Synchronizacja ognia, muzyki i świateł: 10 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Wszyscy wiemy, że elektronika jest używana do wielu ważnych zadań w szpitalach, szkołach, fabrykach. Dlaczego by się z nimi nie pobawić.

W tej instrukcji będę tworzyć wybuchy ognia i świateł (diody led), które reagują na muzykę, aby muzyka była trochę bardziej zabawna.

Jako główny składnik środka odkażającego będziemy stosować alkohol izopropylowy, który bardzo szybko odparowuje i nie pozostawia tak silnego zapachu w porównaniu z innymi paliwami, a powietrze jest czyste już po minucie lub dwóch.

Serwo uruchamia butelkę ze spryskiwaczem wypełnioną izopropylem, aby wywołać wybuch ognia/płomienia, który jest wyzwalany przez strzykawkę iniekcyjną, z której wypływa butan.

Krok 1: Wymagane materiały

Zbierz trochę serwomechanizmów, listwy led i inną elektronikę, aby rozpocząć pracę z tą kompilacją, aby być precyzyjnym, wszystkie potrzebne komponenty są

1. Serwo MG995 180 stopni * 8

2. Arduino Nano * 1

3, Stm32

4. Butelki z rozpylaczem * 4

5. Drewniane paski

6. Sklejka okrągła / prostokątna

7. Metalowe pręty do wsparcia

8. Rury akwariowe

9. Deska do krojenia chleba

10. Sterownik serwo PCA9685

11. Płyta perforowana

12. Przewody z męskiego na męskie

13. Zasilanie płyty chlebowej

14. Zasilanie 5 A 5-12 V

15. Strzykawka do wstrzykiwań

16. Mosfet IRFZ44N *3

17. Nić wędkarska

18. DRV8825

19. Silnik krokowy NEMA 17

Krok 2: Serwa

Umówmy się, że głównym elementem projektu jest serwomechanizm, który uruchamia ostrzał lub wytwarza serie ognia. Aby użyć serwomechanizmu MG995 Podłączenie go do arduino działa ogólnie, można znaleźć wiele odniesień do sterowania serwomechanizmem za pomocą arduino. Będziemy używać serwonapędu PCA9685 jako dodatek do serwonapędów, aby sterowanie było łatwiejsze, szybsze i wydajniejsze.

Ponieważ butelka Two Servo Actuate One, kontrolowanie ich obu jednocześnie za pomocą tego samego sygnału sterującego/pwm (modulacja szerokości impulsu) jest bardziej wydajne, dlatego stanowi to problem, że oba obracają się jednocześnie zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Aby to przezwyciężyć, musimy zmodyfikować wszystkie serwa po prawej stronie.

Można to zrobić, otwierając serwomechanizm i odwracając przewody prowadzące do jego silnika i skrajnych lewych i prawych przewodów potencjometru. To powoduje, że serwo porusza się zgodnie z ruchem wskazówek zegara dla sygnału przeciwnego do ruchu wskazówek zegara i odwrotnie.

Teraz oba serwomechanizmy dla danej butelki obracają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a drugie przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, aby nacisnąć spust butelki z rozpylaczem przez mocną żyłkę wędkarską.

Krok 3: Montaż serw

Serwa po udanej modyfikacji (4 z 8) muszą być teraz zamontowane. Wycinanie otworów przy pomocy wiertarki z dołączonym wiertłem tarczowym okazało się łatwe. Krawędź serwomechanizmu ma około 2 cm, dlatego cięcie go wiertłem tarczowym jest najwydajniejsze. Upewnij się, że między każdym serwo jest odstęp 8-10 cm, aby ułatwić nawlekanie, uruchamianie i umieszczanie butelki. Teraz, po wycięciu otworów, uznałem, że najlepiej jest przykleić górną część serwomechanizmu za pomocą dobrego pędzelka z pistoletu do klejenia i wsunąć krawędź serwomechanizmu w krawędź cięcia. Ten proces cięcia i montażu jest nieco zależny/proces prób i błędów.

Żółty papier zaznacza miejsca, w których należy wyciąć otwór, aby krawędzie serw wsunęły się. Wywierconą całość można wygładzić zwykłym małym wiertłem.

Krok 4: Prowizoryczna osłona serwomechanizmu płyty perforowanej

Wykonanie tej osłony serwomechanizmu znacznie ułatwia okablowanie i zasilanie, a także ułatwia rozwiązywanie problemów.

Weź osiem, zestawy 3 kołków rozgałęźnych i przylutuj je na małej płytce perforowanej, upewniając się, że masz równe odstępy między nimi. Zewrzyj napięcie i uziemienie przez przewody lub małe metalowe kołki dla całych ośmiu serwomechanizmów. Zewrzyj 2-2-2-2 zestawy pinów PWM w taki sposób, aby pierwsze 2 serwa odbierały ten sam sygnał PWM, następne dwa i tak dalej.

Wykonanie tej płytki perf jest również kluczowe, ponieważ chociaż sterownik serwomechanizmu PCA9685 zapewnia doskonałe IO do podłączenia serwomechanizmu, sterownik jest ograniczony do 5 V i podobno ma obecne ograniczenia. Aby to przezwyciężyć, ten ekran/PCB jest bardzo dobrą opcją. Innym powodem jest to, że serwo działające w tym projekcie działa przy maksymalnym napięciu, aby uzyskać wyższy moment obrotowy i czyste naciśnięcie butelki z rozpylaczem, dlatego będziemy dostarczać 8 V przez tę prowizoryczną osłonę serwomechanizmu. Dodaj również / podłącz męski przewód zasilający do pierwszego zestawu serw i tak dalej, aby później podłączyć go do sterownika.

Krok 5: Płomień butanu

Aby zapalić Isopropyl, potrzebny jest mały płomień bezpośrednio przed butelką. Próbowałem eksperymentować z nichromem, aby uruchomić alkohol, ale niestety to nie działa, a nawet jeśli tak, to miałem z nim problemy. Kontynuując pomysł na butan, potrzebujemy czterech małych strzykawek i rurek akwariowych. Połącz wszystkie cztery z jedną rurą za pomocą specjalnych adapterów / łączników rurowych. Pozostała część teraz utrzymuje butan w taki sposób, że gaz wpływa do strzykawek. Aby to osiągnąć, wykonałem drewniane pudełko/obudowę, aby silnik krokowy z gwintowaną śrubą/prętem mógł naciskać na butan i utrzymywać przepływ gazu.

Wytnij dwa arkusze sklejki o rozmiarze 1,25 razy większym od puszki z butanem, dodatkowe drewno poniżej jest przeznaczone na silnik krokowy i pręt, który będzie naciskał na puszkę. Weź dwie małe sklejki o średnicy puszki z butanem i wywierć / przybij je tak, aby puszka butanu pasowała ciasno między arkuszami sklejki pobranymi wcześniej. Teraz dla dolnej części puszki najlepiej jest wziąć kwadratowy/prostokątny kawałek sklejki wielkości podstawy butanu. Wywiercić wyśrodkowaną całość i uszczelnić/silikonową nakrętkę tak, aby przechodził przez nią pręt gwintowany. Wsuń puszkę butanu do Montażu i nałóż akrylowy blat z wycentrowaną całością nawierconą tak, aby dysza butanu przeszła/dotknęła. Wsuń strzykawkę lub coś podobnego w górną część akrylu, aby jeśli puszka naciska na nią, gaz wyjdzie ze strzykawki. Podłącz to do czterech rurek prowadzących do czterech różnych strzykawek umieszczonych przed butelkami. Do dolnej części obudowy użyj śrub, które przechodzą przez sprężynę i łączą ją z drewnianym montażem tak, aby po dokręceniu śruby przez stepper obudowa szła w kierunku stepera i ułatwiała docisk butan Can Easy.

Twój montaż tutaj dla puszki butanu jest zakończony.

Teraz musimy przeprowadzić rury przez sklejkę, która trzyma serwo. Wystarczy wywiercić otwory wielkości promienia rur akwariowych, przeciągnąć je starannie i podłączyć strzykawki. Przeciągnij również żyłkę od serw w górę butelki i w dół do drugiego serw, tak aby po uruchomieniu serwona butelka była wciśnięta. Możesz wyciąć małe gaje w części prasującej butelki ze spryskiwaczem, aby żyłka nie zsunęła się od czasu do czasu.

Krok 6: Światła

Aby nadać projektowi wizualnie atrakcyjne światła są kluczową częścią, weź paski z diodami RGB i wytnij 4 paski z 9 diodami, które owijają się wokół butelek zawierających izopropyl, aby uzyskać zamierzony efekt. Połącz je szeregowo i wyciągnij ostatnie przewody. Będziesz mieć czerwony, zielony i niebieski oraz pozytywny lead. Zasilają, jeśli dostarczysz 12 V do dodatniego przewodu i uziemisz żądany kolor. Uziemienie Dwa kolory w tym samym czasie dają początek innym kolorom, do których można się odnieść w dowolnym miejscu na internetowej karcie kolorów.

Włączanie i wyłączanie ich za pomocą Arduino/STM32 staje się trudne, ponieważ mikrokontroler Arduino/STM32 nie może włączać i wyłączać 12 woltów. Więc użyjemy tutaj 3 IRFZ44N Mosfet, aby włączać i wyłączać diody w zależności od muzyki. Weź Mosfet i podłącz środkowy zacisk do odpowiedniego koloru, a jego skrajny prawy do ziemi, a lewy zacisk do mikrokontrolera. Powtórz to również dla pozostałych dwóch kolorów.

Testowanie ich raz za pomocą prostego szkicu migania arduino jest zawsze dobrym pomysłem, po prostu zmień numer pinu w szkicu migania na ten, do którego podłączono mosfet.

Przyklej diody LED RGB w okrągłym kształcie, trzymając butelkę z rozpylaczem jako wcięcie. Proponuję ciasno owinąć butelkę i przykleić na gorąco do drewnianej bazy/sklejki. Tworzy to również miejsce, w którym butelki nie poruszają się ani nie spadają, gdy nić uruchamia nacisk na butelkę.

Krok 7: Elektronika i okablowanie

Okablowanie jest dość proste. Dołączyłem również schemat obwodu poniżej w celach informacyjnych. Zasadniczo przewody PWM z Servo Drivera są podłączone do 8 serwomotorów, w których 4 z nich są odwrócone. Jako mikrokontrolera użyłem arduino i STM32. Arduino służy do sterowania opryskiwaniem, a STM32 do sterowania oświetleniem. Użyłem STM32, aby odwzorowania kolorów dla konkretnej muzyki były lepsze, ponieważ STM32 ma lepsze specyfikacje i może wykonywać lepsze transformacje Fouriera, co daje lepsze światło. Używanie arduino również nie stanowiłoby problemu, ale może wyglądać trochę źle w porównaniu z użyciem stm32, który może wykonywać lepsze obliczenia.

Krok 8: Kod

Jak każda część projektu z mikrokontrolerem, kod jest najważniejszą częścią. Poniżej podano kod dla tego projektu. Zapraszam do dostosowywania lub wprowadzania zmian do własnych potrzeb. Numery PIN Odpowiadające kodowi są wymienione w samym kodzie.

Rozpylający "Kod" to w zasadzie Arduino zaprogramowane przez komputer do wyzwalania rozpylania, gdy coś w seryjnym monitorze Arduino zostanie wpisane, mamy kombinacje od "a" - "p" gdzie "a" uruchamia jedno spryskiwanie/Błysk ognia, a „o” powoduje spryskiwanie wszystkich czterech butelek, „p” to opóźnienie wynoszące 500 sekund. Bursts można kontrolować, podając ciąg tych znaków na monitorze szeregowym (w sposób ciągły).

Drugi kod służy do przełączania diod LED przez STM32. Wykonuje transformacje Fouriera, aby zareagować na daną muzykę i wytworzyć zamierzony piękny efekt zmiany koloru.

Ostatni kod dotyczy silnika krokowego butanowego, który wykorzystuje sterownik krokowy DRV 8825 do obracania śruby, która naciska na puszkę, aby włączyć gaz. Chociaż można również ręcznie przekręcić śrubę / łącznik, aby docisnąć puszkę do górnej części akrylowej, która wyzwala / otwiera gaz do strzykawek umieszczonych przed butelkami.

Krok 9: Sukces

Nasz projekt jest już gotowy.

W załączeniu wideo, które pokazuje jego demonstrację:)

Krok 10: Wskazówki, sztuczki i sugestie

Uwaga: Ponieważ ten projekt obejmuje rzeczywisty ogień zarówno jako główny zamierzony efekt, jak i butan, należy zachować ostrożność. Alkohol izopropylowy jest również niebezpieczną substancją chemiczną i należy zachować ostrożność.

1. Ten projekt, chociaż reaguje na ogień, nie jest w rzeczywistości całkowicie zautomatyzowany, ponieważ osoba musi wprowadzić dane do monitora szeregowego, aby faktycznie wywołać płomienie. Można to łatwo poprawić za pomocą pythona/dowolnego algorytmu, który może odwzorować całą piosenkę od wejścia „a” do „p” i przedstawić ją Arduino w celu zautomatyzowania.

2. Dodaj taśmę Kapton Heat Tap do butelki zawierającej izopropyl na wszelki wypadek, aby uniknąć podgrzewania kapsli/uszkodzenia sprayu butelki.

3. Do całej konstrukcji można dodać jakiś rodzaj czujnika bezpieczeństwa, taki jak HC-SR04 lub czujnik zbliżeniowy, aby zatrzymać przepływ gazu i proces rozpylania, gdy osoba stoi w pobliżu projektu i istnieje niebezpieczeństwo wywołania płomienia.

4. Używane zasilanie Można zminimalizować za pomocą konwerterów Buck lub Boost do 8V (5A) (dla serw), 23-40v (dla silnika krokowego), 5v (dla Arduino i Stm32) i 12V (dla świateł).

5. Nie przedstawiłem schematów silnika krokowego ani DRV8825, ponieważ jest to dość prosty sterownik, który napędza silnik, a także dostępne są liczne zasoby w Internecie, aby podłączyć go do silnika krokowego i mikrokontrolera. Chociaż podałem odpowiedni kod. Użyłem dwóch przycisków do sterowania obrotem silnika krokowego zgodnie z ruchem wskazówek zegara i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara tak, że naciśnięcie przycisku zgodnego z ruchem wskazówek zegara dociska śrubę do puszki a naciśnięcie przycisku przeciwnego do ruchu wskazówek zegara obniża puszkę w obudowie tak, że gaz jest zmniejszona/odcięcie.

6. Zapewnij prawidłowe uziemienie na zasilaczu, aby uniknąć niezamierzonych wyjść i problemów w budowie. Możesz również zaprojektować płytkę drukowaną do zamontowania mikrokontrolera i elektroniki, aby ułatwić.

7. Ten projekt może być również używany jako dozownik środka dezynfekującego, a butelki zawierają w sobie Isopropyl, który może zapewnić uczciwą higienę.

8. Ogień musi być faktycznie zapalony za pomocą zapalniczki, aby tego uniknąć, możemy użyć drutu nichromowego, aby proces rozpalania był jeszcze prostszy i obsługiwał komputer/mikrokontroler.