Fire, Music and Lights Sync: 10 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

We weten allemaal dat elektronica wordt gebruikt voor veel belangrijke taken in ziekenhuizen, scholen en fabrieken. Waarom niet ook een beetje plezier met hen hebben.

In deze Instructable zal ik uitbarstingen van vuur en lichten (Led's) maken die op muziek reageren om muziek een beetje leuker te maken van een ervaring.

We gebruiken isopropylalcohol als het hoofdbestanddeel van een ontsmettingsmiddel dat zeer snel verdampt en niet zo'n krachtige geur achterlaat in vergelijking met andere brandstoffen en de lucht na slechts een minuut of twee vrij is van resten.

De servo's bedienen een spuitfles gevuld met isopropyl om een uitbarsting van vuur / vlam te maken die wordt geactiveerd door een injectiespuit waaruit een butaanstroom komt.

Stap 1: Benodigde materialen

Verzamel wat servo's, ledstrips en andere elektronica om aan de slag te gaan met deze build om precies te zijn, alle benodigde componenten zijn

1. MG995 180 graden servo's * 8"

2. Arduino Nano *1

3, Stm32

4. Spuitflessen *4

5. Houten stroken

6. Rond/rechthoekig triplex

7. Metalen staven voor ondersteuning

8. Aquariumbuizen

9. Breadboard

10. PCA9685 servostuurprogramma

11. Perfbord

12. Mannelijke naar mannelijke kopdraden

13. Breadboard-voeding

14. 5 ampère voeding 5-12 volt

15. Injectiespuiten

16. IRFZ44N Mosfet *3

17. Visdraad

18. DRV8825

19. NEMA 17 stappenmotor

Stap 2: Servo's

Laten we het erover eens zijn dat de servo het belangrijkste onderdeel van het project is, omdat het het vuren of het produceren van vuursalvo's activeert. Een MG995-servo gebruiken Het aansluiten op een Arduino werkt over het algemeen en je kunt overvloedige referenties vinden om een servo te besturen met behulp van Arduino. We zullen naast de servo's een PCA9685 Servo Driver gebruiken om de besturing eenvoudiger, sneller en efficiënter te maken.

Omdat Two Servo's één fles bedienen, is het daarom efficiënter om beide tegelijk te besturen met hetzelfde controle-/pwm-signaal (pulsbreedtemodulatie). Dit vormt een probleem dat beide tegelijkertijd met de klok mee of tegen de klok in draaien. Dus om dit te verhelpen moeten we alle rechtszijdige servo's aanpassen.

Dit kan worden gedaan door de servo te openen en de draden naar de motor en de uiterste linker- en rechterdraden van de potentiometer om te draaien. Dit bedriegt de servo om hem met de klok mee te laten bewegen voor een tegen de klok in gegeven signaal en vice versa.

Nu draaien beide servo's voor een bepaalde fles met de klok mee en de andere tegen de klok in om door een sterke vislijn op de trekker van de spuitfles te drukken.

Stap 3: Montage van de servo's

De servo's moeten na succesvolle modificatie (4 van de 8) nu gemonteerd worden. Ik vond het gemakkelijk om gaten te snijden met een boormachine met een cirkelzaagboor eraan bevestigd. De servorand is ongeveer 2 cm, dus het snijden met een cirkelzaagboor is het meest efficiënt. Zorg ervoor dat er een opening van 8-10 cm is tussen elke servo om het inrijgen, triggeren en plaatsen van de fles te vergemakkelijken. Nu, na het snijden van de gaten, vond ik het het beste om de bovenkant van de servo te lijmen met een goed lijmpistool en de rand van de servo in de snijrand te schuiven. Dit snij- en montageproces is een beetje afhankelijk / Trial And error-proces.

Het gele papier markeert de plekken waar het gat moet worden gesneden zodat de randen van de servo naar binnen schuiven. Het geboorde geheel kan gladder worden gemaakt met een gewone kleine boor.

Stap 4: Geïmproviseerde Perf Board Servo Shield

Het maken van dit servoschild maakt de bedrading en voeding een stuk eenvoudiger en ook gemakkelijk op te lossen.

Neem acht sets van 3 header-pinnen en soldeer ze op een klein perforatiebord en zorg ervoor dat er gelijke ruimte tussen zit. Sluit de spanning kort en aard via draden of kleine metalen pinnen voor de hele acht servo's. Korte 2-2-2-2 sets van de PWM-pinnen op een manier dat de eerste 2 servo's hetzelfde PWM-signaal ontvangen, de volgende twee enzovoort.

Het maken van dit perf-bord is ook cruciaal, want hoewel de PCA9685 Servo-driver een uitstekende IO biedt voor het aansluiten van de servo's, is de Driver beperkt tot 5V en heeft hij vermoedelijk huidige beperkingen. Om dit te overwinnen is dit perf board schild/PCB een zeer goede optie. De andere reden is ook dat de servo's die in dit project werken op hun maximale spanningscapaciteit werken voor een hoger koppel en schone spuitflespersen, vandaar dat we 8V leveren via dit geïmproviseerde servoschild. Voeg ook een mannelijke kopdraad toe / sluit deze aan op de eerste set servo's enzovoort om deze later op de driver aan te sluiten.

Stap 5: De butaanvlam

Om de Isopropyl aan te steken is een kleine vlam direct voor de fles nodig. Ik heb geprobeerd te experimenteren met nichrome om de alcohol te activeren, maar helaas werkt het niet en zelfs als dat wel het geval was, waren er problemen die ik ermee ondervond. Om verder te gaan met het butaan-idee hebben we vier kleine spuiten en aquariumpijpen nodig. Sluit ze alle vier aan op een enkele buis via speciale adapters / buisfittingen. Het deel dat nu nog over is, houdt het butaan zo vast dat er gas in de injectiespuiten stroomt. Om dit te bereiken heb ik een houten kist/behuizing gemaakt zodat een stappenmotor met een draadschroef/staaf tegen het butaan kan duwen en het gas kan laten stromen.

Snijd twee multiplexplaten ter grootte van 1,25 keer de grootte van uw butaanblik, het extra hout eronder is voor de stappenmotor en de stang die tegen het blik zullen duwen. Neem twee kleine triplexplaten met de diameter van de butaanbus en boor/spijker ze zo dat de butaanbus precies tussen de eerder genomen triplexplaten past. Nu voor het onderste deel van het blik, vond ik het het beste om een vierkant/rechthoekig stuk triplex te nemen ter grootte van de basis van het butaan. Boor een gecentreerd geheel en kit/siliconen een moer zodat er een draadstang doorheen gaat. Schuif het butaanblik in de montage en plaats een acryltop met een gecentreerd geheel geboord, zodat het mondstuk van het butaanblik erdoorheen gaat / het aanraakt. Schuif een spuit of iets dergelijks in het bovenste deel van acryl zodat als het blikje ertegen drukt, het gas uit de spuit komt. Sluit deze aan op de vier pijpen die naar de vier verschillende spuiten gaan die voor de flessen zijn geplaatst. Gebruik voor het onderste deel van de behuizing schroeven die door veren gaan en deze verbinden met de houten constructie, zodat als de schroef door de stepper wordt aangedraaid, de behuizing naar de stepper gaat en het aandrukken van de butaanbus gemakkelijk maakt.

Uw montage hier voor het butaanblik is klaar.

Nu moeten we de pijpen omhoog brengen door het triplex dat de servo's vasthoudt. Boor gewoon gaten ter grootte van de straal van de aquariumpijpen, breng ze netjes omhoog en sluit de spuiten aan. Rijg ook de vislijn van de servo's op de fles en naar beneden naar de andere servo, zodat wanneer de servo's in werking treden, de fles wordt ingedrukt. U kunt kleine bosjes in het persgedeelte van de spuitfles snijden, zodat de vislijn niet af en toe wegglijdt.

Stap 6: Lichten

Om elk project visueel aantrekkelijk te maken, zijn lichten een cruciaal onderdeel, neem strips van RGB-led's en knip 4 strips van 9 led's, deze wikkelen zich rond de flessen met isopropyl om het beoogde effect te bereiken. Sluit ze in serie aan en breng de laatste draden naar buiten. Je hebt Rood, Groen en Blauw en een positieve voorsprong bij je. Ze worden ingeschakeld als u 12V aan de positieve kabel levert en de gewenste kleur aardt. Aarding Twee kleuren tegelijk geven aanleiding tot een andere kleur waarnaar overal kan worden verwezen via een kleurenkaart op internet.

Ze in- en uitschakelen met een Arduino/STM32 wordt lastig omdat de Arduino/STM32-microcontroller 12 volt niet kan in- en uitschakelen. Dus we zullen hier 3 IRFZ44N Mosfet's gebruiken om de Led's aan en uit te zetten die overeenkomen met de muziek. Neem de Mosfet en sluit de middelste aansluiting aan op de overeenkomstige kleur en de uiterst rechtse richting de grond en de linkeraansluiting op de microcontroller. Herhaal dit ook voor de andere twee kleuren.

Het is altijd een goed idee om ze een keer te testen met een eenvoudige Arduino-knipperschets, verander gewoon het pinnummer in de knipperschets naar degene die u op de mosfet hebt aangesloten.

Lijm de RGB's Led's in een cirkelvormige formatie door de spuitfles als een streepje te houden. Ik stel voor een strakke wikkel rond de fles en warm gelijmd op de houten basis/multiplex. Dit maakt ook een plek zodat de flessen niet bewegen of vallen wanneer de draad op de fles drukt.

Stap 7: Elektronica en bedrading

De bedrading is vrij eenvoudig. Ik heb hieronder ook een schakelschema bijgevoegd voor uw referentie. In principe zijn PWM-draden van de servodriver bevestigd aan de 8 servomotoren waarvan er 4 zijn omgekeerd. Ik heb een arduino en een STM32 gebruikt als microcontroller. De arduino is voor het regelen van het spuiten en de STM32 is voor het regelen van de lichten. Ik heb een STM32 gebruikt, zodat de kleurtoewijzingen voor bepaalde muziek beter zijn, omdat een STM32 betere specificaties heeft en betere Fourier-transformaties kan uitvoeren, wat resulteert in betere Light's. Het gebruik van een arduino zou ook geen probleem vormen, maar kan er een beetje slecht uitzien in vergelijking met het gebruik van een stm32 die betere berekeningen kan uitvoeren.

Stap 8: Coderen

Zoals elk onderdeel van een project met een microcontroller is de code het belangrijkste onderdeel. Hieronder vindt u de code's voor dit project. Voel je vrij om te tweaken of wijzigingen aan te brengen om aan je behoeften te voldoen. Pinnummers die overeenkomen met de code worden in de code zelf vermeld.

De spuitende ''Code'' is in feite een Arduino die door een computer is geprogrammeerd om een spray te activeren wanneer er iets in de seriële monitor van de Arduino wordt getypt, we hebben combinaties van ''a''- ''p'' waar ''a'' activeert één spray/burst of fire en ''o'' activeert alle vier te spuiten flessen, ''p'' is een vertraging van 500 seconden. De Bursts kunnen worden bestuurd door (continu) een reeks van deze karakters in de seriële monitor te geven.

De andere code is voor het omschakelen van Led's door de STM32. Het voert Fourier-transformaties uit om op een bepaalde muziek te reageren en het beoogde prachtige kleurveranderende effect te produceren.

De laatste code is voor de butaanstappenmotor die een DRV 8825 stappenmotor gebruikt om een schroef te draaien die tegen de bus duwt om het gas aan te zetten. Hoewel u de schroef/koppeling ook handmatig kunt draaien om het blik tegen het bovenste acryl te duwen, waardoor het gas wordt geactiveerd / geopend naar de spuiten die voor de flessen zijn geplaatst.

Stap 9: Succes

Ons project is eindelijk klaar.

Bijgevoegd is de video die de demonstratie laat zien:)

Stap 10: Tips, trucs en suggesties

Let op: Aangezien dit project zowel daadwerkelijk vuur als het belangrijkste beoogde effect omvat, en ook butaan bevat, moet u voorzichtig zijn. Isopropylalcohol is ook een gevaarlijke chemische stof en er moet voorzichtig mee worden omgegaan.

1. Dit project, hoewel het reageert op de brand, is in feite niet volledig geautomatiseerd, omdat een persoon invoer moet geven aan een seriële monitor om de vlammen daadwerkelijk te activeren. Dit kan eenvoudig worden verbeterd met een python/elk algoritme dat een heel nummer van invoer ''a'' tot ''p'' in kaart kan brengen en aan de Arduino kan presenteren om het te automatiseren.

2. Voeg een Kapton-verwarmingstape toe aan de fles met isopropyl voor het geval dat de flesdoppen niet verhit worden of de spray van de fles beschadigd raakt.

3. Er kan een soort veiligheidssensor aan de hele build worden toegevoegd, zoals de HC-SR04 of de nabijheidssensor om de gasstroom en het spuitproces te stoppen wanneer een persoon in de buurt van het project staat en het gevaarlijk is om een vlam te veroorzaken.

4. Gebruikte voeding Kan worden geminimaliseerd met Buck- of Boost-converters om de 8V (5A) (voor de servo's), 23-40v (voor de stappenmotor), 5v (voor de Arduino en de Stm32) en 12V (voor de lichten).

5. Ik heb geen schema's van de stappenmotor of de DRV8825 gepresenteerd, omdat het een vrij eenvoudig stuurprogramma is dat de motor aandrijft en er zijn ook overvloedige bronnen op internet beschikbaar om het aan te sluiten op de stappenmotor en een microcontroller. Hoewel ik de bijbehorende code heb verstrekt, heb ik twee knoppen gebruikt om de rotatie van de stappenmotor met de klok mee en tegen de klok in te regelen, zodat het indrukken van de knop met de klok mee de schroef tegen het blikje duwt en het indrukken van de knop tegen de klok in het blik in de behuizing laat zakken zodat het gas wordt verminderd/afsnijding.

6. Zorg voor een goede aarding over de voedingen om onbedoelde uitgangen en hikken in de build te voorkomen. U kunt ook een PCB ontwerpen om de microcontroller en de elektronica te monteren om het gemakkelijker te maken.

7. Dit project kan ook worden gebruikt als dispenser voor ontsmettingsmiddel en de flessen bevatten isopropyl dat voor behoorlijk wat sanitaire voorzieningen kan zorgen.

8. Het vuur moet daadwerkelijk worden ontstoken door een aansteker, om dit te voorkomen kunnen we nichrome draad gebruiken om het aansteken nog eenvoudiger te maken en computer/microcontroller te bedienen.