Music Reactive Fiber Optic Star Ceiling Installation: 11 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Vill du ha en bit av galaxen hemma hos dig? Ta reda på hur det är gjort nedan!

I flera år var det mitt drömprojekt och äntligen är det klart. Det tog ganska lång tid att slutföra, men slutresultatet var så tillfredsställande att jag är säker på att det var värt det.

Lite om projektet. Jag gjorde helt DIY med detta, vilket gjorde att jag fick full kreativ frihet. Resultatet - nordliga himmelkonstellationer i skala, individuell kontroll av stjärnhopen med IR -fjärrkontroll (ljusstyrka och färg), reaktivitet mot musik, fullt kontrollerbar vikbelysning och viktigast av allt - möjlighet att uppgradera i stort sett vad som helst i detta projekt. För att uppnå allt jag valde Arduino som en plattform för projektet eftersom jag har viss kunskap om programmering. För musikreaktivitet MSQ7EQ -chipet gjorde susen, det finns många resurser online för det. För kommunikation används NRF24L01 mycket och jag hade några reservdelar, så jag använde dem. För att styra ett stort antal lysdioder fungerar PCA9685 servostyrning bra. Om du föredrar en billigare och enklare version av det här projektet kan du leta efter stjärntak på Amazon, men om du bestämmer dig för att göra helt DIY med detta projekt, precis som jag, krävs dessa färdigheter: · Vissa kunskaper i Arduino -programmering; · Kretsdesign och lödningskunskaper; · Hur man arbetar med AC.

Många av er frågade efter priset på projektet. Det är svårt för mig att ge ett nummer eftersom jag hade mycket material för det och det beror mycket på hur mycket du bestämmer dig för att göra det själv, projektets storlek, etc, men jag gissar att beroende på dessa faktorer kan det vara så lågt som ett par hundra eller så högt som 1000 $. Medan jag arbetade varannan helg tog det mig ett år innan jag slutförde detta projekt.

Steg 1: Planering

Först bör ett beslut fattas om man vill göra den elektroniska delen själv eller köpa ett kit. Vissa kunskaper i Arduino och grundläggande elektronik krävs för att göra kretsarna, det finns också en större chans att något går fel. Du kan hitta många kitalternativ i amazon genom att söka "Fiber Optic Star Ceiling Kit" eller någon annanstans, det finns många alternativ. Men om någon vill ha full kreativ frihet och kontroll över projektet, är full DIY en väg att gå.

Nu när det beslutet fattas om elektronik bör du tänka på takkonstruktion, stjärnkartstorlek och antal stjärnor. Jag gick med typiskt hängande gipstak på grund av skäl som nämnts tidigare. Eftersom det i mitt fall var svårt att installera fiberoptik (lågt i tak) bestämde jag mig för att gå med relativt lågt antal stjärnor ~ 1200, men slutresultatet är fortfarande fantastiskt, ingen ånger här.

Nu om att välja stjärnmönstret. Jag bor på norra halvklotet, så jag valde en del av himlen som faktiskt syns här. Det finns många appar för att få bilden av konstellationer, jag använde Celestia som i den berömda "Star-Map" instruerbar. Naturligtvis behöver mönstret inte vara realistiskt och i skala, ha gärna full kreativ frihet här, du kan hitta många fantastiska idéer online för mönster.

Stjärnor markerade med olika färgcirklar är för differentierande kluster av stjärnor med något liknande ljusstyrka. Jag ansträngde mig inte så mycket för den här delen, så den är inte supernogaktig..

Steg 2: Material

Nu när allt är planerat kan material beställas.

I denna del kommer jag inte att lista material som behövs för själva taket, eftersom det beror på vilket system som används och andra faktorer. Jag använde taksystem av Knauf. Detsamma gäller verktyg, eftersom de flesta av verktygen du behöver för att installera taket. För installation av stjärnor och elektronik behövs inte så mycket, se listan nedan. Många av delarna köpte jag i lokala elektronikbutiker och vilar på AliExpress, eftersom det är så mycket billigare där och kvaliteten är bra i de flesta fall.

Delar till stjärnor och elektronik:

· Strömförsörjning för LED -remsor beror på längd, det finns några riktigt bra resurser online speciellt för att välja LED -remsans strömförsörjning. I mitt fall hade jag 12V / 30A / 350W strömförsörjning för kanske 15 meter remsa. Remsor var 14,4 W/m, så jag hade mycket för reserv. · Strömförsörjning för 3 W LED -dioder. Återigen beror det på hur många lysdioder som används, men i mitt fall var strömförsörjningen 5V / 7A / 35W för 15 lysdioder och Arduino själv. Om du bestämmer dig för att använda 5 mm standard RGB -lysdioder än denna strömförsörjning kan vara betydligt mindre kraftfull och kretsen blir mycket enklare, men stjärnorna är mindre ljusa. · Vanliga Anod 3W RGB -lysdioder med kylfläns (eller dina typiska 5 mm lysdioder om mindre ljusstyrka är acceptabelt). Enstaka LED är för att styra ett stjärnkluster, så kvantiteten beror på hur många stjärnor du vill styra separat. · 12V RGB LED -remsor. · Fiberoptik. Fiskelinan fungerar inte. Hur mycket du behöver beror på antalet stjärnor / takets storlek / var kretsen är. Jag använde få fibrer av olika tjocklek för större effekt. · PCA9685 -skivor. Med enda kort kan 5 RGB LED -dioder styras. · 2x Arduino Uno/Mega. · 2x NRF24L01. · USB -kabel för att driva Arduino. · IRL540N logikmofeter, kvantiteten beror på hur många LED -remsor som används. 1 st är för enfärgad LED -remsa. Tänk på att remsans längdgräns är ~ 5 meter, om du behöver mer behöver du separata remsor. Det finns också lösningar för att ansluta långa remsor, fråga eller googla om det behövs. · 2N2222 transistorer (eller andra NPN). Separat transistor behövs för varje 3W LED -färg. I mitt fall 15x3. · Motstånd: 2W 10R/2W 6R8/2W 6R8 för R G B för varje 3W LED. 5-10k för neddragning, kan vara 0,25 W., tejp och andra saker du skulle hitta i din typiska verkstad. · Många trådar i olika tjocklekar. För PWM -signal kan enkla brödbräda trådar användas, inte mycket ampere flödar genom dessa trådar, men för LED -remsor bör tjockleken beräknas beroende på avståndet från LED -remsan till kretsen, samma för 3W -lysdioder.

Delar till fjärrkontrollboxen och spektrumanalysatorn:

· 1x MSGEQ7; · Motstånd: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω. · Kondensatorer: 1x 33 pF / 1x 0,01 µF / 1x 0,1 µF. · Termisk pasta för processorer. · IR -fjärrkontroll och mottagardiod · A mycket brödbräda eller några tunna trådar du har. · Liten kretskort. Jag använde PROTO SHIELD. · Litet fodral för Arduino UNO och kretsen. Jag använde en liten laserskärningslåda. · Det finns andra delar som delas med huvudkretsen. Kvantitet ingår i huvudkretslistan.

Verktyg för stjärninstallation och skapande av kretsar:

· Klar lim som inte löser upp optiska fibrer. Jag använde grundläggande papperslim. · Lödutrustning. · Multimeter är användbart att ha för detta projekt. · Skruvmejsel. · Tång. · Tunnel eller något liknande (jag använde ståltråd) för att peta hål i ett tak. Ska ha samma tjocklek som fiberoptik.

Steg 3: Installation av taket

Jag kommer inte att gå in på detaljer i det här steget, det finns massor av material om hur man installerar hängande tak och jag är ingen expert på detta ämne. Den metod jag valde är mer komplicerad än en panel med stjärnor -tillvägagångssätt som många väljer. Men genom att göra på detta sätt har vi kvalitetshängande tak som i dagsljus ser helt normalt ut, inga paneler, inget.

För elektronik har jag bestämt mig för att lägga till underhållslucka i en inte så synlig del av gipstaket.

Applicering av fyllmedel och grundning görs i detta steg, men målning görs när fibrer installeras.

Steg 4: Installation av fiberoptik

Denna del tog mer än väntat … Efter många improvisationer har vi kommit fram till att det bästa sättet att trådfiberoptik är i vårt fall med en fiskestång och en fiskeslinga, se mina mästerverkskisser för en förklaring. Nu när jag tittar på den här idén ser det löjligt ut, men vem gillar inte någon utmaning.

Några anteckningar:

· Jag rekommenderar att limma fibrer i sina hål, så att de stannar säkert. Limet ska vara klart och inte reagera med fibermaterialet. Jag använde grundläggande papperslim.

· Borrning behövs inte. Hål i gipset i taket kan helt enkelt petas med en syl eller något liknande, se bara till att matcha diametern på optisk fiber.

· För att hitta exakta positioner för specifika stjärnor på ett tak använde jag gammalt skolmätband.. att det. Var inte 100% exakt, men ganska nära. Taket var för stort för att skriva ut stjärnkarta i skala.

Steg 5: Takfinish: Målning

Vi har målat över optiska fibrer, så att de inte syns när de inte används. På det här sättet ser det ut som ett vanligt hängande tak. Vi målade i två lager och fibrernas ljusstyrka är nästan densamma.

Steg 6: Gör testkrets

Kretsen i sig är inte så komplicerad och fungerade för mig direkt, men det är alltid bra att testa den innan du installerar och det finns mycket lödning i den här, så det finns en risk just där. Det är också smart att testa en version av kretsen för framtida uppdateringar, eftersom jag är säker på att ingen vill kortsluta något som tog dagar att installera i taket.

För testversion menar jag ett eller två PCA9685 -kort, NRF24L01 och strömförsörjningar anslutna till Arduino. Allt kan vara på brödbrädor. Detsamma gäller IR -fjärrkrets, lägg bara till saker på brödbrädan, se om det fungerar. Jag skulle också föreslå att man lödde några 3W lysdioder för testning.

Steg 7: Arduino -kod

För bibliotek och andra användbara länkar, se avsnittet "Användbar information". För kodförklaring, titta på kommentarerna i koden.

För att skapa den här koden använde jag mycket resurser, några av dem listas i avsnittet "Användbar information", men eftersom jag slutförde detta projekt för mer än ett år sedan, när jag bestämde mig för att skriva instruerbart, kunde jag inte hitta alla resurserna och några av länkarna som jag sparade fungerade tyvärr inte längre. Så om någon behöver hjälp med koden, låt mig veta i kommentarerna, jag ska göra mitt bästa.

I koden hittar du en ganska komplicerad funktion för LED -blinkning. För att få det att se trevligare ut använde jag en handledning för andningsledning: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/Mänskliga ögon uppfattar inte ljus på ett linjärt sätt, så om du använder linjär ökning av LED -ljusstyrka ser det inte särskilt naturligt ut.

Steg 8: Kabeldragning och LED -remsor

Nu är det dags för slutkablar! Om allt är testat och fungerar bör det inte vara särskilt svårt, bara mycket lödning av identiska delar. För att fixa kretsen använde jag plywood i storlek på underhållsluckan, så om det finns ett behov kan jag enkelt ta bort hela kretsen från taket. Jag lade fibrerna i små rörrör av plast, ungefär i storlek med 3W lysdioder, borrade sedan hål i samma storlek i plywood och satte in dessa rör i plywooden. Genom att göra detta kan jag enkelt ta bort fibrer från lysdioderna vid behov, se bifogade bilder.

När det gäller LED -remsor föreslår jag att du klistrar dem på aluminiumprofiler för kylning, eftersom dessa remsor blir ganska heta.

Steg 9: Felsökning och finjustering

Du har testat kretsen, men nu när den är installerad fungerar den inte.. eller något fungerar inte som det ska. Det är förmodligen din lödning, eftersom om det fungerade i testkretsen är det ingen anledning att det inte fungerar nu med några få undantag. Jag hoppas att det inte är fallet för dig, men jag kommer att dela med mig av ett särskilt problem som jag hade som ett exempel.

När jag dämpade LED -remsor till det lägsta värdet slutade remsorna fungera eller började flimra. Efter en lång undersökning och felsökning upptäckte jag att problemet var att byta IRL540 långsamt och lösningarna var enkla att minska PWM -frekvensen för PCA -kort till 50 Hz. Det löste mest problemet, nu bara vid bottenvärden kan jag se flimmer eller problem, men det spelar ingen roll eftersom jag inte använder så låga värden. Detta problem kom tillbaka till mig när jag bestämde mig för att filma taket eftersom man med så låg frekvens kan se flimmer i kameror, det är precis som att filma tv. För att lösa detta problem, gjorde jag en liten brödbräda krets med 2N2222 transistorer istället för IRL540, bara för att göra inspelningen. Med dessa transistorer var problemet löst och eftersom jag filmade i relativt låga PWM -värden kunde 2N2222 hantera strömmen. Om någon har samma problem, anpassa gärna Totem - Pole -kretsen, det borde hjälpa till med detta problem.

Nu när förhoppningsvis allt är på sin plats och fungerar, kan vi finjustera stjärnans ljusstyrka, reaktivitet mot musik, stjärnblekningslägen något annat.

Steg 10: Användbar information och länkar

För att skriva koden och skapa kretsen använde jag många resurser, de flesta av dem listas här, men eftersom jag avslutade det här projektet för en tid sedan, när jag bestämde mig för att dela det, kunde jag inte hitta alla resurser och några av länkarna som jag sparade fungerade tyvärr inte längre. Så om någon behöver hjälp med koden eller själva projektet i allmänhet, låt mig veta i kommentarerna, jag ska göra mitt bästa.

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 -fjärrkontroll

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

Steg 11: Uppgraderingar

Det skulle vara häftigt att skapa en app för att styra taket, kanske med OpenHAB på Raspberry PI, eftersom PCA9685 enkelt kan styras via RPi.

Om OpenHab eller ett alternativ används är det möjligt att ansluta taket till ett smart hemsystem.

Första priset i Arduino Contest 2020