Unicycle LED Lightshow: 5 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Τα παιδιά μου είναι παθιασμένα με το ποδήλατο. Μόλις γεννήθηκε η ιδέα να προσθέσουμε φώτα για μια εκδήλωση επίδειξης. Η προσθήκη κάποιων φώτων θα ήταν ήδη δροσερή, αλλά εμπνευσμένη από άλλες εκπομπές φωτός, τα φώτα θα πρέπει να συγχρονιστούν με τη μουσική.

Quiteταν μια αρκετά περιπέτεια, αλλά μια εξαιρετική εμπειρία εκμάθησης με νέα αντικείμενα όπως LiPo, DMX, EL-wire, λωρίδες LED, μονάδες RF κλπ.

Η πρώτη σκέψη ήταν να προγραμματίσουμε τα πάντα στη μονάδα ελέγχου μιας λωρίδας.

Το αγνόησα για δύο λόγους:

1) Με τρεις ηθοποιούς (αργότερα θα είναι 5), έχετε 3x3 = 9 μονάδες ελέγχου. Για οποιαδήποτε ενημέρωση, πρέπει να ενημερώσετε όλους τους πίνακες. Κατά τη διάρκεια της παράστασης, πρέπει να βρείτε έναν τρόπο συγχρονισμού των ενοτήτων.

2) Το βασικό μου επιχείρημα για τη χρήση ενός αποστολέα δεν είναι τεχνικό: Τα παιδιά θα πρέπει να μπορούν να δημιουργούν και να ενημερώνουν την παράσταση χωρίς εμένα. Απλά φανταστείτε πόσες τροποποιήσεις γίνονται μέχρι να τελειώσει η χορογραφία

Η τρέχουσα αρχιτεκτονική έχει βασικά τρία στοιχεία:

- Σημειωματάριο Windows με Vixen 3

- Αποστολέας: τυπικός ασύρματος δρομολογητής

- Δέκτης: ESP8266 + πρόγραμμα οδήγησης MOSFET + LED Stripes + LiPo 2S

Η πρώτη προσπάθεια βασίστηκε στο arduino Nano και το NRF24. Μετά από ορισμένα γεγονότα, χρειάστηκε να ξεπεράσω κάποιους περιορισμούς και μετακόμισα στο ESP8266, καθώς αυτό παρέχει πολύ μεγαλύτερη ευελιξία.

Βήμα 1: Ενότητα δέκτη

Οι ενότητες βασίζονται σε πίνακες NodeLua. Ξεκίνησα να σχεδιάζω τα δικά μου PCB, αλλά αυτές οι μονάδες είναι τόσο φθηνές και έρχονται με ενσωματωμένο ρυθμιστή τάσης, το οποίο χρειάζεστε όταν χρησιμοποιείτε την ίδια μπαταρία και για τη λωρίδα LED.

Για να ολοκληρώσετε το υλικό, πρέπει απλώς να προσθέσετε το πρόγραμμα οδήγησης που αποτελείται από δύο αντιστάσεις και ένα MOSFET ανά χρώμα. Για την παρακολούθηση της ισχύος της μπαταρίας, χρησιμοποιούνται άλλες δύο αντιστάσεις. Ένα τυπικό PCB είναι τοποθετημένο ως γουρουνάκι πίσω - οπότε είναι αρκετά γρήγορο να το συναρμολογήσετε. Πολύ πιο απλό από το να ασχολείσαι με ένα arduino και ένα NRF24.

Παρόλο που ο σχεδιασμός είναι αρκετά απλός, το κλειδί είναι να επιλέξετε το σωστό MOSFET με χαμηλό R DS (on) και V GS (th) κάτω από 3V. Στο eBay βρήκα το IRLR7843 σε ένα περίβλημα D-PAK για τοποθέτηση σε επιφάνεια. Έτσι είναι μικρό αλλά όχι πολύ μικρό για κόλληση στο χέρι.

Το διάγραμμα κυκλώματος πρέπει να ενημερωθεί καθώς λείπει η πτυσσόμενη αντίσταση για το MOSFET-Gate. Η μονάδα λειτουργεί χωρίς, αλλά όταν ενεργοποιείτε τη μονάδα, η λωρίδα LED θα αναβοσβήνει.

Αν θέλετε να δείτε έναν πολύ πιο επαγγελματικό σχεδιασμό, πηγαίνετε εδώ: Pixel Controller

Το λογισμικό ήταν αρκετά απλό στην αρχή: ανάγνωση ενός πακέτου DMX και ανάκτηση των σχετικών πληροφοριών για τη συγκεκριμένη λωρίδα LED. Αυτό απαιτούσε μερικούς διακόπτες και βραχυκυκλωτήρες για τη διαμόρφωση μιας μονάδας.

Κατά τη χρήση του ESP8266 ένας διακομιστής Ιστού με διεπαφή διαχειριστή εφαρμόστηκε για τη διαμόρφωση της μονάδας.

Το λογισμικό έχει ενημερωθεί μετά από κάθε εμφάνιση προκειμένου να γίνει πιο ευέλικτο, να αυξηθεί η ευθύνη και να επιτραπεί η παρακολούθηση. Κάθε μονάδα αποστέλλει περιοδικά δεδομένα σε έναν διακομιστή κόμβου, οπότε μπορώ να ελέγξω αν ολόκληρος ο εξοπλισμός είναι έτοιμος, όπως η ισχύς του σήματος WiFi, η τάση της μπαταρίας και η κατάσταση της μονάδας. Επιπλέον, ο διακομιστής κόμβου μπορεί να επαναφέρει μια συγκεκριμένη μονάδα ή να ζητήσει ενημέρωση υλικολογισμικού.

Ο κωδικός για τη μονάδα ESP είναι διαθέσιμος στο github:

Βήμα 2: Τοποθέτηση λωρίδων LED

Για το σώμα του ηθοποιού χρησιμοποιούμε ένα παλτό με φερμουάρ για να μπορείτε να ντυθείτε εύκολα πριν από την παράσταση.

Αντί να συνδέσουμε απευθείας τις λωρίδες LED, χρησιμοποιήσαμε ιμάντες velcro που είναι ραμμένοι στο παλτό. Το αντίστοιχο είναι κολλημένο στη λωρίδα LED.

Στην αρχή χρησιμοποίησα συνδετήρες για να συνδέσω το καλώδιο στις λωρίδες. Αυτό ήταν πραγματικά αναξιόπιστο. και βασικά κάθε σύνδεση έσπασε λόγω των διαφόρων κινήσεων των ηθοποιών. Έτσι αφαίρεσα όλους τους συνδετήρες και κόλλησα τα καλώδια. Η χρήση των σημείων συγκόλλησης στο τέλος της λωρίδας εκθέτει τη σύνδεση σε μηχανικές κινήσεις. Λόγω αυτού δεν κολλάω τα καλώδια στο τέλος της λωρίδας και δεν στερεώνω το καλώδιο με θερμή κόλλα. Πρέπει να παραδεχτώ ότι αυτό δεν φαίνεται επαγγελματικό, αλλά το κοινό δεν θα το δει στο σκοτάδι ούτως ή άλλως.

Στον τροχό, η μονάδα και η μπαταρία είναι απλά στερεωμένες στις ακτίνες. Δίπλα στη λωρίδα LED υπάρχει μια πλαστική λωρίδα για να στηρίξει έναν ωραίο στρογγυλό κύκλο.

Βήμα 3: Τροφοδοσία

Οι λωρίδες LED έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν στα 12V. Οι μπαταρίες σε αυτήν την τάση είναι πολύ μεγάλες για να τοποθετηθούν στον τροχό ή στη σέλα. Μια εναλλακτική λύση ήταν μια μπαταρία μπλοκ 9V (PP3 / 6LR61). Η τάση είναι ακόμα εντάξει, αλλά το κύριο μειονέκτημα είναι ο χρόνος που απαιτείται για την ανταλλαγή όλων των μπαταριών πριν από μια παράσταση, καθώς θέλω φρέσκες μπαταρίες για μια εκδήλωση.

Τελικά μετακόμισα στο LiPo:

Οι λωρίδες LED μπορούν να λειτουργούν στα 8V. Ανάλογα με το χρώμα, ακόμη και 7,8V θα μπορούσε να λειτουργήσει.

Κατά συνέπεια χρειάζεστε μια μπαταρία LiPo με 2 κύτταρα - 2S. Πλήρως φορτισμένη η τάση είναι 2 x 4,2 V = 8,4V

Για την εφαρμογή μου μια χωρητικότητα 350mAh είναι αρκετή και το μέγεθος της μπαταρίας είναι αρκετά μικρό για να χωρέσει σε ένα τυπικό περίβλημα για μπαταρία 9V συμπεριλαμβανομένου ενός διακόπτη.

Έχω επιλέξει μπαταρίες με υποδοχή JST-XH ως βύσμα ζυγοστάθμισης και Mini JST για το βύσμα εκφόρτισης. Όλοι οι τυπικοί φορτιστές μπορούν να χειριστούν αυτούς τους συνδετήρες.

Χρησιμοποίησα ένα τυπικό περίβλημα για μπαταρίες 9V με διακόπτη για την τοποθέτηση της μπαταρίας στο μονόκυκλο. Δύο μπαταρίες του ίδιου τύπου μπορούν να φορτιστούν ταυτόχρονα χρησιμοποιώντας έναν προσαρμογέα που συνδέει δύο κυψέλες 2S σε μια θύρα 4S στο φορτιστή.

Βήμα 4: Δημιουργία της εκπομπής

Υπάρχει ένα φοβερό πρόγραμμα που παρέχει μια πραγματική απλή αλλά ισχυρή διεπαφή χρήστη: Vixen Lights. Όλα γίνονται μέσω drag and drop και η μουσική εμφανίζεται στο χρονοδιάγραμμα. Έχω δει κάποια επαγγελματικά προγράμματα στο παρελθόν, αλλά αυτό είναι δωρεάν και παρέχει όλα όσα χρειάζομαι.

Το πρώτο πράγμα είναι να καθορίσετε τις διαφορετικές λωρίδες LED και να δημιουργήσετε ομάδες, οπότε είναι πολύ απλούστερο να ελέγχετε ένα συγκεκριμένο σύνολο φωτός, π.χ.: όλα τα φώτα που είναι προσαρτημένα σε ένα πρόγραμμα οδήγησης. ή όλους τους τροχούς.

Σε γενικές γραμμές επιλέγετε τη μουσική και εισάγετε το κλιπ στο Vixen συμπεριλαμβανομένων. οι δείκτες του ρυθμού.

Τα εφέ αποδίδονται σε ένα στοιχείο οθόνης και τροποποιούνται με πολλούς τρόπους.

Μια μεγάλη βοήθεια είναι το εργαλείο προσομοίωσης όπου μπορείτε να δείτε πώς θα μοιάζει η σκηνή σε πραγματικό χρόνο.

Συνοπτικά, το πρόγραμμα θα στείλει τα δεδομένα DMX στον ελεγκτή εξόδου, ο οποίος είναι στη ρύθμιση μου ένας διακομιστής DMX πολλαπλής διανομής που εκτελείται στο Σημειωματάριο. Η μονάδα συνδέεται μέσω WiFi / WLAN. Κάθε λυχνία LED καθορίζεται από το σύμπαν DMX καθώς και από τη μετατόπιση στο πακέτο δεδομένων DM512.

Μπορείτε να βρείτε το Vixen εδώ:

Βήμα 5: Η παράσταση

Η χορογραφία έχει τροποποιηθεί πολλές φορές. Εκτός από τους ηθοποιούς, έχουν προστεθεί σημεία DMX, καθώς και ευθείες λωρίδες LED ως φώτα ασφαλείας κάθε φορά που η σκηνή είναι ανυψωμένη. Όλοι τους χρησιμοποιούν την ίδια μονάδα ESP και ελέγχονται από το Vixen.

Προχωρώντας, ενδέχεται να χρησιμοποιήσω λωρίδες LED APA102 για να επιτρέψω πιο εξελιγμένα εφέ.

Αυτό μπορεί να απαιτεί τη χρήση πολλαπλών συμπάντων που οδηγούν σε μια σημαντική λειτουργία βήματος για την ενημέρωση του λογισμικού καθώς και τη ρύθμιση Vixen. Δεν είμαι σίγουρος αν θέλω να το κάνω αυτό, αλλά είναι ελκυστικό.