Sincronizzazione fuoco, musica e luci: 10 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Sappiamo tutti che l'elettronica viene utilizzata per molti compiti importanti in ospedali, scuole, fabbriche. Perché non divertirti anche un po' con loro.

In questo tutorial farò esplosioni di fuoco e luci (led) che reagiscono alla musica per rendere la musica un po' più divertente di un'esperienza.

Useremo l'alcol isopropilico come componente principale di un disinfettante che evapora molto rapidamente e non lascia un odore così forte rispetto ad altri combustibili e l'aria è libera da ogni residuo dopo solo un minuto o due.

I servo azionano un flacone spray riempito di isopropile per fare un'esplosione di fuoco/fiamma che viene innescata da una siringa per iniezione da cui fuoriesce un flusso di butano.

Passaggio 1: materiali necessari

Raccogli alcuni servo, strisce led e altra elettronica per iniziare con questa build per essere precisi tutti i componenti necessari sono

1. MG995 Servo a 180 gradi* 8

2. Arduino Nano *1

3, Stm32

4. Bottiglie spray *4

5. Strisce di legno

6. Compensato circolare/ rettangolare

7. Aste metalliche per supporto

8. Tubi per acquari

9. Tagliere

10. Servoazionamento PCA9685

11. Tavola Perf

12. Cavi di intestazione maschio-maschio

13. Alimentatore per tagliere

14. Alimentazione 5 Amp 5-12 Volt

15. Siringhe per iniezione

16. Mosfet IRFZ44N *3

17. Filo da pesca

18. DRV8825

19. Motore passo-passo NEMA 17

Passaggio 2: servi

Siamo d'accordo che il servo è la componente principale del progetto in quanto è ciò che aziona lo sparo o produce raffiche di fuoco. Per utilizzare un servo MG995 Collegandolo a un arduino funziona in generale, puoi trovare numerosi riferimenti per controllare un servo usando arduino. Utilizzeremo un servoazionamento PCA9685 in aggiunta ai servi per rendere il controllo più facile, veloce ed efficiente.

Poiché il flacone di Two Servo Actuate One quindi controllarli entrambi contemporaneamente con lo stesso segnale di controllo/pwm (modulazione di larghezza di impulso) è più efficiente quindi questo presenta un problema che entrambi ruotano in senso orario o antiorario contemporaneamente. Quindi per ovviare a questo abbiamo bisogno di modificare tutti i servi sul lato destro.

Questo può essere fatto aprendo dal servo e invertendo i fili che portano al suo motore e il potenziometro conduttori estrema sinistra e destra. Questo inganna il servo facendolo muovere in senso orario per un segnale dato in senso antiorario e viceversa.

Ora, entrambi i servi per una data bottiglia ruotano in senso orario e l'altro in senso antiorario in modo da premere sul grilletto del flacone spray attraverso una forte lenza.

Passaggio 3: montaggio dei servi

I servo dopo la modifica riuscita (4 su 8) ora devono essere montati. Ho trovato facile praticare fori con un trapano con una punta per sega circolare attaccata. Il bordo del servo è di circa 2 cm, quindi tagliarlo con una punta da trapano circolare è il più efficiente. Assicurati che ci sia uno spazio di 8-10 cm tra ogni servo in modo da facilitare l'infilatura, l'attivazione e il posizionamento della bottiglia. Ora, dopo aver tagliato i fori, ho trovato che fosse meglio incollare la parte superiore del servo con una buona dose di pistola per colla e facendo scorrere il bordo del servo nel bordo tagliato. Questo processo di taglio e montaggio è un po' dipendente/processo di prova e di errore.

La carta gialla segna i punti in cui è necessario tagliare il foro in modo che i bordi del servo scorrano all'interno. L'intero forato può essere reso più liscio con un normale trapano piccolo.

Passaggio 4: Scudo servo improvvisato per scheda Perf

Realizzare questo servo shield rende il cablaggio e l'alimentazione molto più semplici e anche facili da risolvere.

Prendi otto set di 3 pin di intestazione e saldali su una piccola scheda di perforazione assicurandoti di lasciare lo stesso spazio nel mezzo. Cortocircuitare la tensione e la messa a terra tramite fili o piccoli pin metallici per tutti gli otto servi. Brevi 2-2-2-2 set di pin PWM in modo che i primi 2 servi ricevano lo stesso segnale PWM i due successivi e così via.

Anche la realizzazione di questa scheda perf è fondamentale perché, sebbene il servo driver PCA9685 fornisca un I/O eccellente per il collegamento dei servo, il driver è limitato a 5 V e presumibilmente ha restrizioni attuali. Per superare questo problema, questo schermo/PCB per scheda perf è un'ottima opzione. Inoltre, l'altro motivo è che i servo che operano in questo progetto funzionano alla loro massima capacità di tensione per una coppia più elevata e una pressione pulita del flacone spray, quindi forniremo 8V attraverso questo servo scudo improvvisato. Inoltre, aggiungi / collega un cavo di intestazione maschio al primo set di servi e così via in modo da collegarlo al driver in seguito.

Passaggio 5: la fiamma del butano

Per accendere l'Isopropyl è necessaria una piccola fiamma direttamente davanti alla bottiglia. Ho provato a sperimentare con il nichelcromo per attivare l'alcol, ma purtroppo non funziona e anche se lo ha fatto ci sono stati problemi che ho riscontrato con esso. Passando all'idea del butano, abbiamo bisogno di quattro piccole siringhe e tubi per acquari. Collegali tutti e quattro ad un unico tubo tramite appositi adattatori/raccordi per tubi. La parte rimasta ora trattiene il butano in modo tale che il gas fluisca nelle siringhe. Per realizzare questo ho realizzato una scatola/alloggiamento di legno in modo che un motore passo-passo con una vite/asta filettata possa spingere contro il butano e mantenere il flusso del gas.

Taglia due fogli di compensato della dimensione di circa 1,25 volte la dimensione della tua lattina di butano, il legno in più sotto è per il motore passo-passo e l'asta che spingerà contro la lattina. Prendi due piccoli compensatori circa del diametro della lattina di butano e forarli/inchiodarli in modo che il butano possa adattarsi perfettamente tra i fogli di compensato presi in precedenza. Ora, per la parte inferiore della lattina, ho trovato meglio prendere un pezzo di compensato quadrato/rettangolare delle dimensioni della base del butano. Forare un dado centrato e sigillante/silicone in modo che una barra filettata lo attraversi. Fai scorrere la bomboletta di butano nell'assieme e metti una parte superiore in acrilico con un intero centrato forato in modo che l'ugello della bomboletta di butano passi / Toccalo. Fai scivolare una siringa o qualcosa di simile nella parte superiore dell'acrilico in modo che se la bomboletta preme contro di essa il gas esca dalla siringa. Collegalo ai quattro tubi che vanno alle quattro diverse siringhe poste prima dei flaconi. Per la parte inferiore dell'alloggiamento utilizzare viti che passano attraverso le molle e collegarlo all'assieme in legno in modo che se la vite viene serrata dallo stepper l'alloggiamento va verso lo stepper e rende facile la pressatura del Butane Can.

La tua assemblea qui per la lattina di butano è terminata.

Ora, dobbiamo far salire i tubi attraverso il compensato che tiene i servi, basta praticare dei fori delle dimensioni del raggio dei tubi dell'acquario, farli passare ordinatamente e collegare le siringhe. Infilare anche la lenza dai servi su per la bottiglia e giù per l'altro servo in modo tale che quando il servo aziona la bottiglia viene premuta. Puoi tagliare piccoli boschetti nella parte della pressa del flacone spray in modo che la lenza non scivoli di tanto in tanto.

Passaggio 6: luci

Per rendere visivamente accattivante qualsiasi progetto le luci sono una parte cruciale, prendi strisce di led RGB e taglia 4 strisce di 9 led queste avvolgeranno le bottiglie contenenti l'isopropile in modo da portare l'effetto desiderato. Collegali in serie e tira fuori i fili finali. Avrai Rosso, Verde e Blu e un vantaggio positivo con te. Si accendono se fornisci 12V al cavo positivo e mettono a terra il colore che desideri. Messa a terra Due colori contemporaneamente danno origine a un colore diverso a cui è possibile fare riferimento ovunque attraverso una cartella colori su Internet.

Attivarli e disattivarli con un Arduino/STM32 diventa complicato poiché il microcontrollore Arduino/STM32 non può accendersi e spegnersi a 12 Volt. Quindi utilizzeremo 3 Mosfet IRFZ44N qui in modo da accendere e spegnere i Led corrispondenti alla musica. Prendi il Mosfet e collega il terminale centrale al colore corrispondente e il suo estremo destro verso la terra e il suo terminale sinistro al Microcontrollore. Ripeti questo anche per gli altri due colori.

Testarli una volta con un semplice schizzo di arduino lampeggiante è sempre una buona idea, basta cambiare il numero di pin nello schizzo di lampeggio con quello a cui è stato collegato il mosfet.

Incolla i LED RGB in una formazione circolare tenendo il flacone spray come un trattino. Suggerisco un avvolgimento stretto intorno alla bottiglia e incollato a caldo alla base in legno/compensato. Questo crea anche un punto in modo che le bottiglie non si muovano o cadano quando il filo si attiva premendo sulla bottiglia.

Passaggio 7: elettronica e cablaggio

Il cablaggio è piuttosto semplice, ho anche allegato uno schema elettrico in basso come riferimento. Fondamentalmente i cavi PWM dal servoazionamento sono collegati agli 8 servomotori in cui 4 di essi sono invertiti. Ho usato un arduino e un STM32 come microcontrollore. L'arduino è per il controllo della spruzzatura e l'STM32 è per il controllo delle luci. Ho usato un STM32 in modo che le mappature dei colori per la musica particolare siano migliori in quanto un STM32 ha specifiche migliori e può eseguire trasformazioni di Fourier migliori risultando in una luce migliore. Anche l'uso di un arduino non rappresenterebbe un problema, ma potrebbe sembrare un po' brutto rispetto all'utilizzo di uno stm32 che può eseguire calcoli migliori.

Passaggio 8: codice

Come qualsiasi parte di un progetto con un microcontrollore, il codice è la parte più importante. Di seguito è riportato il codice per questo progetto. Sentiti libero di modificare o apportare modifiche in base alle tue esigenze. I Pin Number corrispondenti al codice sono menzionati nel codice stesso.

Lo spray ''Code'' è fondamentalmente un Arduino programmato da un computer per attivare uno spray quando viene digitato qualcosa nel monitor seriale di Arduino, abbiamo combinazioni da ''a'' - ''p'' dove ''a'' attiva uno spruzzo/Scoppio di fuoco e ''o'' attiva tutte e quattro le bottiglie da spruzzare, ''p'' è un ritardo di 500 secondi. I Burst possono essere controllati fornendo una stringa di questi caratteri nel monitor seriale (continuamente).

L'altro codice è per l'attivazione/disattivazione dei LED da parte dell'STM32. Esegue trasformate di Fourier per reagire a una data musica e produrre il bellissimo effetto di cambio colore previsto.

L'ultimo codice è per il motore passo-passo butano che utilizza il driver passo-passo DRV 8825 per girare una vite che spinge verso l'alto contro la bomboletta per accendere il gas. Anche se puoi anche girare manualmente la vite/accoppiatore per spingere la bomboletta contro l'acrilico superiore che fa scattare / apre il gas alle siringhe poste davanti alle bottiglie.

Passaggio 9: successo

Il nostro progetto è finalmente realizzato.

In allegato il video che mostra la sua dimostrazione:)

Passaggio 10: suggerimenti, trucchi e suggerimenti

Attenzione: poiché questo progetto prevede il fuoco effettivo sia come effetto principale previsto che ha anche butano, si prega di fare attenzione. Anche l'alcol isopropilico è una sostanza chimica pericolosa e bisogna fare attenzione.

1. Questo progetto, sebbene reagisca al fuoco, in realtà non è completamente automatizzato poiché una persona deve fornire input a un monitor seriale per attivare effettivamente le fiamme. Questo può essere facilmente migliorato con un python/qualsiasi algoritmo in grado di mappare un'intera canzone dall'input ''a'' a ''p'' e presentarla ad Arduino per renderla automatizzata.

2. Aggiungi un nastro Kapton Heat alla bottiglia contenente l'isopropile per evitare di riscaldare i tappi delle bottiglie/danneggiare lo spray della bottiglia.

3. È possibile aggiungere all'intera struttura un tipo di sensore di sicurezza come l'HC-SR04 o il sensore di prossimità per interrompere il flusso di gas e il processo di spruzzatura quando una persona si trova vicino al progetto ed è pericoloso innescare una fiamma.

4. Alimentazione utilizzata Può essere ridotta al minimo con convertitori Buck o Boost per avere 8V (5A) (per i servo), 23-40v (per il motore passo-passo), 5v (per Arduino e Stm32) e 12V (per Per le luci).

5. Non ho presentato schemi del motore passo-passo o del DRV8825 poiché è un driver abbastanza semplice che guida il motore e sono disponibili anche abbondanti risorse su Internet per collegarlo allo stepper e a un microcontrollore. Anche se ho fornito il codice corrispondente. Ho usato due pulsanti per controllare la rotazione oraria e antioraria del motore passo-passo in modo tale che premendo il pulsante in senso orario si spinga la vite contro la bomboletta e premendo il tasto antiorario si abbassa la bombola nell'alloggiamento in modo che il gas è ridotto/ Cutoff.

6. Garantire una corretta messa a terra attraverso l'alimentatore per evitare uscite involontarie e singhiozzi nella costruzione, è anche possibile progettare un PCB per montare il microcontrollore e l'elettronica per renderlo più semplice.

7. Questo progetto può essere utilizzato anche come dispenser di disinfettante e le bottiglie contengono isopropilico che può fornire un buon livello di igiene.

8. Il fuoco deve essere effettivamente acceso da un accendino, per evitare ciò possiamo usare il filo di nichelcromo per rendere il processo di illuminazione ancora più semplice e gestito da computer/microcontrollore.