نظام إضاءة النادي مع MadMapper & Teensy 3.2: 14 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

في عام 2018 ، قمت بإصدار النسخة الأولى من نظام إضاءة النادي منخفض التكلفة هذا لحفلة ليلة رأس السنة الجديدة في رام الله فلسطين مع مجموعتي The UNION ، المزيد عن القصة والمجموعة في نهاية هذا المقال. استند النظام إلى WS2812B LEDs القابل للعنونة الذي يعمل على حلقة ويتم تشغيله بواسطة Arduino Mega ، ويمكن تغيير التأثير عن طريق الضغط على زر في وحدة التحكم. واجه هذا الإعداد بعض المشكلات:

1. عدم المرونة ؛ كان هناك مقدار ثابت من التأثيرات المبرمجة مسبقًا ويمكن تغييرها يدويًا عن طريق مقاطعة حلقة
2. كان من الصعب تغيير النظام ماديًا ويصعب نقله نظرًا لأن جميع الكابلات كانت ملحومة للأطوال المقاسة
3. لم تتم مزامنة النظام مع الإيقاع
4. كان النظام هشًا
5. لا يوجد تحكم في السطوع
6. من الصعب الإصلاح / استكشاف الأخطاء وإصلاحها
7. أقصى مسافة بدون تدخل في البيانات أو انخفاض ملحوظ في الجهد كانت 10 أمتار من وحدة التحكم الدقيقة و 4 أمتار من مصدر الطاقة
8. كان الحد الأقصى لعدد مصابيح LED 700 مصباح LED

لهذه الأسباب قررنا بناء الإصدار 2.0 من هذا النظام. لقد تأكدت من أنه يجب حل هذه المشكلات من خلال وضع النقاط التالية في الاعتبار:

1. سهل التركيب والفك
2. سهل التشغيل من قبل أي شخص. أنا لا أعيش في فلسطين حيث يتم استخدام هذا النظام. وبالتالي ، يتم تشغيله في الغالب من قبل فريق UNION عندما لا تكون هناك. هذا البرنامج التعليمي مخصص لهم أيضًا لاستكشاف وفهم أي جزء من النظام عند الحاجة.

3. سهل الإصلاح (عند الحاجة) من قبل أطراف ثالثة

4. استخدام طاقة منخفضة
5. يستخدم مصابيح LED قابلة للعنونة
6. الحد الأقصى للميزانية 500 يورو
7. يعمل على مسافات طويلة مع الحد الأدنى من التداخل
8. يستخدم برنامج Projection Mapping لمزامنته مع الموسيقى / BPM ، والتأثيرات عليه ، واستخدامه في نفس الوقت مع جهاز عرض للعناصر المرئية
9. يمكن تهيئتها لـ 1200+ LEDs

بعد بحث طويل ، عثرت على مستند من برنامج رسم خرائط الإسقاط يسمى MadMapper يشرح كيفية توصيل متحكم صغير Teensy 3.2 بالبرنامج عبر Art-Net. تم إرفاق الملف في هذا الرابط من موقع MadMapper. هذا المشروع مخصص للأشخاص الذين لديهم معرفة كافية بالمتحكمات الدقيقة (Teensy 3.2) ومصابيح LED القابلة للعنونة والأنظمة المضمنة والمعرفة الأساسية باستخدام Ethernet لنقل البيانات. قد تكون الروابط المرفقة مفيدة.

لم أجد العديد من المشاريع أو الوثائق لنظام الإضاءة المستخدم في هذا الغرض. إضاءة النادي. هذا هو السبب في أنني قررت إنشاء البرنامج التعليمي الخاص بي ومشاركته مع أي نوادي أو صانعي أو فنيين. مصدر مجاني ومفتوح للجميع. آمل أن أرى الأشخاص يعيدون هذا المشروع ويعيدون تصميمه لاستخداماتهم الخاصة في مساحاتهم الخاصة. الرجاء الاتصال بي على [email protected] إذا كان لديك أي سؤال ، فراجع أي تحسينات محتملة أو معلومات خاطئة أو تريد ببساطة معرفة المزيد عن المشروع ، أو المشهد الجماعي ، أو مشهد النوادي في فلسطين.

اللوازم

المواد التي تم شراؤها عبر الإنترنت (من ألمانيا - أمازون والصين - Banggood)

• 15 م X WS2812b مؤشرات LED القابلة للعنونة 5 م = 23.4 يورو 15 م = 70.2 يورو
• 1 X Teensy 3.2 Development Board 1 = 27.9 يورو
• 1 X OctoWS2811 محول لـ Teensy 3.21 = 20.0 يورو
• 1 × 5 فولت 70 أمبير مصدر الطاقة 1 = 53.9 يورو
• 15 X Cat6 / RJ45 Keystone Jack5 = 7.0 يورو 15 = 21.0 يورو
• 20 XT60 موصل ذكر أنثى أزواج 10 = 10.6 يورو 20 = 21.2 يورو
• 1 X موصلات رأس دبوس التمديد 50 = 7.0 يورو

المجموع: 228.2 €

المواد المشتراة محليًا (من فلسطين - قد تكون الأسعار أعلى منها في أوروبا)

• 10 م × كابل CAT 6 1 م = 0.5 يورو 10 م = 5.0 يورو
• 2 × 15 م ذكر لذكر كابل CAT 6 15 م = 9.0 يورو 30 م = 18.0 يورو
• 3 × 1 م ذكر لذكر CAT 6 كابل 1 م = 1.2 يورو 3 م = 3.6 يورو
• 1 × 5 م ذكر لذكر CAT 6 كابل 5 م = 6.0 يورو

• كابل كهرباء صلب مزدوج معزول 30 م X 16AWG (الجهد المنخفض- الأمبير العالي) 1 م = 0.7 يورو 30 م = 21.0 يورو

• 300 X Ziptie 300 = 15 يورو
• 5 X الألومنيوم الشخصي LED مع شاشة حليبي (2 م الطول × 10 مم الارتفاع الداخلي × العرض الداخلي 10 مم) 1 = 9.5 € 5 = 47.5 €
• كابل تعليق معدني 5 × (مجموعة) لتعليق ملف الألومنيوم على السلينج 1 = 4.25 يورو 5 = 21.25 يورو
• 15 م X شريط فوم مزدوج الجوانب 5 م = 3.0 يورو 15 م = 9.0 يورو
• 1 X Gorilla Clear Epoxy Glue1 = 3.7 يورو
• 5 × عصي مسدس الغراء الساخن 5 = 2.0 يورو

المجموع: 152.05 € الأدوات:

• 70 واط لحام الحديد
• 50 جرام لحام القصدير
• جندى ويك
• مروحة لحام
• يد العون
• قاطع الاسلاك
• مسدس متجرد الأسلاك
• أداة تثقيب أسلاك الشبكة
• Digital Dot Starter Cap SK6812 المراقب المالي
• أداة دوارة
• مطرقة الحفر
• مفك كهربائي
• مسدس الغراء الساخن
• المقياس المتعدد
• كمبيوتر محمول برسومات جيدة

كان لدي معظم الأدوات ، واضطررت إلى شراء عدة أدوات كلفني ما يقرب من 40 يورو. إذا كان عليك شراء كل شيء ، فقد يتكلف 120-150 يورو. اضطررت أيضًا إلى استئجار برنامج خرائط العرض MadMapper لمدة شهر مقابل 45 يورو بما في ذلك الضرائب الألمانية. يمكنك استئجاره لمدة 3 أشهر أو سنة مقابل صفقة أفضل. إذا كان لديك المال لذلك ، فاشتر البرنامج وادعم المطورين! الميزانية الإجمالية = 465.25 يورو.

الخطوة 1: فهم المساحة الخاصة بك ورسم التصميم

إذا كنت تخطط لإعادة بناء هذا المشروع لنادٍ أو بار أو حتى غرفتك الخاصة ، فسيتعين عليك فهم ديناميكيته ورسم التصميم قبل شراء أي من المواد.

نقاط يجب الاهتمام بها عند تصميم نظامك:

1. ما هو حجم المساحة وكمية الضوء التي تريدها في هذه المساحة. يعتمد ذلك على الغرض من المساحة المستخدمة.
2. شكل الفضاء. هل هي غرفة تربيعية؟ هل لديها سلينج عالية؟ كم عدد النوافذ الموجودة إن وجدت…. إلخ
3. في حالة وجود نادٍ أو بار ، ما نوع الموسيقى التي ستدور هناك؟ سيعطيك هذا أفكارًا للتصميم العام
4. لا تترك مسافة طويلة بين مصابيح LED لبعضها البعض و / أو مصابيح LED لمصدر الطاقة. نظرًا لأننا نعمل على نقل البيانات عالي التردد ، يمكن توزيع الإشارة عبر مسافات طويلة. وبالمثل ، عند استخدام الجهد المنخفض (5 فولت في هذه الحالة) ، يزداد انخفاض الجهد عبر مسافة الكابل بشكل كبير عندما تزداد المسافة. ساعدتني هذه الأداة في حساب انخفاض الجهد وساعدتني في تحديد الكابلات التي يجب أن أستخدمها لتزويد تركيبات LED بالطاقة. لقد حصلت على انخفاض في الجهد بنسبة 7.5 ٪ عند استخدام كبلات 12AWG عند 5 فولت تعمل 7.2 أمبير. يمكن اختراق هذا عن طريق زيادة الجهد من مصدر الطاقة نفسه والحصول على انخفاض أعلى في الجهد ومسافة أطول. (إذا تمت زيادته إلى 7.5 فولت ، يمكن أن يسلم 14AWG حتى 5.11 فولت على مسافة 20 مترًا). ابحث عن ما يناسبك واستخدمه.

في حالتنا ، وجدنا مطبخًا تحت بركة (تحت الأرض أدبيًا) لم يكن يعمل في الشتاء. أزلنا كل شيء منه وتركنا الأجهزة التي من شأنها أن تضيف شيئًا إلى الجمالية. كان طوله 9 أمتار × 3 أمتار كما هو موضح في الرسم التخطيطي. كانت فكرة التصميم الأولي هي صنع شيء يحركك نحو الدي جي ويأخذك في الحلقة. ساعدت الغرفة الممتدة على شكل مستطيل ، بلاط المطبخ الأبيض على الجدران والأرضية في إلهام التصميم. كانت النتيجة النهائية عبارة عن مزيج من شرائط LED الطويلة المستقيمة وتم اختيار مصابيح LED ذات الشكل المتعرج للتصميم النهائي. تم استخدام 5 وحدات إنارة. كان طول كل منها مترين. إجمالي مصابيح LED المستخدمة -> 10m @ 60 psc لكل متر ، كان إجمالي مصابيح LED 600 LED.

تم ربط مزود الطاقة (PWR) بالخلية في منتصف المساحة لتقليل انخفاض الجهد عبر تركيبات LED الخمسة.

الخطوة 2: اجمع أجزائك وقم بإعداد مساحة العمل الخاصة بك

بعد رسم مخطط ومعرفة كمية المواد التي ستحتاجها ، احصل على جميع المواد (مع الإضافات) وابدأ في التحضير للبناء الخاص بك. هذه الخطوة مهمة لأنها يمكن أن توفر لك الكثير من المال إذا أجريت بحثك جيدًا وستقلل من استخدام المواد غير المستخدمة. قم دائمًا بشراء وحدة التحكم الصغيرة الخاصة بك من منتجها وأي أجزاء متعلقة بها. إنه المصدر الوحيد الموثوق. اخترت Teensy 3.2 لهذا المشروع كعقل للنظام بأكمله بسبب ذاكرة الفلاش الكبيرة نسبيًا التي تبلغ 256 كيلو بايت و 64 كيلو بايت من ذاكرة الوصول العشوائي و 72 ميجا هرتز على مدار الساعة (مهم لتشغيل ART-NET). يمكن استخدام Teensy 3.6 أو 4 أو LC لهذا المشروع لكنني أقترح الالتزام بـ 3.2 أو 3.1. خاصة إذا كنت ستستخدم محول OctoWS2811.

عندما يتعلق الأمر بمصابيح LED القابلة للتوجيه ، اخترت WS2812B لأنها كانت الخيار الأرخص لما تقدمه. يمكنك التحكم في كل لون LED (RGB) على حدة. تشغيل كابل بيانات واحد فقط للخط بالكامل وباستخدام 5 فولت. من الصعب العثور على مصادر طاقة 5 فولت ، خاصة تلك التي تحتوي على 40 + أمبير. تحقق من توافرها محليًا قبل المتابعة. إذا كنت تستخدم عددًا مختلفًا من مصابيح LED ، فيمكنك حساب الحجم الذي يجب أن يكون عليه مصدر الطاقة لديك. تشغيل 5 فولت ، واحد WS2182B LED يرسم 60 مللي أمبير (20 مللي أمبير أخضر ، 20 مللي أمبير أحمر ، 20 مللي أمبير أزرق) عند التشغيل بسطوع كامل. القيام بالحسابات 100LEDs رسم 6A كحد أقصى. في حالتنا ، استخدمنا 600LED قابلة للتوسيع إلى 1200LEDs مما يعني أن هناك حاجة إلى مصدر طاقة 70A (60mA X 1200LEDs = 72A). شراء المصابيح أمر صعب بعض الشيء. إنها تحظى بشعبية كبيرة الآن وتوفر الكثير من متاجر التجزئة الكبيرة مصابيح LED بسعر رخيص. لقد وجدت أن Aliexpress كان مصدرًا موثوقًا به عندما يتعلق الأمر بتكلفة ذلك. توفر إضاءة BTF LED لطيفة حقًا ، ولم أواجه أي مشكلة معها. ومع ذلك ، فهي أكثر توسعية نسبيًا من Amazon أو ebay من Aliexpress.

لقد استخدمت كبلات Ethernet لنقل البيانات بين Teensy والتركيبات وبين التركيبات مع بعضها البعض. تم القيام بذلك للأسباب التالية 1) أصبح تركيب / فك النظام بأكمله أسهل بكثير 2) فقدان البيانات يؤدي إلى انخفاض المسافات الطويلة. باستخدام كبلات إيثرنت ، يمكنك توصيل آخر نقطة LED على بعد حوالي 50 مترًا من وحدة التحكم الدقيقة 3) المتوافقة مع محول OctoWS2811 كما هو موضح في الصورة تم استخدام مقبس Rj45 Cat6 Keystone لجعل هذا الاتصال ممكنًا. بعد تخطيط كل شيء والحصول على المواد الخاصة بك ، تأكد من أن لديك مساحة عمل نظيفة لطيفة لجعل جميع أعمال اللحام والبناء أسهل وأكثر سلاسة.

الخطوة 3: The Brain of the System- Teensy 3.2 ومحول OctoWS2811

"تحميل =" كسول"

هنا يأتي الجزء الأكثر إثارة للاهتمام. بعد تحميل الكود إلى المراهق ، قم بتوصيله بجهاز الكمبيوتر المحمول وافتح MadMapper. بعد تشغيل MadMapper وإدخال الرقم التسلسلي الخاص بك ، اتبع الخطوات التالية:

1. افتح مشروع جديد
2. انتقل إلى الأدوات -> التفضيلات
3. حدد DMXout -> ArtNet
4. إعداد أجهزة LED -> ثم يجب أن يظهر جهاز Teensy ، حدده
5. أضف ضوءًا جديدًا من الزاوية اليسرى السفلية "+"
6. قم بتغيير الإعدادات وفقًا لكيفية تكوين نظامك. اخترت أن أعطي كل خط LED كونًا حتى يمكن أن يكون لكل منهم قناة البداية 1 ويكون عدد القنوات أساسًا هو عدد البايت لديك لكل سطر (360 في حالتي ؛ 120 LEDs في خط X 3 ألوان "RGB" = 360). لكل سطر كان هناك ناتج مختلف. إذن الخط الخارج في ترتيب تصاعدي (من 0 إلى X). تضيف القناة الخارجة عدد البايتات الموجودة في القناة + جميع البايتات الأخرى التي حددتها. تضيف جميعها بحيث يمكن لـ ArtNet تعيين تلك البايتات لمصباح LED الصحيح. إذا كنت تستخدم وحدة تحكم DMX USB إضافية ، فتأكد من عدم نسيان القنوات التي ستستخدمها. حاول تخصيصه لكون مختلف عن الكون المستخدم.
7. انتقل إلى علامة Bulb ، وأنشئ أداة جديدة من خلال النقر على الشكل الموجود أسفل DMX + وأعد تسميته
8. انتقل لتحرير وكتابة مقدار LED الذي يجب تخصيصه لهذه القناة وترتيب الألوان (RGB أو GRB ، إلخ)
9. احفظ إعدادات التركيبات وقم بتعيينها لمصباح من القائمة الموجودة على اليسار
10. أضف جميع المصابيح التي ستستخدمها. تأكد من أنك تغير الأكوان وفقًا لذلك
11. اجمع كل التركيبات
12. قم بتغيير حجمها وأصلحها بالطريقة التي ستضعها بها في الحياة الواقعية
13. العب باستخدام البرنامج

البرنامج ممتع للغاية ولعب متعدد الاستخدامات مع إدخال الصوت وإضافة مقاطع فيديو وما إلى ذلك ، وهنا يأتي الجزء الإبداعي الخاص بك ؛)

الخطوة 13: قم بتجميع كل شيء وتشغيل الاختبار الأول

بعد اللعب مع MadMapper لفترة من الوقت ، حان الوقت لأخذ تركيبات LED وجهاز التحكم والكمبيوتر المحمول مع MadMapper والقيام بتجربة تشغيل في المكان. لم يكن لدي ما يكفي من الوقت لسوء الحظ لالتقاط العديد من الصور لهذه القطعة الأخيرة لأننا تأخرنا عن الجدول الزمني. لقد بدأت بوضع تركيبات LED على الأرض حيث تم توصيلها في المخطط بكابل CAT6 بطول متر واحد بين تركيبات متعرجة وكابل CAT6 بطول 5 أمتار بين التركيبات الجانبية. أخذت التركيبات الجانبية إشارة من وحدة التحكم عبر كبل CAT6 بطول 15 مترًا متصلًا مباشرة بمحول OctoWS2811 والمتعرج أيضًا. تم توصيل كبلات الطاقة أيضًا بمصدر الطاقة والتركيبات من خلال موصلات XT60. لا يهم أي جانب يزودك بالطاقة للتركيبات الخاصة بك (يسارًا أو يمينًا) ستتدفق الكهرباء عبر شريط LED طالما كان أقصر من 2.5 متر. قم بتوصيل مصدر الطاقة الخاص بك أولاً ثم كابل micro USB من Teensy إلى الكمبيوتر المحمول الخاص بك وافتح Madmapper. اختبر الأضواء وقم بتخطيطها وفقًا لذلك. بمجرد أن يعمل كل شيء ، قم بتركيب التركيبات على الخلية ومصدر الطاقة كما في الرسم التخطيطي. قم بتمرير جميع الكابلات فوق تركيبات الإضاءة لتجنب تعليق الكابلات والأيدي المتموجة من الراقصين الذين يلمسونهم. أنتهيت! تهانينا! الآن قم بإعداد بعض الأسئلة وستكون جاهزًا لإقامة حفلة مع نظام الإضاءة الجديد!

الخطوة 14: مشهد الموسيقى تحت الأرض في فلسطين

تم تصميم نظام الإضاءة هذا لحفلة UNION 2020 New Year. الاتحاد هيئة جماعية تجمع جهود الفنانين في بناء المشهد الموسيقي الإلكتروني في فلسطين. خلق قاعدة صلبة وشبكة مزدهرة للعقول المبدعة التي تشارك في بناء المشهد الموسيقي الإلكتروني الفلسطيني. الدفع نحو الأحداث الكبرى والتعاون الدولي من جميع أنحاء العالم وإنشاء مهرجانات موسيقية سنوية في فلسطين.

منذ عامين ، كان المشهد الموسيقي تحت الأرض في فلسطين ينمو بشكل كبير ، ولكن العثور على مكان كان دائمًا أمرًا مهمًا. لأنه ببساطة لم يكن هناك شيء. كانت الحفلات دائمًا صغيرة وكان يتم إجراؤها في المنازل أو الفنادق. ترى لماذا هذا غير منطقي ، ليس هناك حفلة تكنو في فندق 5 نجوم مع أشخاص يرتدون ملابس سوداء يذهبون إلى حفلة تكنو وآخرون يرتدون بدلات يذهبون إلى اجتماع. لذلك قررنا قبل عامين أن المكان الحقيقي مطلوب مع نظام الصوت المناسب ونظام الإضاءة والجمهور المناسب. لقد استخدمت بعضًا من معرفتي الأساسية بالأردوينو والإلكترونيات التي حصلت عليها على مدار السنوات من معسكر صيفي كنت أدرس فيه ومن الجامعة لبناء نظام الإضاءة. في الوقت الذي كنت لا أزال في الفصل الدراسي الأول لي من بكالوريوس الهندسة الكهربائية في برلين ، كان بعض الأساتذة لطفاء بما يكفي لمساعدتي عند الحاجة. بعد أسابيع من التصميم والبحث في النماذج الأولية والبرمجة ، صنعت نظام إضاءة أساسيًا باستخدام 10 أمتار من مصابيح LED القابلة للعنونة WS2812b الشهيرة و Arduino mega. لقد قمت ببرمجة Arduino بحلقة "Dumb" تستمر في التكرار دون المزامنة مع الموسيقى أو BPM. لم يكن لديه حتى السطوع أو التحكم في اللون ، كان هناك زر واحد فقط لتغيير التأثير. وكان هذا الإصدار 2.0 من نظام الإضاءة. يرجى ملاحظة أنني ما زلت طالب هندسة كهربائية ، لذا قد تكون هناك أي معلومات خاطئة أو معلومات مفقودة عن طريق الخطأ. يرجى إعلامي إذا رأيت أيًا من ذلك ، أو لديك سؤال أو تحسين ، أو تريد مشاركة تصميمك أو انتقاد أي شيء. سيتم إدراج هذه التعليمات ضمن مسابقة Make it Glow.

شاهد هذا الفيلم الوثائقي من غرفة الغلاية أو هذه المجموعة من مؤسسة النقد العربي السعودي لتتعرف أكثر على مشهد التقنية المزدهر في فلسطين.