Светодиодное световое шоу для одноколесного велосипеда: 5 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Мои дети обожают кататься на одноколесном велосипеде. Однажды родилась идея добавить свет для шоу. Добавление света было бы уже круто, но, вдохновившись другими световыми шоу, свет должен быть синхронизирован с музыкой.

Это было довольно увлекательное приключение, но отличный опыт работы с такими новинками, как LiPo, DMX, EL-провод, светодиодные ленты, радиочастотные модули и т. Д.

Самой первой мыслью было запрограммировать все в блок управления одной полосы.

Я проигнорировал это по двум причинам:

1) С тремя актерами (позже их будет 5) у вас будет 3x3 = 9 блоков управления. Для любого обновления вам необходимо обновить все доски. Во время шоу вам нужно найти способ синхронизировать модули.

2) Мой главный аргумент в пользу использования одного отправителя не является техническим: дети должны иметь возможность создавать и обновлять шоу без меня. Только представьте, сколько доработок сделано, пока хореография не будет закончена.

Текущая архитектура состоит из трех основных элементов:

- Ноутбук Windows с Vixen 3

- Отправитель: стандартный беспроводной маршрутизатор

- Приемник: ESP8266 + драйвер MOSFET + светодиодные полосы + LiPo 2S

Первая попытка была основана на Arduino Nano и NRF24. После некоторых событий мне пришлось преодолеть некоторые ограничения и перейти на ESP8266, поскольку это обеспечивает гораздо большую гибкость.

Шаг 1: модуль приемника

Модули основаны на платах NodeLua. Я начал разрабатывать свои собственные печатные платы, но эти модули настолько дешевы и поставляются со встроенным регулятором напряжения, который вам понадобится при использовании той же батареи для светодиодной ленты.

Чтобы закончить аппаратную часть, вам просто нужно добавить драйвер, состоящий из двух резисторов и одного полевого МОП-транзистора для каждого цвета. Для контроля заряда батареи используются еще два резистора. Стандартная печатная плата устанавливается в виде спинки - так что собрать ее довольно быстро. Намного проще, чем иметь дело с Arduino и NRF24.

Хотя конструкция довольно проста, главное - выбрать правильный MOSFET с низким R DS (on) и V GS (th) ниже 3V. На eBay я нашел IRLR7843 в корпусе D-PAK для поверхностного монтажа. Так что он маленький, но не слишком маленький для ручной пайки.

Принципиальная схема должна быть обновлена, так как понижающий резистор для MOSFET-Gate отсутствует. Модуль работает без него, но при включении модуля светодиодная полоса будет мигать.

Если вы хотите увидеть гораздо более профессиональный дизайн, перейдите сюда: Pixel Controller

Программное обеспечение с самого начала было довольно простым: чтение пакета DMX и получение соответствующей информации для конкретной светодиодной ленты. Это потребовало некоторых переключателей и перемычек для настройки модуля.

При использовании ESP8266 для настройки модуля был реализован веб-сервер с интерфейсом администратора.

Программное обеспечение обновлялось после каждого показа, чтобы стать более гибким, повысить ответственность и позволить мониторинг. Каждый модуль периодически отправляет данные на сервер узла, поэтому я могу проверить, готово ли все оборудование, например уровень сигнала WiFi, напряжение батареи и состояние модуля. Кроме того, сервер узла может перезагрузить определенный модуль или запросить обновление прошивки.

Код для модуля ESP доступен на github:

Шаг 2: Установка светодиодных лент

Для тела актера мы используем пальто на молнии, чтобы можно было легко нарядиться перед спектаклем.

Вместо того, чтобы прикреплять светодиодные ленты напрямую, мы использовали липучки, которые пришивали к пальто. Ответная часть приклеена к светодиодной ленте.

Вначале я использовал разъемы, чтобы прикрепить кабель к полосам. Это было действительно ненадежно. и практически все связи оборвались из-за различных движений актеров. Я удалил все разъемы и припаял кабели. Использование точек пайки на самом конце полосы подвергает соединение механическим движениям. Благодаря этому я не припаиваю кабели на конце полосы и не фиксирую кабель горячим клеем. Я должен признать, что это не выглядит профессионально, но аудитория все равно не увидит этого в темноте.

На колесе модуль и аккумулятор просто крепятся на спицы. Рядом со светодиодной полосой находится пластиковая полоса, поддерживающая красивый круглый круг.

Шаг 3: Источник питания

Светодиодные ленты рассчитаны на работу от 12 В. Батареи при таком напряжении слишком велики, чтобы их можно было установить на колесо или седло. Альтернативой была блочная батарея на 9 В (PP3 / 6LR61). Напряжение все еще в порядке, но главный недостаток - время, необходимое для замены всех батарей перед выступлением, так как мне нужны свежие батарейки для мероприятия.

Наконец перешел на LiPo:

Светодиодные ленты могут работать при напряжении 8 В. В зависимости от цвета могло работать даже 7,8 В.

Соответственно вам нужен LiPo аккумулятор с 2 ячейками - 2S. Полностью заряженный, напряжение 2 х 4,2 В = 8,4 В

Для моего приложения емкости 350 мАч достаточно, а размер батареи достаточно мал, чтобы поместиться в стандартный корпус для батареи 9 В, включая переключатель.

Я выбрал батареи с разъемом JST-XH в качестве балансировочной вилки и Mini JST для разрядной вилки. С этими разъемами могут работать все стандартные зарядные устройства.

Я использовал стандартный корпус для аккумуляторов 9V с переключателем, чтобы установить аккумулятор на одноколесном велосипеде. Две батареи одного типа можно заряжать одновременно с помощью адаптера, соединяющего два элемента 2S с портом 4S на зарядном устройстве.

Шаг 4: Создание шоу

Есть замечательная программа с очень простым, но мощным пользовательским интерфейсом: Vixen Lights. Все делается с помощью перетаскивания, а музыка отображается на временной шкале. Раньше я смотрел некоторые профессиональные программы, но эта бесплатная и предоставляет все, что мне нужно.

Самым первым делом является определение различных светодиодных полос и создание групп, поэтому намного проще управлять определенным набором источников света, например: всеми источниками света, подключенными к одному драйверу. или все колеса.

В общем, вы выбираете музыку и импортируете клип в Vixen, вкл. маркеры ударов.

Эффекты присваиваются отображаемому элементу и могут быть изменены разными способами.

Отличным подспорьем является инструмент моделирования, с помощью которого вы можете увидеть, как сцена будет выглядеть в реальном времени.

В суматохе программа отправит данные DMX на контроллер вывода, который в моей настройке является многоадресным DMX-сервером, работающим на ноутбуке. Модуль подключается через WiFi / WLAN. Каждый светодиод определяется вселенной DMX, а также смещением в пакете данных DM512.

Вы можете найти Vixen здесь:

Шаг 5: Шоу

Хореография менялась много раз. В дополнение к актерам были добавлены DMX-пятна, а также прямые светодиодные полосы в качестве аварийных огней, когда сцена находится на возвышении. Все они используют один и тот же модуль ESP и контролируются Vixen.

В дальнейшем я могу использовать светодиодные ленты APA102 для получения более сложных эффектов.

Это может потребовать использования нескольких вселенных, что приведет к значительному шагу в обновлении программного обеспечения, а также в настройке Vixen. Не уверен, хочу ли я это сделать, но это меня привлекает.