Stropna instalacija zvijezde sa optičkim vlaknima sa optičkim vlaknima: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Želite li dio galaksije u svom domu? U nastavku saznajte kako se proizvodi!

Godinama je to bio moj projekt iz snova i konačno je završen. Trebalo je dosta vremena da se dovrši, ali krajnji rezultat je bio toliko zadovoljavajući da sam siguran da je vrijedilo.

Malo o projektu. Potpuno sam uradio ovo, što mi je omogućilo potpunu kreativnu slobodu. Rezultat - sazviježđa sjevernog neba u mjerilu, individualna kontrola zvjezdanih jata s IC daljinskim upravljačem (svjetlina i boja), reaktivnost na muziku, potpuno kontrolirano osvjetljenje uvale, i što je najvažnije - mogućnost nadogradnje gotovo bilo čega u ovom projektu. Da bih postigao sve to, odabrao sam Arduino kao platformu za projekt jer imam određeno znanje programiranja. Što se tiče muzičke reaktivnosti, MSQ7EQ čip je uspio, jer na internetu postoji mnogo resursa za to. Za komunikaciju, NRF24L01 se često koristi i imao sam nekoliko rezervnih dijelova, pa sam ih koristio. Za upravljanje velikim brojem LED dioda PCA9685 servo kontroler odlično funkcionira. Ako više volite jeftiniju i lakšu verziju ovog projekta, možete potražiti komplete zvjezdastih stropova na amazonu, ali ako se odlučite za ovaj projekt, baš kao i ja, kao i ja, potrebne su ove vještine: · Malo znanja u Arduino programiranju; · Vještine projektiranja kola i lemljenja; · Kako raditi sa AC -om.

Mnogi od vas su tražili cijenu projekta. Teško mi je navesti broj jer sam imao puno materijala za to i mnogo ovisi o tome koliko ćete se odlučiti za to, veličinu projekta, itd., ali pretpostavljam da bi ovisno o ovim faktorima moglo biti i par stotina ili čak 1000 $. Radeći svaki drugi vikend trebalo mi je godinu dana da završim ovaj projekat.

Korak 1: Planiranje

Prvo, treba donijeti odluku ako netko želi sam izraditi elektronički dio ili kupiti komplet. Za izradu krugova potrebno je određeno znanje o Arduinu i osnovnoj elektronici, a postoji i veća šansa da nešto pođe po zlu. U Amazonu možete pronaći puno opcija kompleta pretraživanjem "Fiber Optic Star Ceiling Kit" ili bilo gdje drugdje, postoji mnogo opcija. Ali ako neko želi potpunu kreativnu slobodu i kontrolu nad projektom, onda je potpuni način „uradi sam“pravi način.

Sada kada se odlučuje o elektronici, trebali biste razmisliti o stropnoj strukturi, veličini zvjezdane karte i broju zvijezda. Otišao sam s tipičnim visećim stropom od gipsa iz prethodno navedenih razloga. Budući da je u mom slučaju bilo teško instalirati optička vlakna (niski strop), odlučio sam ići s relativno malim brojem zvjezdica ~ 1200, ali krajnji rezultat je i dalje nevjerojatan, bez žaljenja.

Sada o odabiru uzorka zvijezde. Živim na sjevernoj hemisferi, pa sam odabrao dio neba koji je ovdje vidljiv. Postoji mnogo aplikacija za dobivanje slike sazviježđa, koristio sam Celestiu kao u poznatoj "Star-Map" uputi. Naravno, uzorak ne mora biti realan i razmjeran, slobodno imajte punu kreativnu slobodu ovdje, na internetu možete pronaći mnogo nevjerojatnih ideja za uzorke.

Zvijezde označene krugovima različitih boja služe za razlikovanje jata zvijezda donekle sličnog sjaja. Nisam uložio mnogo truda u ovaj dio pa nije super tačan..

Korak 2: Materijali

Sada kada je sve planirano, materijali se mogu naručiti.

U ovom dijelu neću navoditi materijale potrebne za sam strop jer to ovisi o korištenom sistemu i drugim faktorima. Koristio sam Knaufov stropni sistem. Isto vrijedi i za alate, jer će većina alata biti potrebna za postavljanje stropa. Za instalaciju zvijezda i elektronike nije potrebno mnogo, pogledajte donju listu. Mnogo dijelova sam kupio u lokalnim prodavaonicama elektronike, a odmaram se na AliExpressu, jer je tamo toliko jeftinije i kvaliteta je u najboljem slučaju dobra.

Dijelovi za zvijezde i elektroniku:

· Napajanje LED traka ovisi o duljini, na mreži postoje neki zaista dobri resursi posebno za odabir napajanja LED trakama. U mom slučaju imao sam 12V / 30A / 350W sklopno napajanje za možda 15 metara trake. Trake su bile 14,4W/m, tako da sam imao dosta za rezervu. · Napajanje za 3W LED diode. Opet, ovisi o tome koliko se LED dioda koristi, ali u mom slučaju napajanje je bilo 5V / 7A / 35W za 15 LED dioda i sam Arduino. Ako se odlučite za standardne RGB LED diode od 5 mm, ovo napajanje može biti znatno manje moćno, a krug će biti mnogo jednostavniji, ali zvijezde manje svijetle. · Uobičajene anodne 3 W RGB LED diode s hladnjakom (ili vaše tipične LED diode od 5 mm ako je prihvatljiva manja svjetlina)). Pojedina LED dioda služi za kontrolu jednog jata zvijezda, pa količina ovisi o tome koliko zvijezda želite zasebno kontrolirati. · 12V RGB LED trake · Optika od vlakana. Ribarska linija ne radi. Koliko vam je potrebno zavisi od broja zvijezda / veličine plafona / gdje se nalazi krug. Koristio sam nekoliko vlakana različite debljine za veći učinak. · PCA9685 ploče. Sa jednom pločom može se kontrolirati 5 RGB LED dioda · 2x Arduino Uno/Mega · 2x NRF24L01. · USB kabel za napajanje Arduina. · IRL540N logički MOSFET -ovi, količina ovisi o tome koliko se LED traka koristi. 1 kom je za jednobojnu LED traku u jednoj boji. Imajte na umu da je ograničenje duljine trake ~ 5 metara, ako vam treba više, trebat će vam zasebne trake. Postoje i zaobilazna rješenja za povezivanje dugih traka, pitajte ili poguglajte ako je potrebno. · 2N2222 tranzistora (ili drugih NPN -ova). Za svaku boju od 3W LED potreban je poseban tranzistor. U mom slučaju 15x3. · Otpornici: 2W 10R/2W 6R8/2W 6R8 za R G B svake 3W LED. 5-10k za povlačenje, može biti 0,25W. · 10 uF kondenzatora za odvajanje NRF24L01. · Neka vrsta aluminijske ploče za 3W LED pričvršćivanje i hlađenje. · PCB-ovi za krugove., ljepljivom trakom i drugim stvarima koje ćete pronaći u vašoj tipičnoj radionici. · Mnogo žica različite debljine. Za PWM signal mogu se koristiti jednostavne žice za matičnu ploču, ne prolazi mnogo pojačala kroz ove žice, ali za LED trake debljinu treba izračunati ovisno o udaljenosti od LED trake do kruga, isto za LED 3W.

Dijelovi za kutiju za daljinsko upravljanje i analizator spektra:

· 1x MSGEQ7; · Otpornici: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω. · Kondenzatori: 1x 33 pF / 1x 0.01 µF / 1x 0.1 µF. · Termalna pasta za CPU. · IR daljinski upravljač i prijemna dioda. · A mnogo žica za matičnu ploču ili bilo kakvih tankih žica koje imate. · Mala PCB. Koristio sam PROTO SHIELD. · Mala kutija za Arduino UNO i krug. Koristio sam malu kutiju za laserski rez. · Postoje i drugi dijelovi koji se dijele s glavnim krugom. Količina je uključena u listu glavnih kola.

Alati za instalaciju zvijezde i stvaranje kruga:

· Prozirno ljepilo koje ne otapa optička vlakna. Koristio sam osnovno ljepilo za papir. · Oprema za lemljenje. · Multimetar je korisno imati za ovaj projekt. · Odvijač. · Kliješta. Treba biti iste debljine kao i optička vlakna.

Korak 3: Ugradnja stropa

Neću ulaziti u detalje u ovom koraku, postoji gomila materijala o tome kako instalirati viseći strop, a ja nisam stručnjak za ovu temu. Pristup koji sam odabrao je složeniji od panela sa pristupom zvijezdama za koji se mnogi odlučuju. Ali na ovaj način imamo kvalitetan viseći plafon koji na dnevnom svjetlu izgleda potpuno normalno, bez panela, bez ičega.

Za elektroniku sam odlučio dodati otvor za održavanje u ne tako vidljivom dijelu gipsanog stropa.

Nanošenje punila i prajmerisanje vrši se u ovom koraku, ali farbanje se vrši kada se ugrade vlakna.

Korak 4: Instalacija optičkih vlakana

Ovaj dio trajao je više nego što se očekivalo … Nakon mnogo improvizacija, utvrdili smo da je u našem slučaju najbolji način povezivanja optičkih vlakana pomoću štapa i petlje za ribolov, za objašnjenje pogledajte moje skice remek -djela. Sada kada pogledam ovu ideju izgleda smiješno, ali kome se ne sviđa neki izazov.

Nekoliko napomena:

· Preporučujem da se vlakna zalijepe u njihove rupe, tako da sigurno ostanu na mjestu. Ljepilo mora biti bistro i ne smije reagirati s vlaknastim materijalom. Koristio sam osnovno ljepilo za papir.

· Bušenje nije potrebno. Rupe u stropu od gipsa mogu se jednostavno probušiti šilom ili bilo čim sličnim, samo pazite da odgovara promjeru optičkog vlakna.

· Za pronalaženje tačnih položaja određenih zvijezda na stropu koristio sam mjernu traku stare škole. Nije bilo 100% precizno, ali prilično blizu. Strop je bio prevelik za štampanje zvjezdane karte u mjerilu.

Korak 5: Završna obrada plafona: Slikanje

Prebojali smo optička vlakna, tako da nisu vidljiva kada se ne koriste. Urađeno na ovaj način izgleda kao tipičan viseći plafon. Slikali smo u dva sloja i svjetlina vlakana je gotovo ista.

Korak 6: Izrada probnog kola

Sam krug nije toliko kompliciran i djelovao mi je odmah, ali uvijek ga je dobro testirati prije instaliranja, a u njemu ima puno lemljenja, pa postoji rizik. Takođe, pametno je testirati verziju kola za buduća ažuriranja, jer sam siguran da niko ne želi da spoji nešto što je trebalo danima da se instalira u plafon.

Za testnu verziju mislim na jednu ili dvije ploče PCA9685, NRF24L01 i napajanje spojene na Arduino. Sve to može biti na matičnim pločama. Isto se odnosi i na IR daljinsko kolo, samo dodajte stvari na matičnu ploču, provjerite radi li. Također bih predložio lemljenje nekoliko 3W LED dioda za testiranje.

Korak 7: Arduino kod

Za biblioteke i druge korisne veze pogledajte odjeljak "Korisne informacije". Za objašnjenje koda pogledajte komentare u kodu.

Za kreiranje ovog koda koristio sam mnogo resursa, neki od njih su navedeni u odjeljku “Korisne informacije”, ali budući da sam završio ovaj projekt prije više od godinu dana, do trenutka kada sam odlučio napisati uputstva, nisam mogao pronaći sve resursi i neke veze koje sam sačuvao, nažalost, više nisu radili. Pa ako nekome treba pomoć s kodom, javite mi u komentarima, potrudit ću se.

U kodu ćete pronaći prilično kompliciranu funkciju za LED treptanje. Da bi izgledalo ugodnije, upotrijebio sam vodič za disanje: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/ Ljudske oči ne percipiraju svjetlost linearno, pa ako koristite linearno povećanje svjetline LED -a, to ne izgleda baš prirodno.

Korak 8: Ožičenje i LED trake

Sada je vrijeme za konačno ožičenje! Ako je sve testirano i radilo, ne bi trebalo biti jako teško, samo puno lemljenja identičnih dijelova. Za pričvršćivanje kruga koristio sam šperploču veličine otvora za održavanje, pa ako postoji potreba, lako mogu ukloniti cijeli krug sa stropa. Stavio sam vlakna u male plastične vodovodne cijevi, otprilike veličine 3W LED dioda, zatim izbušio rupe iste veličine u šperploči i umetnuo ove cijevi u šperploču. Na ovaj način mogu lako ukloniti vlakna sa LED dioda po potrebi, pogledajte slike u prilogu.

Što se tiče LED traka, predlažem da ih zalijepite na aluminijske profile radi hlađenja, jer se te trake prilično zagrijavaju.

Korak 9: Rješavanje problema i fino podešavanje

Testirali ste krug, ali sada kada je instaliran, ne radi.. ili nešto ne radi kako bi trebalo. Vjerojatno je to vaše lemljenje jer ako je radilo u testnom krugu, nema razloga da sada ne radi s nekoliko izuzetaka. Nadam se da to nije slučaj s vama, ali podijelit ću jedan primjer koji sam imao samo kao primjer.

Kad sam zatamnjivao LED trake na najnižu vrijednost, trake bi prestale raditi ili su počele treperiti. Nakon dugog istraživanja i rješavanja problema, otkrio sam da je problem sporo prebacivanje IRL540, a rješenja su bila jednostavna i smanjila PWM frekvenciju PCA ploča na 50Hz. Uglavnom je riješio problem, sada samo pri najnižim vrijednostima vidim treperenje ili probleme, ali nije važno jer ne koristim tako niske vrijednosti. Ovaj problem mi se vratio kada sam odlučio snimiti strop jer s tako niskom frekvencijom možete vidjeti kako treperi u kamerama, to je baš kao snimanje televizije. Da bih riješio ovaj problem, napravio sam mali krug s 2N2222 tranzistorima umjesto IRL540, samo kako bih snimio. S ovim tranzistorima problem je riješen, a budući da sam snimao sa relativno niskim PWM vrijednostima, 2N2222 su mogle podnijeti napajanje. Ako netko ima isti problem, slobodno prilagodite krug Totem - Pole, to bi trebalo pomoći u ovom problemu.

Nadajmo se da je sve na svom mjestu i da radi, možemo fino podesiti svjetlinu zvijezda, reaktivnost na muziku, modove zatamnjenja zvijezda bilo što drugo.

Korak 10: Korisne informacije i veze

Za pisanje koda i stvaranje kola koristio sam mnogo resursa, većina ih je ovdje navedena, ali budući da sam završio ovaj projekt prije nekog vremena, u trenutku kada sam ga odlučio podijeliti, nisam mogao pronaći sve resurse i neke veze koje sam sačuvao, nažalost, više nisu radile. Pa ako nekome treba pomoć oko koda ili samog projekta općenito, javite mi u komentarima, potrudit ću se.

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…

IC daljinski

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

Korak 11: Nadogradnje

Bilo bi super stvoriti aplikaciju za kontrolu plafona, možda koristeći OpenHAB na Raspberry PI, budući da se PCA9685 može lako kontrolirati kroz RPi.

Ako se koristi OpenHab ili alternativa, moguće je spojiti strop na sistem pametne kuće.

Prva nagrada na Arduino takmičenju 2020