Feuer, Musik und Lichter synchronisieren - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Wir alle wissen, dass Elektronik für viele wichtige Aufgaben in Krankenhäusern, Schulen und Fabriken verwendet wird. Warum nicht auch ein bisschen Spaß mit ihnen haben?

In diesem Instructable mache ich Ausbrüche von Feuer und Lichtern (LEDs), die auf Musik reagieren, um Musik ein wenig mehr Spaß an einer Erfahrung zu machen.

Wir werden Isopropylalkohol als Hauptbestandteil eines Desinfektionsmittels verwenden, das sehr schnell verdampft und im Vergleich zu anderen Kraftstoffen keinen so starken Geruch hinterlässt und die Luft nach nur ein oder zwei Minuten frei von Rückständen ist.

Die Servos betätigen eine mit Isopropyl gefüllte Sprühflasche, um einen Feuer- / Flammenstoß zu erzeugen, der durch eine Injektionsspritze ausgelöst wird, aus der Butanfluss austritt.

Schritt 1: Benötigte Materialien

Sammeln Sie einige Servos, LED-Streifen und andere Elektronik, um mit diesem Build zu beginnen, um genau zu sein, alle benötigten Komponenten sind

1. MG995 180-Grad-Servos * 8

2. Arduino-Nano * 1

3, Stm32

4. Sprühflaschen * 4

5. Holzstreifen

6. Rundes/rechteckiges Sperrholz

7. Metallstangen zur Unterstützung

8. Aquarienrohre

9. Steckbrett

10. PCA9685 Servotreiber

11. Perfboard

12. Stecker-auf-Stecker-Header-Drähte

13. Breadboard-Netzteil

14. 5 Ampere Stromversorgung 5-12 Volt

15. Injektionsspritzen

16. IRFZ44N-Mosfet * 3

17. Angelfaden

18. DRV8825

19. NEMA 17 Schrittmotor

Schritt 2: Servos

Lassen Sie uns zustimmen, dass das Servo die Hauptkomponente des Projekts ist, da es das Feuern auslöst oder Feuerstöße erzeugt. Um einen MG995 Servo zu verwenden Das Einstecken in ein Arduino funktioniert im Allgemeinen. Sie finden zahlreiche Referenzen zur Steuerung eines Servos mit Arduino. Wir werden zusätzlich zu den Servos einen PCA9685-Servotreiber verwenden, um die Steuerung einfacher, schneller und effizienter zu machen.

Da zwei Servos eine Flasche betätigen, ist es effizienter, beide gleichzeitig mit dem gleichen Steuer-/PWM-Signal (Pulsweitenmodulation) zu steuern, daher stellt dies ein Problem dar, dass sich beide gleichzeitig im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn drehen. Um dies zu überwinden, müssen wir alle Servos auf der rechten Seite ändern.

Dies kann durch Öffnen des Servos und Vertauschen der Drähte, die zu seinem Motor führen, und der äußersten linken und rechten Anschlüsse des Potentiometers erfolgen. Dadurch wird das Servo dazu gebracht, sich bei einem gegebenen Signal gegen den Uhrzeigersinn im Uhrzeigersinn zu bewegen und umgekehrt.

Jetzt drehen sich beide Servos für eine bestimmte Flasche im Uhrzeigersinn und das andere gegen den Uhrzeigersinn, um durch eine starke Angelschnur auf den Abzug der Sprühflasche zu drücken.

Schritt 3: Montage der Servos

Die Servos müssen nach erfolgreicher Modifikation (4 von 8) nun montiert werden. Ich fand es einfach, Löcher mit einer Bohrmaschine mit einem angebrachten Kreissägenbohrer zu schneiden. Die Servokante beträgt ca. 2 cm, daher ist das Schneiden mit einem Kreissägenbohrer am effizientesten. Stellen Sie sicher, dass zwischen jedem Servo ein Abstand von 8-10 cm vorhanden ist, um das Einfädeln, Auslösen und Platzieren der Flasche zu erleichtern. Nun, nach dem Schneiden der Löcher fand ich es am besten, die Oberseite des Servos mit einem guten Klebepistolen-Tupfer zu kleben und die Kante des Servos in die Schnittkante zu schieben. Dieser Schneid- und Montageprozess ist ein bisschen abhängig / Trial-and-Error-Prozess.

Das gelbe Papier markiert die Stellen, an denen die Löcher geschnitten werden müssen, damit die Kanten des Servos hineingleiten. Das gebohrte Ganze kann mit einem gewöhnlichen kleinen Bohrer glatter gemacht werden.

Schritt 4: Provisorisches Perf Board Servo Shield

Die Herstellung dieser Servoabschirmung erleichtert die Verdrahtung und Stromversorgung erheblich und ist auch leicht zu beheben.

Nehmen Sie acht Sätze von 3 Kopfstiften und löten Sie sie auf einer kleinen Perf-Platine, um sicherzustellen, dass dazwischen der gleiche Abstand bleibt. Schließen Sie die Spannung und Masse durch Drähte oder kleine Metallstifte für die gesamten Acht Servos kurz. Kürzen Sie 2-2-2-2 Sätze der PWM-Pins so, dass die ersten 2 Servos das gleiche PWM-Signal erhalten, die nächsten beiden und so weiter.

Die Herstellung dieses Perfboards ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung, denn obwohl der PCA9685-Servotreiber hervorragende IO zum Anschließen der Servos bietet, ist der Treiber auf 5 V begrenzt und hat angeblich Strombeschränkungen. Um dies zu überwinden, ist dieses Perfboard-Shield / PCB eine sehr gute Option. Der andere Grund ist auch, dass die Servos in diesem Projekt mit ihrer maximalen Spannungskapazität für ein höheres Drehmoment und ein sauberes Pressen der Sprühflasche arbeiten, daher werden wir 8V durch dieses provisorische Servoschild bereitstellen. Fügen Sie auch einen männlichen Header-Draht zum ersten Satz von Servos hinzu und so weiter, um ihn später mit dem Treiber zu verbinden.

Schritt 5: Die Butanflamme

Zum Anzünden des Isopropyl ist eine kleine Flamme direkt vor der Flasche notwendig. Ich habe versucht, mit Nichrom zu experimentieren, um den Alkohol auszulösen, aber es funktioniert leider nicht und selbst wenn, gab es Probleme, die ich damit hatte. Um mit der Butan-Idee fortzufahren, brauchen wir vier kleine Spritzen und Aquarienrohre. Verbinden Sie alle vier durch spezielle Adapter / Rohrfittings zu einem einzigen Rohr. Der verbleibende Teil hält jetzt das Butan so, dass Gas in die Spritzen strömt. Um dies zu erreichen, habe ich eine Holzkiste / ein Gehäuse hergestellt, damit ein Schrittmotor mit einer Gewindeschraube / -stange gegen das Butan drücken und das Gas fließen lassen kann.

Schneiden Sie zwei Sperrholzplatten in der Größe des 1,25-fachen der Größe Ihrer Butandose. Das zusätzliche Holz unten ist für den Schrittmotor und die Stange, die gegen die Dose drückt. Nehmen Sie zwei kleine Sperrholzplatten mit dem Durchmesser der Butandose und bohren / nageln Sie sie so, dass die Butandose genau zwischen die zuvor entnommenen Sperrholzplatten passt. Für den unteren Teil der Dose fand ich es am besten, ein quadratisches / rechteckiges Stück Sperrholz in der Größe der Basis des Butans zu nehmen. Bohren Sie ein zentriertes Loch und versiegeln / silikonieren Sie eine Mutter, so dass eine Gewindestange hindurchgeht. Schieben Sie die Butandose in die Baugruppe und setzen Sie ein Acryloberteil mit einer zentrierten Lochbohrung ein, damit die Düse der Butandose vorbeikommt / berührt. Schieben Sie eine Spritze oder ähnliches in den oberen Teil des Acryls, damit das Gas aus der Spritze austritt, wenn die Dose dagegen drückt. Verbinden Sie dies mit den vier Rohren, die zu den vier verschiedenen Spritzen führen, die vor den Flaschen platziert werden. Verwenden Sie für den unteren Teil des Gehäuses Schrauben, die durch Federn hindurchgehen und es mit der Holzbaugruppe verbinden, so dass beim Anziehen der Schraube durch den Stepper das Gehäuse zum Stepper geht und das Pressen der Butandose erleichtert wird.

Ihre Montage hier für die Butandose ist erledigt.

Jetzt müssen wir die Rohre durch das Sperrholz bringen, das die Servos hält. Bohren Sie einfach Löcher in der Größe des Radius der Aquarienrohre, bringen Sie sie sauber durch und verbinden Sie die Spritzen. Fädeln Sie auch die Angelschnur von den Servos die Flasche hinauf und hinunter zum anderen Servo, so dass beim Betätigen der Servos die Flasche gedrückt wird. Damit die Angelschnur nicht gelegentlich abrutscht, können Sie kleine Rillen in den Pressteil der Sprühflasche schneiden.

Schritt 6: Lichter

Um jedes Projekt optisch ansprechend zu gestalten, sind ansprechende Lichter ein entscheidender Teil. Nehmen Sie Streifen von RGB-LEDs und schneiden Sie 4 Streifen von 9 LEDs ab, die sich um die Flaschen mit dem Isopropyl wickeln, um den beabsichtigten Effekt zu erzielen. Verdrahten Sie sie in Reihe und bringen Sie die letzten Drähte heraus. Sie haben Rot, Grün und Blau und eine positive Leitung dabei. Sie schalten sich ein, wenn Sie dem Pluskabel 12 V zur Verfügung stellen und die gewünschte Farbe erden. Erdung Zwei Farben gleichzeitig führen zu einer anderen Farbe, die über eine Farbkarte im Internet überall referenziert werden kann.

Das Ein- und Ausschalten mit einem Arduino / STM32 wird schwierig, da der Arduino / STM32-Mikrocontroller 12 Volt nicht ein- und ausschalten kann. Wir werden hier also 3 IRFZ44N Mosfets verwenden, um die Leds entsprechend der Musik ein- und auszuschalten. Nehmen Sie den Mosfet und verdrahten Sie den mittleren Anschluss mit der entsprechenden Farbe und seinen äußersten rechten Anschluss in Richtung Masse und seinen linken Anschluss an den Mikrocontroller. Wiederholen Sie dies auch für die anderen beiden Farben.

Es ist immer eine gute Idee, sie einmal mit einer einfachen Arduino-Blink-Skizze zu testen. Ändern Sie einfach die Pin-Nummer in der Blink-Skizze zu der, die Sie mit dem Mosfet verbunden haben.

Kleben Sie die RGB-LEDs in einer kreisförmigen Formation, indem Sie die Sprühflasche als Vertiefung halten. Ich schlage vor, eine enge Umhüllung um die Flasche und Heißkleber auf die Holzbasis / Sperrholz. Dies macht auch einen Punkt, damit sich die Flaschen nicht bewegen oder fallen, wenn der Faden das Drücken auf die Flasche auslöst.

Schritt 7: Elektronik und Verkabelung

Die Verkabelung ist ziemlich einfach. Ich habe unten auch einen Schaltplan als Referenz beigefügt. Grundsätzlich werden PWM-Drähte vom Servotreiber an die 8 Servomotoren angeschlossen, von denen 4 umgekehrt sind. Ich habe ein Arduino und ein STM32 als Mikrocontroller verwendet. Das Arduino dient zur Steuerung des Sprühens und das STM32 zur Steuerung der Lichter. Ich habe einen STM32 verwendet, damit die Farbzuordnungen für bestimmte Musik besser sind, da ein STM32 bessere Spezifikationen hat und bessere Fourier-Transformationen ausführen kann, was zu einem besseren Licht führt. Die Verwendung eines Arduino würde ebenfalls kein Problem darstellen, könnte aber im Vergleich zur Verwendung eines stm32, das bessere Berechnungen durchführen kann, ein wenig schlecht aussehen.

Schritt 8: Code

Wie bei jedem Teil eines Projekts mit einem Mikrocontroller ist der Code der wichtigste Teil. Unten ist der Code für dieses Projekt angegeben. Fühlen Sie sich frei zu optimieren oder Änderungen an Ihre Bedürfnisse anzupassen. Die dem Code entsprechenden Pin-Nummern sind im Code selbst erwähnt.

Der Sprüh-Code ist im Grunde ein Arduino, der von einem Computer programmiert wird, um ein Spray auszulösen, wenn etwas in den seriellen Monitor des Arduino eingegeben wird. Wir haben Kombinationen von ''a'' - ''p'' wobei ''a'' löst einen Sprühstoß/ Feuerstoß aus und ''o'' löst alle vier Flaschen zum Sprühen aus, ''p'' ist eine Verzögerung von 500 Sekunden. Die Bursts können gesteuert werden, indem eine Folge dieser Zeichen im seriellen Monitor (kontinuierlich) eingegeben wird.

Der andere Code ist für das Umschalten der LEDs durch den STM32. Es führt Fourier-Transformationen durch, um auf eine bestimmte Musik zu reagieren und den beabsichtigten schönen Farbwechseleffekt zu erzeugen.

Der letzte Code ist für den Butan-Schrittmotor, der den DRV 8825-Schritttreiber verwendet, um eine Schraube zu drehen, die gegen die Dose drückt, um das Gas einzuschalten. Sie können die Schraube / den Koppler jedoch auch manuell drehen, um die Dose gegen das obere Acryl zu drücken, wodurch das Gas zu den vor den Flaschen platzierten Spritzen ausgelöst / geöffnet wird.

Schritt 9: Erfolg

Unser Projekt ist endlich fertig.

Anbei ist das Video, das seine Demonstration zeigt:)

Schritt 10: Tipps, Tricks und Vorschläge

Achtung: Da dieses Projekt tatsächliches Feuer sowohl als Haupteffekt als auch Butan beinhaltet, seien Sie bitte vorsichtig. Isopropylalkohol ist ebenfalls eine gefährliche Chemikalie und muss mit Vorsicht behandelt werden.

1. Dieses Projekt reagiert zwar auf das Feuer, ist jedoch nicht vollständig automatisiert, da eine Person Eingaben in einen seriellen Monitor geben muss, um die Flammen tatsächlich auszulösen. Dies kann leicht mit einem Python / einem beliebigen Algorithmus verbessert werden, der einen ganzen Song von der Eingabe ''a'' bis ''p'' abbilden und dem Arduino präsentieren kann, um ihn zu automatisieren.

2. Fügen Sie ein Kapton-Heizband zu den Flaschen mit dem Isopropyl hinzu, um ein Erhitzen der Flaschenverschlüsse / eine Beschädigung des Sprays der Flasche zu vermeiden.

3. Ein gewisser Sicherheitssensor kann dem gesamten Build hinzugefügt werden, wie der HC-SR04 oder der Näherungssensor, um den Gasfluss und den Sprühvorgang zu stoppen, wenn eine Person in der Nähe des Projekts steht und es gefährlich ist, eine Flamme auszulösen.

4. Die verwendeten Netzteile können mit Buck- oder Boost-Wandlern minimiert werden, um 8V (5A) (für die Servos), 23-40V (für den Schrittmotor), 5V (für den Arduino und den Stm32) und 12V (Für die Lichter).

5. Ich habe keine Schaltpläne des Schrittmotors oder des DRV8825 vorgestellt, da es sich um einen ziemlich einfachen Treiber handelt, der den Motor antreibt, und es gibt auch zahlreiche Ressourcen im Internet, um ihn mit dem Schrittmotor und einem Mikrocontroller zu verbinden. Obwohl ich den entsprechenden Code angegeben habe, habe ich zwei Knöpfe verwendet, um die Drehung des Schrittmotors im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn so zu steuern, dass das Drücken des Knopfes im Uhrzeigersinn die Schraube gegen die Dose drückt und das Drücken des Knopfes gegen den Uhrzeigersinn die Dose im Gehäuse senkt, so dass Gas wird reduziert/ Cutoff.

6. Stellen Sie eine ordnungsgemäße Erdung des Netzteils sicher, um unbeabsichtigte Ausgänge und Schluckauf im Build zu vermeiden. Sie können auch eine Platine entwerfen, um die Mikrocontroller und die Elektronik zu montieren, um es einfacher zu machen.

7. Dieses Projekt kann auch als Desinfektionsmittelspender verwendet werden, da die Flaschen Isopropyl enthalten, das eine gute Hygiene bietet.

8. Das Feuer muss tatsächlich mit einem Feuerzeug entzündet werden, um dies zu vermeiden, können wir Nichrom-Draht verwenden, um den Zündvorgang noch einfacher zu machen und den Computer / Mikrocontroller zu bedienen.