Llambë Led Interaktive - Struktura Tensegrity + Arduino: 5 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:21

Kjo pjesë është një llambë që i përgjigjet lëvizjes. E projektuar si një skulpturë minimale e tensionit, llamba ndryshon konfigurimin e saj të ngjyrave në përgjigje të orientimit dhe lëvizjeve të të gjithë strukturës. Me fjalë të tjera, në varësi të orientimit të saj, llamba kthehet në një ngjyrë, shkëlqim dhe modalitet të caktuar.

Kur icosahedron rrotullohet (mbi boshtin e tij), ai zgjedh një vlerë nga një zgjedhës virtual i ngjyrës sferike. Ky përzgjedhës i ngjyrave nuk është i dukshëm, por rregullimet e ngjyrave ndodhin në kohë reale. Kështu, ju mund të kuptoni se ku është vendosur çdo ngjyrë në hapësirë, ndërsa luani me pjesën.

Forma icosahedral siguron 20 rrafshe të fytyrës dhe struktura e tendosjes i jep 6 pikëpamje shtesë. Kjo siguron gjithsej 26 ngjyra të mundshme kur llamba qëndron në një sipërfaqe të sheshtë. Ky numër rritet kur e ktheni llambën në ajër.

Sistemi kontrollohet nga një Pro Trinket i lidhur me një akselerometër me tre boshte. Drita sigurohet nga shirita LED RGBW, të cilët mund të kontrollojnë vlerën e ngjyrës dhe shkëlqimit të bardhë individualisht. I gjithë qarku, përfshirë mikroprocesorin, sensorët dhe sistemin e ndriçimit punon në 5v. Për të fuqizuar sistemin, nevojitet një burim deri në 10A.

Një listë e elementëve kryesorë të përdorur në llambë janë si më poshtë:

- Adafruit Pro xhingël - 5V

- Përshpejtues Tri-Bosht Adafruit LIS3DH

- Rrip LED Adafruit NeoPixel Digital RGBW - PCB e bardhë 60 LED/m

- Furnizimi me energji komutuese 5V 10A

Kjo llambë që i përgjigjet lëvizjes është versioni i parë ose prototipi i një projekti më të gjatë personal. Ky prototip është bërë nga materiale të ricikluara. Gjatë proceseve të projektimit dhe ndërtimit, kam mësuar nga sukseset dhe gabimet. Me këto në mendje, tani jam duke punuar në versionin tjetër i cili do të ketë një strukturë më inteligjente dhe softuer të fuqishëm.

Dua të falënderoj komunitetin LACUNA LAB për ndihmën, idetë dhe sugjerimet e tyre gjatë zhvillimit të projektit.

ju mund të ndiqni punën time në: action-io / tumblraction-script / github

Hapi 1: Ideja

Ky projekt ishte rezultat i disa ideve me të cilat kisha luajtur në kokën time për ca kohë.

Që kur kam filluar, koncepti ka ndryshuar, projekti fillestar ka evoluar dhe ka marrë formën aktuale.

Qasja fillestare ishte një interes në format gjeometrike si mjete ndërveprimi. Për shkak të modelit të saj, fytyrat e shumta poligonale të kësaj llambë shërbejnë si metodë hyrëse.

Ideja e parë ishte përdorimi i një sistemi dinamik për të detyruar icosahedron të lëvizë. Kjo mund të ishte kontrolluar nga një aplikacion ndërveprues, ose përdorues të mediave sociale.

Një mundësi tjetër do të kishte qenë që një mermer i brendshëm ose top të shtypnin butona ose sensorë të ndryshëm dhe kështu të gjeneronin hyrje të rastësishme kur pjesa lëvizte.

Struktura e tensionit ndodhi më vonë.

Kjo metodë ndërtimi më magjepsi: mënyra në të cilën pjesët e strukturës mbajnë njëra -tjetrën të balancuara. Visshtë shumë e këndshme vizualisht. E gjithë struktura është e ekuilibruar në vetvete; copat nuk prekin njëra -tjetrën drejtpërdrejt. Theshtë shuma e të gjitha tensioneve që krijon pjesën; eshte fantastike!

Ndërsa dizajni fillestar ka ndryshuar; projekti ecën përpara.

Hapi 2: Struktura

Siç e përmenda më parë, ky model i parë ishte bërë nga materiale të ricikluara që duhej të hidheshin.

Dërrasat prej druri i mora nga një shtrat i prerë i gjeta në rrugë. Rrobat e arta ishin pjesë e krahut të një llambë të vjetër dhe tapat për shiritat prej gome janë kapëse zyre.

Gjithsesi, ndërtimi i strukturës është mjaft i thjeshtë dhe hapat janë të njëjtë si në çdo tensegriry.

Ajo që bëra me bordet është t'i bashkoj ato, në grupe prej dy vetash. Bërja e një "sanduiç" me ndarësit e arit, duke lënë një hendek ku dritat do të shkëlqenin.

Dimensionet e projektit janë plotësisht të ndryshueshme dhe do të varen nga madhësia e strukturës që dëshironi të bëni. Shufrat prej druri nga fotografitë e këtij projekti janë 38 cm të gjata dhe 38 mm të gjera. Ndarja midis dërrasave është 13 mm.

Dërrasat prej druri janë prerë në mënyrë identike, të lëmuara (për të hequr shtresën e vjetër të bojës) dhe më pas të shpuara në të dy skajet.

Tjetra, i njollosa dërrasat me llak të errët fshatar. Për të bashkuar pjesët kam përdorur shufër të filetuar 5mm, të prerë në seksione 5cm dhe 5mm me një nyjë në secilën anë.

Tensionuesit janë shirita gome të kuq. Për të ngjitur gomën në shufra, bëra një vrimë të vogël përmes së cilës kalova brezin dhe pastaj e bllokova me një tapë. Kjo parandalon që bordet të lëvizin lirshëm dhe struktura për t'u çmontuar lëvizur.

Hapi 3: Elektronikë dhe Dritat

Konfigurimi i përbërësve elektronikë është krijuar për të ruajtur të njëjtin tension, si logjik ashtu edhe ushqyes në të gjithë sistemin duke përdorur 5v.

Sistemi kontrollohet nga një Pro Trinket i lidhur me një akselerometër me tre boshte. Drita sigurohet nga shirita LED RGBW, të cilët mund të kontrollojnë ngjyrat dhe vlerat e shkëlqimit të bardhë individualisht. I gjithë qarku, përfshirë mikroprocesorin, sensorët dhe sistemin e ndriçimit punon në 5v. Për të fuqizuar sistemin, nevojitet një burim deri në 10A.

Pro Trinket 5V përdor çipin Atmega328P, i cili është i njëjti çip bazë në Arduino UNO. Ajo gjithashtu ka pothuajse të njëjtat kunja. Pra, është vërtet e dobishme kur doni të sillni projektin tuaj UNO në hapësira të miniaturizuara.

LIS3DH është një sensor i gjithanshëm, mund të rikonfigurohet për të lexuar në +-2g/4g/8g/16g dhe gjithashtu sjell Prekje, Prekje të dyfishtë, orientim dhe zbulim të lirë të rënies.

Rrip LED NeoPixel RGBW mund të menaxhojë ngjyrën e ngjyrës dhe intensitetin e bardhë veç e veç. Me një LED të bardhë të dedikuar, nuk keni nevojë ´ për të ngopur të gjitha ngjyrat për të pasur një dritë të bardhë, gjithashtu ju bën të bardhë më të pastër dhe më të ndritshëm dhe mbi të gjitha kursen energji.

Për instalime elektrike dhe për të lidhur përbërësit së bashku, vendosa të kaloj kabllon dhe të krijoj baza me kunja mashkullore dhe femërore duke përdorur shtrëngime dhe mbajtëse lidhëse.

Kam lidhur xhingël me përshpejtuesin hedh SPI me konfigurimin e paracaktuar. Kjo do të thotë lidhni Vin me furnizimin me energji 5V. Lidhni GND me tokën e përbashkët të energjisë/të dhënave. Lidhni pinin SCL (SCK) me Digital #13. Lidhni kunjin SDO me Digital #12. Lidhni kunjin SDA (SDI) me Digital #11. Lidhni kunjin CS Digital 10.

Shiriti i udhëhequr kontrollohet vetëm nga një kunj, që shkon në #6 dhe toka dhe 5v shkon drejtpërdrejt në përshtatësin e furnizimit me energji.

Të gjithë dokumentacionin që mund t'ju nevojitet do ta gjeni, më të detajuar dhe të shpjeguar më mirë në faqen e adafruit.

Furnizimi me energji elektrike është i lidhur me një përshtatës DC femër që ushqen njëkohësisht mikrokontrolluesin dhe shiritin LED. Gjithashtu ka një kondensator për të mbrojtur qarkun nga rryma e paqëndrueshme në momentin e "ndezjes".

Llamba ka 6 shirita drite, por shiritat LED vijnë në një brez të vetëm të gjatë. Brezi LED ishte prerë në seksione prej 30cm (18 LEDS) dhe më pas ishte ngjitur me 3 kunja meshkuj dhe femra për t'u lidhur me pjesën tjetër të qarkut në mënyrë modulare.

Për këtë projekt unë jam duke përdorur një furnizim me energji 5v - 10A. Por në varësi të numrit të led -ve që ju nevojiten, do t'ju duhet të llogaritni rrymën e nevojshme për të ushqyer sistemin.

Përgjatë dokumentacionit të pjesës, mund të shihni që LED ka 80mA të tërhequr për LED. Unë jam duke përdorur 108 LED në total.

Hapi 4: Kodi

Skema funksionon është mjaft e thjeshtë. Një akselerometër jep informacion për lëvizjen në boshtin x, y, z. Bazuar në orientimin, vlerat RGB të LED -ve përditësohen.

Puna është e ndarë në fazat e mëposhtme.

• Bëni një lexim nga sensori. Thjesht përdorni api.
• Me trigonometri, zgjidhni vlerat e "rrotullimit dhe katranit". Mund të gjeni shumë më tepër informacion në këtë dokument të Mark Pedley.
• Merrni ngjyrën përkatëse, lidhur me vlerat e rrotullimit. Për këtë ne kthehemi në vlerën 0-360 RGB duke përdorur një funksion konvertimi HSL - RGB. Vlera e katranit përdoret në shkallë të ndryshme për të rregulluar intensitetin e dritës së bardhë dhe ngopjen e ngjyrave. Hemisferat e kundërta të sferës së zgjedhjes së ngjyrave janë plotësisht të bardha.
• Përditësoni tamponin e dritave që ruan informacionin e ngjyrave individuale LED. Në varësi të këtij informacioni, kontrolluesi tampon do të krijojë një animacion ose do të përgjigjet me ngjyra plotësuese.
• Më në fund tregoni ngjyrat dhe rifreskoni LED -et.

Fillimisht, ideja ishte të krijoni një sferë ngjyrash ku mund të zgjidhni çdo ngjyrë. Vendosja e rrotës së ngjyrave në meridian dhe në pole ngjyrat e errëta dhe të lehta.

Por shpejt ideja u hodh poshtë. Për shkak se LED -të krijojnë tone të ndryshme, fikni dhe ndezni shpejt secilën LED rgb, kur u jepen vlera të ulëta për të përfaqësuar ngjyrat e errëta, LED -të japin një performancë shumë të dobët dhe ju mund të shihni se si fillojnë të ndizen. Kjo bën që hemisfera e errët e sferës së ngjyrave të mos funksionojë siç duhet.

Pastaj më lindi ideja për t'i caktuar ngjyra plotësuese tonit të zgjedhur aktualisht.

Pra, një hemisferë po zgjedh një vlerë monokromatike të ngjyrës së një rrote nga ndriçimi 50% 90 ~ 100% ngopje. Ndërkohë ana tjetër, zgjedh një gradient ngjyrash nga e njëjta pozitë ngjyrash, por shton, në anën tjetër të gradientit, ngjyrën e saj plotësuese.

Leximi i të dhënave nga sensori është i papërpunuar. Një filtër mund të aplikohet për të zbutur zhurmën dhe dridhjet e vetë llambës. Për momentin, më duket interesante sepse duket më analogjike, reagon ndaj çdo prekjeje dhe i duhet një sekondë që të stabilizohet plotësisht.

Unë jam ende duke punuar në kodin dhe duke shtuar veçori të reja dhe duke optimizuar animacionet.

Mund të kontrolloni versionet më të fundit të kodit në llogarinë time github.

Hapi 5: Përfundimi

Asambleja përfundimtare është mjaft e thjeshtë. Ngjiteni kapakun silikoni të shiritave LED me dy Ngjitës Epoxy Komponent në shufra dhe lidhni 6 pjesët në seri njëra pas tjetrës.

Fiksoni një pikë ku dëshironi të ankoroni përbërësit dhe vidhosni akselerometrin dhe xhingëlin pro në dru. Kam përdorur një ndarës plastik për të mbrojtur pjesën e poshtme të kunjave. Përshtatësi i furnizimit me energji elektrike është fiksuar siç duhet midis hapësirës së shufrave me më shumë ngjitës epoksi epoksi. Wasshtë projektuar për t'u përshtatur dhe parandalon lëvizjen kur llamba po rrotullohet.

Vëzhgimet dhe përmirësimet

Gjatë zhvillimit të projektit janë shfaqur ide të reja në lidhje me mënyrat për të zgjidhur problemet. Kam kuptuar gjithashtu disa të meta të projektimit ose pjesë që mund të përmirësohen.

Hapi tjetër që do të doja të merrja, është një përmirësim në cilësinë e produktit dhe përfundimin; kryesisht në strukturë. Unë vij me ide të shkëlqyera për strukturat më të mira edhe më të thjeshta, duke përfshirë tenzor si pjesë të dizajnit dhe duke fshehur përbërësit. Kjo strukturë do të kërkojë mjete më të fuqishme si printera 3D dhe prerës lazer.

Ende kam pritur rrugën për të fshehur instalimet elektrike përgjatë strukturës. Dhe punoni për një konsum më efikas të energjisë; për të zvogëluar shpenzimet kur llamba punon gjatë dhe nuk ndryshon ndriçimin.

Faleminderit për leximin e artikullit dhe interesimin tuaj për punën time. Shpresoj se keni mësuar nga ky projekt aq sa kam mësuar unë.