Ինտերակտիվ գեոդեզիական LED գմբեթ. 15 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

Ես կառուցեցի գեոդեզիական գմբեթ, որը բաղկացած էր 120 եռանկյունուց ՝ յուրաքանչյուր եռանկյունում LED և սենսորով: Յուրաքանչյուր LED կարող է ուղղվել առանձին, և յուրաքանչյուր սենսոր հատուկ կարգավորվել է մեկ եռանկյունու համար: Գմբեթը ծրագրված է Arduino- ով լուսավորելու և արտադրելու MIDI ազդանշան `կախված այն բանից, թե որ եռանկյունին եք դնում ձեր ձեռքը:

Ես գմբեթը նախագծեցի որպես զվարճալի ցուցադրում, որը մարդկանց հետաքրքրում է լույսով, էլեկտրոնիկայով և ձայնով: Քանի որ գմբեթը գեղեցիկ բաժանվում է հինգ մասի, ես նախագծեցի, որ գմբեթը ունենա հինգ առանձին MIDI ելք, որոնցից յուրաքանչյուրը կարող է ունենալ տարբեր հնչողություն: Սա գմբեթը դարձնում է հսկա երաժշտական գործիք ՝ իդեալական միաժամանակ բազմաթիվ մարդկանց հետ երաժշտություն նվագելու համար: Երաժշտություն նվագելուց բացի, ես ծրագրում էի նաև գմբեթը թեթև շոուների համար և նվագում Սայմոնի և Պոնգի կատարմամբ: Վերջնական կառուցվածքը տրամագծով և բարձրությունը 70 սմ -ից մի փոքր ավելի է, և հիմնականում կառուցված է փայտից, ակրիլից և 3D տպված մասերից:

Կան մի քանի հիանալի հրահանգներ LED սեղանների և խորանարդի վրա, որոնք ոգեշնչեցին ինձ սկսել այս նախագիծը: Այնուամենայնիվ, ես ուզում էի փորձել LED- ները դասավորել այլ երկրաչափության մեջ: Ես չէի կարող նախագծի համար ավելի լավ կառույց մտածել, քան գեոդեզիական գմբեթը, որը նույնպես լավ փաստաթղթավորված է Instructables- ում: Այսպիսով, այս նախագիծը LED սեղանների և գեոդեզիական գմբեթների ռեմիքս/խառնուրդ է: Ստորև բերված են LED սեղանի և գեոդեզիական գմբեթի հրահանգների հղումներ, որոնք ես ստուգել եմ նախագծի սկզբում:

LED սեղաններ և խորանարդներ.

www.instructables.com/id/RGB-LED-Pixel-Touc…

www.instructables.com/id/Touch-LED-Table-Re…

www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/

www.instructables.com/id/500-LED-Pixel-RGB-…

Գեոդեզիական գմբեթ.

www.instructables.com/id/Folding-Geodesic-D…

www.instructables.com/id/Geodesic-dome-kit/

Քայլ 1: Մատակարարման ցուցակ

Նյութեր:

1. Փայտ `գմբեթի և գմբեթի հիմքի համար (գումարը կախված է գմբեթի տեսակից և չափից)

2. Հասցեավորվող LED ժապավեն (16,4 ֆուտ/5 մ հասցեավորվող գունավոր LED պիքսելային ժապավեն 160 հատ Ws2801 Dc5v)

3. Arduino Uno (Atmega328 - հավաքված)

4. Նախատիպ տախտակ (Penta Angel Double-Side Prototype PCB Universal (7x9 սմ))

5. Ակրիլային լուսադիոդներ ցրելու համար (Ձուլված ակրիլային թերթ, պարզ, 12 "x 12" x 0.118 "Չափ)

6. Էներգամատակարարում (Aiposen 110/220V դեպի DC12V 30A 360W անջատիչ էներգիայի մատակարար)

7. Buck փոխարկիչ Arduino- ի համար (RioRand LM2596 DC-DC Buck Converter 1.23V-30V)

8. Buck փոխարկիչ LED- ների և տվիչների համար (DROK Mini Electric Buck Voltage Converter 15A)

9. 120 IR տվիչներ (ինֆրակարմիր խոչընդոտներից խուսափելու սենսորային մոդուլ)

10. Հինգ 16 ալիքային մուլտիպլեքսեր (անալոգային/թվային MUX Breakout - CD74HC4067)

11. Վեց 8 ալիքային մուլտիպլեքսեր (Multiplexer Breakout - 8 Channel (74HC4051))

12. Հինգ 2 ալիքային մուլտիպլեքսեր (MAX4544CPA+)

13. Մետաղական փաթաթված մետաղալար (PCB oldոդիչ 0.25 մմ թիթեղապատված պղնձե լարի Dia Լարերի փաթաթման մետաղալար 305M 30AWG կարմիր)

14. Կապիչ մետաղալար (Solid Core, 22 AWG)

15. Pin Headers (Gikfun 1 x 40 Pin 2.54 մմ Single Row Breakaway Male Pin Header)

16. Հինգ MIDI խցիկ (Breadboard- ի համար հարմար MIDI Jack (5-փին DIN))

17. Տասը 220 օմ ռեզիստոր MIDI խցիկների համար

18. Էլեկտրոնիկայի գմբեթը տեղադրելու համար անջատող անջատիչներ (Stand-off Spacer Hex M3 Male արական x M3 Female)

19. Թելի ադապտերներ `ամրացումները փայտին միացնելու համար (E-Z Lok թելերով ներդիր, արույր, դանակի թել)

20. Epoxy կամ Gorilla Superglue

21. Էլեկտրական ժապավեն

22. oldոդող

Գործիքներ:

1. Sոդման կայան

2. Էլեկտրական հորատում

3. Շրջանաձեւ սղոց

4. Ուղեծրի ավազ

5. igիգը տեսավ

6. Միտեր սղոց

7. Կողմնացույց

8. 3D տպիչ

9. Մետաղալարեր

10. Լարերի փաթաթման գործիք

11. Լազերային դանակ LED սալերի կտրման համար (ըստ ցանկության)

12. CNC խանութի գմբեթի հիմքի համար (ըստ ցանկության)

Քայլ 2. Գեոդեզիական գմբեթի նախագծում

Ինչպես նշեցի ներածության մեջ, ձեր գեոդեզիական գմբեթը կառուցելու մի քանի առցանց աղբյուրներ կան: Այս կայքերը տրամադրում են գմբեթավոր հաշվիչներ, որոնք որոշում են յուրաքանչյուր կողմի երկարությունը (այսինքն ՝ ճարմանդը) և միակցիչների քանակը, որոնք անհրաժեշտ են ինչ տեսակի գմբեթ կառուցելու համար: Գեոդեզիական գմբեթի բարդությունը (այսինքն ՝ եռանկյունների խտությունը) որոշվում է ըստ իր դասի (1V, 2V, 3V և այլն), իսկ ավելի բարձր բարդությունը դառնում է կատարյալ գնդաձև մակերևույթի ավելի լավ մոտարկում: Ձեր սեփական գմբեթը կառուցելու համար նախ պետք է ընտրեք գմբեթի տրամագիծը և դասը:

Ես օգտագործել եմ Domerama կոչվող կայքը, որն ինձ օգնել է նախագծել 4V գմբեթ, որը կտրված էր մինչև 40 սմ շառավղով ոլորտի 5/12: Այս տեսակի գմբեթի համար կան վեց տարբեր երկարության ամրակներ.

30 X «A» - 8,9 սմ

30 X «B» - 10,4 սմ

50 X «C» - 12,4 սմ

40 X «D» - 12,5 սմ

20 X «E» - 13.0 սմ

20 X «F» - 13.2 սմ

Ընդհանուր առմամբ, 190 սալիկներ, որոնք ավելացնում են մինչև 2223 սմ (73 ոտնաչափ) նյութ: Այս գմբեթի ամրակների համար ես օգտագործել եմ 1x3 (3/4 "× 2-1/2") սոճու փայտ: Հենակետերը միացնելու համար ես նախագծեցի և 3D տպագիր միակցիչներ ՝ օգտագործելով Autocad: Այս քայլի վերջում կարելի է ներբեռնել STL ֆայլերը: 4V 5/12 գմբեթի միակցիչների քանակն է.

20 X 4-միակցիչ

6 X 5-միակցիչ

45 X 6-միակցիչ

Հաջորդ քայլում ես նկարագրում եմ, թե ինչպես է այս գմբեթը կառուցված փայտե ամրակներով և իմ նախագծած 3D տպիչով միակցիչներով:

Քայլ 3. Գմբեթ կառուցելը ամրակներով և միակցիչներով

Օգտագործելով 4V 5/12 գմբեթի համար Domerama- ի հաշվարկները, ես կտրեցի ամրակները ՝ օգտագործելով շրջանաձև սղոց: 190 կոճերը պիտակավորվեցին և կտրելուց հետո տեղադրվեցին տուփի մեջ: 71 միակցիչը (20 չորս միակցիչ, 6 հինգ միակցիչ և 45 վեց միակցիչ) 3D տպագրվել է Makerbot- ի միջոցով: Փայտե ամրակները տեղադրվեցին միակցիչների մեջ ՝ ըստ Domerama- ի ստեղծած սխեմայի: Ես շինարարությունը սկսեցի վերևից և շարժվեցի ճառագայթայինորեն դեպի արտաքին:

Բոլոր ամրակները միացնելուց հետո ես միանգամից հանեցի մեկ ամրակ և ավելացրեցի էպոքսիդ փայտի և միակցիչի վրա: Միակցիչները նախագծված էին ճկունություն ունենալու, թե ինչպես են դրանք կապում կառույցները, ուստի կարևոր էր ստուգել գմբեթի համաչափությունը ՝ նախքան որևէ էպոքսիդ ավելացնելը:

Քայլ 4: Լազերային կտրող և տեղադրող հիմքի թիթեղներ

Այժմ, երբ կառուցված է գմբեթի կմախքը, ժամանակն է կտրել եռանկյունաձև հիմքերը: Այս հիմքերը ամրացված են ամրակների ներքևի մասում և օգտագործվում են LED- ները գմբեթին ամրացնելու համար: Սկզբում ես կտրեցի հիմքերը 5 մմ (3/16 ») հաստ նրբատախտակից ՝ չափելով գմբեթի հինգ տարբեր եռանկյունները ՝ AAB (30 եռանկյուն), BCC (25 եռանկյուն), DDE (20 եռանկյուն), CDF (40 եռանկյուն):), և EEE (5 եռանկյուն): Յուրաքանչյուր կողմի չափերը և եռանկյունների ձևը որոշվել են գմբեթի հաշվիչի (Domerama) և որոշ երկրաչափության միջոցով: Փորձնական հիմքերը ոլորահատ սղոցով կտրելուց հետո ես նկարեցի եռանկյունու ձևավորումը Coral Draw- ի միջոցով, իսկ մնացած հիմքերը կտրեցի լազերային դանակով (շատ ավելի արագ): Եթե դուք չունեք լազերային դանակ, ապա կարող եք հիմքը դնել նրբատախտակի վրա ՝ գծանշանի և երկարաձողի միջոցով և բոլորը կտրել ոլորահատ սղոցով: Երբ հիմքերը կտրված են, գմբեթը շրջվում է, իսկ թիթեղները սոսնձվում են գմբեթին `օգտագործելով փայտի սոսինձ:

Քայլ 5: Էլեկտրոնիկայի ակնարկ

Վերևում պատկերված է գմբեթի էլեկտրոնիկայի սխեմատիկ պատկերը: Arduino Uno- ն օգտագործվում է գմբեթի ազդանշաններ գրելու և կարդալու համար: Գմբեթը լուսավորելու համար գմբեթին անցնում է RGB լուսադիոդային շերտ, որպեսզի լուսադիոդ տեղադրվի 120 եռանկյուններից յուրաքանչյուրի մոտ: LED շերտի աշխատանքի մասին տեղեկությունների համար տես այս հրահանգը: Յուրաքանչյուր LED կարող է առանձին հասցեագրվել Arduino- ի միջոցով, որն արտադրում է սերիայի տվյալներ և ժամացույցի ազդանշան շերտի համար (տե՛ս սխեմատիկ A0 և A1 կապերը): Շերտով և միայն այս երկու ազդանշաններով դուք կարող եք ունենալ լուսավորող հիանալի գմբեթ: Կան բազմաթիվ այլ եղանակներ Arduino- ից շատ LED- ների համար ազդանշաններ գրելու համար, ինչպիսիք են Charlieplexing- ը և հերթափոխի գրանցամատյանները:

Գմբեթի հետ փոխազդելու համար ես յուրաքանչյուր LED- ի վերևում տեղադրեցի IR սենսոր: Այս տվիչներն օգտագործվում են հայտնաբերելու համար, երբ ինչ -որ մեկի ձեռքը գտնվում է գմբեթի եռանկյունու մոտ: Քանի որ գմբեթի յուրաքանչյուր եռանկյուն ունի իր IR սենսորը, և կա 120 եռանկյուն, դուք պետք է մի տեսակ մուլտիպլեքսավորումներ կատարեք մինչև Arduino- ն: Ես որոշեցի օգտագործել հինգ 24-ալիքային մուլտիպլեքսեր (MUX) գմբեթի 120 սենսորների համար: Ահա մի խրատ, որը նախատեսված է մուլտիպլեքսավորման վերաբերյալ, եթե ձեզ անծանոթ է: 24 ալիքի MUX- ը պահանջում է հինգ կառավարման ազդանշան: Ես ընտրեցի 8-12 կապում Arduino- ի վրա, որպեսզի կարողանամ նավահանգստի մանիպուլյացիա անել (լրացուցիչ տեղեկությունների համար տե՛ս Քայլ 10): MUX տախտակների ելքը կարդացվում է 3-7 կապում օգտագործելով:

Ես ներառեցի նաև MIDI- ի հինգ ելք գմբեթի վրա, որպեսզի այն կարողանա ձայն տալ (քայլ 11): Այլ կերպ ասած, հինգ հոգի կարող են միաժամանակ գմբեթ նվագել, երբ յուրաքանչյուր ելք տարբեր ձայն է նվագում: Arduino- ում կա միայն մեկ TX կապ, այնպես որ հինգ MIDI ազդանշան պահանջում է դեմուլտիպլեքսավորում: Քանի որ MIDI- ի ելքը արտադրվում է IR սենսորի ընթերցումից տարբեր ժամանակ, ես օգտագործել եմ նույն կառավարման ազդանշանները:

ARduino- ում IR սենսորների բոլոր մուտքագրումները կարդալուց հետո գմբեթը կարող է լուսավորվել և հնչել հնչյուններ, այնուամենայնիվ, երբ դուք ծրագրավորում եք Arduino- ն: Ես ունեմ այս ուսանելի 14 -րդ քայլում մի քանի օրինակ:

Քայլ 6: LED- ների տեղադրում դեպի գմբեթ

Քանի որ գմբեթն այնքան մեծ է, LED շերտը պետք է կտրել, որպեսզի յուրաքանչյուր եռանկյունու վրա տեղադրվի մեկ LED: Յուրաքանչյուր LED սոսնձված է եռանկյունու վրա `օգտագործելով սուպեր սոսինձ: LED- ի երկու կողմերում հիմքի ափսեի միջոցով անցք է կատարվում, որպեսզի մալուխները գմբեթով անցնեն: Այնուհետև ես LED- ի յուրաքանչյուր կոնտակտի վրա ամրացրեցի ամրացնող մետաղալար (5 Վ, հող, ժամացույց, ազդանշան) և լարերը կերակրեցի հիմքի ափսեի միջոցով: Այս լարերը կտրված են այնպես, որ դրանք բավական երկար են ՝ գմբեթի հաջորդ LED- ին հասնելու համար: Հաղորդալարերը քաշվում են հաջորդ LED- ի վրա, և գործընթացը շարունակվում է: Ես LED- ները միացրեցի այնպիսի կազմաձևով, որը նվազագույնի կհասցներ պահանջվող մետաղալարերի քանակը ՝ միևնույն ժամանակ իմաստ ունենալով ավելի ուշ Arduino- ի միջոցով LED- ների հասցեագրումը: Ավելի փոքր գմբեթը կբացառեր ժապավենը կտրելու անհրաժեշտությունը և կպահպանի շատ ժամանակ զոդման: Մեկ այլ տարբերակ `առանձին RGB LEDS- ի օգտագործումն հերթափոխի մատյաններով:

Շերտին սերիական հաղորդակցումը կատարվում է Arduino- ի երկու կապում (տվյալների և ժամացույցի կապում): Այլ կերպ ասած, գմբեթը լուսավորելու համար տվյալները փոխանցվում են մեկ LED- ից մյուսը, քանի որ այն թողնում է տվյալների կապը: Ահա Arduino- ի այս ֆորումից փոփոխված օրինակի կոդը.

// Ամբողջ գմբեթը բարձրացրեք և նվազեցրեք մեկ գույնի ինտենսիվությունը

#սահմանել numLeds 120 // LED- ների քանակ // ԵԼՔ PINS // int clockPin = A1; // սահմանել ժամացույցի քորոց int dataPin = A0; // սահմանել տվյալների քորոց // VARIABLES // int red [numLeds]; // LEDանգվածի սկզբնավորում LED շերտի համար կանաչ կանաչ [numLeds]; // itանգվածի սկզբնավորում LED շերտի համար կապույտ [numLeds]; // Նախագծել զանգված LED շերտի համար // CONSTANT երկակի սանդղակ = {0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1}; // LED- ների ինտենսիվության բաժին void setup () {pinMode (clockPin, OUTPUT); pinMode (dataPin, OUTPUT); memset (կարմիր, 0, numLeds); memset (կանաչ, 0, numLeds); memset (կապույտ, 0, numLeds); } void Updatestring (int redA [numLeds], int greenA [numLeds], int blueA [numLeds]) {for (int i = 0; i <numLeds; i ++) {shiftOut (dataPin, clockPin, MSBFIRST, redA ); shiftOut (dataPin, clockPin, MSBFIRST, greenA ); shiftOut (dataPin, clockPin, MSBFIRST, blueA ); }} void loop () {for (int p = 0; p <20; p ++) // հանգույց գմբեթի լուսավորության ինտենսիվության բարձրացման համար {double scale = scaleA [p]; ուշացում (20); for (int i = 0; i <numLeds; i ++) // անցնել բոլոր LEDS- ով {կարմիր = 255 * սանդղակ; կանաչ = 80 * սանդղակ; կապույտ = 0; } Updatestring (կարմիր, կանաչ, կապույտ); // թարմացնել led շերտը}}

Քայլ 7. Սենսորային լեռան ձևավորում և իրականացում

Որոշեցի գմբեթի համար օգտագործել IR սենսորներ: Այս սենսորներն ունեն IR LED և ընդունիչ: Երբ օբյեկտը հայտնվում է սենսորի դիմաց, IR LED- ից որոշ IR ճառագայթում արտացոլվում է դեպի ստացողը: Ես սկսեցի այս նախագիծը ՝ ստեղծելով իմ սեփական IR սենսորները, որոնք հիմնված էին Ռիչարդուվինայի հրահանգի վրա: Ամբողջ զոդումը շատ երկար տևեց, ուստի ես eBay- ից գնեցի 120 IR տվիչ, որոնցից յուրաքանչյուրը թողարկում է թվային ելք: Սենսորի շեմը դրված է տախտակի վրա պոտենցիոմետրով, որպեսզի ելքը բարձր լինի միայն այն դեպքում, երբ ձեռքը գտնվում է այդ եռանկյունու մոտ:

Յուրաքանչյուր եռանկյուն բաղկացած է նրբատախտակի LED- հիմքից, դիֆուզիվ ակրիլից, որը տեղադրված է LED սալիկից մոտ 2,5 սմ բարձրության վրա և IR սենսորից: Յուրաքանչյուր եռանկյունու համար սենսորը տեղադրված էր բարակ նրբատախտակի թերթիկի վրա, որը ձևավորված էր որպես հնգանկյուն կամ վեցանկյուն `կախված գմբեթի դիրքից (տես վերը նկարը): Ես IR սենսորների բազայի մեջ անցքեր բացեցի IR սենսորները տեղադրելու համար, այնուհետև գետնին և 5 Վ կապոցները միացրեցի մետաղալարով և մետաղալարով գործիքով (կարմիր և սև լարեր): Գետնին և 5 Վ լարը միացնելուց հետո գմբեթով անցնելու համար յուրաքանչյուր ելքի վրա (դեղին) փաթաթեցի երկար մետաղալարով փաթաթված մետաղալար և 5 Վ:

Վեցանկյուն կամ հնգանկյուն IR սենսորային ամրակները այնուհետև էպոքսիդավորվեցին դեպի գմբեթը, անմիջապես 3D տպագիր միակցիչների վերևում, այնպես որ մետաղալարը կարող էր անցնել գմբեթի միջով: Ունենալով սենսորները միակցիչների վերևում, ես նաև կարողացա մուտք գործել և կարգավորել պոտենցիոմետրերը IR սենսորների վրա, որոնք վերահսկում են տվիչների զգայունությունը: Հաջորդ քայլում ես նկարագրելու եմ, թե ինչպես են IR սենսորների ելքերը միացված մուլտիպլեքսորներին և կարդացվում Arduino- ում:

Քայլ 8. Բազմապատկման տվիչի ելք

Քանի որ Arduino Uno- ն ունի ընդամենը 14 թվային մուտքի/ելքի և 6 անալոգային մուտքային կապիչներ, և կան 120 սենսորային ազդանշաններ, որոնք պետք է կարդալ, գմբեթը պահանջում է մուլտիպլեքսորներ կարդալ բոլոր ազդանշաններում: Ես ընտրեցի կառուցել հինգ 24-ալիքային մուլտիպլեքսեր, որոնցից յուրաքանչյուրը կարդում էր IR սենսորներից 24-ը (տես էլեկտրոնիկայի ակնարկի նկարը): 24-ալիքային MUX- ը բաղկացած է 8-ալիքային MUX բեկման տախտակից, 16-ալիքային MUX բեկման տախտակից և 2-ալիքային MUX- ից: Պին վերնագրերը կպցվեցին յուրաքանչյուր ճեղքման տախտակին, որպեսզի դրանք միացվեն նախատիպի տախտակին: Օգտագործելով մետաղալար փաթաթող գործիք, ես միացրեցի գետինը, 5 Վ լարման և MUX ճեղքման տախտակների կառավարման ազդանշանի կապերը:

24-ալիքային MUX- ը պահանջում է կառավարման հինգ ազդանշան, որոնք ես ընտրեցի միացնել Arduino- ի 8-12-րդ կապին: Բոլոր հինգ 24-ալիքային MUX- ը Arduino- ից ստանում են նույն կառավարման ազդանշանները, այնպես որ ես Arduino- ի կապում լարերը միացրեցի 24-ալիքային MUX- ին: IR սենսորների թվային ելքերը միացված են 24-ալիքային MUX մուտքի կապումներին, որպեսզի դրանք սերիալային ընթերցվեն Arduino- ի համար: Քանի որ սենսորային բոլոր 120 ելքերի մեջ կա հինգ առանձին կապում ընթերցելու համար, օգտակար է պատկերացնել, որ գմբեթը բաժանված է հինգ առանձին հատվածների, որոնք բաղկացած են 24 եռանկյունուց (նկարում գմբեթի գույները ստուգեք):

Օգտագործելով Arduino նավահանգստի մանիպուլյացիան, դուք կարող եք արագ բարձրացնել 8-12 կապում ուղարկված կառավարման ազդանշանները մուլտիպլեքսորներին: Ես կցել եմ մի քանի օրինակ կոդի ՝ մուլտիպլեքսորները գործարկելու համար այստեղ.

int numChannel = 24;

// ԵԼՔ // int s0 = 8; // MUX հսկողություն 0 - PORTbD int s1 = 9; // MUX հսկողություն 1 - PORTb int s2 = 10; // MUX հսկողություն 2 - PORTb int s3 = 11; // MUX հսկողություն 3 - PORTb int s4 = 12; // MUX հսկողություն 4 - PORTb // ՄՈPՏՔՆԵՐ // int m0 = 3; // MUX մուտք 0 int m1 = 4; // MUX մուտք 1 int m2 = 5; // MUX մուտք 2 int m3 = 6; // MUX մուտք 3 int m4 = 7; // MUX մուտք 4 // VARIABLES // int arr0r; // թվային ընթերցում MUX0 int arr1r- ից; // թվային ընթերցում MUX1 int arr2r- ից; // թվային ընթերցում MUX2 int arr3r- ից; // թվային ընթերցում MUX3 int arr4r- ից; // թվային ընթերցում MUX4 void setup- ից () {// տեղադրեք ձեր կարգավորման կոդը այստեղ ՝ մեկ անգամ գործարկելու համար. DDRB = B11111111; // Arduino կապում 8 -ից 13 -ը սահմանում է որպես pinMode մուտքագրում (s0, OUTPUT); pinMode (s1, OUTPUT); pinMode (s2, OUTPUT); pinMode (s3, OUTPUT); pinMode (s4, OUTPUT); pinMode (m0, INPUT); pinMode (m1, INPUT); pinMode (մ 2, Մուտք); pinMode (մ 3, Մուտք); pinMode (m4, INPUT); } void loop () {// տեղադրեք ձեր հիմնական կոդը այստեղ ՝ բազմիցս գործարկելու համար. PORTB = B00000000; // SET կառավարման կապում mux low for (int i = 0; i <numChannel; i ++) {// Թվային ընթերցման ելք MUX0 - MUX4 IR սենսորի համար i // Եթե IR սենսորը LO է, եռանկյունին դիպչում է նվագարկիչը. arr0r = digitalRead (m0); // ընթերցում Mux 0 -ից, IR տվիչ i arr1r = digitalRead (m1); // կարդալ Mux 1 -ից, IR տվիչ i arr2r = digitalRead (m2); // ընթերցում Mux 2 -ից, IR սենսոր i arr3r = digitalRead (m3); // ընթերցում Mux 3 -ից, IR տվիչ i arr4r = digitalRead (m4); // ընթերցում Mux 4 -ից, IR սենսոր i // ԱՐՏԱԳՈՏՈ SԹՅՈ SՆ ՄԵX ՄԻXՈ IN ՄՈUՏՔԵՐՈՎ ԿԱՄ ԱՅՍՏԵ // PORTB ++; // ավելացման հսկողության ազդանշաններ MUX}} - ի համար

Քայլ 9. Լույսի տարածում ակրիլով

LED- ներից լույսը ցրելու համար ես թափանցիկ ակրիլը հղկեցի շրջանաձև օրբիտալ ավազով: Մղիչը տեղափոխվել է ակրիլային երկու կողմերով ՝ 8-ի շարժումով: Ես գտա, որ այս մեթոդը շատ ավելի լավն է, քան «ցրտահարված ապակի» լակի ներկը:

Ակրիլը հղկելուց և մաքրելուց հետո ես լազերային դանակով կտրեցի եռանկյունները, որոնք տեղավորվում էին LED- ների վրա: Հնարավոր է կտրել ակրիլը `օգտագործելով ակրիլ կտրող գործիք կամ նույնիսկ ոլորահատ սղոց, եթե ակրիլը չի ճեղքվում: Ակրիլը LED- ների վրա պահվում էր 5 մմ հաստությամբ նրբատախտակի ուղղանկյուններով, որոնք նույնպես կտրված էին լազերային դանակով: Այս փոքրիկ տախտակները սոսնձված էին գմբեթի ամրակներին, իսկ ակրիլային եռանկյունիները էպոքսիդացված էին տախտակների վրա:

Քայլ 10. Գմբեթի միջոցով երաժշտություն պատրաստել MIDI- ի միջոցով

Ես ուզում էի, որ գմբեթը կարողանա ձայն արտադրել, ուստի ես ստեղծեցի հինգ MIDI ալիք ՝ մեկը գմբեթի յուրաքանչյուր ենթաբազմության համար: Նախ անհրաժեշտ է գնել հինգ MIDI խցիկ և միացնել այն, ինչպես ցույց է տրված սխեմատիկայում (լրացուցիչ տեղեկությունների համար տե՛ս Arduino- ի աջակցման այս ձեռնարկը):

Քանի որ Arduino Uno- ում կա միայն մեկ հաղորդիչ սերիական փին (փին 2-ը պիտակավորված է որպես TX կապ), անհրաժեշտ է դե-մուլտիպլեքսավորել MIDI հինգ խցիկներին ուղարկվող ազդանշանները: Ես օգտագործեցի նույն կառավարման ազդանշանները (կապ 8-12), քանի որ MIDI ազդանշաններն ուղարկվում են այլ ժամանակ, քան այն ժամանակ, երբ IR սենսորները կարդում էին Arduino- ում: Այս հսկիչ ազդանշաններն ուղարկվում են 8-ալիքային դեմուլտիպլեքսեր, որպեսզի դուք վերահսկեք, թե որ MIDI խցիկն է ընդունում Arduino- ի կողմից ստեղծված MIDI ազդանշանը: MIDI ազդանշանները ստեղծվել են Arduino- ի կողմից ՝ Ֆրանսուա Բեսթի ստեղծած սարսափելի MIDI ազդանշանային գրադարանով: Ահա Arduino Uno- ով MIDI տարբեր վարդակների բազմաթիվ MIDI ելքեր արտադրելու մի քանի օրինակ.

#ներառել // ներառել MIDI գրադարանը

#սահմանել numChannel 24 // IR- ի քանակը մեկ եռանկյունու համար #սահմանել numSections 5 // գմբեթի հատվածների թիվը, 24 ալիքի MUX թիվը, MIDI խցիկների թիվը // Ելք // int s0 = 8; // MUX հսկողություն 0 - PORTbD int s1 = 9; // MUX հսկողություն 1 - PORTb int s2 = 10; // MUX հսկողություն 2 - PORTb int s3 = 11; // MUX հսկողություն 3 - PORTb int s4 = 12; // MUX հսկողություն 4 - PORTb // ՄՈPՏՔՆԵՐ // int m0 = 3; // MUX մուտք 0 int m1 = 4; // MUX մուտք 1 int m2 = 5; // MUX մուտք 2 int m3 = 6; // MUX մուտք 3 int m4 = 7; // MUX մուտք 4 // VARIABLES // int arr0r; // թվային ընթերցում MUX0 int arr1r- ից; // թվային ընթերցում MUX1 int arr2r- ից; // թվային ընթերցում MUX2 int arr3r- ից; // թվային ընթերցում MUX3 int arr4r- ից; // թվային ընթերցում MUX4 int midArr- ից [numSections]; // Պահել անկախ նրանից, թե գրառումը սեղմվել է խաղացողներից մեկի կողմից, թե ոչ int note2play [numSections]; // Պահել գրառումը, որը պետք է նվագարկվի, եթե սենսորը շոշափվի նոտաներով [numChannel] = {60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83}; int pauseMidi = 4000; // ժամանակի ընդմիջում midi ազդանշանների միջև MIDI_CREATE_DEFAULT_INSTANCE (); void setup () {// տեղադրեք ձեր տեղադրման կոդը այստեղ ՝ մեկ անգամ գործարկելու համար. DDRB = B11111111; // Arduino կապում 8 -ից 13 -ը սահմանում է որպես MIDI.begin մուտքագրում (MIDI_CHANNEL_OFF); pinMode (s0, OUTPUT); pinMode (s1, OUTPUT); pinMode (s2, OUTPUT); pinMode (s3, OUTPUT); pinMode (s4, OUTPUT); pinMode (m0, INPUT); pinMode (m1, INPUT); pinMode (մ 2, Մուտք); pinMode (մ 3, Մուտք); pinMode (m4, INPUT); } void loop () {// տեղադրեք ձեր հիմնական կոդը այստեղ ՝ բազմիցս գործարկելու համար. PORTB = B00000000; // SET կառավարման կապում mux low for (int i = 0; i <numChannel; i ++) {// Թվային ընթերցման ելք MUX0 - MUX4 IR սենսորի համար i // Եթե IR սենսորը LO է, եռանկյունին դիպչում է նվագարկիչը. arr0r = digitalRead (m0); // ընթերցում Mux 0 -ից, IR տվիչ i arr1r = digitalRead (m1); // կարդալ Mux 1 -ից, IR տվիչ i arr2r = digitalRead (m2); // ընթերցում Mux 2 -ից, IR սենսոր i arr3r = digitalRead (m3); // ընթերցում Mux 3 -ից, IR տվիչ i arr4r = digitalRead (m4); // կարդալ Mux 4 -ից, IR տվիչ i if (arr0r == 0) // 0 հատվածի սենսորը արգելափակված էր {midArr [0] = 1; // Խաղացող 0 -ը հարվածել է նոտային, սահմանել HI այնպես, որ MIDI ելք լինի խաղացողի համար 0 note2play [0] = նշումներ ; // Նշում խաղացողի համար 0} խաղալու դեպքում (arr1r == 0) // 1 -ին հատվածի տվիչը արգելափակված էր {midArr [1] = 1; // Խաղացող 0 -ը հարվածել է նոտային, սահմանել HI այնպես, որ MIDI ելք լինի խաղացողի համար 0 note2play [1] = նշումներ ; // Նշում խաղացողի համար 0} խաղալու դեպքում, եթե (arr2r == 0) // 2 -րդ հատվածի տվիչը արգելափակված էր {midArr [2] = 1; // Խաղացող 0 -ը հարվածել է նոտային, սահմանել HI այնպես, որ MIDI ելք լինի խաղացողի համար 0 note2play [2] = նշումներ ; // Նշում խաղացողի համար 0} խաղալու դեպքում (arr3r == 0) // 3 -րդ հատվածի տվիչը արգելափակված էր {midArr [3] = 1; // Խաղացող 0 -ը հարվածել է նոտային, սահմանել HI այնպես, որ MIDI ելք լինի խաղացողի համար 0 note2play [3] = նշումներ ; // Նշում խաղացողի համար 0} խաղալու դեպքում, եթե (arr4r == 0) // 4 -րդ հատվածի տվիչը արգելափակված էր {midArr [4] = 1; // Խաղացող 0 -ը հարվածել է նոտային, սահմանել HI այնպես, որ MIDI ելք լինի խաղացողի համար 0 note2play [4] = նշումներ ; // Նշում խաղալու համար Player 0} PORTB ++; // ավելացման հսկողության ազդանշաններ MUX} updateMIDI- ի համար (); } void updateMIDI () {PORTB = B00000000; // SET կառավարման կապում mux low if (midArr [0] == 1) // Player 0 MIDI ելք {MIDI.sendNoteOn (note2play [0], 127, 1); ուշացում միկրովայրկյաններ (դադար միջին); MIDI.sendNoteOff (note2play [0], 127, 1); ուշացում միկրովայրկյաններ (դադար միջին); } PORTB ++; // ավելացում MUX եթե (midArr [1] == 1) // Player 1 MIDI ելք {MIDI.sendNoteOn (note2play [1], 127, 1); ուշացում միկրովայրկյաններ (դադար միջին); MIDI.sendNoteOff (note2play [1], 127, 1); ուշացում միկրովայրկյաններ (դադար միջին); } PORTB ++; // ավելացում MUX եթե (midArr [2] == 1) // Player 2 MIDI ելք {MIDI.sendNoteOn (note2play [2], 127, 1); ուշացում միկրովայրկյաններ (դադար միջին); MIDI.sendNoteOff (note2play [2], 127, 1); ուշացում միկրովայրկյաններ (դադար միջին); } PORTB ++; // ավելացում MUX եթե (midArr [3] == 1) // Player 3 MIDI ելք {MIDI.sendNoteOn (note2play [3], 127, 1); ուշացում միկրովայրկյաններ (դադար միջին); MIDI.sendNoteOff (note2play [3], 127, 1); ուշացում միկրովայրկյաններ (դադար միջին); } PORTB ++; // ավելացում MUX եթե (midArr [4] == 1) // նվագարկիչ 4 MIDI ելք {MIDI.sendNoteOn (note2play [4], 127, 1); ուշացում միկրովայրկյաններ (դադար միջին); MIDI.sendNoteOff (note2play [4], 127, 1); ուշացում միկրովայրկյաններ (դադար միջին); } midArr [0] = 0; midArr [1] = 0; midArr [2] = 0; midArr [3] = 0; midArr [4] = 0; }

Քայլ 11: Գմբեթի հզորացում

Կան մի քանի բաղադրիչներ, որոնք պետք է սնուցվեն գմբեթին: Հետևաբար, անհրաժեշտ կլինի հաշվարկել յուրաքանչյուր բաղադրիչից վերցված ուժեղացուցիչները `որոշելու, թե ինչ էներգիա է անհրաժեշտ գնել:

LED ժապավեն. Ես օգտագործել եմ Ws2801 LED շերտի մոտ 3.75 մետր, որը սպառում է 6.4 Վտ/մետր: Սա համապատասխանում է 24 Վտ (3.75*6.4): Սա ամպեր փոխարկելու համար օգտագործեք Power = ընթացիկ*վոլտ (P = iV), որտեղ V- ն LED շերտի լարվածությունն է, այս դեպքում `5V: Հետեւաբար, LED- ներից վերցված հոսանքը 4.8A է (24W/5V = 4.8A):

IR սենսորներ. Յուրաքանչյուր IR սենսոր ձգում է մոտ 25 մԱ, ընդհանուրը ՝ 3 Ա 120 սենսորների համար:

Arduino ՝ 100 մԱ, 9 Վ

Մուլտիպլեքսերներ. Կան հինգ 24 ալիքային մուլտիպլեքսեր, որոնցից յուրաքանչյուրը բաղկացած է 16 ալիքի մուլտիպլեքսորից և 8 ալիքից: 8 ալիք և 16 ալիք MUX յուրաքանչյուրը սպառում է մոտ 100 մԱ: Հետևաբար, ամբողջ MUX- ի էներգիայի ընդհանուր սպառումը 1 Ա է:

Այս բաղադրիչներին գումարելով ՝ էներգիայի ընդհանուր սպառումը ակնկալվում է մոտ 9 Ա: LED շերտի, IR սենսորների և մուլտիպլեքսորների մուտքային լարումը 5V է, իսկ Arduino- ն ՝ 9V մուտքի լարումը: Հետևաբար, ես ընտրեցի 12V 15A էլեկտրասնուցման աղբյուր, 15A buck փոխարկիչ ՝ 12V- ը 5V- ի փոխարկելու համար, և 3A buck փոխարկիչ ՝ Arduino- ի համար 12V- ը 9V փոխարկելու համար:

Քայլ 12: Շրջանաձև գմբեթավոր հիմք

Գմբեթը հենված է շրջանաձև փայտի վրա, որի մեջտեղից կտրված է հնգանկյունը ՝ էլեկտրոնիկայի հեշտ հասանելիության համար: Այս շրջանաձև հիմքը ստեղծելու համար 4x6’նրբատախտակ կտրեց փայտե CNC երթուղիչով: Այս քայլի համար կարող է օգտագործվել նաև ոլորահատ սղոց: Հիմքը կտրելուց հետո գմբեթը ամրացվեց դրա վրա ՝ օգտագործելով 2x3 դյույմ փոքր փայտե բլոկներ:

Հիմքի վերևում ես էլեկտրամատակարարումը կցեցի էպոքսիդով և MUX– ի և Buck- ի փոխարկիչներ ՝ PCB անջատիչ անջատիչներով: Անջատիչները ամրացված էին նրբատախտակին ՝ օգտագործելով E-Z Lok թելային ադապտերներ:

Քայլ 13: Պենտագոնի գմբեթավոր բազա

Բացի շրջանաձև հիմքից, ես կառուցեցի նաև գմբեթի հնգանկյուն հիմք, որի ներքևի մասում դրված էր ապակե պատուհան: Այս հիմքը և արտաքին պատուհանը նույնպես պատրաստված էին փայտյա CNC երթուղիչով կտրված նրբատախտակից: Պենտագոնի կողմերը պատրաստված են փայտե տախտակներից, որոնց մի կողմում փոս է տեղադրված միակցիչների միջով: Օգտագործելով մետաղական փակագծեր և 2x3 բլոկային հոդեր, փայտե տախտակները ամրացված են հնգանկյունի հիմքին: Էլեկտրաէներգիայի անջատիչ, MIDI միակցիչներ և USB միակցիչ կցված են առջևի վահանակին, որը ես ստեղծել եմ ՝ օգտագործելով լազերային դանակ: Պենտագոնի ամբողջ հիմքը պտուտակված է 12 -րդ քայլում նկարագրված շրջանաձև հիմքի վրա:

Ես պատուհան տեղադրեցի գմբեթի ներքևի մասում, որպեսզի բոլորը կարողանան նայել գմբեթին ՝ էլեկտրոնիկան տեսնելու համար: Արտաքին տեսքը պատրաստված է լազերային դանակով ակրիլային կտրվածքից և էպոքսիդացված է նրբատախտակի շրջանաձև կտորի վրա:

Քայլ 14. Գմբեթի ծրագրավորում

Գմբեթը ծրագրելու անսահման հնարավորություններ կան: Կոդի յուրաքանչյուր ցիկլ ընդունում է IR սենսորների ազդանշանները, որոնք ցույց են տալիս ինչ -որ մեկի կողմից դիպված եռանկյունիները: Այս տեղեկատվությամբ դուք կարող եք գունավորել գմբեթը ցանկացած RGB գույնով և/կամ արտադրել MIDI ազդանշան: Ահա ծրագրերի մի քանի օրինակներ, որոնք ես գրել եմ գմբեթի համար.

Գունավորեք գմբեթը. Յուրաքանչյուր եռանկյուն հպվում է չորս գույնի միջով: Գույների փոփոխության հետ մեկտեղ հնչում է արպեջիո: Այս ծրագրով դուք կարող եք գունավորել գմբեթը հազարավոր տարբեր եղանակներով:

Գմբեթային երաժշտություն. Գմբեթը ներկված է հինգ գույներով, որոնցից յուրաքանչյուրը համապատասխանում է տարբեր MIDI ելքին: Րագրում կարող եք ընտրել, թե որ նոտաներով է խաղում յուրաքանչյուր եռանկյունի: Ես նախընտրեցի սկսել C- ի կեսից գմբեթի վերևում և բարձրացնել խաղադաշտը, երբ եռանկյունները մոտենում էին հիմքին: Քանի որ կա հինգ ելք, այս ծրագիրը իդեալական է մի քանի հոգու միաժամանակ գմբեթ նվագելու համար: Օգտագործելով MIDI գործիք կամ MIDI ծրագրակազմ, այս MIDI ազդանշանները կարող են հնչել ցանկացած գործիքի նման:

Սայմոն. Ես գրել եմ Սայմոնի ՝ հիշողության լուսավորման դասական խաղը: Լույսի պատահական հաջորդականությունը լուսավորվում է մեկ առ մեկ ամբողջ գմբեթի վրա: Յուրաքանչյուր հերթափոխում խաղացողը պետք է պատճենի հաջորդականությունը: Եթե նվագարկիչը ճիշտ է համընկնում հաջորդականությանը, հաջորդականությանը լրացուցիչ լույս է ավելացվում: Բարձր գնահատականը պահվում է գմբեթի հատվածներից մեկի վրա: Այս խաղը նաև շատ զվարճալի է խաղալ բազմաթիվ մարդկանց հետ:

Պոնգ. Ինչու՞ պոնգ խաղալ գմբեթի վրա: Գնդակը տարածվում է գմբեթի վրայով, մինչև որ այն հարվածում է թիակին: Երբ դա տեղի է ունենում, արտադրվում է MIDI ազդանշան, որը ցույց է տալիս, որ թիակը հարվածել է գնդակին: Այնուհետև մյուս խաղացողը պետք է թիակը ուղղի գմբեթի ներքևի մասով, որպեսզի այն հետ գցի գնդակը:

Քայլ 15. Ավարտված գմբեթի լուսանկարներ

Գլխավոր մրցանակ Arduino մրցույթում 2016 թ

Երկրորդ մրցանակ Remix մրցույթում 2016 թ

Երկրորդ մրցանակը Make it Glow մրցույթում 2016 թ