Klubowy system oświetleniowy z MadMapperem i Teensy 3.2: 14 kroków

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

W 2018 roku stworzyłem pierwszą wersję tego niskobudżetowego systemu oświetlenia klubowego na imprezę sylwestrową w Ramallah Palestine z moim kolektywem The UNION, więcej o historii i kolektywie na końcu tego artykułu. Układ został oparty o adresowalne diody LED WS2812B działające w pętli i zasilane przez Arduino Mega, efekt można było zmienić naciskając przycisk na konsoli sterowania. Ta konfiguracja miała kilka problemów:

1. Brak elastyczności; zaprogramowano stałą liczbę efektów, które można było zmienić ręcznie, przerywając pętlę
2. System był trudny do fizycznej zmiany i trudny do transportu, ponieważ wszystkie kable zostały przylutowane na zmierzone długości
3. System nie został zsynchronizowany z rytmem
4. System był kruchy
5. Brak kontroli jasności
6. Trudne do naprawienia/rozwiązywania problemów
7. Maksymalna odległość bez zakłóceń danych lub zauważalnego spadku napięcia wynosiła 10m od Mikrokontrolera i 4m od zasilacza
8. Maksymalna liczba diod LED to 700 diod LED

Z tych powodów zdecydowaliśmy się zbudować wersję 2.0 tego systemu. Upewniłem się, że te problemy należy rozwiązać, mając na uwadze następujące punkty:

1. Łatwy w montażu i demontażu
2. Łatwy w obsłudze przez każdego. Nie mieszkam w Palestynie, gdzie ten system jest używany. W związku z tym jest głównie obsługiwany przez zespół UNION, gdy mnie tam nie ma. Ten samouczek jest również dla nich, aby w razie potrzeby rozwiązywać problemy i zrozumieć każdą część systemu.

3. Łatwy do naprawy (w razie potrzeby) przez strony trzecie

4. Niskie zużycie energii
5. Wykorzystuje adresowalne diody LED
6. Maksymalny budżet 500€
7. Działa na duże odległości przy minimalnej interferencji
8. Wykorzystuje oprogramowanie do mapowania projekcji, aby zsynchronizować go z muzyką/BPM, tworzyć z nim efekty i używać go jednocześnie z projektorem do wizualizacji
9. Można skonfigurować dla ponad 1200 diod LED

Po długich poszukiwaniach znalazłem dokument z oprogramowania do mapowania projekcji o nazwie MadMapper wyjaśniający, jak podłączyć mikrokontroler Teensy 3.2 z oprogramowaniem przez Art-Net. Plik jest załączony w tym linku ze strony MadMapper. Ten projekt jest przeznaczony dla osób z wystarczającą wiedzą na temat mikrokontrolerów (Teensy 3.2), adresowalnych diod LED, systemów wbudowanych i podstawowej wiedzy na temat korzystania z Ethernetu do przesyłania danych. Pomocne mogą być załączone linki.

Nie znalazłem wielu projektów ani dokumentów do systemu oświetleniowego wykorzystywanego w tym celu. Rozpalanie klubu. Dlatego postanowiłem stworzyć własny tutorial i udostępnić go wszystkim klubowiczom, twórcom czy technikom. Darmowe i otwarte oprogramowanie dla wszystkich. Mam nadzieję, że zobaczę ludzi, którzy przerabiają i ponownie wykorzystują ten projekt do własnych celów we własnych przestrzeniach. Proszę o kontakt pod adresem [email protected] Jeśli masz jakiekolwiek pytania, zobacz wszelkie możliwe ulepszenia, błędne informacje lub po prostu chcesz dowiedzieć się więcej o projekcie, kolektywie, scenie klubowej w Palestynie.

Kieszonkowe dzieci

Materiały zakupione online (z Niemiec - Amazon i Chin - Banggood)

• 15m X WS2812b Adresowalne diody LED5m = 23,4€15m = 70,2€
• 1 X Płytka rozwojowa Teensy 3.21 = 27,9 €
• 1 X Adapter OctoWS2811 dla Teensy 3,21 = 20,0 €
• Zasilacz 1 X 5 V 70 A1 = 53,9 €
• 15 x gniazdo Keystone Cat6/RJ455 = 7,0 € 15 = 21,0 €
• 20 X XT60 Złącze męskie Pary żeńskie 10 = 10,6 € 20 = 21,2 €
• 1 X złącza nagłówka przedłużającego 50 = 7,0 €

RAZEM: 228,2€

Materiały kupowane lokalnie (z Palestyny - ceny mogą być wyższe niż w Europie)

• 10m X Kabel CAT 6 1m = 0,5€10m = 5,0€
• Kabel 2 x 15m męski na męski CAT 6 15m = 9,0 €30m = 18,0 €
• Kabel 3 x 1 m męski na męski CAT 6 1m = 1,2€3m = 3,6€
• 1X5m męski na męski kabel CAT 6 5m = 6,0 €

• 30m X izolowany, podwójny, solidny kabel elektryczny 16AWG (niskie napięcie-wysoki amper) 1m = 0,7€ 30m = 21,0€

• 300 X Ziptie 300 = 15€
• 5 X aluminiowy profil LED z mlecznym ekranem (długość 2 m x wysokość wewnętrzna 10 mm x szerokość wewnętrzna 10 mm) 1 = 9,5 € 5 = 47,5 €
• 5 X Metalowy kabel do zawieszania (zestaw) do zawieszenia profilu aluminiowego na suficie 1 = 4,25 € 5 = 21,25 €
• 15m X dwustronna taśma piankowa5m = 3,0€15m = 9,0€
• 1 X przezroczysty klej epoksydowy Gorilla 1 = 3,7 €
• 5 X sztyftów do pistoletu do klejenia na gorąco5 = 2,0 €

RAZEM: 152,05€Narzędzia:

• 70 W lutownica
• 50g cyny lutowniczej
• Wtyk lutowniczy
• Wentylator lutowniczy
• Pomocna dłoń
• Przecinak do drutu
• Pistolet do ściągania izolacji
• Narzędzie do dziurkowania przewodów sieciowych
• Cyfrowa nasadka startowa do kropek SK6812 Kontroler
• Narzędzie obrotowe
• Wiertarka udarowa
• Zasilany śrubokręt
• Pistolet na gorący klej
• Multimetr
• Laptop z dobrą grafiką

Miałem większość narzędzi, musiałem kupić kilka narzędzi, które kosztowały mnie prawie 40 €. Jeśli musisz kupić wszystko, może to kosztować 120-150 €. Musiałem też wynająć oprogramowanie do mapowania projekcji MadMapper na miesiąc za 45 €, w tym niemieckie podatki. Możesz go wynająć na 3 miesiące lub rok za lepszą ofertę. Jeśli masz na to pieniądze, kup oprogramowanie i wspieraj programistów! Całkowity budżet = 465,25 €.

Krok 1: Zrozum swoją przestrzeń i naszkicuj projekt

Bez względu na to, czy planujesz przebudować ten projekt na klub, bar, a nawet swój własny pokój, musisz zrozumieć jego dynamikę i naszkicować projekt przed zakupem jakichkolwiek materiałów.

Punkty, na które należy zwrócić uwagę podczas projektowania systemu:

1. Jak duża jest przestrzeń i ile światła chcesz w tej przestrzeni mieć. To zależy od tego, do czego służy przestrzeń.
2. Kształt przestrzeni. Czy to pokój kwadratowy? Czy ma wysoki posufit? Ile tam jest okien, jeśli w ogóle…. itp
3. W przypadku klubu lub baru, jaka muzyka będzie tam krążyć? To da ci pomysły na ogólny projekt
4. Nie pozostawiaj dużej odległości między diodami LED względem siebie i/lub diodami LED od zasilacza. Ponieważ pracujemy nad transferem danych o wysokiej częstotliwości, sygnał może być rozprowadzany na duże odległości. Podobnie przy użyciu niskiego napięcia (w tym przypadku 5 V) spadek napięcia na długości kabla drastycznie wzrasta wraz ze wzrostem odległości. To narzędzie pomogło mi obliczyć spadek napięcia i pomogło mi zdecydować, których kabli użyć do zasilania moich opraw LED. Uzyskałem 7,5% spadek napięcia podczas używania kabli 12AWG przy 5V przy 7,2A. Można to zhakować, zwiększając napięcie z samego zasilacza i uzyskując większy spadek napięcia i większą odległość. (Jeśli zostanie zwiększony do 7,5 V, 14AWG może dostarczyć do 5,11 V na odległość 20 m). Znajdź to, co Ci odpowiada i użyj tego.

W naszym przypadku znaleźliśmy kuchnię pod nieczynnym zimą basenem (literackim podziemiem). Usunęliśmy z niej wszystko i zostawiliśmy sprzęty, które dodałyby czegoś do estetyki. Jak pokazano na szkicu, miała 9 m długości i 3 m szerokości. Ideą początkowego projektu było stworzenie czegoś, co przeniesie Cię w stronę DJ-a i wciągnie Cię w pętlę. Rozciągnięty prostokątny pokój, białe płytki kuchenne na ścianach i podłodze pomogły zainspirować projekt. Ostatecznym rezultatem było połączenie długich prostych taśm LED i diod LED w kształcie zygzaka, które zostały wybrane do ostatecznego projektu. Użyto 5 opraw oświetleniowych. Każdy miał 2m długości. Łącznie użyte diody LED-> 10m @60 szt. na metr łącznie diody LED to 600 diod LED.

Zasilacz (PWR) został przykręcony do sufitu w środku przestrzeni, aby zmniejszyć spadek napięcia na 5 oprawach LED.

Krok 2: Zbierz swoje części i przygotuj swoje miejsce pracy

Po narysowaniu szkicu i ustaleniu, ile materiałów będziesz potrzebować, zdobądź wszystkie materiały (z dodatkami) i zacznij przygotowywać się do budowy. Ten krok jest ważny, ponieważ może zaoszczędzić mnóstwo pieniędzy, jeśli dobrze wykonasz swoje badania i zminimalizujesz niewykorzystane materiały. Zawsze kupuj mikrokontroler od producenta i wszelkie części z nim związane. To jedyne wiarygodne źródło. Wybrałem Teensy 3.2 do tego projektu jako mózg całego systemu ze względu na stosunkowo dużą pamięć flash 256 Kb, 64 Kb RAM, zegar 72 MHz (ważne dla pracy ART-NET). Teensy 3.6, 4 lub LC mogą być użyte w tym projekcie, ale sugeruję trzymać się 3.2 lub 3.1. Zwłaszcza jeśli zamierzasz używać adaptera OctoWS2811.

Jeśli chodzi o adresowalne diody LED, wybrałem WS2812B, ponieważ były najtańszą opcją do tego, co oferują. Możesz kontrolować każdy kolor LED (RGB) indywidualnie. Prowadzenie tylko 1 kabla do transmisji danych dla całej linii i przy użyciu 5V. Trudno znaleźć zasilacze 5V, szczególnie te, które mają 40+Amperów. Sprawdź jego dostępność lokalnie, zanim przejdziesz dalej. Jeśli używasz różnej liczby diod LED, możesz obliczyć, jak duży powinien być twój zasilacz. Przy zasilaniu 5V jedna dioda WS2182B pobiera 60mA (20mA zielony, 20mA czerwony, 20mA niebieski) przy pełnej jasności. Robienie matematyki; 100LEDs pobiera maksymalnie 6A. W naszym przypadku zastosowaliśmy 600LED z możliwością rozbudowy do 1200LED, co oznacza, że potrzebny był zasilacz 70A (60mA X 1200LED =72A). Kupowanie diod jest trochę trudne. Są teraz dość popularne i wiele dużych sklepów detalicznych dostarcza diody LED za niską cenę. Przekonałem się, że Aliexpress był wiarygodnym źródłem, jeśli chodzi o koszt. BTF Lighting zapewnia naprawdę ładne diody LED, z którymi nie miałem problemów. Są jednak stosunkowo bardziej ekspansywne z amazon lub ebay niż Aliexpress.

Użyłem kabli Ethernet do przesyłania danych między Teensy i urządzeniami oraz między urządzeniami między sobą. Zrobiono to z następujących powodów: 1) montaż/demontaż całego systemu staje się znacznie łatwiejszy 2) Zmniejszenie utraty danych na dużych odległościach. Za pomocą kabli ethernet można podłączyć ostatnią kropkę LED około 50m od mikrokontrolera 3)zgodną z adapterem OctoWS2811, jak pokazano na zdjęciu, aby umożliwić to połączenie, użyto gniazda RJ45 Cat6 Keystone. Po zaplanowaniu wszystkiego i uzyskaniu materiałów upewnij się, że masz ładną, czystą przestrzeń roboczą, aby lutowanie i budowanie było łatwiejsze i płynniejsze.

Krok 3: Mózg systemu - Teensy 3.2 i adapter OctoWS2811

"ładowanie="leniwe"

Oto najciekawsza część. Po wgraniu kodu do malusieńka podłącz go do laptopa i otwórz MadMapper. Po uruchomieniu MadMappera i wprowadzeniu numeru seryjnego wykonaj następujące kroki:

1. Otwórz nowy projekt
2. Przejdź do narzędzi -> preferencje
3. Wybierz DMXout -> ArtNet
4. Skonfiguruj urządzenia LED -> wtedy pojawi się Teensy, wybierz go
5. Dodaj nowe światło z lewego dolnego rogu "+"
6. Zmień ustawienia zgodnie z konfiguracją systemu. Zdecydowałem się nadać każdej linii LED wszechświat, aby wszystkie mogły mieć kanał początkowy 1, a liczba kanałów to w zasadzie liczba bajtów dla każdej linii (360 w moim przypadku; 120 diod LED w linii X 3 kolory "RGB" =360). Dla każdej linii było inne wyjście. Tak więc linia wychodząca jest w porządku rosnącym (od 0 do X). Kanał wyjściowy sumuje się do liczby bajtów, które masz w kanale + wszystkie inne zdefiniowane bajty. Wszystkie się sumują, aby ArtNet mógł przypisać te bajty do właściwej diody LED. Jeśli używasz dodatkowego kontrolera USB DMX, pamiętaj, aby nie zapomnieć kanałów, których będzie używał. Spróbuj przypisać go do innego wszechświata niż używane.
7. Przejdź do znaku Bulb, utwórz nowe urządzenie klikając na figurę pod DMX+ i zmień jej nazwę
8. Przejdź do edycji i wpisz ilość diod LED, która powinna być przypisana do tego kanału oraz kolejność kolorów (RGB LUB GRB itp.)
9. Zapisz ustawienia urządzenia i przypisz je do światła z menu po lewej stronie
10. Dodaj wszystkie diody LED, których będziesz używać. Upewnij się, że odpowiednio zmieniasz wszechświaty
11. Pogrupuj wszystkie urządzenia
12. Zmień ich rozmiar i napraw je tak, jak zamierzasz je ustawić w prawdziwym życiu
13. GRAJ Z OPROGRAMOWANIEM

Oprogramowanie jest tak zabawne i wszechstronne, baw się z wejściem dźwięku, dodawaj filmy itp. Oto Twoja kreatywna część;)

Krok 13: Złóż wszystko i przeprowadź pierwszy test

Po zabawie z MadMapperem nadszedł czas, aby zabrać urządzenia LED, kontroler i laptop z MadMapperem i przeprowadzić test w obiekcie. Niestety nie miałem wystarczająco dużo czasu, aby zrobić wiele zdjęć do tego Ostatni kawałek, ponieważ spóźniliśmy się z harmonogramem. Zacząłem od położenia opraw LED na podłodze, ponieważ w szkicu połączyłem je z 1 m kablem CAT6 między zygzakowatymi oprawami i 5 m kablem CAT6 między dwoma bocznymi oprawami. Oprawy boczne pobierały tam sygnał z mikrokontrolera przez 15m kabel CAT6 podłączony bezpośrednio do adaptera OctoWS2811 oraz zygzaka. Kable zasilające połączono również z zasilaczem i oprawami poprzez złącza XT60. Nie ma znaczenia, z której strony zasilasz oprawę (lewą lub prawą), prąd będzie przepływał przez pasek LED, o ile będzie on krótszy niż 2,5m. Najpierw podłącz zasilacz, a następnie kabel micro USB z Teensy do laptopa i otwórz Madmapper. Przetestuj światła i odpowiednio je mapuj. Gdy wszystko działa, zamontuj Oprawy do sufitu i zasilacza jak na szkicu. poprowadź wszystkie kable nad oprawami oświetleniowymi, aby uniknąć zawieszania kabli i falowania rąk od dotykających ich tancerzy. Jesteś skończony! Gratulacje! teraz ustaw kilka pytań, a będziesz gotowy do zorganizowania imprezy z nowym systemem oświetlenia!

Krok 14: Palestyna Underground Music Scene

Ten system oświetleniowy został stworzony na imprezę sylwestrową UNION 2020. Union to kolektyw skupiający wysiłki artystów budujących scenę muzyki elektronicznej w Palestynie. Stworzenie solidnej bazy i prężnie działającej sieci dla kreatywnych umysłów biorących udział w budowaniu palestyńskiej sceny muzyki elektronicznej. Nacisk na większe wydarzenia, międzynarodową współpracę z całego świata i tworzenie corocznych festiwali muzycznych w Palestynie.

Od kilku lat podziemna scena muzyczna w Palestynie rośnie wykładniczo, jednak znalezienie odpowiedniego miejsca zawsze było wielką sprawą. Bo po prostu nie było. Imprezy były zawsze małe i odbywały się w domach lub hotelach. Widzisz, dlaczego to nie ma sensu, to nie jest impreza Techno w 5-gwiazdkowym hotelu, w której ludzie ubrani na czarno idą na imprezę techno, a inni w garniturach idą na spotkanie. Tak więc dwa lata temu zdecydowaliśmy, że potrzebne jest prawdziwe miejsce z odpowiednim nagłośnieniem, oświetleniem i publicznością. Do budowy systemu oświetleniowego wykorzystałem część mojej podstawowej wiedzy na temat Arduino i elektroniki, którą zdobyłem przez lata z obozu letniego, na którym udzielałem korepetycji na Uniwersytecie i na Uniwersytecie. W czasie, gdy byłem jeszcze na pierwszym semestrze mojego licencjata elektrotechniki w Berlinie, niektórzy profesorowie byli na tyle uprzejmi, aby mi pomóc, kiedy potrzebowałem. Po tygodniach projektowania, badań nad prototypowaniem i programowaniem, stworzyłem podstawowy system oświetleniowy używając 10m słynnych adresowalnych diod LED WS2812b i Arduino mega. Zaprogramowałem Arduino pętlą „Głupi”, która po prostu zapętla się bez synchronizacji z muzyką lub BPM. Nie miał nawet regulacji jasności ani koloru, był tylko jeden przycisk do zmiany efektu. i to była wersja 2.0 systemu oświetlenia. Proszę pamiętać, że nadal jestem studentem elektrotechniki, więc wszelkie błędne informacje lub brakujące informacje mogą się tam znaleźć przez pomyłkę. Daj mi znać, jeśli widzisz coś takiego lub po prostu masz pytanie, ulepszenie, chcesz podzielić się swoim projektem lub coś skrytykować. Te instrukcje zostaną wymienione w konkursie Make it Glow.

Obejrzyj ten dokument z kotłowni lub ten zestaw od SAMA', aby dowiedzieć się więcej o kwitnącej scenie techno w Palestynie.