Синхронизация огня, музыки и света: 10 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Все мы знаем, что электроника используется для многих важных задач в больницах, школах, на заводах. Почему бы не повеселиться с ними?

В этом руководстве я буду создавать вспышки огня и света (светодиоды), которые реагируют на музыку, чтобы сделать музыку более увлекательной.

Мы будем использовать изопропиловый спирт в качестве основного компонента дезинфицирующего средства, которое очень быстро испаряется и не оставляет такого сильного запаха по сравнению с другими видами топлива, а воздух очищается от любых остатков всего через минуту или две.

Сервопривод приводит в действие распылитель, наполненный изопропилом, чтобы вызвать взрыв огня / пламени, который запускается шприцем для инъекций, из которого выходит поток бутана.

Шаг 1. Необходимые материалы

Соберите несколько сервоприводов, светодиодных лент и другой электроники, чтобы начать работу с этой сборкой, чтобы быть точными, все необходимые компоненты:

1. Сервопривод 180 градусов MG995 * 8

2. Arduino Nano * 1

3, Стм32

4. бутылки с распылителем * 4

5. деревянные полоски

6. Круглая / прямоугольная фанера

7. Металлические стержни для поддержки.

8. Аквариумные трубы

9. Макетная плата

10. Сервопривод PCA9685.

11. Перфорированная доска

12. Провода заголовка между мужчинами и женщинами

13. Блок питания макетной платы.

14. Блок питания 5 А, 5-12 Вольт

15. Шприц для инъекций

16. IRFZ44N Mosfet * 3

17. Рыболовная нить.

18. DRV8825

19. Шаговый двигатель NEMA 17

Шаг 2: сервопривод

Согласитесь, что сервопривод - это главный компонент проекта, так как именно он приводит в действие стрельбу или производит очереди огня. Использование сервопривода MG995 Подключение его к ардуино в целом работает, вы можете найти множество ссылок на управление сервоприводом с помощью ардуино. Мы будем использовать сервопривод PCA9685 в дополнение к сервоприводам, чтобы сделать управление проще, быстрее и эффективнее.

Поскольку Two Servo's Actuate One bottle, следовательно, управление ими обоими одновременно с помощью одного и того же сигнала управления / ШИМ (широтно-импульсная модуляция) является более эффективным, поэтому возникает проблема, заключающаяся в том, что оба они вращаются по часовой стрелке или против часовой стрелки одновременно. Итак, чтобы преодолеть это, нам нужно изменить все правые сервоприводы.

Это можно сделать, открыв сервопривод и поменяв местами провода, ведущие к его двигателю, и крайние левые и правые выводы потенциометра. Это обманывает сервопривод, заставляя его двигаться по часовой стрелке для подачи сигнала против часовой стрелки и наоборот.

Теперь оба сервопривода для данной бутылки вращаются по часовой стрелке, а другой - против часовой стрелки, чтобы нажать на спусковой крючок распылителя через прочную леску.

Шаг 3: Установка сервопривода

Сервопривод после успешной модификации (4 из 8) теперь необходимо установить. Я обнаружил, что легко вырезать отверстия с помощью сверлильного станка с прикрепленным сверлом для циркулярной пилы. Кромка сервопривода составляет около 2 см, поэтому резка его с помощью сверла для циркулярной пилы является наиболее эффективной. Убедитесь, что между сервоприводами есть зазор 8-10 см, чтобы было легко заправлять, запускать и размещать бутылку. Теперь, после вырезания отверстий, я решил, что лучше всего приклеить пистолетом верх сервопривода с помощью хорошего клеевого пистолета и сдвинуть край сервопривода в срезанный край. Этот процесс резки и монтажа немного зависит от процесса проб и ошибок.

Желтая бумага отмечает места, в которых необходимо вырезать отверстие, чтобы края сервопривода скользили внутрь. Просверленное целое можно сделать более гладким с помощью обычного маленького сверла.

Шаг 4: импровизированный серво щиток Perf Board

Создание этого сервоуправления значительно упрощает подключение и питание, а также упрощает поиск и устранение неисправностей.

Возьмите восемь комплектов из 3 выводов и припаяйте их на небольшой перфорированной плате, оставив между ними одинаковое пространство. Замкните напряжение и землю через провода или небольшие металлические штыри для всех восьми сервоприводов. Закоротите 2-2-2-2 наборы контактов PWM таким образом, чтобы первые 2 сервопривода получали один и тот же сигнал PWM, следующие два и так далее.

Создание этой перфорированной платы также имеет решающее значение, потому что, хотя сервопривод PCA9685 обеспечивает отличный ввод-вывод для подключения сервопривода, драйвер ограничен 5 В и, предположительно, имеет текущие ограничения. Чтобы справиться с этим, этот экран перфорированной платы / печатная плата - очень хороший вариант. Также другая причина заключается в том, что сервоприводы, работающие в этом проекте, работают на максимальной мощности для более высокого крутящего момента и чистого прессования баллончиков с распылителем, поэтому мы будем обеспечивать 8 В через этот импровизированный сервозащитный экран. Также добавьте / подключите штыревой провод к первому набору сервоприводов и так далее, чтобы подключить его к драйверу позже.

Шаг 5: пламя бутана

Чтобы зажечь изопропил, необходимо небольшое пламя прямо перед бутылкой. Я пробовал поэкспериментировать с нихромом, чтобы вызвать алкоголь, но, к сожалению, это не сработало, и даже если это произошло, у меня были проблемы с ним. Продолжая идею бутана, нам понадобятся четыре маленьких шприца и трубки для аквариума. Подключите все четыре из них к одной трубе через специальные переходники / фитинги. Левая часть теперь удерживает бутан так, что газ течет в шприцы. Для этого я сделал деревянный ящик / корпус, чтобы шаговый двигатель с винтом / стержнем с резьбой мог давить на бутан и поддерживать поток газа.

Отрежьте два листа фанеры размером примерно в 1,25 раза больше размера вашей банки с бутаном. Дополнительная древесина ниже предназначена для шагового двигателя и стержня, который будет давить на банку. Возьмите две маленькие фанеры диаметром примерно с бутановую банку и просверлите / прибейте их так, чтобы бутан плотно прилегал к фанерным листам, взятым ранее. Теперь для нижней части банки, я счел лучше всего взять квадратный / прямоугольный кусок фанеры размером с основу бутана. Просверлите центрированную гайку и герметик / силикон так, чтобы стержень с резьбой прошел сквозь нее. Вставьте баллончик с бутаном в сборку и наденьте акриловую крышку с просверленными отверстиями по центру так, чтобы сопло баллончика с бутаном проходило / касалось его. Вставьте шприц или что-то подобное в верхнюю часть акрила так, чтобы, если баллончик давил на него, из шприца выходил газ. Подключите это к четырем трубкам, идущим к четырем разным шприцам, расположенным перед бутылками. Для нижней части корпуса используйте винты, которые проходят через пружины и соединяют его с деревянным узлом, так что, если винт затягивается степпером, корпус перемещается в сторону степпера и облегчает нажатие на баллончик с бутаном.

Ваша сборка для баллончика с бутаном готова.

Теперь нам нужно протянуть трубы вверх через фанеру, которая удерживает сервоприводы. Просто просверлите отверстия размером с радиус аквариумных труб, аккуратно выведите их и подсоедините шприцы. Также проденьте леску от сервоприводов вверх по бутылке и вниз к другому сервоприводу так, чтобы при срабатывании сервопривода бутылка нажималась. Вы можете прорезать небольшие бороздки в прижимной части пульверизатора, чтобы леска случайно не соскользнула.

Шаг 6: огни

Чтобы сделать любой проект визуально привлекательным, освещение является важной частью, возьмите полоски светодиодов RGB и нарежьте 4 полосы из 9 светодиодов, которые будут обернуты вокруг бутылок с изопропилом, чтобы добиться желаемого эффекта. Подключите их последовательно и выведите последние провода. У вас будут красный, зеленый и синий, а также положительный результат. Они включаются, если вы подаете 12 В на положительный провод и заземляете нужный цвет. Заземление Два цвета одновременно дают начало другому цвету, на который можно ссылаться в любом месте с помощью цветовой таблицы в Интернете.

Включение и выключение их с помощью Arduino / STM32 становится сложным, поскольку микроконтроллер Arduino / STM32 не может включать и выключать 12 вольт. Итак, мы будем использовать 3 IRFZ44N Mosfet, чтобы включать и выключать светодиоды в соответствии с музыкой. Возьмите Mosfet и подключите средний вывод к соответствующему цвету, крайний правый к земле и его левый вывод к микроконтроллеру. Повторите то же самое для двух других цветов.

Всегда полезно протестировать их один раз с помощью простого эскиза мигания Arduino, просто измените номер пина в эскизе мигания на тот, который вы подключили к mosfet.

Приклейте светодиоды RGB в форме круга, удерживая распылитель в виде выемки. Я предлагаю плотно обернуть бутылку и приклеить ее горячим клеем к деревянной основе / фанере. Это также создает пятно, чтобы бутылки не двигались и не падали, когда резьба нажимает на бутылку.

Шаг 7: Электроника и проводка

Электропроводка довольно проста, я также приложил для справки нижеприведенную принципиальную схему. Обычно провода ШИМ от сервопривода подключены к 8 серводвигателям, 4 из которых перевернуты. Я использовал Arduino и STM32 в качестве микроконтроллера. Arduino предназначен для управления опрыскиванием, а STM32 - для управления освещением. Я использовал STM32, чтобы цветовые сопоставления для конкретной музыки были лучше, поскольку STM32 имеет лучшие характеристики и может выполнять лучшие преобразования Фурье, что приводит к лучшему свету. Использование arduino также не вызовет проблем, но может выглядеть немного плохо по сравнению с использованием stm32, который может выполнять более точные вычисления.

Шаг 8: Код

Как и любая часть проекта с микроконтроллером, код является наиболее важной частью. Ниже приводится код этого проекта. Не стесняйтесь настраивать или вносить изменения в соответствии с вашими потребностями. Номера ПИН-кода, соответствующие коду, указаны в самом коде.

«Код» распыления - это, по сути, Arduino, запрограммированный компьютером для запуска распыления, когда что-то набирается на последовательном мониторе Arduino, у нас есть комбинации от '' a '' - '' p '', где '' a '' запускает один спрей / взрыв огня и «o» запускает все четыре бутылки для спрея, «p» - задержка в 500 секунд. Пакетами можно управлять, задавая последовательность этих символов в последовательном мониторе (непрерывно).

Другой код предназначен для переключения светодиодов с помощью STM32. Он выполняет преобразования Фурье, чтобы реагировать на заданную музыку и производить задуманный красивый эффект изменения цвета.

Последний код предназначен для бутанового шагового двигателя, который использует шаговый драйвер DRV 8825 для поворота винта, который толкает вверх к банке, чтобы включить газ. Хотя вы также можете повернуть винт / соединительную муфту вручную, чтобы подтолкнуть баллон к верхнему акрилу, который запускает / открывает газ в шприцы, размещенные перед баллонами.

Шаг 9: Успех

Наш проект наконец-то реализован.

Прилагается видео, демонстрирующее его демонстрацию:)

Шаг 10: Советы, уловки и предложения

Осторожно: поскольку этот проект включает в себя настоящий огонь как основной предполагаемый эффект, так и бутан, пожалуйста, будьте осторожны. Изопропиловый спирт также является опасным химическим веществом и требует осторожности.

1. Этот проект, хотя и реагирует на огонь, на самом деле не полностью автоматизирован, так как человек должен подать сигнал на серийный монитор, чтобы фактически вызвать пламя. Это можно легко улучшить с помощью алгоритма python / any, который может отобразить всю песню от ввода «a» до «p» и представить ее в Arduino для автоматизации.

2. Добавьте каптоновую тепловую ленту к бутылкам, содержащим изопропил, на всякий случай, чтобы избежать нагрева крышек бутылок / повреждения распылителя на бутылке.

3. Некоторые типы датчиков безопасности могут быть добавлены ко всей конструкции, например, HC-SR04 или датчик приближения, чтобы остановить поток газа и процесс распыления, когда человек стоит рядом с объектом и опасно вызвать пламя.

4. Используемый источник питания может быть минимизирован с помощью понижающих или повышающих преобразователей до 8 В (5 А) (для сервоприводов), 23-40 В (для шагового двигателя), 5 В (для Arduino и Stm32) и 12 В (Для огней).

5. Я не представил схемы шагового двигателя или DRV8825, так как это довольно простой драйвер, который управляет двигателем, а также доступны многочисленные ресурсы в Интернете для подключения его к шаговому двигателю и микроконтроллеру. Хотя я предоставил соответствующий код. Я использовал две кнопки для управления вращением шагового двигателя по часовой стрелке и против часовой стрелки, так что нажатие кнопки по часовой стрелке толкает винт к банке, а нажатие кнопки против часовой стрелки опускает баллон в корпус, чтобы газ уменьшается / отсечка.

6. Обеспечьте надлежащее заземление источника питания, чтобы избежать непреднамеренных выходов и сбоев в сборке. Вы также можете спроектировать печатную плату для установки микроконтроллера и электроники, чтобы упростить задачу.

7. Этот проект также можно использовать в качестве дозатора дезинфицирующего средства, так как бутылки содержат изопропил, который может обеспечить достаточную дезинфекцию.

8. Огонь должен фактически зажигаться зажигалкой, чтобы избежать этого, мы можем использовать нихромовую проволоку, чтобы сделать процесс зажигания еще проще и управляемым компьютером / микроконтроллером.