تركيب سقف نجمة الألياف الضوئية التفاعلية للموسيقى: 11 خطوة (بالصور)

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

هل تريد قطعة من المجرة في منزلك؟ اكتشف كيف يتم صنعها أدناه!

لسنوات كان هذا المشروع حلمي وأخيراً انتهى. لقد استغرق الأمر بعض الوقت حتى تكتمل ، ولكن النتيجة النهائية كانت مرضية للغاية لدرجة أنني متأكد من أنها كانت تستحق العناء.

قليلا عن المشروع. لقد ذهبت مع هذا DIY الكامل ، والذي سمح لي بالحرية الإبداعية الكاملة. النتيجة - الأبراج الشمالية من حيث الحجم ، والتحكم الفردي في مجموعات النجوم مع جهاز التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء (السطوع واللون) ، والتفاعل مع الموسيقى ، وإضاءة الكهوف التي يمكن التحكم فيها بالكامل ، والأهم من ذلك - إمكانية ترقية أي شيء تقريبًا في هذا المشروع. لتحقيق كل ذلك اخترت Arduino كمنصة للمشروع لأن لدي بعض المعرفة بالبرمجة. بالنسبة للتفاعل الموسيقي ، قامت شريحة MSQ7EQ بالخدعة ، فهناك الكثير من الموارد عبر الإنترنت لذلك. للتواصل ، يتم استخدام NRF24L01 كثيرًا وكان لدي عدد قليل من قطع الغيار ، لذلك استخدمتها. للتحكم في عدد كبير من LEDs تعمل وحدة التحكم المؤازرة PCA9685 بشكل رائع. إذا كنت تفضل إصدارًا أرخص وأسهل من هذا المشروع ، يمكنك البحث عن مجموعات سقف النجوم على أمازون ، ولكن إذا قررت استخدام DIY الكامل مع هذا المشروع ، مثلي تمامًا ، فهذه المهارات مطلوبة: · بعض المعرفة في برمجة Arduino ؛ · تصميم الدوائر ومهارات اللحام. · كيفية العمل مع المكيفات.

سأل الكثير منكم عن سعر المشروع ، ومن الصعب بالنسبة لي أن أقدم رقمًا لأن لدي الكثير من المواد لذلك ويعتمد ذلك كثيرًا على مقدار ما قررت القيام به بنفسك ، وحجم المشروع ، إلخ ، ولكني أظن أنه بناءً على هذه العوامل ، يمكن أن يكون منخفضًا يصل إلى بضع مئات أو يصل إلى 1000 دولار. بينما كنت أعمل في نهاية كل أسبوع ، استغرق الأمر مني عامًا لإنهاء هذا المشروع.

الخطوة 1: التخطيط

أولاً ، يجب اتخاذ قرار إذا كان المرء يريد صنع الجزء الإلكتروني بنفسه أو شراء مجموعة. مطلوب بعض المعرفة في Arduino والإلكترونيات الأساسية لعمل الدوائر ، وهناك أيضًا فرصة أكبر لحدوث خطأ ما. يمكنك العثور على الكثير من خيارات الطقم في أمازون من خلال البحث عن "Fiber Optic Star Ceiling Kit" أو في أي مكان آخر ، هناك الكثير من الخيارات. ولكن إذا أراد شخص ما الحرية الإبداعية الكاملة والتحكم في المشروع ، فإن DIY الكامل هو وسيلة للذهاب.

الآن تم اتخاذ القرار بشأن الإلكترونيات ، يجب أن تفكر في هيكل السقف وحجم خريطة النجوم وعدد النجوم. ذهبت بسقف جبس معلق نموذجي للأسباب المذكورة سابقاً. نظرًا لأنه في حالتي كان من الصعب تثبيت الألياف البصرية (سقف منخفض) قررت أن أذهب بعدد منخفض نسبيًا من النجوم ~ 1200 ، لكن النتيجة النهائية لا تزال مذهلة ، لا نأسف هنا.

الآن حول اختيار نمط النجوم. أنا أعيش في نصف الكرة الشمالي ، لذلك اخترت جزءًا من السماء يكون مرئيًا بالفعل هنا. هناك الكثير من التطبيقات للحصول على صورة الأبراج ، لقد استخدمت Celestia كما هو الحال في "Star-Map" الشهير. بالطبع لا يجب أن يكون النمط واقعيًا وعلى نطاق واسع ، فلا تتردد في التمتع بحرية إبداعية كاملة هنا ، يمكنك العثور على الكثير من الأفكار الرائعة للأنماط عبر الإنترنت.

النجوم التي تم تمييزها بدوائر لونية مختلفة مخصصة للتمييز بين مجموعات النجوم ذات السطوع المتشابه إلى حد ما. لم أبذل الكثير من الجهد في هذا الجزء ، لذا فهو ليس دقيقًا للغاية..

الخطوة 2: المواد

الآن بعد أن تم التخطيط لكل شيء ، يمكن طلب المواد.

في هذا الجزء لن أدرج المواد اللازمة للسقف نفسه ، لأنه يعتمد على النظام المستخدم وعوامل أخرى. لقد استخدمت نظام السقف من كناوف. ينطبق الشيء نفسه على الأدوات ، لأن معظم الأدوات ستحتاج إلى تثبيت السقف. لتركيب النجوم والإلكترونيات ، ليست هناك حاجة إلى الكثير ، انظر القائمة أدناه. الكثير من الأجزاء التي اشتريتها من متاجر الإلكترونيات المحلية وأستخدمها في AliExpress ، نظرًا لأنها أرخص كثيرًا هناك والجودة جيدة في معظم الحالات.

قطع غيار للنجوم والالكترونيات:

· يعتمد مصدر الطاقة لشرائط LED على الطول ، وهناك بعض الموارد الجيدة حقًا على الإنترنت لاختيار مصدر طاقة شريط LED. في حالتي ، كان لديّ مصدر طاقة بتبديل 12 فولت / 30 أمبير / 350 واط لربما 15 مترًا من الشريط. كانت الشرائط 14.4W / م ، لذلك كان لدي الكثير للاحتياطي. · مزود الطاقة لثنائيات LED 3W. مرة أخرى ، يعتمد ذلك على عدد مصابيح LED المستخدمة ، ولكن في حالتي ، كان مصدر الطاقة 5V / 7A / 35W لـ 15 LEDs و Arduino نفسه. إذا قررت استخدام مصابيح RGB LED قياسية مقاس 5 مم ، فقد يكون مصدر الطاقة هذا أقل قوة وستكون الدائرة أبسط بكثير ، ولكن النجوم أقل سطوعًا.). يستخدم مصباح LED الفردي للتحكم في مجموعة واحدة من النجوم ، لذا تعتمد الكمية على عدد النجوم التي تريد التحكم فيها بشكل منفصل. · شرائط LED RGB 12 فولت. · الألياف الضوئية. خط الصيد لا يعمل. يعتمد المبلغ الذي تحتاجه على عدد النجوم / حجم السقف / مكان الدائرة. لقد استخدمت القليل من الألياف ذات السماكة المختلفة للحصول على تأثير أكبر. · ألواح PCA9685. مع لوحة واحدة يمكن التحكم في 5 ثنائيات RGB LED. · 2x Arduino Uno / Mega. · 2x NRF24L01. · كابل USB لتشغيل Arduino. · IRL540N logic mosfets ، تعتمد الكمية على عدد شرائط LED المستخدمة. 1 جهاز كمبيوتر للون واحد من شريط LED واحد. ضع في اعتبارك أن حد طول الشريط هو حوالي 5 أمتار ، وإذا كنت بحاجة إلى المزيد ، فستحتاج إلى شرائط منفصلة. هناك أيضا حلول لربط الشرائط الطويلة ، اسأل أو جوجل إذا لزم الأمر. · 2N2222 الترانزستورات (أو NPNs أخرى). هناك حاجة إلى ترانزستور منفصل لكل لون 3W LED. في حالتي 15x3. · المقاومات: 2W 10R / 2W 6R8 / 2W 6R8 لـ RG B لكل 3W LED على التوالي. 5-10k للانسحاب ، يمكن أن يكون 0.25 واط. · 10 مكثفات uF لفصل NRF24L01. · نوع من ألواح الألومنيوم للتثبيت والتبريد 3W LED. · ثنائي الفينيل متعدد الكلور للدوائر. · لوح الاختبار. · بعض البراغي العشوائية ، والخشب الرقائقي وشريط لاصق وأشياء أخرى تجدها في ورشة العمل النموذجية الخاصة بك. · الكثير من الأسلاك بسماكات مختلفة. بالنسبة لإشارة PWM ، يمكن استخدام أسلاك اللوح البسيط ، ولا يتدفق الكثير من الأمبير عبر هذه الأسلاك ، ولكن بالنسبة لشرائط LED ، يجب حساب سماكة شرائط LED اعتمادًا على المسافة من شريط LED إلى الدائرة ، كما هو الحال بالنسبة لمصابيح LED 3W.

أجزاء صندوق التحكم عن بعد ومحلل الطيف:

· 1x MSGEQ7 ؛ · المقاومات: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω. · المكثفات: 1x 33 pF / 1x 0.01 µF / 1x 0.1 µF. · معجون حراري لوحدات المعالجة المركزية. · جهاز تحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء وصمام ثنائي. · A الكثير من أسلاك اللوح أو أي أسلاك رفيعة لديك. · ثنائي الفينيل متعدد الكلور صغير. لقد استخدمت PROTO SHIELD. · حافظة صغيرة لـ Arduino UNO والدائرة. لقد استخدمت صندوق قطع ليزر صغير. · هناك أجزاء أخرى مشتركة مع الدائرة الرئيسية. يتم تضمين الكمية في قائمة الدوائر الرئيسية.

أدوات التثبيت النجمي وإنشاء الدائرة:

· غراء نقي لا يذيب الألياف البصرية. لقد استخدمت غراء الورق الأساسي. · معدات اللحام. · المتر المتعدد مفيد لهذا المشروع. · مفك البراغي. · كماشة. · الخرامه أو شيء مشابه (لقد استخدمت سلكًا فولاذيًا) لعمل ثقوب في السقف. يجب أن تكون نفس سماكة الألياف البصرية.

الخطوة الثالثة: تركيب السقف

لن أخوض في التفاصيل في هذه الخطوة ، فهناك الكثير من المواد حول كيفية تثبيت السقف المعلق ولست خبيرًا في هذا الموضوع. النهج الذي اخترته أكثر تعقيدًا من نهج لوحة النجوم التي يختارها كثير من الناس. ولكن بهذه الطريقة ، لدينا سقف معلق عالي الجودة يبدو طبيعيًا تمامًا في ضوء النهار ، بدون ألواح ، لا شيء.

بالنسبة للإلكترونيات قررت إضافة فتحة صيانة في جزء غير مرئي من السقف الجبسي.

يتم تطبيق الحشو والتهيئة في هذه الخطوة ، ولكن يتم الطلاء عند تثبيت الألياف.

الخطوة الرابعة: تركيب الألياف البصرية

استغرق هذا الجزء أكثر مما كان متوقعًا … بعد الكثير من الارتجال ، توصلنا إلى أن أفضل طريقة في حالتنا لاستخدام الألياف البصرية هي استخدام عمود الصيد وحلقة خط الصيد ، انظر رسوماتي الفنية الرائعة للحصول على شرح. الآن بعد أن نظرت إلى هذه الفكرة تبدو سخيفة ، لكن من لا يحب بعض التحدي.

ملاحظات قليلة:

· أوصي بغراء الألياف في ثقوبهم ، حتى تظل ثابتة في مكانها بالتأكيد. يجب أن يكون الصمغ واضحًا ولا يتفاعل مع مادة الألياف. لقد استخدمت غراء الورق الأساسي.

· لا حاجة للحفر. الثقوب في الجبس يمكن طعن السقف ببساطة بمخرز أو أي شيء مشابه ، فقط تأكد من مطابقة قطر الألياف البصرية.

· لإيجاد مواضع دقيقة لنجوم معينة على السقف استخدمت شريط قياس المدرسة القديمة.. ذلك. لم تكن دقيقة بنسبة 100٪ ، لكنها قريبة جدًا. كان السقف كبيرًا جدًا بحيث لا يمكن طباعة خريطة النجوم بمقياس.

الخطوة 5: إنهاء السقف: الطلاء

لقد قمنا بطلاء الألياف الضوئية بحيث لا تكون مرئية عندما لا تكون قيد الاستعمال. وبهذه الطريقة يبدو أنك سقف معلق نموذجي. لقد رسمنا على طبقتين وسطوع الألياف متماثل تقريبًا.

الخطوة 6: عمل اختبار الدائرة

الدائرة نفسها ليست معقدة إلى هذا الحد وعملت معي على الفور ، ولكن من الجيد دائمًا اختبارها قبل التثبيت وهناك الكثير من اللحام في هذه الدائرة ، لذلك هناك خطر هناك. أيضًا ، من الذكاء أن يكون لديك نسخة تجريبية من الدائرة للتحديثات المستقبلية ، لأنني متأكد من أن لا أحد يريد ماس كهربائى شيء استغرق أيامًا لتثبيته في السقف.

بالنسبة للإصدار التجريبي ، أعني لوحة واحدة أو اثنتين من لوحات PCA9685 و NRF24L01 وإمدادات الطاقة المتصلة بـ Arduino. يمكن أن يكون كل شيء على ألواح التجارب. الأمر نفسه ينطبق على الدائرة البعيدة للأشعة تحت الحمراء ، ما عليك سوى إضافة أشياء إلى اللوح ، ومعرفة ما إذا كانت تعمل. أيضًا ، أود أن أقترح لحام عدد قليل من مصابيح LED 3W للاختبار.

الخطوة 7: كود اردوينو

للمكتبات والروابط المفيدة الأخرى ، انظر إلى قسم "معلومات مفيدة". لشرح الكود ، انظر إلى التعليقات في الكود.

لإنشاء هذا الرمز ، استخدمت الكثير من الموارد ، بعضها مدرج في قسم "معلومات مفيدة" ، ولكن منذ أن انتهيت من هذا المشروع منذ أكثر من عام ، بحلول الوقت الذي قررت فيه كتابة التعليمات ، لم أتمكن من العثور على جميع الموارد وبعض الروابط التي حفظتها ، للأسف لم تعد تعمل. لذلك إذا احتاج أي شخص إلى أي مساعدة بخصوص الرمز ، فأعلمني بذلك في التعليقات ، فسأبذل قصارى جهدي.

في الكود ، ستجد وظيفة معقدة نوعًا ما لوميض LED. لجعلها تبدو أكثر متعة ، استخدمت برنامجًا تعليميًا للتنفس أدى: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/ عيون الإنسان لا ترى الضوء بطريقة خطية ، لذلك إذا كنت تستخدم زيادة خطية في سطوع LED ، فلن تبدو طبيعية جدًا.

الخطوة 8: الأسلاك وشرائط LED

حان الآن وقت التوصيل النهائي! إذا تم اختبار كل شيء وعمله فلن يكون صعبًا للغاية ، فقط الكثير من اللحام لأجزاء متطابقة. لإصلاح الدائرة ، استخدمت الخشب الرقائقي في حجم فتحة الصيانة ، لذلك إذا كانت هناك حاجة ، يمكنني بسهولة إزالة الدائرة بأكملها من السقف. لقد وضعت الألياف في أنابيب سباكة بلاستيكية صغيرة ، بحجم 3W LED تقريبًا ، ثم قمت بحفر الثقوب بنفس الحجم في الخشب الرقائقي وأدخلت هذه الأنابيب في الخشب الرقائقي. من خلال القيام بذلك ، يمكنني بسهولة إزالة الألياف من مصابيح LED عند الحاجة ، انظر الصور المرفقة.

بالنسبة لشرائط LED ، أقترح لصقها على مقاطع الألمنيوم للتبريد ، لأن هذه الشرائط تصبح ساخنة جدًا.

الخطوة 9: استكشاف الأخطاء وإصلاحها والضبط الدقيق

لقد اختبرت الدائرة ، ولكن الآن بعد أن تم تثبيتها ، فإنها لا تعمل.. أو أن شيئًا ما لا يعمل كما ينبغي. ربما يكون هذا هو اللحام الخاص بك لأنه إذا نجح في دائرة الاختبار ، فلا يوجد سبب لعدم عمله الآن مع استثناءات قليلة. آمل ألا يكون هذا هو الحال بالنسبة لك ، لكنني سأشارك مشكلة واحدة معي كمثال.

عندما كنت أقوم بتعتيم شرائط LED إلى أدنى قيمة ، ستتوقف الشرائط عن العمل أو تبدأ في الوميض. بعد بحث طويل واستكشاف الأخطاء وإصلاحها ، اكتشفت أن المشكلة كانت بطيئة التبديل IRL540 وكانت الحلول بسيطة لتقليل تردد PWM للوحات PCA إلى 50 هرتز. لقد حلت المشكلة في الغالب ، والآن فقط في القيم السفلية يمكنني رؤية الخفقان أو المشاكل ، لكن لا يهم لأنني لا أستخدم مثل هذه القيم المنخفضة. عادت هذه المشكلة إلي عندما قررت تصوير السقف لأنه مع هذا التردد المنخفض يمكنك رؤية الخفقان في الكاميرات ، إنه مثل تصوير التلفزيون تمامًا. لحل هذه المشكلة ، صنعت دائرة توصيل صغيرة باستخدام ترانزستورات 2N2222 بدلاً من IRL540 ، فقط لإجراء التصوير. مع هذه الترانزستورات ، تم حل المشكلة ومنذ أن كنت أصور بقيم PWM منخفضة نسبيًا ، يمكن لـ 2N2222s التعامل مع الطاقة. إذا كان لدى شخص ما نفس المشكلة ، فلا تتردد في تكييف دائرة Totem - Pole ، فمن المفترض أن تساعد في حل هذه المشكلة.

الآن بعد أن أتمنى أن يكون كل شيء في مكانه ويعمل ، يمكننا ضبط سطوع النجوم والتفاعل مع الموسيقى وأنماط تلاشي النجوم وأي شيء آخر.

الخطوة العاشرة: معلومات وروابط مفيدة

لكتابة الكود وإنشاء الدائرة ، استخدمت الكثير من الموارد ، معظمها مدرج هنا ، لكن منذ أن انتهيت من هذا المشروع منذ بعض الوقت ، بحلول الوقت الذي قررت فيه مشاركته ، لم أتمكن من العثور على جميع الموارد وبعض الروابط التي حفظتها ، للأسف لم تعد تعمل. لذلك إذا احتاج أي شخص إلى أي مساعدة في الكود أو المشروع نفسه بشكل عام ، فأخبرني بذلك في التعليقات ، وسأبذل قصارى جهدي.

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…

جهاز التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

الخطوة 11: الترقيات

سيكون من الرائع إنشاء تطبيق للتحكم في السقف ، ربما باستخدام OpenHAB على Raspberry PI ، حيث يمكن التحكم بسهولة في PCA9685 من خلال RPi.

إذا تم استخدام OpenHab أو بديل ، فمن الممكن توصيل السقف بنظام المنزل الذكي.

الجائزة الأولى في مسابقة Arduino 2020