Music Reactive Fiber Optic Star Deckeninstallation - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

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Jahrelang war es mein Traumprojekt und endlich ist es fertig. Es hat einige Zeit gedauert, aber das Endergebnis war so zufriedenstellend, dass es sich sicher gelohnt hat.

Ein bisschen über das Projekt. Ich habe damit volles DIY gemacht, was mir volle kreative Freiheit ermöglichte. Das Ergebnis - maßstabsgetreue nördliche Himmelskonstellationen, individuelle Steuerung von Sternhaufen mit IR-Fernbedienung (Helligkeit und Farbe), Reaktivität auf Musik, vollständig steuerbare Buchtenbeleuchtung und vor allem - Möglichkeit, so ziemlich alles in diesem Projekt aufzurüsten. Um das alles zu erreichen, habe ich Arduino als Plattform für das Projekt gewählt, da ich einige Programmierkenntnisse habe. Für die Musikreaktivität hat der MSQ7EQ-Chip den Trick gemacht, es gibt viele Online-Ressourcen dafür. Für die Kommunikation wird NRF24L01 viel verwendet und ich hatte ein paar Ersatzteile, also habe ich sie verwendet. Zum Ansteuern einer großen Anzahl von LEDs eignet sich der Servocontroller PCA9685 hervorragend. Wenn Sie eine billigere und einfachere Version dieses Projekts bevorzugen, können Sie bei Amazon nach Star-Deckenkits suchen, aber wenn Sie sich wie ich für ein komplettes DIY-Projekt entscheiden, sind diese Fähigkeiten erforderlich: · Einige Kenntnisse in der Arduino-Programmierung; · Schaltungsdesign und Lötkenntnisse; · Wie man mit AC arbeitet.

Viele von Ihnen fragten nach dem Preis des Projekts. Es ist schwer für mich, eine Zahl zu nennen, da ich viele Materialien dafür hatte und es hängt stark davon ab, wie viel Sie sich entscheiden, es selbst zu machen, Größe des Projekts, usw., aber ich schätze, abhängig von diesen Faktoren kann es so niedrig wie ein paar hundert oder so hoch wie 1000 $ sein. Während ich jedes zweite Wochenende arbeitete, brauchte ich ein ganzes Jahr, um dieses Projekt abzuschließen.

Schritt 1: Planung

Zunächst sollte eine Entscheidung getroffen werden, ob man das elektronische Teil selbst herstellen oder einen Bausatz kaufen möchte. Einige Kenntnisse in Arduino und grundlegender Elektronik sind erforderlich, um die Schaltungen zu erstellen, außerdem besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass etwas schief geht. Sie können viele Kit-Optionen bei Amazon finden, indem Sie nach "Fiber Optic Star Ceiling Kit" oder anderswo suchen, es gibt viele Optionen. Aber wenn jemand volle kreative Freiheit und Kontrolle über das Projekt haben möchte, dann ist vollständiges Heimwerken der richtige Weg.

Nachdem Sie sich nun für die Elektronik entschieden haben, sollten Sie über die Deckenstruktur, die Größe der Sternenkarte und die Anzahl der Sterne nachdenken. Ich ging aus den oben genannten Gründen mit einer typischen hängenden Gipsdecke. Da es in meinem Fall schwierig war, Glasfasern zu installieren (niedrige Decke), entschied ich mich für eine relativ geringe Anzahl von Sternen ~ 1200, aber das Endergebnis ist immer noch erstaunlich, ich bereue es hier nicht.

Nun zur Auswahl des Sternenmusters. Ich lebe auf der Nordhalbkugel, also habe ich einen Teil des Himmels gewählt, der hier tatsächlich sichtbar ist. Es gibt viele Apps, um das Bild von Konstellationen zu erhalten, ich habe Celestia wie in der berühmten "Star-Map" instructable verwendet. Natürlich müssen Muster nicht realistisch und maßstabsgetreu sein, genießen Sie hier die volle kreative Freiheit, online finden Sie viele tolle Ideen für Muster.

Sterne, die mit unterschiedlichen Farbkreisen markiert sind, dienen zur Unterscheidung von Sternhaufen mit etwas ähnlicher Helligkeit. Ich habe mir nicht viel Mühe in diesen Teil gesteckt, daher ist er nicht sehr genau..

Schritt 2: Materialien

Nachdem nun alles geplant ist, können Materialien bestellt werden.

In diesem Teil werde ich keine Materialien auflisten, die für die Decke selbst benötigt werden, da dies vom verwendeten System und anderen Faktoren abhängt. Ich habe Deckensystem von Knauf verwendet. Gleiches gilt für Werkzeuge, denn die meisten Werkzeuge, die Sie benötigen, um die Decke zu installieren. Für den Einbau von Sternen und Elektronik wird nicht viel benötigt, siehe Liste unten. Viele der Teile habe ich in lokalen Elektronikgeschäften gekauft und ruhen bei AliExpress, da es dort so viel billiger ist und die Qualität in den meisten Fällen in Ordnung ist.

Teile für Sterne und Elektronik:

· Die Stromversorgung für LED-Streifen hängt von der Länge ab. Es gibt einige wirklich gute Online-Ressourcen speziell für die Auswahl der Stromversorgung für LED-Streifen. In meinem Fall hatte ich 12V / 30A / 350W Schaltnetzteil für vielleicht 15 Meter Streifen. Streifen waren 14,4W/m, also hatte ich viel Reserve.· Netzteil für 3W LED-Dioden. Auch hier hängt es davon ab, wie viele LEDs verwendet werden, aber in meinem Fall war die Stromversorgung 5V / 7A / 35W für 15 LEDs und Arduino selbst. Wenn Sie sich für 5-mm-Standard-RGB-LEDs entscheiden, kann dieses Netzteil deutlich weniger leistungsstark sein und die Schaltung ist viel einfacher, aber die Sterne weniger hell. · Common Anode 3W RGB-LEDs mit Kühlkörper (oder Ihre typischen 5-mm-LEDs, wenn weniger Helligkeit akzeptabel ist). Eine einzelne LED dient zur Steuerung eines Sternhaufens, daher hängt die Anzahl davon ab, wie viele Sterne Sie separat steuern möchten. · 12V RGB-LED-Streifen.· Faseroptik. Angelschnur funktioniert nicht. Wie viel Sie benötigen, hängt von der Anzahl der Sterne / der Größe der Decke / der Position der Schaltung ab. Ich habe einige Fasern mit unterschiedlicher Dicke verwendet, um eine größere Wirkung zu erzielen.· PCA9685-Platinen. Mit Einzelplatine können 5 RGB-LED-Dioden angesteuert werden.· 2x Arduino Uno/Mega.· 2x NRF24L01.· USB-Kabel zur Stromversorgung von Arduino.· IRL540N Logik-Mosfets, Anzahl abhängig von der Anzahl der verwendeten LED-Streifen. 1 Stück ist für eine einzelne Farbe eines einzelnen LED-Streifens. Denken Sie daran, dass die Streifenlänge bei ~ 5 Metern liegt. Wenn Sie mehr benötigen, benötigen Sie separate Streifen. Es gibt auch Problemumgehungen für das Anschließen langer Streifen, fragen Sie nach oder googeln Sie bei Bedarf. · 2N2222-Transistoren (oder andere NPNs). Für jede 3W LED-Farbe wird ein separater Transistor benötigt. In meinem Fall 15x3.· Widerstände: 2W 10R/2W 6R8/2W 6R8 für R G B jeder 3W LED bzw. 5-10k für Pulldown, kann 0,25W sein.· 10 uF Kondensatoren für NRF24L01 Entkopplung.· Eine Art Aluminiumplatte zur 3W LED Befestigung und Kühlung.· Leiterplatten für die Schaltkreise.· Steckbrett zum Testen.· Einige zufällige Schrauben, Sperrholz, Klebeband und andere Dinge, die Sie in Ihrer typischen Werkstatt finden würden. · Viele Drähte in verschiedenen Dicken. Für das PWM-Signal können einfache Steckbrettdrähte verwendet werden, durch diese Drähte fließen nicht viel Ampere, aber für LED-Streifen sollte die Dicke abhängig vom Abstand vom LED-Streifen zum Stromkreis berechnet werden, das gleiche gilt für 3W-LEDs.

Teile für die Fernbedienungsbox und den Spektrumanalysator:

· 1x MSGEQ7;· Widerstände: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω.· Kondensatoren:1x 33 pF / 1x 0,01 µF / 1x 0,1 µF.· Wärmeleitpaste für CPUs.· IR-Fernbedienung und Empfangsdiode.· A viele Steckbrettdrähte oder irgendwelche dünnen Drähte, die Sie haben. · Kleine Leiterplatte. Ich habe PROTO SHIELD.· Kleines Gehäuse für Arduino UNO und die Schaltung verwendet. Ich habe eine kleine lasergeschnittene Box verwendet. · Es gibt andere Teile, die mit dem Hauptstromkreis geteilt werden. Die Menge ist in der Hauptstromkreisliste enthalten.

Werkzeuge zur Sterninstallation und Schaltungserstellung:

· Klarer Kleber, der keine optischen Fasern auflöst. Ich habe einfachen Papierkleber verwendet.· Lötgeräte.· Multimeter ist nützlich für dieses Projekt.· Schraubendreher.· Zangen.· Ahle oder etwas Ähnliches (ich habe Stahldraht verwendet) zum Stechen von Löchern in eine Decke. Sollte die gleiche Dicke wie Glasfaser haben.

Schritt 3: Installation der Decke

Ich werde in diesem Schritt nicht ins Detail gehen, es gibt eine Menge Material zur Installation von Hängedecken und ich bin kein Experte in diesem Thema. Der von mir gewählte Ansatz ist komplizierter als der Ansatz eines Panels mit Sternen, den viele Leute wählen. Aber auf diese Weise haben wir eine hochwertige abgehängte Decke, die bei Tageslicht völlig normal aussieht, keine Paneele, kein nichts.

Für die Elektronik habe ich mich entschieden, eine Wartungsklappe in einem nicht so sichtbaren Teil der Gipsdecke anzubringen.

Das Auftragen von Füller und Grundieren erfolgt in diesem Schritt, aber das Lackieren erfolgt, wenn die Fasern installiert werden.

Schritt 4: Installation von Glasfasern

Dieser Teil dauerte länger als erwartet… Nach vielen Improvisationen haben wir uns entschieden, dass in unserem Fall der beste Weg, Glasfasern zu verdrahten, eine Angelrute und eine Angelschnurschlaufe ist, siehe meine Meisterskizzen für eine Erklärung. Jetzt, wo ich mir diese Idee ansehe, sieht sie lächerlich aus, aber wer mag keine Herausforderungen.

Ein paar Anmerkungen:

· Ich empfehle, Fasern in ihre Löcher zu kleben, damit sie sicher an Ort und Stelle bleiben. Der Kleber sollte klar sein und nicht mit dem Fasermaterial reagieren. Ich habe einfachen Papierkleber verwendet.

· Bohren ist nicht erforderlich. Löcher in den Gips der Decke können einfach mit einer Ahle oder ähnlichem gestochen werden, achten Sie nur auf den Durchmesser der Glasfaser.

· Um die genaue Position bestimmter Sterne an einer Decke zu finden, habe ich ein altes Maßband verwendet. War nicht 100% genau, aber ziemlich nah. Die Decke war zu groß, um eine Sternkarte im Maßstab zu drucken.

Schritt 5: Deckenfinish: Malerei

Wir haben Glasfasern übermalt, damit sie bei Nichtgebrauch nicht sichtbar sind. So sieht es aus wie eine typische Hängedecke. Wir haben in zwei Schichten gemalt und die Helligkeit der Fasern ist fast gleich.

Schritt 6: Testschaltung herstellen

Die Schaltung selbst ist nicht so kompliziert und hat für mich auf Anhieb funktioniert, aber es ist immer gut, sie vor der Installation zu testen, und es wird viel gelötet, also besteht genau dort ein Risiko. Außerdem ist es klug, eine Version der Schaltung für zukünftige Updates zu testen, da ich sicher bin, dass niemand etwas kurzschließen möchte, dessen Installation Tage in der Decke gedauert hat.

Für die Testversion meine ich ein oder zwei PCA9685-Boards, NRF24L01 und Netzteile, die an Arduino angeschlossen sind. Es kann alles auf Steckbrettern sein. Das gleiche gilt für die IR-Fernbedienung, fügen Sie einfach Dinge zum Steckbrett hinzu, und sehen Sie, ob es funktioniert. Außerdem würde ich vorschlagen, ein paar 3W-LEDs zum Testen zu löten.

Schritt 7: Arduino-Code

Bibliotheken und andere nützliche Links finden Sie im Abschnitt „Nützliche Informationen“. Eine Erklärung zum Code finden Sie in den Kommentaren im Code.

Um diesen Code zu erstellen, habe ich viele Ressourcen verwendet, von denen einige im Abschnitt "Nützliche Informationen" aufgeführt sind, aber da ich dieses Projekt vor mehr als einem Jahr beendet habe, konnte ich nicht alles finden, als ich mich entschied, instructable zu schreiben die Ressourcen und einige der Links, die ich gespeichert habe, funktionierten leider nicht mehr. Wenn also jemand Hilfe beim Code benötigt, lass es mich in den Kommentaren wissen, ich werde mein Bestes tun.

Im Code finden Sie eine ziemlich komplizierte Funktion für das LED-Blinken. Um es angenehmer aussehen zu lassen, habe ich ein Tutorial zum Atmen verwendet: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/Menschliche Augen nehmen Licht nicht linear wahr, Wenn Sie also eine lineare Erhöhung der LED-Helligkeit verwenden, sieht es nicht sehr natürlich aus.

Schritt 8: Verdrahtung und LED-Streifen

Jetzt ist es Zeit für die endgültige Verkabelung! Wenn alles getestet ist und funktioniert, sollte es nicht sehr schwer sein, nur viel Löten von identischen Teilen. Zur Befestigung der Schaltung habe ich Sperrholz in der Größe der Wartungsklappe verwendet, damit ich bei Bedarf die gesamte Schaltung leicht von der Decke entfernen kann. Ich steckte die Fasern in kleine Kunststoffrohre, ungefähr in der Größe von 3W-LEDs, bohrte dann gleich große Löcher in Sperrholz und steckte diese Rohre in das Sperrholz. Dadurch kann ich bei Bedarf leicht Fasern von den LEDs entfernen, siehe angehängte Bilder.

Bei LED-Streifen empfehle ich, sie zum Kühlen auf Aluminiumprofile zu kleben, da diese Streifen ziemlich heiß werden.

Schritt 9: Fehlerbehebung und Feinabstimmung

Sie haben die Schaltung getestet, aber jetzt, da sie installiert ist, funktioniert sie nicht oder etwas funktioniert nicht wie es sollte. Es ist wahrscheinlich Ihr Löten, denn wenn es in der Testschaltung funktioniert hat, gibt es keinen Grund, warum es jetzt mit wenigen Ausnahmen nicht funktioniert. Ich hoffe, dass dies bei Ihnen nicht der Fall ist, aber ich werde ein bestimmtes Problem erläutern, das ich nur als Beispiel hatte.

Wenn ich LED-Streifen auf den niedrigsten Wert dimmte, funktionierten die Streifen nicht mehr oder fingen an zu flackern. Nach langer Recherche und Fehlerbehebung fand ich heraus, dass das Problem beim langsamen Umschalten des IRL540 war und die Lösungen einfach darin bestanden, die PWM-Frequenz von PCA-Boards auf 50 Hz zu reduzieren. Es hat das Problem größtenteils gelöst, jetzt kann ich nur bei den unteren Werten Flackern oder Probleme sehen, aber das spielt keine Rolle, da ich nicht so niedrige Werte verwende. Dieses Problem kam auf mich zurück, als ich beschloss, die Decke zu filmen, da man bei so niedriger Frequenz ein Flackern in Kameras sehen kann, es ist genau wie beim Filmen im Fernsehen. Um dieses Problem zu lösen, habe ich eine kleine Steckbrettschaltung mit 2N2222-Transistoren anstelle von IRL540 gemacht, nur um das Shooting zu machen. Mit diesen Transistoren war das Problem gelöst und da ich mit relativ niedrigen PWM-Werten filmte, konnten 2N2222s die Leistung bewältigen. Wenn jemand das gleiche Problem hat, kann die Totem-Pole-Schaltung gerne angepasst werden, es sollte bei diesem Problem helfen.

Jetzt, wo hoffentlich alles an seinem Platz ist und funktioniert, können wir die Sternenhelligkeit, die Reaktivität auf Musik, die Sternenfading-Modi und alles andere feinjustieren.

Schritt 10: Nützliche Informationen und Links

Um den Code zu schreiben und die Schaltung zu erstellen, habe ich viele Ressourcen verwendet, die meisten davon sind hier aufgelistet, aber da ich dieses Projekt vor einiger Zeit abgeschlossen habe, konnte ich nicht alle Ressourcen finden, als ich mich entschloss, es zu teilen und einige der Links, die ich gespeichert habe, funktionierten leider nicht mehr. Wenn also jemand Hilfe mit dem Code oder dem Projekt selbst im Allgemeinen benötigt, lassen Sie es mich in den Kommentaren wissen, ich werde mein Bestes geben.

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…

IR-Fernbedienung

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

Schritt 11: Upgrades

Es wäre cool, eine App zur Steuerung der Decke zu erstellen, möglicherweise mit OpenHAB auf Raspberry PI, da PCA9685 einfach über RPi gesteuert werden kann.

Bei Verwendung von OpenHab oder einer Alternative ist es möglich, die Decke an ein Smart-Home-System anzuschließen.

Erster Preis beim Arduino-Wettbewerb 2020