Instalacja sufitu w kształcie gwiazdy z reaktywnym światłowodem: 11 kroków (ze zdjęciami)

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

Chcesz mieć w domu kawałek galaktyki? Dowiedz się, jak to jest zrobione poniżej!

Przez lata był to mój wymarzony projekt i wreszcie się skończył. Zajęło to trochę czasu, ale efekt końcowy był tak satysfakcjonujący, że jestem pewien, że było warto.

Trochę o projekcie. Poszedłem z tym na pełne majsterkowanie, co pozwoliło mi na pełną swobodę twórczą. Rezultat - konstelacje nieba północnego w skali, indywidualne sterowanie gromadami gwiazd za pomocą pilota na podczerwień (jasność i kolor), reaktywność na muzykę, w pełni sterowane oświetlenie zatoczki, a co najważniejsze - możliwość ulepszenia praktycznie wszystkiego w tym projekcie. Aby to osiągnąć wybrałem Arduino jako platformę dla projektu, ponieważ mam pewną wiedzę z zakresu programowania. Jeśli chodzi o reaktywność muzyki, chip MSQ7EQ załatwił sprawę, istnieje wiele zasobów online na ten temat. Do komunikacji NRF24L01 jest bardzo używany i miałem kilka zapasowych, więc ich używałem. Do sterowania dużą ilością diod LED kontroler serwo PCA9685 sprawdza się znakomicie. Jeśli wolisz tańszą i łatwiejszą wersję tego projektu, możesz poszukać gwiaździstych zestawów sufitowych na amazon, ale jeśli zdecydujesz się na pełne majsterkowanie z tym projektem, tak jak ja, wymagane są następujące umiejętności: · Trochę wiedzy w zakresie programowania Arduino; · Umiejętności projektowania obwodów i lutowania; · Jak pracować z AC.

Wielu z Was pytało o cenę projektu, Ciężko mi podać numer, bo miałem na to bardzo dużo materiałów i wiele zależy od tego na ile zdecydujesz się zrobić to sam, wielkość projektu, itd., ale domyślam się, że w zależności od tych czynników może to być nawet kilkaset lub nawet 1000$. Pracując co drugi weekend, ukończenie tego projektu zajęło mi łobuzowi rok.

Krok 1: Planowanie

Najpierw należy podjąć decyzję, czy chce się samemu wykonać część elektroniczną, czy kupić zestaw. Do wykonania obwodów potrzebna jest pewna wiedza z zakresu Arduino i podstaw elektroniki, ponadto istnieje większe prawdopodobieństwo, że coś pójdzie nie tak. Możesz znaleźć wiele opcji zestawu w amazon, wyszukując „Zestaw światłowodowy Star Ceiling” lub gdziekolwiek indziej, istnieje wiele opcji. Ale jeśli ktoś chce pełnej swobody twórczej i kontroli nad projektem, to pełne DIY jest drogą do zrobienia.

Teraz, gdy zapadła decyzja o elektronice, powinieneś pomyśleć o konstrukcji sufitu, wielkości mapy gwiazd i liczbie gwiazd. Poszedłem z typowym wiszącym sufitem gipsowym z powodów wymienionych wcześniej. Ponieważ w moim przypadku ciężko było zainstalować światłowody (niski sufit) zdecydowałem się na stosunkowo małą liczbę gwiazdek ~1200, ale efekt końcowy jest niesamowity, nie żałuję.

Teraz o wyborze wzoru gwiazdy. Mieszkam na półkuli północnej, więc wybrałem część nieba, która jest tutaj widoczna. Istnieje wiele aplikacji, które pozwalają uzyskać obraz konstelacji, użyłem Celestii, jak w słynnej instrukcji „Star-Map”. Oczywiście wzór nie musi być realistyczny i w skali, możesz mieć tu pełną swobodę twórczą, w Internecie znajdziesz wiele niesamowitych pomysłów na wzory.

Gwiazdy oznaczone różnymi kolorami kół służą do rozróżniania gromad gwiazd o nieco podobnej jasności. Nie włożyłem zbyt wiele wysiłku w tę część, więc nie jest zbyt dokładna..

Krok 2: Materiały

Teraz, gdy wszystko jest zaplanowane, można zamówić materiały.

W tej części nie będę wymieniał materiałów potrzebnych do wykonania samego sufitu, ponieważ zależy to od zastosowanego systemu i innych czynników. Użyłem systemu sufitowego firmy Knauf. To samo dotyczy narzędzi, ponieważ większość narzędzi będzie potrzebnych do zamontowania sufitu. Do montażu gwiazd i elektroniki nie potrzeba tak wiele, patrz lista poniżej. Wiele części kupiłem w lokalnych sklepach z elektroniką, a odpoczywam w AliExpress, bo tam jest o wiele taniej, a jakość w większości przypadków jest w porządku.

Części do gwiazd i elektroniki:

· Zasilanie taśm LED zależy od długości, istnieją naprawdę dobre zasoby online dotyczące wyboru zasilania taśm LED. W moim przypadku miałem zasilacz impulsowy 12V/30A/350W na jakieś 15 metrów taśmy. Paski miały 14,4W/m, więc miałem sporo rezerwy. Zasilacz do diod LED 3W. Znowu zależy to od ilości użytych diod, ale w moim przypadku zasilanie było 5V/7A/35W dla 15 diod i samego Arduino. Jeśli zdecydujesz się na 5mm standardowe diody RGB, ten zasilacz może być znacznie słabszy, a obwód będzie znacznie prostszy, ale gwiazdy będą mniej jasne. Wspólna anoda 3W RGB LED z radiatorem (lub typowe 5mm diody LED, jeśli akceptowalna jest mniejsza jasność). Pojedyncza dioda LED służy do sterowania jednym skupiskiem gwiazd, więc ilość zależy od tego, ile gwiazd chcesz oddzielnie sterować.· Taśmy LED RGB 12V.· Światłowód. Żyłka nie działa. To, ile potrzebujesz, zależy od liczby gwiazdek / wielkości sufitu / miejsca, w którym znajduje się obwód. Dla lepszego efektu użyłem kilku włókien o różnej grubości. · Płyty PCA9685. Za pomocą jednej płytki można sterować 5 diodami LED RGB.· 2x Arduino Uno/Mega.· 2x NRF24L01.· Kabel USB do zasilania Arduino.· Mosfety logiczne IRL540N, ilość zależy od ilości użytych taśm LED. 1 szt. dla jednego koloru pojedynczej taśmy LED. Pamiętaj, że limit długości paska wynosi ~5 metrów, jeśli potrzebujesz więcej, będziesz potrzebować oddzielnych pasków. Istnieją również obejścia dotyczące łączenia długich pasków, w razie potrzeby zapytaj lub wygoogluj. · Tranzystory 2N2222 (lub inne NPN). Potrzebny jest oddzielny tranzystor dla każdego koloru LED 3W. W moim przypadku 15x3.· Rezystory: 2W 10R/2W 6R8/2W 6R8 odpowiednio dla RGB każdej 3W diody LED. 5-10k do ściągania, może być 0,25W. Kondensatory 10uF do odsprzęgania NRF24L01. Jakaś płyta aluminiowa do mocowania i chłodzenia diod LED 3W. Płytki drukowane do obwodów., taśma klejąca i inne rzeczy, które można znaleźć w typowym warsztacie. · Wiele drutów o różnych grubościach. Dla sygnału PWM można zastosować proste przewody płytki stykowej, przez te przewody przepływa niewiele amperów, ale dla taśm LED grubość należy obliczyć w zależności od odległości taśmy LED od obwodu, tak samo dla diod o mocy 3W.

Części do skrzynki zdalnego sterowania i analizatora widma:

· 1x MSGEQ7;· Rezystory: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω.· Kondensatory: 1x 33 pF / 1x 0,01 µF / 1x 0,1 µF.· Pasta termiczna do procesorów.· Pilot IR i dioda odbiorcza.· A dużo przewodów płytki stykowej lub jakichkolwiek cienkich przewodów, które masz.· Mała płytka drukowana. Użyłem PROTO SHIELD.· Mała obudowa dla Arduino UNO i obwodu. Użyłem małego pudełka wycinanego laserowo. Są inne części, które są współdzielone z głównym obwodem. Ilość jest zawarta na głównej liście obwodów.

Narzędzia do instalacji gwiazdy i tworzenia obwodu:

· Przezroczysty klej, który nie rozpuszcza włókien światłowodowych. Użyłem podstawowego kleju do papieru.· Sprzęt do lutowania.· Multimetr jest przydatny do tego projektu.· Śrubokręt.· Szczypce.· Szydło lub coś podobnego (użyłem stalowego drutu) do wybijania otworów w suficie. Powinien mieć taką samą grubość jak światłowód.

Krok 3: Montaż sufitu

Nie będę wchodzić w szczegóły w tym kroku, jest mnóstwo materiałów na temat montażu sufitu wiszącego i nie jestem ekspertem w tym temacie. Wybrane przeze mnie podejście jest bardziej skomplikowane niż panel z gwiazdami, który wybiera wiele osób. Ale robiąc w ten sposób, mamy wysokiej jakości sufit wiszący, który w świetle dziennym wygląda zupełnie normalnie, bez paneli, bez niczego.

W przypadku elektroniki zdecydowałem się dodać właz rewizyjny w mało widocznej części sufitu gipsowego.

Na tym etapie wykonuje się nakładanie szpachli i gruntowanie, ale malowanie odbywa się po zainstalowaniu włókien.

Krok 4: Instalacja światłowodów

Ta część zajęła więcej niż oczekiwano… Po wielu improwizacjach ustaliliśmy, że w naszym przypadku najlepszym sposobem na okablowanie światłowodu jest użycie wędki i pętli żyłki, zobacz moje szkice arcydzieła dla wyjaśnienia. Teraz, gdy patrzę na ten pomysł, wygląda to śmiesznie, ale kto nie lubi wyzwań.

Kilka uwag:

· Polecam przyklejać włókna w ich otworach, aby na pewno pozostały na swoim miejscu. Klej powinien być przezroczysty i nie wchodzić w reakcję z materiałem włóknistym. Użyłem podstawowego kleju do papieru.

· Wiercenie nie jest potrzebne. Otwory w gipsie w suficie można po prostu szturchać szydłem lub czymś podobnym, wystarczy dopasować średnicę światłowodu.

· Do odnalezienia dokładnych pozycji poszczególnych gwiazd na suficie użyłem starej szkolnej taśmy mierniczej.. że to. Nie był w 100% precyzyjny, ale całkiem blisko. Sufit był zbyt duży, aby wydrukować mapę gwiazd w skali.

Krok 5: Wykończenie sufitu: malowanie

Pomalowaliśmy włókna światłowodowe, dzięki czemu nie są widoczne, gdy nie są używane. Zrobiony w ten sposób wygląda jak typowy wiszący sufit. Malowaliśmy w dwóch warstwach, a jasność włókien jest prawie taka sama.

Krok 6: Tworzenie obwodu testowego

Sam obwód nie jest tak skomplikowany i działał dla mnie od razu, ale zawsze dobrze jest go przetestować przed instalacją, a w tym jest dużo lutowania, więc istnieje ryzyko. Ponadto mądrze jest przetestować wersję obwodu do przyszłych aktualizacji, ponieważ jestem pewien, że nikt nie chce zwierać czegoś, co zajęło kilka dni, aby zainstalować w suficie.

Dla wersji testowej mam na myśli jedną lub dwie płytki PCA9685, NRF24L01 oraz zasilacze podłączone do Arduino. To wszystko może być na deskach do krojenia chleba. To samo dotyczy obwodu zdalnego IR, po prostu dodaj rzeczy do płytki stykowej, zobacz, czy działa. Sugerowałbym też przylutowanie do testów kilku diod o mocy 3W.

Krok 7: Kod Arduino

Biblioteki i inne przydatne linki znajdziesz w sekcji „Przydatne informacje”. Dla wyjaśnienia kodu spójrz na komentarze w kodzie.

Do stworzenia tego kodu użyłem wielu zasobów, niektóre z nich są wymienione w sekcji „Przydatne informacje”, ale ponieważ ukończyłem ten projekt ponad rok temu, zanim zdecydowałem się napisać instrukcje, nie mogłem znaleźć wszystkich zasoby i niektóre zapisane przeze mnie linki niestety już nie działały. Więc jeśli ktoś potrzebuje pomocy z kodem daj mi znać w komentarzach, zrobię co w mojej mocy.

W kodzie znajdziesz dość skomplikowaną funkcję migania diody LED. Żeby wyglądało to przyjemniej skorzystałem z samouczka dotyczącego oddychania led: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/Ludzkie oczy nie postrzegają światła w sposób liniowy, więc jeśli użyjesz liniowego wzrostu jasności LED, nie wygląda to zbyt naturalnie.

Krok 8: Okablowanie i taśmy LED

Teraz czas na ostateczne okablowanie! Jeśli wszystko jest przetestowane i działa nie powinno być bardzo trudne, wystarczy dużo lutowania identycznych części. Do mocowania obwodu użyłem sklejki wielkości włazu serwisowego, więc w razie potrzeby mogę bez problemu zdjąć cały obwód z sufitu. Umieściłem włókna w małych plastikowych rurkach instalacyjnych, mniej więcej wielkości 3W diod LED, a następnie wywierciłem otwory tej samej wielkości w sklejce i włożyłem te rurki do sklejki. Dzięki temu mogę w razie potrzeby łatwo usunąć włókna z diod LED, patrz załączone zdjęcia.

Jeśli chodzi o taśmy LED to sugeruję przyklejenie ich do profili aluminiowych w celu chłodzenia, ponieważ te taśmy dość mocno się nagrzewają.

Krok 9: Rozwiązywanie problemów i dostrajanie

Przetestowałeś obwód, ale teraz, gdy jest zainstalowany, nie działa.. lub coś nie działa tak, jak powinno. To pewnie twoje lutowanie, bo jeśli zadziałało w obwodzie testowym, to nie ma powodu, żeby teraz nie działało, z kilkoma wyjątkami. Mam nadzieję, że tak nie jest w Twoim przypadku, ale jako przykład przedstawię jeden konkretny problem.

Gdy ściemniałem paski LED do najniższej wartości, paski przestawały działać lub zaczynały migotać. Po długich poszukiwaniach i rozwiązywaniu problemów odkryłem, że problemem było powolne przełączanie IRL540, a rozwiązaniem było proste zmniejszenie częstotliwości PWM płyt PCA do 50 Hz. W większości rozwiązało to problem, teraz tylko przy najniższych wartościach widzę migotanie lub problemy, ale to nie ma znaczenia, ponieważ nie używam tak niskich wartości. Ten problem wrócił do mnie, gdy zdecydowałem się sfilmować sufit, ponieważ przy tak niskiej częstotliwości widać migotanie w kamerach, to tak jak z filmowaniem telewizji. Aby rozwiązać ten problem, zrobiłem mały obwód płytki stykowej z tranzystorami 2N2222 zamiast IRL540, tylko po to, aby zrobić zdjęcie. Z tymi tranzystorami problem został rozwiązany, a ponieważ filmowałem przy stosunkowo niskich wartościach PWM, 2N2222s poradziły sobie z mocą. Jeśli ktoś ma ten sam problem, śmiało dostosuj układ Totem – Polak, to powinno pomóc w rozwiązaniu tego problemu.

Teraz, gdy miejmy nadzieję, że wszystko jest na swoim miejscu i działa, możemy dostroić jasność gwiazd, reaktywność na muzykę, tryby zanikania gwiazd, cokolwiek innego.

Krok 10: Przydatne informacje i linki

Do napisania kodu i stworzenia układu użyłem wielu zasobów, większość z nich jest tutaj wymieniona, ale ponieważ jakiś czas temu zakończyłem ten projekt, zanim zdecydowałem się go udostępnić, nie mogłem znaleźć wszystkich zasobów a niektóre z zapisanych przeze mnie linków niestety już nie działały. Więc jeśli ktoś potrzebuje pomocy z kodem lub ogólnie z samym projektem, daj mi znać w komentarzach, zrobię co w mojej mocy.

MSGEQ7

www.sparkfun.com/datasheets/Komponenty/Gen…

www.baldengineer.com/msgeq7-simple-spectru…

rheingoldheavy.com/msgeq7-arduino-tutorial…

www.instructables.com/id/How-to-build-your…

Nrf24L01

arduinoinfo.mywikis.net/wiki/Nrf24L01-2.4GH…

PCA9685

learn.adafruit.com/16-channel-pwm-servo-dr…

github.com/adafruit/Adafruit-PWM-Servo-Dri…

Pilot na podczerwień

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

Krok 11: Aktualizacje

Fajnie byłoby stworzyć aplikację do sterowania sufitem, być może za pomocą OpenHAB na Raspberry PI, ponieważ PCA9685 można łatwo kontrolować za pomocą RPi.

Jeśli używany jest OpenHab lub alternatywa, możliwe jest podłączenie sufitu do systemu inteligentnego domu.

I nagroda w konkursie Arduino 2020