Ինտերակտիվ լազերային թերթերի գեներատոր Arduino- ով. 11 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Լազերները կարող են օգտագործվել անհավատալի տեսողական էֆեկտներ ստեղծելու համար: Այս նախագծում ես կառուցեցի նոր տեսակի լազերային էկրան, որն ինտերակտիվ է և երաժշտություն է նվագում: Սարքը պտտվում է երկու լազերի միջոցով ՝ առաջացնելով երկու պտույտի նման լույսի թերթեր: Ես սարքի մեջ ներառեցի հեռավորության սենսորներ, որպեսզի ձեր ձեռքը դեպի նրանց շարժելով հնարավոր լինի շահարկել լազերային թերթիկները: Երբ մարդը շփվում է սենսորների հետ, սարքը նաև երաժշտություն է նվագում MIDI ելքի միջոցով: Այն ներառում է գաղափարներ լազերային տավիղներից, լազերային պտույտներից և POV էկրաններից:

Գործիքը վերահսկվում է Arduino Mega- ով, որն ընդունում է ուլտրաձայնային տվիչների մուտքերը և դուրս է բերում ձևավորված լազերային թերթիկի տեսակը և առաջացած երաժշտությունը: Պտտվող լազերների ազատության բազմաթիվ աստիճանների շնորհիվ կան բազմաթիվ լազերային թերթերի տարբեր նախշեր, որոնք կարող են ստեղծվել:

Նախագծի վերաբերյալ ես մտավոր փոթորիկ արեցի Սենթ Լուիսում գտնվող նոր արվեստի և տեխնիկայի խմբի հետ, որը կոչվում էր Դոդո Ֆլոկ: Էմրե Սարբեկը նաև որոշ նախնական փորձարկումներ կատարեց սարքի մոտ շարժումը հայտնաբերելու համար օգտագործվող տվիչների վրա:

Եթե դուք կառուցում եք լազերային թերթիկ սարք, խնդրում ենք հիշել, որ ապահով աշխատեք լազերներ և պտտվող սկավառակներ:

2020 թ. Թարմացում. Ես հասկացա, որ լազերներով ստեղծված մակերեսը հիպերբոլոիդ է:

Քայլ 1: Մատակարարման ցուցակ

Նյութեր

Լազերներ -

Անխոզանակ շարժիչ -

Էլեկտրոնային արագության վերահսկիչ -

Սերվո շարժիչներ -

Տրանզիստորներ

Նրբատախտակ

Պլեքսիգլաս

Ուլտրաձայնային տվիչներ

Սայթաքող -

Սպիտակ լուսադիոդներ -

Buck փոխարկիչներ

Մետաղական փաթաթման մետաղալար

MIDI միակցիչ

Պոտենցիոմետր և բռնակներ -

Սարքաշար - https://www.amazon.com/gp/product/B01J7IUBG8/ref=o…https://www.amazon.com/gp/product/B06WLMQZ5N/ref=o…https://www.amazon. com/gp/product/B06XQMBDMX/ref = o…

Ռեզիստորներ

JST միակցիչ մալուխներ -

AC հոսանքի անջատիչ

12 Վ էլեկտրամատակարարում -

Փայտի սոսինձ

Սուպեր սոսինձ

Փայտե պտուտակներ

USB երկարացման մալուխ -

Գործիքներ:

Sոդման երկաթ

Մետաղալար կտրիչներ

Igիգը տեսավ

Շրջանաձև սղոց

Միկրոմետր

Էլեկտրական փորվածք

Քայլ 2: ակնարկ և սխեմատիկ

Լազերային ճառագայթը ստեղծում է լավ համակցված (այսինքն ՝ նեղ) լույսի ճառագայթ, ուստի լույսի թերթ արտադրելու տարբերակներից մեկն այն է, որ ճառագայթը արագ շարժվի ինչ -որ ձևով: Օրինակ ՝ գլանաձև լուսաթիթեղ ստեղծելու համար դուք լազերը պտտեցրեք առանցքի շուրջը ՝ զուգահեռ այն ուղղությամբ, որը նա ցույց է տալիս: Լազերը արագ տեղափոխելու համար դուք կարող եք լազերը ամրացնել փայտե տախտակին, որը ամրացված է առանց խոզանակի DC շարժիչին: Միայն դրանով դուք կարող եք ստեղծել զով գլանաձև լազերային հորձանուտներ:

Այլ լազերային հորձանուտային նախագծեր դա իրականացնում են `պտտման առանցքի վրա թեք հայելին տեղադրելով դեպի հայելին ուղղված անշարժ լազերով: Սա ստեղծում է լազերային թերթիկի կոն: Այնուամենայնիվ, այս դիզայնով, բոլոր լազերային թերթերը, ըստ երևույթին, ծագում են մեկ ծագումից: Եթե լազերները տեղադրված են առանցքից, ինչպես իմ կառուցած դիզայնը, դուք ի վիճակի եք ստեղծել կոնվերգացիոն լազերային թիթեղներ, ինչպես տեսանյութում ցուցադրված ավազի ժամացույցի ձևը:

Բայց ի՞նչ կլիներ, եթե ցանկանայիք, որ լուսաթերթերը լինեն դինամիկ և ինտերակտիվ: Դա իրականացնելու համար ես երկու լազեր ամրացրի սերվոյի վրա, այնուհետև դրանք ամրացրեցի փայտե տախտակի վրա: Այժմ սերվերը կարող են կարգավորել լազերի անկյունը շարժիչի պտտման առանցքի նկատմամբ: Ունենալով երկու լազեր երկու տարբեր սերվերի վրա, դուք կարող եք սարքի հետ ստեղծել երկու տարբեր լուսաթիթեղներ:

DC շարժիչի արագությունը վերահսկելու համար ես պոտենցիոմետր միացրեցի Arduino- ին, որը վերցնում է պոտենոմետրի մուտքը և ազդանշան տալիս էլեկտրական արագության կարգավորիչին (ESC): ESC- ն այնուհետև վերահսկում է շարժիչի արագությունը (բավականին համապատասխան անուն ՝ այո) ՝ կախված պոտենցիոմետրի դիմադրությունից:

Լազերի միացման/անջատման վիճակը վերահսկվում է `դրանք միացնելով հագեցվածության մեջ գործող տրանզիստորի էմիտերին (այսինքն` աշխատում է որպես էլեկտրական անջատիչ): Հսկիչ ազդանշան է ուղարկվում տրանզիստորի բազային, որը վերահսկում է լազերային հոսանքը: Ահա աղբյուրը տրանզիստորով արդուինոյով բեռը վերահսկելու համար ՝

Սերվոսի դիրքը վերահսկվում է նաև Arduino- ի հետ: Երբ տախտակը պտտվում է, լուսաթերթիկը կարող է շահարկվել `փոխելով սերվոյի դիրքը: Առանց օգտագործողի մուտքի, սա միայն կարող է ստեղծել դինամիկ լուսավոր թերթեր, որոնք հմայում են: Կան նաև ուլտրաձայնային տվիչներ, որոնք տեղադրված են սարքի եզրին, որոնք օգտագործվում են որոշելու, թե արդյոք մարդը ձեռքը դնում է լուսաթերթերի մոտ: Այս մուտքագրումը այնուհետև օգտագործվում է կամ լազերները տեղափոխելու համար `նոր լուսաթերթեր ստեղծելու, կամ MIDI ազդանշան առաջացնելու համար: MIDI միակցիչը միացված է MIDI ազդանշանը MIDI նվագարկող սարքին փոխանցելու համար:

Քայլ 3. Առանց խոզանակի շարժիչի կառավարում Arduino- ով

Պտույտի նման լուսաթերթեր ստեղծելու համար հարկավոր է պտտել լազերային ճառագայթը: Դա իրականացնելու համար ես որոշեցի փորձել օգտագործել առանց խոզանակի DC շարժիչ: Ես իմացա, որ այս տիպի շարժիչներն իսկապես տարածված են մոդելային ինքնաթիռների և անօդաչու թռչող սարքերի մեջ, ուստի մտածեցի, որ դա բավականին հեշտ կլինի օգտագործել: Theանապարհին ես հանդիպեցի մի քանի խոչընդոտների, բայց ընդհանուր առմամբ գոհ եմ, թե ինչպես է շարժիչը աշխատում նախագծի համար:

Նախ, շարժիչը պետք է տեղադրվի: Ես հատուկ նախագծեցի մի հատված, որը պահում էր շարժիչը և այն ամրացնում սարքը պահող տախտակին: Շարժիչը ապահով լինելուց հետո ես շարժիչը միացրեցի ESC- ին: Կարդացածիցս, իրոք, դժվար է թվում օգտագործել առանց շարժիչի առանց խոզանակի շարժիչ: Շարժիչը պտտելու համար ես օգտագործեցի Arduino Mega- ն: Սկզբում ես չկարողացա շարժիչը պտտել, քանի որ ես պարզապես միացնում էի կառավարման ազդանշանը 5 Վ -ին կամ գետնին, առանց ելակետային արժեքը պատշաճ սահմանելու կամ ESC- ի չափագրման: Հետո հետևեցի Arduino- ի ձեռնարկին `պոտենցիոմետրով և servo շարժիչով, և դա շարժեց շարժիչը: Ահա ձեռնարկի հղում ՝

ESC լարերը իրականում կարող են որևէ կերպ միացված լինել առանց խոզանակի շարժիչին: Ձեզ անհրաժեշտ կլինեն կանացի բանանի խրոցակի միակցիչներ: ESC- ի ավելի խիտ կարմիր և սև մալուխները միացված են 12 Վ լարման DC սնուցման աղբյուրին, իսկ ESC- ի կառավարման միակցիչի սև և սպիտակ մալուխները `համապատասխանաբար գետնին և Arduino- ին` համապատասխանաբար: Դիտեք այս տեսանյութը ՝ ESC- ի չափագրման սովորելու համար ՝

Քայլ 4. Լազերային թերթիկի շասսի կառուցում

Շարժիչը պտտվելուց հետո ժամանակն է կառուցել թեթև թերթիկի շասսի: Ես կտրեցի մի կտոր նրբատախտակ ՝ օգտագործելով CNC մեքենա, բայց դուք կարող եք նաև օգտագործել ոլորահատ սղոց: Նրբատախտակն ունի ուլտրաձայնային տվիչներ և դրա մեջ փոս է ՝ պլեքսիգլասի մի կտոր տեղավորելու համար: Պլեքսիգլասը պետք է ամրացվի փայտին `օգտագործելով էպոքսիդ: Սահող օղակի տեղավորվելու համար անցքեր են բացվում:

Նրբատախտակի մեկ այլ շրջանաձև թերթ կտրվում է ՝ առանց խոզանակ շարժիչը պահելու համար: Այս փայտի թերթիկի մեջ անցքեր են բացվում, որպեսզի լարերը հետագայում անցնեն շինարարության ընթացքում: Շարժիչի ամրացման և հորատման անցքեր ամրացնելուց հետո նրբատախտակի երկու թերթերը ամրացվում են 1x3 տախտակներով, որոնք կտրված են մոտ 15 սմ երկարությամբ և մետաղական փակագծերով: Լուսանկարում դուք կարող եք տեսնել, թե ինչպես է պլեքսիգլասը շարժիչից և լազերներից վերևում:

Քայլ 5: Լազերային և Servo շարժիչի հավաքում

Փոփոխական լուսաթերթերը ստեղծվում են պտտման առանցքի նկատմամբ լազերների շարժման միջոցով: Ես նախագծեցի և 3d տպեցի մի լեռ, որը լազերը կցում է սերվոյին և լեռ, որը միացնում է սերվոն պտտվող տախտակին: Նախ միացրեք servo- ն servo mount- ին `օգտագործելով երկու M2 պտուտակ: Այնուհետև սահեցրեք M2 ընկույզը լազերային ամրացման մեջ և ամրացրեք պտուտակը, որպեսզի լազերը տեղում մնա: Նախքան լազերը սերվոյին միացնելը, դուք պետք է համոզվեք, որ servo- ն պտտվում է իր կենտրոնացված աշխատանքային դիրքի վրա: Օգտագործելով servo ձեռնարկը, ուղղորդեք servo- ն 90 աստիճանի: Այնուհետև պտուտակով միացրեք լազերը, ինչպես ցույց է տրված նկարում: Ստիպված էի նաև կպչուն սոսինձ ավելացնել, որպեսզի լազերն ակամա չշարժվի:

Ես օգտագործել եմ լազերային դանակ `տախտակը ստեղծելու համար, որի չափսերը կազմում են մոտ 3 սմ x 20 սմ: Լույսի թերթիկի առավելագույն չափը կախված կլինի փայտե տախտակի չափից: Այնուհետև տախտակի կենտրոնում մի փոս է փորվել, որպեսզի այն տեղավորվի առանց խոզանակի շարժիչի լիսեռի վրա:

Հաջորդը ես սոսնձեցի լազերային-servo հավաքածուն տախտակի վրա, որպեսզի լազերները կենտրոնացած լինեն: Համոզվեք, որ տախտակի բոլոր բաղադրիչները հավասարակշռված են տախտակի պտտման առանցքի հետ կապված: STոդեք JST միակցիչները լազերներին և սերվո մալուխներին, որպեսզի հաջորդ քայլին դրանք միացվեն սայթաքող սարքին:

Վերջապես ամրացրեք լազերային-սերվո սալիկներով ամրացված տախտակը լվացքի և ընկույզով առանց խոզանակի շարժիչի վրա: Այս պահին փորձարկեք առանց խոզանակի շարժիչը `համոզվելու համար, որ տախտակը կարող է պտտվել: Carefulգույշ եղեք, որ շարժիչը շատ արագ չքշեք կամ ձեռքը դնեք տախտակի պտույտի ճանապարհին:

Քայլ 6: Տեղադրելով Slipring- ը

Ինչպե՞ս կանխել լարերի խճճվելը, երբ էլեկտրոնիկան պտտվում է: Wayանապարհներից մեկը էներգիայի մատակարարման համար մարտկոցի օգտագործումն է և այն միացնելով պտտվող հավաքածուին, ինչպես այս POV հրահանգում: Մեկ այլ միջոց է օգտագործել slipring! Եթե նախկինում չեք լսել պարսատիկի մասին կամ օգտագործել այն, դիտեք այս հիանալի տեսանյութը, որը ցույց է տալիս, թե ինչպես է այն աշխատում:

Նախ, JST միակցիչների մյուս ծայրերը ամրացրեք սահնակին: Դուք չեք ցանկանում, որ լարերը շատ երկար լինեն, քանի որ տախտակի պտտվելիս դրանք ինչ -որ բանից բռնելու հավանականություն ունեն: Ես ամրացրի սայթաքողը պլեքսիգլասի վրա, առանց շարժիչի շարժիչի վերևի մասի, որը հորատում էր պտուտակների համար անցքեր: Հորատման ժամանակ զգույշ եղեք, որ պլեքսիգլասը չկոտրվի: Դուք կարող եք նաև օգտագործել լազերային կտրիչ ՝ ավելի ճշգրիտ անցքեր ստանալու համար: Երբ սահնակը ամրացված է, միացրեք միակցիչները:

Այս պահին դուք կարող եք սահող լարերը միացնել Arduino- ի կապումներին `որոշ նախնական փորձարկումներ կատարելու լազերային թերթիկի գեներատորի հետ:

Քայլ 7: Էլեկտրոնիկայի զոդում

Ես կտրեցի մի տախտակի նախատիպ ՝ ամբողջ էլեկտրոնիկան միացնելու համար: Քանի որ ես օգտագործել եմ 12 Վ լարման աղբյուր, ես պետք է օգտագործեմ երկու DC-DC փոխարկիչ ՝ 5 Վ լազերների, սերվերի, պոտենցիոմետրերի և MIDI միակցիչների համար, և 9 Վ ՝ Arduino- ի համար: Ամեն ինչ միացված էր, ինչպես ցույց է տրված դիագրամում, կամ զոդման կամ մետաղալարերի փաթաթման միջոցով: Այնուհետև տախտակը միացված էր 3D տպագիր մասին `օգտագործելով PCD- ի անջատումները:

Քայլ 8: Էլեկտրոնիկայի տուփի կառուցում

Ամբողջ էլեկտրոնիկան տեղադրված է փայտե տուփի մեջ: Ես տուփի կողմերի համար կտրեցի 1x3 փայտանյութ և մի կողմում կտրեցի մեծ բացվածք, որպեսզի կառավարման վահանակի լարերը կարողանան անցնել: Կողքերը միացված էին փայտի փոքր բլոկների, փայտի սոսինձի և պտուտակների միջոցով: Սոսինձը չորացնելուց հետո ես ավազեցի տուփի կողքերը, որպեսզի հավասարեցնեմ տուփի բոլոր թերությունները: Հետո բարակ փայտ կտրեցի տուփի առջևի, հետևի և ներքևի մասերի համար: Ներքևը մեխված էր կողմերին, իսկ առջևը և հետևը սոսնձված էին տուփի վրա: Ի վերջո, ես չափեցի և կտրեցի անցքեր տուփի առջևի վահանակի բաղադրիչների չափերը ՝ հոսանքի մալուխի միակցիչ, USB միակցիչ, MIDI միակցիչ և պոտենցիոմետր:

Քայլ 9. Էլեկտրոնիկայի տեղադրում վանդակում

Ես էլեկտրամատակարարումը տուփին ամրացրեցի պտուտակներով, Arduino- ն ՝ հատուկ մշակված տեղադրման միջոցով և 7 -րդ քայլում ստեղծված տպատախտակը: Պոտենցիոմետրը և MIDI միակցիչը նախ միացված էին տպատախտակին մետաղալարով փաթաթված մետաղալարով, այնուհետև սոսնձվեցին առջեւի վահանակ: AC jack- ը միացված էր էլեկտրասնուցման աղբյուրին, իսկ հոսանքի հոսանքի DC ելքը `Buck- ի փոխարկիչների և մալուխների մուտքերին, որոնք միանում են առանց խոզանակի շարժիչին: Շարժիչը, servo- ն և լազերային լարերը անցնում են նրբատախտակի անցքից մինչև էլեկտրոնիկայի տուփը: Նախքան ուլտրաձայնային տվիչների հետ գործ ունենալը, ես առանձին փորձարկեցի բաղադրիչները `համոզվելու համար, որ ամեն ինչ ճիշտ է լարված:

Սկզբում ես գնեցի AC հոսանքի միակցիչ, բայց կարդացի դրա հալման բավականին վատ ակնարկներ, այնպես որ ես առջևի վահանակի վրա սխալ չափի անցքեր ունեի: Հետևաբար, ես նախագծեցի և 3D տպեցի մի քանի ադապտեր, որոնք կհամապատասխանեն իմ կտրած անցքերի չափին:

Քայլ 10. Ուլտրաձայնային տվիչների տեղադրում և միացում

Այս պահին լազերները, սերվերը, առանց խոզանակի շարժիչը և MIDI խցիկը միացված են Arduino- ին և կարող են կառավարվել դրանք: Վերջին ապարատային քայլը ուլտրաձայնային տվիչների միացումն է: Ես նախագծեցի և 3D տպեցի ուլտրաձայնային տվիչ: Այնուհետև ես լարով և հավասարաչափ կցեցի ուլտրաձայնային տվիչների հավաքածուները թեթև թերթի գեներատորի վերին նրբատախտակի թերթիկին: Նրբատախտակի թերթիկի անցքեր հորատելով, մետաղալարով փաթաթված մետաղալարերը թափվեցին դեպի էլեկտրոնիկայի տուփը: Ես մետաղալարերը կապեցի Arduino- ի համապատասխան կապումներին:

Ես մի փոքր հիասթափված էի ուլտրաձայնային ցուցիչի կատարումից: Նրանք բավականին լավ էին աշխատում 1 սմ - 30 սմ հեռավորությունների վրա, բայց հեռավորության չափումն այդ միջակայքից դուրս շատ աղմկոտ է: Ազդանշան և աղմուկ հարաբերակցությունը բարելավելու համար ես փորձեցի մի քանի չափումներ կատարել միջին կամ միջին: Այնուամենայնիվ, ազդանշանը դեռևս բավականաչափ հուսալի չէր, ուստի ես վերջացրեցի նոտա նվագարկելու կամ լազերային թերթիկը 25 սմ բարձրության վրա դնելու սահմանը:

Քայլ 11. Դինամիկ լազերային հորձանուտի ծրագրավորում

Բոլոր էլեկտրագծերի և հավաքների ավարտից հետո ժամանակն է ծրագրավորել լուսացույցի սարքը: Կան բազմաթիվ հնարավորություններ, բայց ընդհանուր գաղափարն այն է, որ վերցնենք ուլտրաձայնային տվիչների մուտքերը և ազդանշաններ ուղարկենք MIDI- ի և լազերների և սերվերի վերահսկման համար: Բոլոր ծրագրերում տախտակի պտույտը վերահսկվում է ՝ պտտելով պոտենցիոմետրի բռնիչը:

Ձեզ հարկավոր կլինի երկու գրադարան ՝ NewPing և MIDI

Կից ներկայացված է Arduino- ի ամբողջական ծածկագիրը:

Երկրորդ մրցանակ Գյուտերի մարտահրավեր 2017 -ում