Muziek Reactive Fiber Optic Star Plafondinstallatie - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Wil je een stukje van de melkweg bij je thuis? Ontdek hieronder hoe het is gemaakt!

Jarenlang was het mijn droomproject en eindelijk is het af. Het kostte nogal wat tijd om te voltooien, maar het eindresultaat was zo bevredigend dat ik zeker weet dat het de moeite waard was.

Nog even over het project. Ik ben hiermee volledig gaan klussen, waardoor ik volledige creatieve vrijheid had. Het resultaat - noordelijke hemelconstellaties op schaal, individuele controle van sterrenhopen met IR-afstandsbediening (helderheid en kleur), reactiviteit op muziek, volledig regelbare koofverlichting en vooral - de mogelijkheid om vrijwel alles in dit project te upgraden. Om dit allemaal te bereiken, koos ik Arduino als platform voor het project, omdat ik enige kennis van programmeren heb. Voor muziekreactiviteit deed de MSQ7EQ-chip het, er zijn veel bronnen online voor. Voor communicatie wordt NRF24L01 veel gebruikt en ik had een paar reserveonderdelen, dus die heb ik gebruikt. Voor het aansturen van een groot aantal LED's werkt de PCA9685 servocontroller prima. Als u de voorkeur geeft aan een goedkopere en eenvoudigere versie van dit project, kunt u op amazon naar star-plafondkits zoeken, maar als u besluit om met dit project volledig te gaan klussen, net als ik, dan zijn deze vaardigheden vereist: · Enige kennis van Arduino-programmering; · Circuitontwerp en soldeervaardigheden; · Hoe te werken met AC.

Velen van jullie vroegen naar de prijs van het project. Het is moeilijk voor mij om een nummer te geven omdat ik er veel materiaal voor had en het hangt er sterk van af hoeveel je besluit het zelf te doen, de grootte van het project, enz., maar ik vermoed dat het, afhankelijk van deze factoren, zo laag kan zijn als een paar honderd of zo hoog als $ 1000. Terwijl ik om het weekend werkte, kostte het me ruim een jaar om dit project af te ronden.

Stap 1: Plannen

Eerst moet een beslissing worden genomen of men het elektronische deel zelf wil maken of een kit wil kopen. Enige kennis van Arduino en basiselektronica is vereist om de circuits te maken, ook is er een grotere kans dat er iets misgaat. Je kunt veel kitopties vinden in Amazon door te zoeken op "Fiber Optic Star Ceiling Kit" of ergens anders, er zijn veel opties. Maar als iemand volledige creatieve vrijheid en controle over het project wil, dan is volledige DIY een manier om te gaan.

Nu de beslissing over elektronica is genomen, moet u nadenken over de plafondstructuur, de grootte van de sterrenkaart en het aantal sterren. Ik ging met een typisch hangend gipsplafond vanwege de eerder genoemde redenen. Omdat het in mijn geval moeilijk was om glasvezel te installeren (laag plafond), besloot ik om met een relatief laag aantal sterren ~ 1200 te gaan, maar het eindresultaat is nog steeds geweldig, geen spijt hier.

Nu over het kiezen van het sterpatroon. Ik woon op het noordelijk halfrond, dus ik koos een deel van de lucht dat hier echt zichtbaar is. Er zijn veel apps om het beeld van sterrenbeelden te krijgen, ik gebruikte Celestia zoals in de beroemde "Star-Map" instructable. Natuurlijk hoeft een patroon niet realistisch en op schaal te zijn, voel je vrij om hier volledige creatieve vrijheid te hebben, je kunt veel geweldige ideeën online vinden voor patronen.

Sterren die zijn gemarkeerd met cirkels in verschillende kleuren, zijn bedoeld om clusters van sterren met een enigszins vergelijkbare helderheid te onderscheiden. Ik heb niet veel moeite gestoken in dit deel, dus het is niet super nauwkeurig..

Stap 2: Materialen

Nu alles gepland is, kunnen er materialen besteld worden.

In dit deel zal ik geen materialen noemen die nodig zijn voor het plafond zelf, omdat dit afhankelijk is van het gebruikte systeem en andere factoren. Ik heb een plafondsysteem van Knauf gebruikt. Hetzelfde geldt voor gereedschap, want de meeste gereedschappen heb je nodig om het plafond te installeren. Voor installatie van sterren en elektronica is niet zo veel nodig, zie onderstaande lijst. Veel van de onderdelen kocht ik in lokale elektronicawinkels en rust op AliExpress, omdat het daar zoveel goedkoper is en de kwaliteit in de meeste gevallen prima is.

Onderdelen voor sterren en elektronica:

· Voeding voor LED-strips is afhankelijk van lengte, er zijn een aantal echt goede bronnen online speciaal voor het kiezen van LED-strip voeding. In mijn geval had ik 12V / 30A / 350W schakelende voeding voor misschien 15 meter strip. Strips waren 14,4W/m, dus ik had veel reserve.· Voeding voor 3W LED-diodes. Nogmaals, het hangt af van hoeveel LED's worden gebruikt, maar in mijn geval was de voeding 5V / 7A / 35W voor 15 LED's en Arduino zelf. Als u besluit om voor standaard RGB-leds van 5 mm te gaan, kan deze voeding aanzienlijk minder krachtig zijn en zal het circuit veel eenvoudiger zijn, maar de sterren zijn minder helder. · Common Anode 3W RGB-leds met koellichaam (of uw typische 5 mm-leds als minder helderheid acceptabel is). Enkele LED is voor het aansturen van één cluster van sterren, dus de hoeveelheid hangt af van hoeveel sterren u afzonderlijk wilt aansturen. · 12V RGB LED-strips. · Glasvezel. Vislijn werkt niet. Hoeveel je nodig hebt hangt af van het aantal sterren / grootte van het plafond / waar het circuit is. Ik heb weinig vezels van verschillende diktes gebruikt voor een groter effect.· PCA9685-platen. Met single board kunnen 5 RGB LED-diodes worden aangestuurd.· 2x Arduino Uno/Mega.· 2x NRF24L01.· USB-kabel voor voeding van Arduino.· IRL540N logische mosfets, aantal hangt af van hoeveel LED-strips worden gebruikt. 1 pc is voor een enkele kleur van een enkele LED-strip. Houd er rekening mee dat de limiet van de striplengte ~ 5 meter is, als u meer nodig heeft, hebt u afzonderlijke strips nodig. Er zijn ook oplossingen voor het aansluiten van lange strips, vraag het gerust of google indien nodig.· 2N2222-transistoren (of andere NPN's). Voor elke 3W LED-kleur is een aparte transistor nodig. In mijn geval 15x3.· Weerstanden: respectievelijk 2W 10R/2W 6R8/2W 6R8 voor R G B van elke 3W LED. 5-10k voor pull-down, kan 0.25W zijn.· 10 uF condensatoren voor NRF24L01 ontkoppeling.· Een soort aluminium plaat voor 3W LED-bevestiging en koeling.· PCB's voor de circuits.· Breadboard voor testen.· Enkele willekeurige schroeven, multiplex, ducttape en andere dingen die u in uw typische werkplaats zou vinden. · Veel draden in verschillende diktes. Voor PWM-signaal kunnen eenvoudige breadboard-draden worden gebruikt, er stromen niet veel ampères door deze draden, maar voor LED-strips moet de dikte worden berekend afhankelijk van de afstand van de LED-strip tot het circuit, hetzelfde voor 3W LED's.

Onderdelen voor de afstandsbedieningskast en spectrumanalysator:

· 1x MSGEQ7;· Weerstanden: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k.· Condensatoren:1x 33 pF / 1x 0,01 µF / 1x 0,1 µF.· Koelpasta voor CPU's.· IR-afstandsbediening en ontvangerdiode.· A veel breadboard-draden of andere dunne draden die je hebt. · Kleine PCB. Ik gebruikte PROTO SHIELD.· Kleine behuizing voor Arduino UNO en het circuit. Ik heb een kleine lasergesneden doos gebruikt. · Er zijn andere onderdelen die worden gedeeld met het hoofdcircuit. Hoeveelheid is opgenomen in de hoofdcircuitlijst.

Hulpmiddelen voor sterinstallatie en het maken van een circuit:

· Heldere lijm die optische vezels niet oplost. Ik heb standaard papierlijm gebruikt.· Soldeerapparatuur.· Multimeter is handig om te hebben voor dit project.· Schroevendraaier.· Tang.· Priem of iets dergelijks (ik gebruikte staaldraad) om gaten in een plafond te prikken. Moet dezelfde dikte hebben als glasvezel.

Stap 3: Installatie van het plafond

Ik zal in deze stap niet in detail treden, er is veel materiaal over het installeren van een hangend plafond en ik ben geen expert op dit gebied. De aanpak die ik heb gekozen is ingewikkelder dan een panel met sterren aanpak waar veel mensen voor kiezen. Maar door op deze manier te doen, hebben we een kwalitatief hangend plafond dat er bij daglicht volkomen normaal uitziet, geen panelen, niets.

Voor elektronica heb ik besloten om een onderhoudsluik toe te voegen in het niet zo zichtbare deel van het gipsplafond.

Het aanbrengen van plamuur en primer gebeurt in deze stap, maar het schilderen wordt gedaan wanneer vezels zijn geïnstalleerd.

Stap 4: Installatie van glasvezel

Dit onderdeel kostte meer dan verwacht… Na veel improvisaties zijn we tot de conclusie gekomen dat in ons geval de beste manier om glasvezel te bedraden is met een hengel en een vislijnlus, zie mijn meesterwerkschetsen voor een uitleg. Nu ik naar dit idee kijk, ziet het er belachelijk uit, maar wie houdt er niet van een uitdaging.

Enkele opmerkingen:

· Ik raad aan om vezels in hun gaten te lijmen, zodat ze zeker op hun plaats blijven. De lijm moet helder zijn en niet reageren met het vezelmateriaal. Ik gebruikte standaard papierlijm.

· Boren is niet nodig. Gaten in het gips het plafond kan eenvoudig worden geprikt met een priem of iets dergelijks, zorg er wel voor dat de diameter van de optische vezel overeenkomt.

· Voor het vinden van exacte posities van specifieke sterren op een plafond gebruikte ik old school meetlint.. dat het. Was niet 100% precies, maar kwam aardig in de buurt. Het plafond was te groot om de sterrenkaart op schaal af te drukken.

Stap 5: Plafondafwerking: schilderen

We hebben optische vezels overschilderd, zodat ze niet zichtbaar zijn wanneer ze niet in gebruik zijn. Op deze manier gedaan, ziet het eruit als een typisch hangend plafond. We hebben in twee lagen geverfd en de helderheid van vezels is bijna hetzelfde.

Stap 6: Testcircuit maken

Het circuit zelf is niet zo ingewikkeld en werkte meteen voor mij, maar het is altijd goed om het te testen voordat je het installeert en er zit veel soldeerwerk in, dus daar is een risico. Het is ook slim om een versie van het circuit te testen voor toekomstige updates, aangezien ik zeker weet dat niemand iets wil kortsluiten dat dagen duurde om in het plafond te installeren.

Voor testversie bedoel ik een of twee PCA9685-kaarten, NRF24L01, en voedingen aangesloten op Arduino. Het kan allemaal op breadboards. Hetzelfde geldt voor het IR-afstandsbedieningscircuit, voeg gewoon dingen toe aan het breadboard, kijk of het werkt. Ik zou ook willen voorstellen om een paar 3W-LED's te solderen om te testen.

Stap 7: Arduino-code

Kijk voor bibliotheken en andere handige links in de sectie "Nuttige informatie". Voor code uitleg kijk bij de opmerkingen in de code.

Om deze code te maken, heb ik veel bronnen gebruikt, sommige worden vermeld in de sectie "Nuttige informatie", maar aangezien ik dit project meer dan een jaar geleden voltooide, kon ik tegen de tijd dat ik besloot om instructable te schrijven niet alles vinden de bronnen en enkele van de links die ik had bewaard, werkten helaas niet meer. Dus als iemand hulp nodig heeft met de code, laat het me dan weten in de reacties, ik zal mijn best doen.

In code vind je een nogal ingewikkelde functie voor het knipperen van de LED. Om het er aangenamer uit te laten zien, heb ik een tutorial gebruikt voor het ademen van led: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/Human eyes nemen licht niet lineair waar, dus als je een lineaire toename van de LED-helderheid gebruikt, ziet het er niet erg natuurlijk uit.

Stap 8: Bedrading en LED-strips

Nu is het tijd voor de laatste bedrading! Als alles is getest en werkt, zou het niet heel moeilijk moeten zijn, alleen veel solderen van identieke onderdelen. Voor het bevestigen van het circuit heb ik multiplex gebruikt ter grootte van het onderhoudsluik, dus als het nodig is, kan ik het hele circuit gemakkelijk van het plafond verwijderen. Ik stopte de vezels in kleine plastic leidingbuizen, ongeveer ter grootte van 3W LED's, boorde vervolgens gaten van dezelfde grootte in triplex en stak deze buizen in het triplex. Hierdoor kan ik indien nodig gemakkelijk vezels van de LED's verwijderen, zie bijgevoegde foto's.

Wat led-strips betreft, raad ik aan deze ter koeling op aluminium profielen te plakken, omdat deze strips behoorlijk heet worden.

Stap 9: Problemen oplossen en fijnafstemming

Je hebt het circuit getest, maar nu het is geïnstalleerd, werkt het niet … of iets werkt niet zoals het zou moeten. Het is waarschijnlijk jouw soldeerwerk, want als het in het testcircuit werkte, is er geen reden waarom het nu niet werkt, op enkele uitzonderingen na. Ik hoop dat dit voor jou niet het geval is, maar ik zal een specifiek probleem met je delen dat ik als voorbeeld had.

Toen ik LED-strips naar de laagste waarde dimde, stopten de strips met werken of begonnen ze te flikkeren. Na lang onderzoek en probleemoplossing, kwam ik erachter dat het probleem traag was om IRL540 te schakelen en de oplossingen waren eenvoudig de PWM-frequentie van PCA-kaarten te verlagen tot 50 Hz. Het loste het probleem grotendeels op, nu zie ik alleen bij de onderste waarden flikkeringen of problemen, maar dat maakt niet uit, aangezien ik zulke lage waarden niet gebruik. Dit probleem kwam bij me terug toen ik besloot om het plafond te filmen, omdat je met zo'n lage frequentie flikkeringen in camera's kunt zien, het is net als het filmen van tv. Om dit probleem op te lossen, heb ik een klein breadboard-circuit gemaakt met 2N2222-transistoren in plaats van IRL540, gewoon om de opname te maken. Met deze transistors was het probleem opgelost en aangezien ik in relatief lage PWM-waarden filmde, kon de 2N2222s het vermogen aan. Als iemand hetzelfde probleem heeft, voel je vrij om het totempaalcircuit aan te passen, het zou bij dit probleem moeten helpen.

Nu hopelijk alles op zijn plaats zit en werkt, kunnen we de helderheid van de sterren, reactiviteit op muziek, stervervagingsmodi en al het andere finetunen.

Stap 10: Nuttige informatie en links

Om de code te schrijven en het circuit te maken, heb ik veel bronnen gebruikt, de meeste worden hier vermeld, maar aangezien ik dit project enige tijd geleden heb voltooid, kon ik tegen de tijd dat ik besloot het te delen, niet alle bronnen vinden en sommige van de links die ik heb bewaard, werkten helaas niet meer. Dus als iemand hulp nodig heeft met de code of het project zelf in het algemeen, laat het me dan weten in de comments, ik zal mijn best doen.

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-afstandsbediening

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

Stap 11: Upgraden

Het zou cool zijn om een app te maken om het plafond te besturen, misschien met behulp van OpenHAB op Raspberry PI, aangezien PCA9685 gemakkelijk kan worden bestuurd via RPi.

Indien gebruik wordt gemaakt van OpenHab of een alternatief is het mogelijk om het plafond aan te sluiten op een smart home systeem.

Eerste prijs in de Arduino-wedstrijd 2020