimensiune în placaj și am introdus aceste tuburi în placaj. Făcând acest lucru, pot elimina cu ușurință fibrele din LED-uri atunci când este necesar, consultați imaginile atașate.

În ceea ce privește benzile cu LED-uri, vă sugerez să le lipiți pe profile din aluminiu pentru răcire, deoarece aceste benzi se încălzesc destul de mult.

Pasul 9: Depanarea și reglarea fină

Ați testat circuitul, dar acum că este instalat, nu funcționează.. sau ceva nu funcționează așa cum ar trebui. Este probabil lipirea dvs., deoarece dacă a funcționat în circuitul de testare, nu există niciun motiv pentru care nu funcționează acum, cu puține excepții. Sper că nu este cazul dvs., dar voi împărtăși o problemă anume pe care am avut-o doar ca exemplu.

Când diminuam benzile LED la cea mai mică valoare, benzile nu mai funcționau sau începeau să pâlpâie. După multă cercetare și depanare, am aflat că problema a fost comutarea lentă a IRL540 și soluțiile au fost simple, reduc frecvența PWM a plăcilor PCA la 50 Hz. În cea mai mare parte a rezolvat problema, acum doar la valorile inferioare pot vedea pâlpâire sau probleme, dar nu contează din moment ce nu folosesc valori atât de scăzute. Această problemă mi-a revenit atunci când am decis să filmez tavanul, deoarece cu o frecvență atât de scăzută puteți vedea pâlpâirea în camere, este la fel ca filmarea televizorului. Pentru a rezolva această problemă, am realizat un mic circuit de panou cu tranzistoare 2N2222 în loc de IRL540, tocmai pentru a face filmarea. Cu acești tranzistori, problema a fost rezolvată și, din moment ce filmam cu valori PWM relativ scăzute, 2N2222s puteau face față puterii. Dacă cineva are aceeași problemă, nu ezitați să adaptați circuitul Totem - Pole, ar trebui să vă ajute cu această problemă.

Acum, sperăm că totul este la locul său și funcționează, putem regla luminozitatea stelelor, reactivitatea la muzică, modurile de estompare a stelelor, orice altceva.

Pasul 10: Informații și linkuri utile

Pentru a scrie codul și pentru a crea circuitul am folosit o mulțime de resurse, cele mai multe dintre ele sunt listate aici, dar de când am terminat acest proiect cu ceva timp în urmă, până când am decis să îl împărtășesc, nu am putut găsi toate resursele și unele dintre linkurile pe care le-am salvat, din păcate nu mai funcționau. Deci, dacă cineva are nevoie de ajutor cu codul sau proiectul în sine, anunțați-mă în comentarii, voi face tot posibilul.

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…

Telecomandă IR

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

Pasul 11: upgrade-uri

Ar fi grozav să creați o aplicație pentru a controla plafonul, poate utilizând OpenHAB pe Raspberry PI, deoarece PCA9685 poate fi controlat cu ușurință prin RPi.

Dacă se utilizează OpenHab sau o alternativă, este posibil să conectați tavanul la un sistem inteligent de casă.

Premiul I la Concursul Arduino 2020