Como construir uma lâmpada de nuvem com som reativo a raios

Propaganda

Alguns meses atrás, um $3000 trovões e relâmpagos a lâmpada de humor se tornou viral na comunidade de criadores. Era uma luz incrivelmente bonita, mas o preço a deixava fora do alcance de qualquer pessoa com sua sanidade intacta. O que faremos hoje não é exatamente o mesmo - estamos tornando algo mais prático, em vez de uma obra de arte, mas será muito mais legal e personalizável.

Decidi omitir os alto-falantes, supondo que você provavelmente já tenha um bom par de alto-falantes em sua sala que prefere usar, e francamente colocar um alto-falante em uma lâmpada é meio estranho. Em vez disso, adicionarei um microfone que permitirá que o raio reaja automaticamente a ruídos altos - de uma tempestade real ou de uma trilha sonora reproduzida no seu PC ou aparelho de som.

Também usaremos uma série de LEDs de neopixel RGB completos (WS2812B), para que possamos reproduzir cores que não sejam o branco e ter controle sobre cada pixel.

Atenção: a fonte de alimentação que usei neste projeto possui terminais parafusados ​​que se conectam a um fio CA ativo. Se você não se sentir confiante ao conectar um plugue, compre uma fonte de alimentação totalmente fechada. No mínimo, você precisará colocar a PSU em uma caixa de projeto segura.

Etapa 0: Introdução

Aqui está um vídeo de demonstração do projeto concluído. Até agora, implementei alguns modos diferentes, do raio padrão a uma nuvem ácida trippy e uma lâmpada de humor desbotada, que pode ser escolhida no controle remoto.

O código completo e as bibliotecas necessárias estão disponíveis para download em este repositório do Github.

Etapa 1: você precisará

• Fita WS2812B, normalmente custa cerca de US $ 50 por 5 metros. Não se preocupe se você tiver outro tipo de fio de Neopixel, é quase certamente suportado pelo FastLED interface, mas sua fiação pode ser diferente (você pode precisar de uma linha de sincronização além do sinal, por exemplo).
• Fonte de alimentação 5V, 10A + - Comprei algumas unidades de 15A por US $ 11 cada. Eles recebem entrada de 120-240V CA e produzem uma saída robusta de 5V, que será mais suficiente para alimentar todos os nossos pixels com brilho total e o Arduino.
• Cabeamento elétrico, plugue e interruptor em linha
• Anexo do projeto
• Dois Arduinos. $ 10 clones do Funduino estão bem. O segundo é necessário para o controle remoto, enquanto o primeiro controla a lógica principal e os LEDs.
• Dois resistores de 2,2k (ou aproximadamente) Ohms - o valor exato não importa tanto, cerca de 1,5k a 47k devem funcionar.
• Breadboard
• Receptor TSOP4838 IR
• Controle remoto por infravermelho - comprei a granel por cerca de US $ 2 cada, mas qualquer controle remoto deve funcionar com modificações de código.
• Módulo de microfone grande
• Sucata de madeira MDF para cortar sua base e um quebra-cabeças.
• Material de embalagem de poliestireno / insertos de caixa.
• Recheio de travesseiro de algodão de polipropileno. Puxei mais do que o suficiente de algumas horríveis almofadas velhas. Se isso não for uma opção, você poderá comprar algo novo por cerca de US $ 10 ou usar algodão ainda mais barato. Eu tentei com os dois - o algodão precisava de mais trabalho para tê-lo amassado e não era tão fofo, mas com uma pitada, ele funcionará.
• Correntes e ganchos para pendurar na nuvem - devem suportar mais de 5 kg.
• Pistola de cola com ajuste de baixa temperatura
• Cola em spray - é mais fácil colar o recheio na nuvem com isso, mas uma pistola de cola também pode funcionar.

O custo total é de cerca de US $ 100, não incluindo ferramentas, mas a maior parte disso eu saí de casa. Todos os componentes eletrônicos estão geralmente disponíveis; o microfone pode ser encontrado em um kit de sensor ou comprado individualmente.

Etapa 2: Cortar a Base

Recorte uma base áspera de um pedaço de MDF com um quebra-cabeças - a forma exata é obviamente sua, mas por alguma razão uma nuvem tem a forma de um feijão na minha mente. Nós vamos anexar alguns ganchos a ele para pendurar, mas, caso contrário, ele apenas fornece uma base sólida para a construção. A área central será reservada para os componentes eletrônicos, PSU e entrega da corrente, portanto, tenha espaço suficiente para colocar pelo menos o gabinete do seu projeto com alguns ganchos ao redor.

Etapa 3: Camada de poliestireno

Essa é a etapa mais difícil e criativa, mas na verdade estamos apenas criando algo sólido e meio que sorta em forma de nuvem para colar a faixa de LED. Cole grandes pedaços de embalagem de poliestireno na base (e embaixo), usando uma configuração de baixo calor em sua pistola de cola. Se você não tiver uma configuração baixa, desligue a pistola de calor e deixe esfriar um pouco antes de tentar colar. Se a temperatura estiver muito alta, você simplesmente derreterá o material da embalagem.

Certifique-se de que cada peça seja sólida antes de colar a próxima, e é melhor ficar mais do que o suficiente.

Novamente, lembre-se de deixar uma cavidade grande o suficiente dentro da nuvem para encaixar os componentes eletrônicos, a corrente e os ganchos.

Etapa 4: esculpir uma forma de nuvem 3D

Use uma faca para arrumar sua nuvem arredondando os cantos e cortando material desnecessário, até que você atinja uma forma de nuvem 3D áspera. Realmente não importa o quão difícil isso seja, já que abordaremos tudo mais tarde - você pode ocultar facilmente erros.

Etapa 5: arrumar os ganchos e arrumar

Por fim, prenda três ou quatro ganchos à base de MDF, de dentro de cada canto da cavidade da nuvem. Você precisará perfurar um pequeno orifício piloto, pois é difícil parafusar o MDF diretamente.

Também dei a tudo uma simples camada de tinta spray branca para garantir uma base de cores uniforme, mas não tenho certeza se era realmente necessário.

Etapa 6: Cole as tiras de LED

Antes de começar a aplicar cola aos LEDs, comece com uma nova faixa ou conte quantos LEDs você tem no total - será necessário descobrir quantos você usou posteriormente na etapa de programação. Faça um pequeno orifício na lateral da sua nuvem e remova os fios que compõem o início da sua faixa de LEDs na cavidade da nuvem. Tenha muito cuidado para começar da extremidade correta - as tiras de LED são sensíveis à direção, portanto, verifique se as setas do sinal apontam para longe da cavidade.

Trabalhando lentamente, cole os pixels do LED na base de poliestireno em um padrão circular, antes de puxar a tira para baixo até a base para cobrir a parte inferior. Mais uma vez - você não precisa ser perfeito aqui, porque depois que difundimos tudo e o sufocamos com o recheio, tudo parece impressionante de qualquer maneira.

Usei um total de 85 LEDs, ou pouco mais de 2,5m, depois de circundar o corpo principal duas vezes e usar uma única série de LEDs na parte inferior.

Etapa 7: Diagrama da fiação

A fiação é complexa, mas facilmente dividida em seções.

Primeiro, conecte e prenda a fonte de alimentação, de preferência em um gabinete de projeto separado. Não vou dar uma palestra sobre a segurança de fios CA ativos, então vou assumir que você pode lidar com essa parte e que você tem uma linha de 5V e GND.

IMPORTANTE: ao programar e testar o Arduino, os 5V da fonte de alimentação devem permanecer isolados dos do Arduino (o Todos os GNDs estão conectados) - ele deve apenas alimentar a faixa de LEDs, enquanto o Arduino usa os 5V fornecidos USB. Quando você terminar de programar, o USB deve ser desconectado e não fornecerá mais 5V ao Arduino - neste ponto, você deve conectar os 5V da sua fonte ao trilho de 5V no lado esquerdo do tábua de pão.

Comece conectando o terra e os pinos de 5V de cada Arduino aos trilhos do lado esquerdo da placa de ensaio. Eles compartilharão a mesma fonte de energia, seja a PSU externa que temos ou o USB conectado a uma delas.

Em seguida, complete a seção de fiação I2C - é isso que permite que nossos dois Arduinos se comuniquem. Pegue os pinos A4 dos dois Arduinos em uma única linha na placa de ensaio e conecte um resistor de 2,2k dessa linha ao trilho de 5V. Repita o procedimento para A5, conectando-os em uma linha separada, com outro resistor de 2,2k novamente a 5V.

Conecte o receptor IR em seguida - verifique a configuração dos pinos se você tiver outro modelo, mas basicamente o pino de sinal deve ir para o D11 em um Arduino. Carregar o thundercloud_ir_receiver.ino esboço para este Arduino (todo o código aqui), desconecte o USB, pois não precisamos mais dele.

No outro Arduino, conecte o Entrada de dados pino de sinal desde o início da sua faixa de LED para D6. O GND dos seus LEDs deve ser comum a todos os Arduinos, mas neste momento os 5V virão diretamente do PSU.

Também neste Arduino, conecte o módulo do microfone em A0. Carregar o outro thundercloud.ino esboço e mantenha o USB conectado por enquanto enquanto estiver depurando. Comece alterando o NUM_LEDS variável adequadamente.

Passo 8: Cole o recheio

Como passo final, cole no seu recheio. Não existe uma técnica específica aqui - basta pulverizar a nuvem com uma camada de cola e pegar um punhado de coisas. É mais fácil trabalhar com o enchimento, se você já o provocou para aumentar a área da superfície.

Se você usou o mesmo controle remoto que eu, o botão STROBE o coloca no modo de nuvem reativa a som; FLASH é o modo de cor trippy e FADE é a lâmpada de humor de cores desbotadas lentamente.

Etapa 9: Explicação do Código

Por que dois Arduinos? A programação do receptor infravermelho e a biblioteca de drivers de pixel WS2818B são muito sensíveis ao tempo - se o tempo for atrasado, o sinal IR estará corrompido. Ao fornecer a cada circuito seu próprio microcontrolador e permitir que eles conversem sobre o protocolo I2C, podemos garantir que o tempo seja perfeito para cada um. Você também pode encontrar módulos de IR separados com seu próprio microcontrolador embutido, mas minha pesquisa descobriu que, na verdade, eles custam mais do que um simples clone do Arduino e LED de IR. O thundercloud_ir_receiever não deve exigir explicações, embora você queira ler primeiro o básico do I2C.

No controlador principal da nuvem tempestuosa, definimos diferentes modos de operação, como ON (os efeitos do raio não são sonoros) ativado), NUVEM (o raio é ativado apenas por som), ACID (a nuvem mostra cores instáveis) ou cor simples simples modos. Para definir um novo modo, adicione ao enum primeiro, abra o console e encontre um botão de controle remoto para mapear - cada impressora remota deve imprimir uma linha de depuração. No receiveEvent () método, mapeamos essas teclas pressionadas para um modo, portanto, adicione uma declaração de chave adicional lá. Finalmente, nos principais ciclo() roteamos essas seleções de modo para diferentes funções de exibição.

O código de suavização do microfone é originalmente de Adafruit - Simplifiquei para as nossas necessidades e adicionei um gatilho quando um ruído mais alto que o normal é ouvido.

Etapa 10: Modos de Raio

As telas de raios combinam três "tipos" diferentes de raios para alcançar algo suficientemente realista, ou pelo menos agradável aos olhos. O primeiro tipo é crack (), onde todos os LEDs são brevemente acesos por 10 a 100ms. O segundo tipo é rolando () - onde cada LED tem 10% de chance de ativação e todo o loop é repetido de 2 a 10 vezes, com um atraso de 5 a 100ms entre cada ciclo. O terceiro tipo é trovoada (), que seleciona duas seções diferentes da faixa, cada uma entre 10 a 20 LEDs, pisca brevemente essas seções de 3 a 6 vezes. Examine esses métodos em detalhes para ver como os LEDs individuais são ativados - a roda de cores HSV é usada o tempo todo (o branco é H = 0, S = 0, V = 255). Recomendamos que você ajuste ou escreva novos relâmpagos e os compartilhe nos comentários, se desejar.

Cada vez que um raio é acionado ou o loop é executado, a nuvem escolhe aleatoriamente entre os três tipos de raio. Finalmente, um Redefinir() O método apaga todas as luzes, caso contrário, elas "lembrarão" seu estado anterior.

Perguntas ou problemas - entre em contato nos comentários e farei o possível para ajudar. Se você possui uma conta no Github, sinta-se à vontade para postar bugs ou problemas no rastreador de problemas em vez de. Se você fez modificações ou escreveu algumas novas funções de iluminação, compartilhe um link para seu código em Essência ou Pastebin.