Lắp đặt trần sao bằng sợi quang phản ứng âm nhạc: 11 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Muốn có một mảnh thiên hà ở nhà của bạn? Hãy tìm hiểu cách nó được tạo ra dưới đây!

Trong nhiều năm, đó là dự án mơ ước của tôi và cuối cùng nó đã hoàn thành. Mất khá nhiều thời gian để hoàn thành, nhưng kết quả cuối cùng rất hài lòng nên tôi chắc chắn rằng nó xứng đáng.

Một chút về dự án. Tôi đã tự làm hoàn toàn với thứ này, điều này cho phép tôi có toàn quyền tự do sáng tạo. Kết quả là - quy mô các chòm sao trên bầu trời phía bắc, điều khiển riêng lẻ các cụm sao bằng điều khiển từ xa IR (độ sáng và màu sắc), phản ứng với âm nhạc, ánh sáng vịnh nhỏ có thể điều khiển hoàn toàn và quan trọng nhất - khả năng nâng cấp khá nhiều thứ trong dự án này. Để đạt được tất cả, tôi đã chọn Arduino làm nền tảng cho dự án vì tôi có một số kiến thức về lập trình. Đối với khả năng phản hồi âm nhạc, chip MSQ7EQ đã làm được điều đó, có rất nhiều tài nguyên trực tuyến dành cho nó. Đối với giao tiếp, NRF24L01 được sử dụng rất nhiều và tôi đã có một vài phụ tùng, vì vậy tôi đã sử dụng chúng. Để điều khiển một số lượng lớn đèn LED, bộ điều khiển servo PCA9685 hoạt động tuyệt vời. Nếu bạn thích một phiên bản rẻ hơn và dễ dàng hơn của dự án này, bạn có thể tìm bộ dụng cụ trần sao trên amazon, nhưng nếu bạn quyết định tự làm hoàn toàn với dự án này, giống như tôi, thì những kỹ năng sau là bắt buộc: · Một số kiến thức về lập trình Arduino; · Kỹ năng thiết kế mạch và hàn; · Làm thế nào để làm việc với AC.

Nhiều bạn hỏi giá công trình, mình khó đưa ra con số vì mình có rất nhiều tài liệu và còn phụ thuộc nhiều vào mức độ bạn tự quyết định làm, quy mô công trình, vv, nhưng tôi đoán tùy thuộc vào những yếu tố này, nó có thể thấp tới vài trăm hoặc cao nhất là 1000 đô la. Trong khi làm việc vào mỗi cuối tuần khác, tôi đã mất một năm để hoàn thành dự án này.

Bước 1: Lập kế hoạch

Đầu tiên, nên đưa ra quyết định nếu một người muốn tự chế tạo bộ phận điện tử hoặc mua một bộ phụ kiện. Cần phải có một số kiến thức về Arduino và các thiết bị điện tử cơ bản để tạo mạch, cũng có khả năng xảy ra sự cố cao hơn. Bạn có thể tìm thấy rất nhiều lựa chọn bộ dụng cụ trên amazon bằng cách tìm kiếm “Bộ trần sao sợi quang” hoặc bất kỳ nơi nào khác, có rất nhiều lựa chọn. Nhưng nếu ai đó muốn hoàn toàn tự do sáng tạo và kiểm soát dự án, thì Tự làm hoàn toàn là một cách để đi.

Bây giờ quyết định được thực hiện trên thiết bị điện tử, bạn nên nghĩ về cấu trúc trần, kích thước bản đồ sao và số lượng sao. Tôi đi với trần thạch cao treo điển hình vì những lý do đã đề cập trước đây. Vì trong trường hợp của tôi, thật khó để lắp đặt sợi quang học (trần thấp), tôi quyết định chọn số lượng sao tương đối thấp ~ 1200, nhưng kết quả cuối cùng vẫn đáng kinh ngạc, không hối tiếc ở đây.

Bây giờ về việc chọn mô hình ngôi sao. Tôi sống ở Bắc bán cầu, vì vậy tôi đã chọn một phần của bầu trời thực sự có thể nhìn thấy ở đây. Có rất nhiều ứng dụng để lấy hình ảnh của các chòm sao, tôi đã sử dụng Celestia như trong cuốn "Star-Map" nổi tiếng có hướng dẫn. Tất nhiên, mẫu không nhất thiết phải thực tế và có quy mô, hãy thoải mái tự do sáng tạo tại đây, bạn có thể tìm thấy rất nhiều ý tưởng tuyệt vời trực tuyến cho các mẫu.

Các ngôi sao được đánh dấu bằng các vòng tròn màu khác nhau là để phân biệt các cụm sao có độ sáng hơi giống nhau. Tôi đã không nỗ lực nhiều cho phần này, vì vậy nó không siêu chính xác..

Bước 2: Vật liệu

Bây giờ mọi thứ đã được lên kế hoạch, vật liệu có thể được đặt hàng.

Trong phần này, tôi sẽ không liệt kê các vật liệu cần thiết cho trần nhà, vì nó phụ thuộc vào hệ thống được sử dụng và các yếu tố khác. Tôi đã sử dụng hệ thống trần của Knauf. Tương tự với các công cụ, vì hầu hết các công cụ bạn sẽ cần để lắp đặt trần nhà. Để lắp đặt các ngôi sao và thiết bị điện tử, không cần nhiều như vậy, hãy xem danh sách bên dưới. Rất nhiều bộ phận tôi đã mua ở các cửa hàng điện tử địa phương và nghỉ ngơi ở AliExpress, vì ở đó rẻ hơn rất nhiều và chất lượng cũng ổn trong hầu hết các trường hợp.

Các bộ phận cho các ngôi sao và thiết bị điện tử:

· Nguồn cung cấp cho dải LED phụ thuộc vào chiều dài, có một số tài nguyên trực tuyến thực sự tốt dành riêng cho việc lựa chọn bộ cấp nguồn cho dải LED. Trong trường hợp của tôi, tôi có nguồn điện chuyển mạch 12V / 30A / 350W cho có thể là 15 mét dải. Dải là 14,4W / m, vì vậy tôi có rất nhiều để dự trữ · Nguồn cung cấp cho điốt LED 3W. Một lần nữa, nó phụ thuộc vào số lượng đèn LED được sử dụng, nhưng trong trường hợp của tôi, nguồn điện cung cấp là 5V / 7A / 35W cho 15 đèn LED và chính Arduino. Nếu bạn quyết định sử dụng đèn LED RGB tiêu chuẩn 5mm thì nguồn điện này có thể kém mạnh hơn đáng kể và mạch sẽ đơn giản hơn nhiều, nhưng sao kém sáng hơn. · Đèn LED RGB 3W Anode chung có tản nhiệt (hoặc đèn LED 5mm điển hình của bạn nếu độ sáng thấp hơn có thể chấp nhận được). Đèn LED đơn dùng để điều khiển một cụm sao, vì vậy số lượng tùy thuộc vào số lượng sao bạn muốn điều khiển riêng. · Dải LED RGB 12V. · Sợi quang. Dây câu không hoạt động. Bạn cần bao nhiêu tùy thuộc vào số lượng sao / kích thước của trần nhà / vị trí của mạch điện. Tôi đã sử dụng một vài sợi có độ dày khác nhau để có hiệu quả cao hơn. · Bảng PCA9685. Với bảng mạch đơn có thể điều khiển 5 điốt LED RGB. · 2x Arduino Uno / Mega. · 2x NRF24L01. · Cáp USB để cấp nguồn cho Arduino. · Mosfet logic IRL540N, số lượng phụ thuộc vào số lượng dải LED được sử dụng. 1 máy tính dành cho màu đơn của dải đèn LED đơn. Hãy nhớ rằng giới hạn chiều dài dải là ~ 5 mét, nếu bạn cần nhiều hơn, bạn sẽ cần dải riêng biệt. Ngoài ra, có các giải pháp thay thế để kết nối các dải dài, hãy hỏi hoặc google nếu cần. · Bóng bán dẫn 2N2222 (hoặc các NPN khác). Cần có bóng bán dẫn riêng biệt cho mỗi màu LED 3W. Trong trường hợp của tôi là 15x3. · Điện trở: 2W 10R / 2W 6R8 / 2W 6R8 cho R G B của mỗi LED 3W tương ứng. 5-10k để kéo xuống, có thể là 0,25W. · Tụ điện 10 uF để tách NRF24L01. · Một số loại tấm nhôm để cố định và làm mát LED 3W. · PCB cho mạch. · Bảng mạch để thử nghiệm. · Một số vít ngẫu nhiên, ván ép, băng keo và những thứ khác mà bạn có thể tìm thấy trong xưởng điển hình của mình. · Rất nhiều loại dây với độ dày khác nhau. Đối với tín hiệu PWM có thể sử dụng các dây breadboard đơn giản, không cần nhiều ampe dòng chảy qua các dây này, nhưng đối với các dải LED thì độ dày của dải LED nên được tính toán tùy thuộc vào khoảng cách từ dải LED đến mạch, tương tự đối với LED 3W.

Các bộ phận của hộp điều khiển từ xa và máy phân tích phổ:

· 1x MSGEQ7; · Điện trở: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω. · Tụ điện: 1x 33 pF / 1x 0,01 µF / 1x 0,1 µF. · Dán nhiệt cho CPU. · Điều khiển từ xa IR và điốt thu. · A nhiều dây breadboard hoặc bất kỳ dây mỏng nào bạn có. · PCB nhỏ. Tôi đã sử dụng PROTO SHIELD. · Trường hợp nhỏ cho Arduino UNO và mạch. Tôi đã sử dụng một hộp cắt laser nhỏ · Có các bộ phận khác được chia sẻ với mạch chính. Số lượng được bao gồm trong danh sách mạch chính.

Các công cụ để cài đặt sao và tạo mạch:

· Keo trong không làm tan sợi quang. Tôi đã sử dụng keo dán giấy cơ bản. · Thiết bị hàn · Đồng hồ vạn năng rất hữu ích cho dự án này · Tua vít · Kìm · Bạt hoặc thứ gì đó tương tự (tôi sử dụng dây thép) để chọc lỗ trên trần nhà. Nên có cùng độ dày với sợi quang.

Bước 3: Lắp đặt trần nhà

Tôi sẽ không đi vào chi tiết trong bước này, có rất nhiều tài liệu về cách lắp đặt trần treo và tôi không phải là chuyên gia về chủ đề này. Cách tiếp cận tôi đã chọn phức tạp hơn so với cách tiếp cận bảng điều khiển với các ngôi sao mà nhiều người chọn. Nhưng làm theo cách này, chúng tôi có trần treo chất lượng mà trong ánh sáng ban ngày trông hoàn toàn bình thường, không có tấm, không có gì.

Đối với thiết bị điện tử, tôi đã quyết định lắp thêm cửa bảo trì ở phần trần thạch cao không dễ nhìn thấy.

Việc áp dụng chất độn và sơn lót được thực hiện trong bước này, nhưng sơn được thực hiện khi các sợi được lắp đặt.

Bước 4: Cài đặt cáp quang

Phần này mất nhiều thời gian hơn mong đợi… Sau rất nhiều ứng biến, chúng tôi đã giải quyết rằng trong trường hợp của chúng tôi, cách tốt nhất để nối dây sợi quang là với một cần câu và một vòng dây câu, hãy xem bản phác thảo kiệt tác của tôi để được giải thích. Bây giờ tôi nhìn lại ý tưởng này trông thật nực cười, nhưng ai mà không thích một số thử thách.

Vài lưu ý:

· Tôi khuyên bạn nên dán các sợi vào lỗ của chúng, để chúng cố định chắc chắn. Keo phải trong và không phản ứng với vật liệu sợi. Tôi đã sử dụng keo dán giấy cơ bản.

· Không cần khoan. Các lỗ trên trần thạch cao có thể được chọc đơn giản bằng dùi hoặc bất cứ thứ gì tương tự, chỉ cần đảm bảo phù hợp với đường kính của sợi quang.

· Để tìm vị trí chính xác của các ngôi sao cụ thể trên trần nhà, tôi đã sử dụng thước đo cũ của trường học.. rằng nó. Không chính xác 100%, nhưng khá gần. Trần nhà quá lớn để in bản đồ sao theo tỷ lệ.

Bước 5: Hoàn thiện trần: Sơn

Chúng tôi đã sơn lên các sợi quang, vì vậy chúng không thể nhìn thấy khi không sử dụng. Làm theo cách này, nó trông giống như bạn treo trần điển hình. Chúng tôi sơn hai lớp và độ sáng của các sợi gần như giống nhau.

Bước 6: Tạo mạch thử nghiệm

Bản thân mạch không quá phức tạp và hoạt động đối với tôi ngay lập tức, nhưng tôi luôn kiểm tra kỹ trước khi lắp đặt và có rất nhiều mối hàn trong cái này, vì vậy sẽ có rủi ro xảy ra ngay ở đó. Ngoài ra, thật thông minh nếu có một phiên bản thử nghiệm của mạch điện cho các bản cập nhật trong tương lai, vì tôi chắc chắn rằng không ai muốn đoản mạch thứ gì đó đã mất nhiều ngày để lắp đặt vào trần nhà.

Đối với phiên bản thử nghiệm, ý tôi là một hoặc hai bo mạch PCA9685, NRF24L01 và bộ nguồn được kết nối với Arduino. Tất cả đều có thể có trên breadboards. Điều tương tự cũng áp dụng cho mạch điều khiển từ xa IR, chỉ cần thêm nội dung vào breadboard, xem nó có hoạt động không. Ngoài ra, tôi sẽ đề nghị hàn một vài đèn LED 3W để thử nghiệm.

Bước 7: Mã Arduino

Đối với thư viện và các liên kết hữu ích khác, hãy xem phần "Thông tin hữu ích". Để biết giải thích mã, hãy xem các bình luận trong mã.

Để tạo mã này, tôi đã sử dụng rất nhiều tài nguyên, một số trong số đó được liệt kê trong phần “Thông tin hữu ích”, nhưng vì tôi đã hoàn thành dự án này hơn một năm trước, vào thời điểm tôi quyết định viết hướng dẫn, tôi không thể tìm thấy tất cả tài nguyên và một số liên kết tôi đã lưu, thật đáng buồn là không hoạt động nữa. Vì vậy, nếu ai đó cần bất kỳ trợ giúp nào về mã, hãy cho tôi biết trong phần nhận xét, tôi sẽ cố gắng hết sức.

Trong mã, bạn sẽ tìm thấy một chức năng khá phức tạp cho đèn LED nhấp nháy. Để làm cho nó trông dễ chịu hơn, tôi đã sử dụng một hướng dẫn cho đèn led thở: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/ Mắt con người không cảm nhận ánh sáng theo cách tuyến tính, vì vậy nếu bạn sử dụng tăng độ sáng LED tuyến tính, nó trông không tự nhiên cho lắm.

Bước 8: Đi dây và dải LED

Bây giờ đã đến lúc đi dây cuối cùng! Nếu mọi thứ được kiểm tra và hoạt động, nó sẽ không quá khó, chỉ cần hàn nhiều bộ phận giống hệt nhau. Để sửa mạch, tôi đã sử dụng ván ép ở kích thước của cửa sập bảo trì, vì vậy nếu có nhu cầu, tôi có thể dễ dàng tháo toàn bộ mạch khỏi trần nhà. Tôi đặt các sợi trong ống nước nhựa nhỏ, có kích thước gần bằng đèn LED 3W, sau đó khoan các lỗ có kích thước tương tự trên ván ép và lắp các ống này vào ván ép. Bằng cách này, tôi có thể dễ dàng loại bỏ các sợi khỏi đèn LED khi cần thiết, hãy xem hình ảnh đính kèm.

Đối với các dải đèn LED, tôi khuyên bạn nên dán chúng trên các thanh nhôm để làm mát, vì các dải này khá nóng.

Bước 9: Khắc phục sự cố và tinh chỉnh

Bạn đã kiểm tra mạch, nhưng bây giờ khi đã được lắp đặt, nó không hoạt động.. hoặc có thứ gì đó không hoạt động như bình thường. Nó có thể là do bạn hàn vì nếu nó hoạt động trong mạch thử nghiệm, không có lý do gì nó không hoạt động ngay bây giờ với một vài trường hợp ngoại lệ. Tôi hy vọng đó không phải là trường hợp của bạn, nhưng tôi sẽ chia sẻ một vấn đề cụ thể mà tôi đã gặp phải để làm ví dụ.

Khi tôi làm mờ dải đèn LED xuống giá trị thấp nhất, dải đèn sẽ ngừng hoạt động hoặc bắt đầu nhấp nháy. Sau khi nghiên cứu và khắc phục sự cố, tôi phát hiện ra rằng vấn đề là IRL540 chuyển mạch chậm và giải pháp đơn giản là giảm tần số PWM của bo mạch PCA xuống 50hz. Nó hầu như đã giải quyết được vấn đề, bây giờ chỉ ở các giá trị dưới cùng mà tôi có thể thấy nhấp nháy hoặc sự cố, nhưng không thành vấn đề vì tôi không sử dụng các giá trị thấp như vậy. Vấn đề này xảy ra với tôi khi tôi quyết định quay phim trần nhà vì với tần suất thấp như vậy, bạn có thể thấy hiện tượng nhấp nháy trong máy ảnh, giống như quay phim truyền hình. Để giải quyết vấn đề này, tôi đã tạo một mạch breadboard nhỏ với các bóng bán dẫn 2N2222 thay vì IRL540, chỉ để thực hiện. Với những bóng bán dẫn này, vấn đề đã được giải quyết và vì tôi đang quay phim ở các giá trị PWM tương đối thấp, 2N2222s có thể xử lý điện năng. Nếu ai đó gặp vấn đề tương tự, vui lòng điều chỉnh Totem - Cực mạch, nó sẽ giúp giải quyết vấn đề này.

Bây giờ hy vọng rằng mọi thứ đã ở đúng vị trí của nó và hoạt động, chúng tôi có thể tinh chỉnh độ sáng của sao, khả năng phản ứng với âm nhạc, chế độ mờ dần của sao bất cứ thứ gì khác.

Bước 10: Thông tin hữu ích và liên kết

Để viết mã và tạo mạch, tôi đã sử dụng rất nhiều tài nguyên, hầu hết chúng được liệt kê ở đây, nhưng vì tôi đã hoàn thành dự án này cách đây một thời gian, đến thời điểm tôi quyết định chia sẻ nó, tôi không thể tìm thấy tất cả các tài nguyên. và một số liên kết tôi đã lưu, thật đáng buồn là không hoạt động nữa. Vì vậy, nếu ai đó cần bất kỳ trợ giúp nào về mã hoặc bản thân dự án nói chung, hãy cho tôi biết trong phần nhận xét, tôi sẽ cố gắng hết sức.

MSGEQ7

www.sparkfun.com/datasheets/Components/Gen…

www.baldengineer.com/msgeq7-simple-spectru…

rheingoldheavy.com/msgeq7-arduino-tutorial…

www.instructables.com/id/How-to-build-your…

Nrf24L01

arduinoinfo.mywikis.net/wiki/Nrf24L01-2.4GH…

PCA9685

learn.adafruit.com/16-channel-pwm-servo-dr…

github.com/adafruit/Adafruit-PWM-Servo-Dri…

IR từ xa

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

Bước 11: Nâng cấp

Sẽ rất tuyệt nếu bạn tạo một ứng dụng để điều khiển trần nhà, có thể sử dụng OpenHAB trên Raspberry PI, vì PCA9685 có thể dễ dàng điều khiển thông qua RPi.

Nếu sử dụng OpenHab hoặc một giải pháp thay thế, bạn có thể kết nối trần nhà với hệ thống nhà thông minh.

Giải nhất Cuộc thi Arduino 2020