Lampu Led Interaktif - Struktur Ketegangan + Arduino: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Bahagian ini adalah lampu responsif pergerakan. Direka sebagai patung tegangan minimum, lampu mengubah konfigurasi warnanya sebagai tindak balas kepada orientasi dan pergerakan keseluruhan struktur. Dengan kata lain, bergantung pada orientasinya, lampu beralih ke mod warna, kecerahan dan cahaya tertentu.

Apabila icosahedron berputar (di atas paksinya sendiri), ia memilih nilai dari pemilih warna sfera maya. Pemilih warna ini tidak kelihatan, tetapi penyesuaian warna berlaku dalam masa nyata. Oleh itu, anda dapat mengetahui di mana setiap warna diletakkan di ruang, semasa anda bermain dengan potongan itu.

Bentuk icosahedral menyediakan 20 bidang muka dan struktur ketegangan memberikannya 6 sudut pandangan tambahan. Ini memberikan sebanyak 26 warna yang mungkin apabila lampu berada di permukaan rata. Jumlah ini bertambah apabila anda menghidupkan lampu di udara.

Sistem ini dikendalikan oleh Pro Trinket yang disambungkan ke pecutan tiga paksi. Lampu disediakan oleh jalur LED RGBW, yang dapat mengawal warna dan nilai kecerahan putih secara individu. Keseluruhan litar, termasuk mikropemproses, sensor dan sistem pencahayaan berfungsi pada 5v. Untuk menghidupkan sistem, sumber sehingga 10A diperlukan.

Senarai elemen utama yang digunakan dalam lampu adalah seperti berikut:

- Adafruit Pro Trinket - 5V

- Adafruit LIS3DH Triple-Axis Accelerometer

- Adafruit NeoPixel Digital RGBW LED Strip - Putih PCB 60 LED / m

- Bekalan kuasa beralih 5V 10A

Lampu responsif pergerakan ini adalah versi pertama atau prototaip projek peribadi yang lebih panjang. Prototaip ini dibuat daripada bahan kitar semula. Sepanjang proses reka bentuk dan pembinaan, saya belajar dari kejayaan dan kesilapan. Dengan ini, sekarang saya sedang mengusahakan versi seterusnya yang akan mempunyai struktur yang lebih pintar dan perisian yang mantap.

Saya ingin mengucapkan terima kasih kepada komuniti LACUNA LAB atas bantuan, idea dan cadangan mereka sepanjang pembangunan projek ini.

anda boleh mengikuti karya saya di: action-io / tumblactions-script / github

Langkah 1: Idea

Projek ini adalah hasil beberapa idea yang telah saya mainkan selama ini.

Sejak saya bermula, konsepnya telah berubah, projek awalnya berkembang dan mengambil bentuk sebenarnya.

Pendekatan awal adalah minat terhadap bentuk geometri sebagai alat interaksi. Kerana reka bentuknya, pelbagai muka poligonal lampu ini berfungsi sebagai kaedah input.

Idea pertama adalah menggunakan sistem dinamik untuk memaksa icosahedron bergerak. Ini mungkin dikendalikan oleh aplikasi interaktif, atau pengguna media sosial.

Kemungkinan lain adalah dengan menggunakan marmer atau bola dalaman menekan butang atau sensor yang berbeza dan dengan itu menghasilkan input secara rawak semasa bahagian itu bergerak.

Struktur ketegangan berlaku kemudian hari.

Kaedah pembinaan ini menarik perhatian saya: cara bahagian struktur saling seimbang. Ia sangat menyenangkan secara visual. Keseluruhan struktur seimbang diri; kepingan itu tidak menyentuh langsung antara satu sama lain. Ini adalah jumlah semua ketegangan yang menimbulkan masalah; hebat!

Oleh kerana reka bentuk awal telah berubah; projek bergerak ke hadapan.

Langkah 2: Strukturnya

Seperti yang saya sebutkan sebelumnya, model pertama ini dibuat dari bahan kitar semula yang seharusnya dibuang.

Papan kayu yang saya ambil dari katil berjongkok yang saya dapati di jalan. Hiasan emas adalah bahagian lengan lampu lama dan penyumbat untuk gelang getah adalah klip pejabat.

Bagaimanapun, pembinaan strukturnya agak mudah dan langkahnya sama seperti pada tensegriry mana pun.

Apa yang saya buat dengan papan adalah menyatukannya, dalam kumpulan dua. Membuat "sandwic" dengan spacer emas, meninggalkan jurang di mana lampu akan bersinar.

Dimensi projek berubah-ubah sepenuhnya dan akan bergantung pada ukuran struktur yang ingin anda buat. Batang kayu dari gambar projek ini panjang 38cm dan lebar 38mm. Pemisahan antara papan adalah 13mm.

Papan kayu dipotong sama, diampelas (untuk menghilangkan lapisan cat lama) dan kemudian berlubang di kedua hujungnya.

Seterusnya, saya mengotorkan papan dengan varnis gelap desa. Untuk menggabungkan kepingan saya menggunakan batang berulir 5mm, potong bahagian 5cm dan 5mm dengan simpul di setiap sisi.

Tensioner adalah gelang getah merah. Untuk memasang getah ke palang, saya membuat lubang kecil di mana saya melewati jalur dan kemudian menjebaknya dengan penyumbat. Ini menghalang papan bergerak bebas dan struktur pembongkarannya bergerak.

Langkah 3: Elektronik dan Lampu

Konfigurasi komponen elektronik telah dirancang untuk mengekalkan voltan yang sama, baik logik dan makan di seluruh sistem menggunakan 5v.

Sistem ini dikendalikan oleh Pro Trinket yang disambungkan ke pecutan tiga paksi. Lampu disediakan oleh jalur LED RGBW, yang dapat mengawal warna dan nilai kecerahan putih secara individu. Keseluruhan litar, termasuk mikropemproses, sensor dan sistem pencahayaan berfungsi pada 5v. Untuk menghidupkan sistem, sumber sehingga 10A diperlukan.

Pro Trinket 5V menggunakan cip Atmega328P, yang merupakan cip teras yang sama di Arduino UNO. Ia juga mempunyai pin yang hampir sama. Oleh itu, ia sangat berguna apabila anda ingin membawa projek UNO anda ke ruang miniatur.

LIS3DH adalah sensor serbaguna, ia dapat dikonfigurasi ulang untuk dibaca menjadi + -2g / 4g / 8g / 16g dan juga membawa Ketuk, Ketuk dua kali, orientasi & pengesanan jatuh bebas.

Jalur LED NeoPixel RGBW dapat menguruskan warna rona dan intensiti putih secara berasingan. Dengan LED putih yang berdedikasi, anda tidak perlu menepu semua warna untuk mempunyai cahaya putih, ia juga menjadikan anda putih lebih murni dan cerah dan di samping itu ia menjimatkan tenaga.

Untuk pendawaian dan penyambungan komponen bersama-sama, saya memutuskan untuk menyalurkan kabel dan membuat soket dengan pin lelaki dan wanita menggunakan kelim dan penyambung.

Saya menghubungkan trinket ke accelerometer membuang SPI dengan konfigurasi lalai. Ini bermaksud sambungkan Vin ke bekalan kuasa 5V. Sambungkan GND ke aras kuasa / data biasa. Sambungkan pin SCL (SCK) ke Digital # 13. Sambungkan pin SDO ke Digital # 12. Sambungkan pin SDA (SDI) ke Digital # 11. Sambungkan pin CS Digital # 10.

Jalur led dikendalikan oleh hanya satu pin, iaitu ke # 6 dan tanah dan 5v terus ke penyesuai bekalan kuasa.

Semua dokumentasi yang mungkin anda perlukan akan anda dapati, lebih terperinci dan dijelaskan dengan lebih baik di laman adafruit.

Bekalan kuasa disambungkan ke penyesuai DC wanita yang secara serentak memberi makan mikrokontroler dan jalur LED. Ia juga mempunyai kapasitor untuk melindungi litar dari arus tidak stabil pada saat "hidupkan".

Lampu ini mempunyai 6 batang cahaya, tetapi jalur LED terdapat dalam satu jalur panjang. Jalur LED dipotong pada bahagian 30cm (18 LEDS) dan kemudian dikimpal dengan 3 pin lelaki dan wanita untuk menyambung ke litar yang lain secara modular.

Untuk projek ini saya menggunakan bekalan kuasa 5v - 10A. Tetapi bergantung kepada bilangan led yang anda perlukan, anda perlu mengira arus yang diperlukan untuk memberi makan sistem.

Sepanjang dokumentasi karya, anda dapat melihat bahawa LED mempunyai 80mA yang dilukis per LED. Saya menggunakan 108 LED secara keseluruhan.

Langkah 4: Kodnya

Skema berfungsi agak mudah. Accelerometer memberikan maklumat pergerakan pada paksi x, y, z. Berdasarkan orientasi, nilai RGB LED dikemas kini.

Karya dibahagikan kepada fasa berikut.

• Lakukan pembacaan dari sensor. Cukup gunakan api.
• Dengan trigonometri, selesaikan nilai "roll and pitch". Anda boleh mendapatkan lebih banyak maklumat dalam dokumen ini oleh Mark Pedley.
• Dapatkan warna yang sesuai, berkaitan dengan nilai putaran. Untuk itu kita beralih ke nilai 0-360 RGB menggunakan fungsi penukaran HSL - RGB. Nilai nada digunakan pada pelbagai skala untuk mengatur intensitas cahaya putih dan saturasi warna. Hemisfera yang bertentangan dari sfera pemilih warna berwarna putih sepenuhnya.
• Kemas kini penyangga lampu yang menyimpan maklumat warna LED individu. Bergantung pada maklumat ini, pengawal penyangga akan membuat animasi atau akan bertindak balas dengan warna pelengkap.
• Akhirnya tunjukkan warna dan segarkan LED.

Pada mulanya, ideanya adalah untuk membuat sfera warna di mana anda boleh memilih warna apa pun. Letakkan roda warna di meridian dan poleward nada gelap dan terang.

Tetapi dengan cepat idea itu dibuang. Kerana LED membuat nada yang berbeza, mematikan dan menyalakan dengan cepat setiap LED rgb, apabila diberi nilai rendah untuk mewakili warna gelap, LED memberikan prestasi yang sangat buruk dan anda dapat melihat bagaimana mereka mula berkedip. Ini menjadikan hemisfera gelap sfera warna tidak dapat berfungsi dengan baik.

Kemudian saya datang dengan idea untuk memberikan warna pelengkap kepada nada yang dipilih sekarang.

Jadi, satu hemisfera memilih nilai warna monokromatik roda dari pencahayaan 50% tepu 90 ~ 100%. Sementara sisi lain, memilih kecerunan warna dari kedudukan warna yang sama tetapi menambahkan, di sisi lain kecerunan, warna pelengkap.

Pembacaan data dari sensor adalah mentah. Penapis boleh digunakan untuk melancarkan bunyi dan getaran lampu itu sendiri. Buat masa ini, saya merasa menarik kerana kelihatan lebih analog, bertindak balas terhadap sentuhan apa pun dan memerlukan beberapa saat untuk menstabilkan sepenuhnya.

Saya masih mengusahakan kod dan menambah ciri baru dan mengoptimumkan animasi.

Anda boleh menyemak versi terkini kod di akaun github saya.

Langkah 5: Mengemas

Pemasangan terakhir agak mudah. Pasangkan penutup silikon jalur LED dengan dua Komponen Epoxy Adhesive ke dalam bar dan sambungkan 6 bahagian dalam siri satu di belakang yang lain.

Betulkan titik di mana anda mahu melabuhkan komponen dan pasangkan akselerometer dan alat pernafasan ke kayu. Saya menggunakan spacer plastik untuk melindungi bahagian bawah pin. Penyesuai bekalan kuasa dipasang dengan betul di antara ruang bar dengan pelekat epoksi epoksi yang lebih banyak. Didesain agar sesuai dan mencegahnya bergerak ketika lampu berputar.

Pemerhatian dan penambahbaikan

Sepanjang pengembangan projek telah muncul idea baru mengenai cara menyelesaikan masalah. Saya juga menyedari beberapa kelemahan reka bentuk atau bahagian yang boleh diperbaiki.

Langkah seterusnya yang ingin saya lakukan, adalah peningkatan kualiti produk dan kemasan; kebanyakannya dalam struktur. Saya hadir dengan idea-idea hebat mengenai struktur yang lebih baik malah lebih sederhana, memasukkan tensor sebagai sebahagian daripada reka bentuk dan menyembunyikan komponennya. Struktur ini akan memerlukan alat yang lebih hebat seperti pencetak 3D dan pemotong laser.

Saya masih menunggu jalan untuk menyembunyikan pendawaian di sepanjang struktur. Dan berusaha untuk menggunakan tenaga yang lebih cekap; untuk mengurangkan perbelanjaan semasa lampu berfungsi lama dan tidak mengubah pencahayaan.

Terima kasih kerana membaca artikel dan minat anda terhadap karya saya. Saya harap anda dapat belajar dari projek ini seperti yang saya lakukan.