Music Reactive Fiber Optic Star Ceiling Installation: 11 Steps (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Vil du ha et stykke av galaksen hjemme hos deg? Finn ut hvordan det er laget nedenfor!

I årevis var det mitt drømmeprosjekt og endelig er det ferdig. Det tok ganske lang tid å fullføre, men sluttresultatet var så tilfredsstillende at jeg er sikker på at det var verdt det.

Litt om prosjektet. Jeg gikk helt DIY med dette, noe som tillot meg å ha full kreativ frihet. Resultatet - nordlige himmelkonstellasjoner i skala, individuell kontroll av stjerneklynger med IR -fjernkontroll (lysstyrke og farge), reaktivitet mot musikk, fullt kontrollerbar buelys og viktigst - mulighet til å oppgradere stort sett alt i dette prosjektet. For å oppnå alt, valgte jeg Arduino som plattform for prosjektet siden jeg har litt kunnskap om programmering. For musikkreaktivitet MSQ7EQ -brikken gjorde susen, det er mange ressurser online for den. For kommunikasjon brukes NRF24L01 mye, og jeg hadde noen få reservedeler, så jeg brukte dem. For å kontrollere et stort antall lysdioder fungerer PCA9685 servokontroller bra. Hvis du foretrekker en billigere og enklere versjon av dette prosjektet, kan du lete etter stjernetakssett på amazon, men hvis du bestemmer deg for å gjøre det hele med dette prosjektet, akkurat som meg, kreves disse ferdighetene: · Noen kunnskaper i Arduino -programmering; · Kretsdesign og loddeferdigheter; · Hvordan arbeide med AC.

Mange av dere spurte om prisen på prosjektet. Det er vanskelig for meg å oppgi et tall siden jeg hadde mange materialer til det, og det avhenger mye av hvor mye du bestemmer deg for å gjøre det selv, prosjektets størrelse, osv., men jeg antar at avhengig av disse faktorene kan det være så lavt som et par hundre eller så høyt som 1000 $. Mens jeg jobbet annenhver helg tok det meg et år å fullføre dette prosjektet.

Trinn 1: Planlegging

Først bør en beslutning tas hvis man vil lage den elektroniske delen selv eller kjøpe et sett. Noen kunnskaper i Arduino og grunnleggende elektronikk er nødvendig for å lage kretsene, og det er også større sjanse for at noe går galt. Du kan finne mange settalternativer i Amazon ved å søke "Fiber Optic Star Ceiling Kit" eller andre steder, det er mange alternativer. Men hvis noen ønsker full kreativ frihet og kontroll over prosjektet, så er full DIY en vei å gå.

Nå som beslutningen er tatt om elektronikk, bør du tenke på takstruktur, stjernekartstørrelse og antall stjerner. Jeg gikk med typisk hengende gipstak på grunn av årsaker nevnt før. Siden det i mitt tilfelle var vanskelig å installere fiberoptikk (lavt tak) bestemte jeg meg for å gå med et relativt lavt antall stjerner ~ 1200, men sluttresultatet er fortsatt fantastisk, ingen angrer her.

Nå om å velge stjernemønsteret. Jeg bor på den nordlige halvkule, så jeg valgte en del av himmelen som faktisk er synlig her. Det er mange apper for å få et bilde av stjernebilder, jeg brukte Celestia som i den berømte "Star-Map" instruerbar. Selvfølgelig trenger mønster ikke å være realistisk og i skala, gjerne ha full kreativ frihet her, du kan finne mange fantastiske ideer på nettet for mønstre.

Stjerner merket med forskjellige fargesirkler er for å skille klynger av stjerner med noe lignende lysstyrke. Jeg gjorde ikke mye innsats i denne delen, så det er ikke supernøyaktig..

Trinn 2: Materialer

Nå som alt er planlagt, kan materialer bestilles.

I denne delen vil jeg ikke liste opp materialer som trengs for selve taket, siden det avhenger av hvilket system som brukes og andre faktorer. Jeg brukte taksystem av Knauf. Det samme gjelder verktøy, fordi de fleste verktøyene du trenger for å installere taket. For installasjon av stjerner og elektronikk er det ikke så mye som trengs, se listen nedenfor. Mange av delene jeg kjøpte i lokale elektronikkbutikker og hviler på AliExpress, siden det er så mye billigere der og kvaliteten er fin i de fleste tilfeller.

Deler til stjerner og elektronikk:

· Strømforsyning for LED -strips avhenger av lengde, det er noen virkelig gode ressurser på nettet spesielt for valg av LED -stripe. I mitt tilfelle hadde jeg 12V / 30A / 350W vekselstrømforsyning for kanskje 15 meter stripe. Strimler var 14,4W/m, så jeg hadde mye å reservere. · Strømforsyning for 3W LED -dioder. Igjen, det avhenger av hvor mange lysdioder som brukes, men i mitt tilfelle var strømforsyningen 5V / 7A / 35W for 15 lysdioder og Arduino selv. Hvis du bestemmer deg for å gå med 5 mm standard RGB -lysdioder enn denne strømforsyningen kan være betydelig mindre kraftig og kretsen vil være mye enklere, men stjernene er mindre lyse. · Vanlige Anode 3W RGB -lysdioder med kjøleribbe (eller dine typiske 5 mm lysdioder hvis mindre lysstyrke er akseptabelt). Enkelt LED er for å kontrollere én stjernehimmel, så mengden avhenger av hvor mange stjerner du vil kontrollere separat. · 12V RGB LED -striper. · Fiberoptikk. Fiskesnoren fungerer ikke. Hvor mye du trenger avhenger av antall stjerner / takstørrelse / hvor kretsen er. Jeg brukte få forskjellige tykkelsesfibre for større effekt. · PCA9685 -plater. Med enkeltkort kan 5 RGB LED -dioder styres. · 2x Arduino Uno/Mega. · 2x NRF24L01. · USB -kabel for å drive Arduino. · IRL540N logikkmofeter, mengden avhenger av hvor mange LED -strips som brukes. 1 stk er for enkeltfarge på enkelt LED -stripe. Husk at stripelengdegrensen er ~ 5 meter. Hvis du trenger mer, trenger du separate strimler. Det finnes også løsninger for tilkobling av lange strimler. Spør eller google om nødvendig. · 2N2222 transistorer (eller andre NPN -er). Separat transistor er nødvendig for hver 3W LED -farge. I mitt tilfelle 15x3. · Motstander: 2W 10R/2W 6R8/2W 6R8 for R G B for hver 3W LED. 5-10k for nedtrekk, kan være 0,25W. · 10 uF kondensatorer for NRF24L01 frakobling. · En slags aluminiumsplate for 3W LED-fiksering og kjøling. · PCB-er for kretsene. · Brødbrett for testing. · Noen tilfeldige skruer, kryssfiner, tape og andre ting du vil finne i ditt typiske verksted. · Mange ledninger i forskjellige tykkelser. For PWM -signal kan enkle brødbrettledninger brukes, ikke mye forsterkere strømmer gjennom disse ledningene, men for LED -strimler bør tykkelsen beregnes avhengig av avstand fra LED -stripe til kretsen, samme for 3W LED -er.

Deler til fjernkontrollboksen og spektrumanalysatoren:

· 1x MSGEQ7; · Motstander: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω. · Kondensatorer: 1x 33 pF / 1x 0,01 µF / 1x 0,1 µF. · Termisk pasta for CPUer. · IR -fjernkontroll og mottakerdiode. · A mange brødbrettledninger eller tynne ledninger du har. · Liten PCB. Jeg brukte PROTO SHIELD. · Liten veske til Arduino UNO og kretsen. Jeg brukte en liten laserskåret boks. · Det er andre deler som deles med hovedkretsen. Mengden er inkludert i hovedkretslisten.

Verktøy for stjerneinstallasjon og kretsløp:

· Klar lim som ikke løser opp optiske fibre. Jeg brukte grunnleggende papirlim. · Loddeutstyr. · Multimeter er nyttig å ha for dette prosjektet. · Skrutrekker. · Tang. · Søl eller noe lignende (jeg brukte ståltråd) for å stikke hull i et tak. Skal ha samme tykkelse som fiberoptikk.

Trinn 3: Installasjon av taket

Jeg vil ikke gå i detalj i dette trinnet, det er massevis av materiale om hvordan du installerer hengende tak, og jeg er ikke ekspert på dette emnet. Tilnærmingen jeg valgte er mer komplisert enn et panel med stjerner som mange velger. Men ved å gjøre på denne måten har vi kvalitetshengende tak som i dagslys ser helt normalt ut, ingen paneler, ingenting.

For elektronikk har jeg bestemt meg for å legge til vedlikeholdsluke i en ikke så synlig del av gipstaket.

Påføring av fyllstoff og grunning gjøres i dette trinnet, men maling utføres når fibre er installert.

Trinn 4: Installasjon av fiberoptikk

Denne delen tok mer enn forventet … Etter mange improvisasjoner har vi funnet ut at i vårt tilfelle er den beste måten å koble fiberoptikk med en fiskestang og en fiskelinjesløyfe, se mine mesterverkskisser for en forklaring. Nå som jeg ser på denne ideen ser det latterlig ut, men hvem liker ikke noen utfordring.

Noen notater:

· Jeg anbefaler å lime fibre i hullene, så de holder seg på plass. Limet skal være klart og ikke reagere med fibermaterialet. Jeg brukte grunnleggende papirlim.

· Boring er ikke nødvendig. Hull i gipset i taket kan enkelt stikkes med en syl eller noe lignende, bare pass på å matche diameteren på optisk fiber.

· For å finne nøyaktige posisjoner til bestemte stjerner på et tak brukte jeg målebånd fra old school.. at det. Var ikke 100% presis, men ganske nær. Taket var for stort til å skrive ut stjernekart i skala.

Trinn 5: Takfinish: Maling

Vi har malt over optiske fibre, så de er ikke synlige når de ikke er i bruk. Gjort på denne måten ser det ut som et vanlig takheng. Vi malte i to lag og lysstyrken på fibrene er nesten den samme.

Trinn 6: Lag testkrets

Selve kretsen er ikke så komplisert og fungerte for meg rett utenfor flaggermuset, men det er alltid godt å teste det før du installerer, og det er mye lodding i dette, så det er en risiko der. Det er også smart å teste en versjon av kretsen for fremtidige oppdateringer, siden jeg er sikker på at ingen vil kortslutte noe som tok dager å installere i taket.

For testversjon mener jeg ett eller to PCA9685 -kort, NRF24L01 og strømforsyninger koblet til Arduino. Alt kan være på brødbrett. Det samme gjelder IR -fjernkrets, bare legg til ting på brødbrettet, se om det fungerer. Jeg vil også foreslå å lodde noen 3W lysdioder for testing.

Trinn 7: Arduino -kode

For biblioteker og andre nyttige lenker, se delen "Nyttig informasjon". For kodeforklaring, se kommentarene i koden.

For å lage denne koden brukte jeg mange ressurser, noen av dem er oppført i delen "Nyttig informasjon", men siden jeg avsluttet dette prosjektet for mer enn et år siden, da jeg bestemte meg for å skrive instruksjonsmessig, kunne jeg ikke finne alle ressursene og noen av koblingene jeg lagret, fungerte dessverre ikke lenger. Så hvis noen trenger hjelp med koden, gi meg beskjed i kommentarene, jeg skal gjøre mitt beste.

I koden finner du en ganske komplisert funksjon for LED -blinking. For å få det til å se mer behagelig ut, brukte jeg en veiledning for å puste led: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/Menneskelige øyne oppfatter ikke lys på en lineær måte, så hvis du bruker lineær økning i LED -lysstyrke, ser det ikke veldig naturlig ut.

Trinn 8: Ledninger og LED -strips

Nå er det tid for siste ledninger! Hvis alt er testet og fungerer, bør det ikke være veldig vanskelig, bare mye lodding av identiske deler. For å fikse kretsen brukte jeg kryssfiner i størrelsen på vedlikeholdsluken, så hvis det er behov, kan jeg enkelt fjerne hele kretsen fra taket. Jeg la fibrene i små rør av plast, omtrent 3W lysdioder, og boret deretter hull i samme størrelse i kryssfiner og satte disse rørene inn i kryssfiner. Ved å gjøre dette kan jeg enkelt fjerne fibre fra lysdiodene når det trengs, se vedlagte bilder.

Når det gjelder LED -strimler, foreslår jeg at du legger dem på aluminiumsprofiler for kjøling, fordi disse stripene blir ganske varme.

Trinn 9: Feilsøking og finjustering

Du har testet kretsen, men nå som den er installert, fungerer den ikke.. eller noe fungerer ikke som det skal. Det er sannsynligvis loddetinnet ditt, siden hvis det fungerte i testkretsen, er det ingen grunn til at det ikke fungerer nå med få unntak. Jeg håper det ikke er tilfelle for deg, men jeg vil dele et spesielt problem jeg hadde som et eksempel.

Da jeg dimmet LED -strips til den laveste verdien, ville stripene slutte å fungere eller begynte å flimre. Etter langvarig undersøkelser og feilsøking fant jeg ut at problemet var sakte bytte av IRL540, og løsningene var enkle å redusere PWM -frekvensen av PCA -kort til 50 Hz. Det løste stort sett problemet, nå bare ved bunnverdier kan jeg se flimring eller problemer, men det spiller ingen rolle siden jeg ikke bruker så lave verdier. Dette problemet kom tilbake til meg da jeg bestemte meg for å filme taket, siden du med så lav frekvens kan se flimring i kameraer, det er akkurat som å filme tv. For å løse dette problemet laget jeg en liten brødbrettskrets med 2N2222 -transistorer i stedet for IRL540, bare for å ta opptaket. Med disse transistorene ble problemet løst, og siden jeg filmet i relativt lave PWM -verdier, kunne 2N2222s håndtere strømmen. Hvis noen har det samme problemet, kan du tilpasse Totem - Pole krets, det skal hjelpe med dette problemet.

Nå som forhåpentligvis alt er på plass og fungerer, kan vi finjustere stjernens lysstyrke, reaktivitet på musikk, stjernefading -moduser noe annet.

Trinn 10: Nyttig informasjon og lenker

For å skrive koden og for å lage kretsen brukte jeg mange ressurser, de fleste er oppført her, men siden jeg avsluttet dette prosjektet for en tid siden, da jeg bestemte meg for å dele det, kunne jeg ikke finne alle ressursene og noen av koblingene jeg lagret, fungerte dessverre ikke lenger. Så hvis noen trenger hjelp med koden eller selve prosjektet generelt, gi meg beskjed i kommentarene, jeg skal gjøre mitt beste.

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 fjernkontroll

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

Trinn 11: Oppgraderinger

Det ville være kult å lage en app for å kontrollere taket, kanskje ved å bruke OpenHAB på Raspberry PI, siden PCA9685 enkelt kan kontrolleres gjennom RPi.

Hvis OpenHab eller et alternativ brukes, er det mulig å koble taket til et smart hjemmesystem.

Førstepremie i Arduino -konkurransen 2020