Fire, Music and Lights Sync: 10 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Όλοι γνωρίζουμε ότι τα ηλεκτρονικά χρησιμοποιούνται για πολλές σημαντικές εργασίες σε νοσοκομεία, σχολεία, εργοστάσια. Γιατί να μην διασκεδάσετε και μαζί τους.

Σε αυτό το Εκπαιδευτικό Εγώ Θα Κάνω Εκρήξεις Φωτιάς και Φώτων (Led's) που Αντιδρούν στη Μουσική για να Κάνουν τη Μουσική Λίγο Διασκεδαστικότερη Μια Εμπειρία.

Θα χρησιμοποιήσουμε την ισοπροπυλική αλκοόλη ως το κύριο συστατικό ενός απολυμαντικού που εξατμίζεται πολύ γρήγορα και δεν αφήνει μια τόσο ισχυρή μυρωδιά πίσω σε σύγκριση με άλλα καύσιμα και ο αέρας είναι καθαρός από τυχόν υπολείμματα μετά από μόλις ένα ή δύο λεπτά.

Το σερβο ενεργοποιεί μια φιάλη ψεκασμού γεμάτη με ισοπροπύλιο για να κάνει μια έκρηξη φωτιάς/φλόγας η οποία ενεργοποιείται από μια σύριγγα ένεσης που έχει ροή βουτανίου που βγαίνει από αυτήν.

Βήμα 1: Απαιτούμενα υλικά

Συγκεντρώστε μερικά Servo's, Led Strips και άλλα Ηλεκτρονικά για να ξεκινήσετε με αυτήν την κατασκευή για να είστε ακριβείς όλα τα εξαρτήματα που χρειάζεστε είναι

1. MG995 180 Degree Servo's* 8

2. Arduino Nano *1

3, Stm32

4. Μπουκάλια ψεκασμού *4

5. Ξύλινες λωρίδες

6. Κυκλικό/ ορθογώνιο κόντρα πλακέ

7. Μεταλλικές ράβδοι για υποστήριξη

8. Σωλήνες Ενυδρείου

9. Breadboard

10. Πρόγραμμα οδήγησης σερβο PCA9685

11. Perf board

12. Καλώδια κεφαλίδας αρσενικού σε αρσενικό

13. Τροφοδοσία Breadboard

14. Τροφοδοτικό 5 Amp 5-12 Volt

15. Ενέσιμη σύριγγα

16. IRFZ44N Mosfet *3

17. Κλωστή αλιείας

18. DRV8825

19. NEMA 17 Stepper Motor

Βήμα 2: Servo's

Ας συμφωνήσουμε ότι το σερβο είναι το κύριο συστατικό του έργου καθώς είναι αυτό που ενεργοποιεί την πυροδότηση ή την παραγωγή πυροβολισμών. Για να χρησιμοποιήσετε ένα σερβο MG995 Συνδέοντας το σε ένα arduino λειτουργεί γενικά, μπορείτε να βρείτε πολλές αναφορές για τον έλεγχο ενός σερβο χρησιμοποιώντας το arduino. Θα χρησιμοποιούμε ένα PCA9685 Servo Driver εκτός από το servo για να κάνουμε τον έλεγχο ευκολότερο, γρηγορότερο και αποδοτικότερο.

Επειδή το μπουκάλι Two Servo's Actuate One ελέγχει και τα δύο ταυτόχρονα με το ίδιο σήμα ελέγχου/pwm (διαμόρφωση πλάτους παλμού) είναι πιο αποτελεσματικό, επομένως αυτό παρουσιάζει ένα πρόβλημα που περιστρέφονται και οι δύο δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα ταυτόχρονα. Έτσι για να ξεπεραστεί αυτό πρέπει να τροποποιήσουμε όλα τα σερβο σερβιρίσματος.

Αυτό μπορεί να γίνει ανοίγοντας από το σερβο και αντιστρέφοντας τα καλώδια που οδηγούν στο μοτέρ του και το ακραίο αριστερό και δεξί καλώδιο του ποτενσιόμετρου. Αυτό εξαπατά το σερβο για να το κάνει να κινείται δεξιόστροφα για ένα δεξιόστροφο δεδομένο σήμα και αντίστροφα.

Τώρα, τόσο το σερβίς για ένα συγκεκριμένο μπουκάλι περιστρέφεται δεξιόστροφα όσο και το άλλο αριστερόστροφα για να πιέσουν τη σκανδάλη του μπουκαλιού ψεκασμού μέσω μιας ισχυρής πετονιάς.

Βήμα 3: Τοποθέτηση του Servo's

Το Servo's μετά την επιτυχή τροποποίηση (4 από τα 8) πρέπει τώρα να τοποθετηθεί. Το βρήκα εύκολο να κόψω τρύπες με μια μηχανή γεώτρησης με ένα τρυπάνι κυκλικού πριονιού προσαρτημένο. Το σερβο άκρο είναι περίπου 2 εκατοστά, επομένως το κόψιμο με ένα τρυπάνι κυκλικού πριονιού είναι το πιο αποδοτικό. Βεβαιωθείτε ότι υπάρχει κενό 8-10 cm μεταξύ κάθε σερβο, για να έχετε εύκολο σπείρωμα, ενεργοποίηση και τοποθέτηση της φιάλης. Τώρα, αφού έκοψα τις τρύπες, βρήκα το καλύτερο να κολλήσω το πιστόλι στην κορυφή του σερβο με ένα καλό κολλητικό πιστόλι κόλλησης και να γλιστρήσω την άκρη του σερβο στην κομμένη άκρη. Αυτή η διαδικασία κοπής και τοποθέτησης είναι λίγο εξαρτημένη/ Δοκιμαστική και διαδικασία σφάλματος.

Το κίτρινο χαρτί επισημαίνει τις κηλίδες όπου πρέπει να κοπεί η τρύπα ώστε να γλιστρήσουν οι άκρες του σερβο. Το τρυπημένο σύνολο μπορεί να γίνει πιο λείο με ένα συνηθισμένο μικρό τρυπάνι.

Βήμα 4: Makeshift Perf Board Servo Shield

Η κατασκευή αυτής της σερβοπροστασίας καθιστά την καλωδίωση και την τροφοδοσία πολύ πιο εύκολη και επίσης εύκολη στην αντιμετώπιση προβλημάτων.

Πάρτε οκτώ, σετ από 3 καρφίτσες κεφαλίδας και κολλήστε τις σε μια μικρή σανίδα perf φροντίζοντας να δώσετε ίσο χώρο ενδιάμεσα. Συντομεύστε την τάση και γειώστε μέσω καλωδίων ή μικρών μεταλλικών πείρων για ολόκληρο το Eight Servo's. Σύντομα 2-2-2-2 σετ των ακίδων PWM με τρόπο που τα 2 πρώτα σερβίς να λαμβάνουν το ίδιο σήμα PWM τα δύο επόμενα κ.ο.κ.

Η κατασκευή αυτής της πλακέτας perf είναι επίσης ζωτικής σημασίας γιατί παρόλο που το πρόγραμμα οδήγησης PCA9685 Servo παρέχει εξαιρετικό IO για τη σύνδεση του servo, το πρόγραμμα οδήγησης περιορίζεται στα 5V και υποτίθεται ότι έχει ισχύοντες περιορισμούς. Για να ξεπεραστεί αυτό, αυτή η ασπίδα perfboard/PCB είναι μια πολύ καλή επιλογή. Επίσης, ο άλλος λόγος είναι ότι τα σερβο που λειτουργούν σε αυτό το έργο λειτουργούν στη μέγιστη χωρητικότητα τάσης τους για μεγαλύτερη ροπή και καθαρό μπουκάλι ψεκασμού, οπότε θα παρέχουμε 8V μέσω αυτής της πρόχειρης Servo Shield. Προσθέστε / Συνδέστε ένα αρσενικό καλώδιο κεφαλίδας στο πρώτο σερβίς και ούτω καθεξής για να το συνδέσετε αργότερα με το πρόγραμμα οδήγησης.

Βήμα 5: Η φλόγα βουτανίου

Για να φωτίσετε το Isopropyl είναι απαραίτητη μια μικρή φλόγα ακριβώς μπροστά από τη φιάλη. Προσπάθησα να πειραματιστώ με το nichrome για να ενεργοποιήσω το αλκοόλ, αλλά δυστυχώς δεν λειτουργεί και ακόμη κι αν το έκανε, υπήρχαν προβλήματα με αυτό. Προχωρώντας με την ιδέα του βουτανίου χρειαζόμαστε τέσσερις μικρές σύριγγες και σωλήνες ενυδρείου. Συνδέστε και τους τέσσερις σε έναν σωλήνα μέσω ειδικών προσαρμογέων / εξαρτημάτων σωλήνων. Το Μέρος Αριστερά Τώρα Κρατά το Βουτάνιο έτσι ώστε το αέριο να ρέει στις σύριγγες. Για να το επιτύχω αυτό έχω φτιάξει ένα ξύλινο κουτί/ περίβλημα έτσι ώστε ένας βηματικός κινητήρας με μια βίδα/ ράβδο με σπείρωμα να μπορεί να σπρώξει το βουτάνιο και να διατηρήσει το αέριο να ρέει.

Κόψτε δύο φύλλα από κόντρα πλακέ περίπου 1,25 φορές το μέγεθος του κουτιού βουτανίου, το επιπλέον ξύλο παρακάτω είναι για το βηματικό μοτέρ και τη ράβδο που θα σπρώξει στο δοχείο. Πάρτε Δύο μικρά κόντρα πλακέ περίπου με τη διάμετρο του κουτιού βουτανίου και τρυπήστε/ καρφώστε τα έτσι ώστε το βουτάνιο να ταιριάζει άνετα ανάμεσα στα φύλλα κόντρα πλακέ που είχαν ληφθεί νωρίτερα. Τώρα για το κάτω μέρος του δοχείου, βρήκα το καλύτερο να πάρω ένα τετράγωνο/ ορθογώνιο κομμάτι κόντρα πλακέ στο μέγεθος της βάσης του βουτανίου. Τρυπήστε ένα κεντραρισμένο ολόκληρο και ένα στεγανοποιητικό /σιλικόνη ένα παξιμάδι έτσι ώστε μια ράβδος με σπείρωμα να το περάσει. Σύρετε το δοχείο βουτανίου στη διάταξη και βάλτε μια ακρυλική κορυφή με κεντραρισμένο ολόκληρο επίσης, ώστε το ακροφύσιο του κουτιού βουτανίου να περάσει / Αγγίξτε το. Σύρετε μια σύριγγα ή κάτι παρόμοιο στο επάνω μέρος του ακρυλικού, έτσι ώστε αν το δοχείο πιέζει επάνω του να βγει το αέριο από τη σύριγγα. Συνδέστε το με τους τέσσερις σωλήνες που πηγαίνουν στις τέσσερις διαφορετικές σύριγγες που έχουν τοποθετηθεί πριν από τα μπουκάλια. Για το κάτω μέρος του περιβλήματος χρησιμοποιήστε βίδες που περνούν από το ελατήριο και το συνδέουν με το ξύλινο συγκρότημα, έτσι ώστε αν η βίδα σφίξει από το βηματικό το περίβλημα πηγαίνει προς το βήμα και κάνει το πάτημα του Butane Can Easy.

Η συναρμολόγησή σας εδώ για το κουτάκι βουτανίου έχει ολοκληρωθεί.

Τώρα, πρέπει να φέρουμε τους σωλήνες πάνω από το κόντρα πλακέ που συγκρατεί το σερβο, απλώς ανοίξτε τρύπες στο μέγεθος της ακτίνας των σωλήνων του ενυδρείου που τους φέρνουν τακτοποιημένα και συνδέστε τις σύριγγες. Βιδώστε επίσης τη γραμμή αλιείας από τα σερβίτσια πάνω από το μπουκάλι και κάτω στο άλλο σερβιτόρο, έτσι ώστε όταν ενεργοποιείται το σερβίτσο το μπουκάλι να πιέζεται. Μπορείτε να κόψετε μικρά άλση στο τμήμα πρέσας της φιάλης ψεκασμού, έτσι ώστε η πετονιά να μην γλιστρά κατά διαστήματα.

Βήμα 6: Φώτα

Για να κάνετε οποιοδήποτε έργο οπτικά Τα ελκυστικά φώτα είναι ένα κρίσιμο μέρος, πάρτε λωρίδες RGB Led's και κόψτε 4 λωρίδες από 9 Led's που θα τυλιχτούν γύρω από τα μπουκάλια που περιέχουν ισοπροπύλιο έτσι ώστε να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα. Καλωδίστε τα σε σειρά και βγάλτε τα τελευταία καλώδια. Θα έχετε Κόκκινο, Πράσινο και Μπλε και ένα θετικό προβάδισμα μαζί σας. Τροφοδοτούνται αν παρέχετε 12V στο θετικό καλώδιο και γειώνετε το χρώμα που θέλετε. Γείωση Δύο χρώματα ταυτόχρονα δημιουργούν ένα διαφορετικό χρώμα που μπορεί να αναφερθεί οπουδήποτε μέσω ενός χρωματολογίου στο διαδίκτυο.

Η ενεργοποίηση και απενεργοποίηση τους με Arduino/ STM32 γίνεται δύσκολη καθώς ο μικροελεγκτής Arduino/ STM32 δεν μπορεί να ενεργοποιήσει και να απενεργοποιήσει 12 βολτ. Θα χρησιμοποιήσουμε λοιπόν 3 IRFZ44N Mosfet εδώ για να ενεργοποιήσουμε και να απενεργοποιήσουμε τα Led's που αντιστοιχούν στη μουσική. Πάρτε το Mosfet και συνδέστε το μεσαίο τερματικό με το αντίστοιχο χρώμα και το ακροδεξιό του προς το έδαφος και τον αριστερό του ακροδέκτη στον Μικροελεγκτή. Επαναλάβετε αυτό και για τα άλλα δύο χρώματα.

Η δοκιμή τους μία φορά με ένα απλό σκίτσο αναλαμπής arduino είναι πάντα καλή ιδέα, αλλάξτε μόνο τον αριθμό καρφιτσών στο σκίτσο αναλαμπής σε αυτόν που έχετε συνδέσει το mosfet.

Κολλήστε τα RGB's Led's σε κυκλικό σχηματισμό κρατώντας τη φιάλη ψεκασμού ως εσοχή. Προτείνω ένα σφιχτό περιτύλιγμα γύρω από το μπουκάλι και ζεστό κολλημένο στη βάση του ξύλου/κόντρα πλακέ. Αυτό κάνει επίσης ένα σημείο έτσι ώστε τα μπουκάλια να μην κινούνται ή να πέφτουν όταν το νήμα ενεργοποιείται πιέζοντας τη φιάλη.

Βήμα 7: Ηλεκτρονικά και καλωδίωση

Η καλωδίωση είναι αρκετά απλή. Επισυνάπτω επίσης ένα διάγραμμα κυκλώματος παρακάτω για αναφορά σας. Βασικά σύρματα PWM από το Servo Driver συνδέονται με τους 8 σερβοκινητήρες στους οποίους 4 από αυτά αντιστρέφονται. Έχω χρησιμοποιήσει ένα arduino και ένα STM32 ως μικροελεγκτή. Το arduino είναι για τον έλεγχο του ψεκασμού και το STM32 για τον έλεγχο των φώτων. Έχω χρησιμοποιήσει ένα STM32 έτσι ώστε οι αντιστοιχίσεις χρωμάτων για συγκεκριμένη μουσική να είναι καλύτερες καθώς ένα STM32 έχει καλύτερες προδιαγραφές και μπορεί να εκτελέσει καλύτερους μετασχηματισμούς τέσσερις με αποτέλεσμα καλύτερο φωτισμό. Η χρήση ενός arduino επίσης δεν θα δημιουργούσε πρόβλημα, αλλά μπορεί να φαίνεται λίγο κακή σε σύγκριση με τη χρήση ενός stm32 που μπορεί να εκτελέσει καλύτερους υπολογισμούς.

Βήμα 8: Κωδικός

Όπως κάθε μέρος ενός έργου με μικροελεγκτή, ο κώδικας είναι το πιο σημαντικό μέρος. Παρακάτω δίνεται ο κώδικας για αυτό το έργο. Μη διστάσετε να τροποποιήσετε ή να κάνετε αλλαγές που ταιριάζουν στις ανάγκες σας. Οι αριθμοί καρφιτσών που αντιστοιχούν στον κώδικα αναφέρονται στον ίδιο τον κώδικα.

Ο ψεκασμός '' Code '' είναι βασικά ένα Arduino που έχει προγραμματιστεί από έναν υπολογιστή για να ενεργοποιήσει ένα σπρέι όταν πληκτρολογηθεί κάτι στη σειριακή οθόνη του Arduino, έχουμε συνδυασμούς από '' a '' - '' p '' όπου '' a '' ενεργοποιεί ένα σπρέι/ Burst of Fire και το "o" ενεργοποιεί και τα τέσσερα μπουκάλια για ψεκασμό, το "p" είναι καθυστέρηση 500 δευτερολέπτων. Οι εκρήξεις μπορούν να ελεγχθούν δίνοντας μια σειρά από αυτούς τους χαρακτήρες στη σειριακή οθόνη (συνεχώς).

Ο άλλος κωδικός είναι για την εναλλαγή των Led's από το STM32. Εκτελεί Fourier Transforms to React σε μια δεδομένη μουσική και παράγει το επιδιωκόμενο όμορφο αποτέλεσμα αλλαγής χρώματος.

Ο Τελευταίος Κώδικας είναι για το Βοτανικό Βηματικό Μοτέρ που χρησιμοποιεί DRV 8825 Stepper πρόγραμμα οδήγησης για να γυρίσει μια βίδα που ωθείται προς το δοχείο για να ενεργοποιήσει το αέριο. Αν και μπορείτε επίσης να γυρίσετε τη βίδα / ζεύκτη χειροκίνητα για να σπρώξετε το δοχείο ενάντια στο άνω ακρυλικό που ενεργοποιεί / ανοίγει το αέριο στις σύριγγες που τοποθετούνται μπροστά από τα μπουκάλια.

Βήμα 9: Επιτυχία

Το έργο μας τελικά ολοκληρώθηκε.

Επισυνάπτεται το βίντεο που δείχνει την επίδειξή του:)

Βήμα 10: Συμβουλές, κόλπα και προτάσεις

Προσοχή: Δεδομένου ότι αυτό το έργο περιλαμβάνει πραγματική Πυρκαγιά τόσο ως το κύριο επιδιωκόμενο αποτέλεσμα όσο και ως προς το βουτάνιο, λάβετε προσοχή. Η ισοπροπυλική αλκοόλη είναι επίσης μια επικίνδυνη χημική ουσία και πρέπει να λαμβάνεται προσοχή.

1. Αυτό το έργο, αν και αντιδρά στη Φωτιά, στην πραγματικότητα δεν αυτοματοποιείται πλήρως, καθώς ένα άτομο πρέπει να δώσει πληροφορίες σε μια σειριακή οθόνη για να πυροδοτήσει πραγματικά τις φλόγες. Αυτό μπορεί εύκολα να βελτιωθεί με έναν πύθωνα/ οποιονδήποτε αλγόριθμο που μπορεί να χαρτογραφήσει ένα ολόκληρο τραγούδι από την είσοδο '' a '' σε '' p '' και να το παρουσιάσει στο Arduino για να το αυτοματοποιήσει.

2. Προσθέστε μια ταινία Kapton Heat στα μπουκάλια που περιέχουν το Isopropyl για να αποφύγετε τη θέρμανση των καπακιών της φιάλης/ βλάβη στο σπρέι του μπουκαλιού.

3. Σε ολόκληρη την κατασκευή μπορεί να προστεθεί ένας τύπος αισθητήρα ασφαλείας, όπως ο HC-SR04 sensor ο αισθητήρας εγγύτητας για να σταματήσει η ροή του αερίου και η διαδικασία ψεκασμού όταν ένα άτομο στέκεται κοντά στο έργο και είναι επικίνδυνο να πυροδοτήσει μια φλόγα.

4. Το τροφοδοτικό που χρησιμοποιείται Μπορεί να ελαχιστοποιηθεί με μετατροπείς Buck ή Boost για να έχει 8V (5A) (Για το Servo), 23-40v (Για το Stepper Motor), 5v (Για το Arduino και το Stm32) και 12V (Για τα Φώτα).

5. Δεν έχω παρουσιάσει σχήματα του Stepper Motor ή του DRV8825, καθώς είναι ένα αρκετά απλό πρόγραμμα οδήγησης που κινεί τον κινητήρα και επίσης υπάρχουν άφθονες πηγές στο διαδίκτυο για σύνδεση με το stepper και έναν μικροελεγκτή. Παρόλο που έχω παράσχει τον αντίστοιχο κωδικό. Χρησιμοποίησα δύο κουμπιά για να ελέγξω δεξιόστροφα και την αριστερόστροφη περιστροφή του βηματικού κινητήρα έτσι ώστε το πάτημα του δεξιόστροφου κουμπιού να σπρώχνει τη βίδα στο δοχείο και το πάτημα του αριστερόστροφου κουμπιού κατεβάζει το δοχείο στο περίβλημα έτσι ώστε το αέριο μειώνεται/ Αποκοπή.

6. Εξασφαλίστε τη σωστή γείωση στο τροφοδοτικό για να αποφύγετε τυχόν ακούσιες εξόδους και λόξυγγες στην κατασκευή. Μπορείτε επίσης να σχεδιάσετε ένα PCB για να τοποθετήσετε το μικροελεγκτή και τα ηλεκτρονικά για να το διευκολύνετε.

7. Αυτό το έργο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως διανομέας απολυμαντικών καθώς και στις φιάλες να υπάρχει ισοπροπύλιο, το οποίο μπορεί να προσφέρει αρκετά υγιεινή.

8. Η φωτιά πρέπει να ανάψει στην πραγματικότητα από έναν αναπτήρα, για να αποφευχθεί αυτό, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε καλώδιο nichrome για να κάνουμε τη διαδικασία φωτισμού ακόμη πιο απλή και να λειτουργεί με υπολογιστή/ μικροελεγκτή.