Pokaz świetlny LED Unicycle: 5 kroków (ze zdjęciami)

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

Moje dzieci pasjonują się jazdą na monocyklu. Kiedy narodził się pomysł, aby dodać światła na imprezę pokazową. Dodanie kilku świateł byłoby już fajne, ale zainspirowane innymi pokazami świetlnymi, światła powinny być zsynchronizowane z muzyką.

To była nie lada przygoda, ale świetna nauka radzenia sobie z nowymi przedmiotami, takimi jak LiPo, DMX, EL-wire, taśmy LED, moduły RF itp.

Pierwszą myślą było zaprogramowanie wszystkiego w jednostce sterującej jednym paskiem.

Zignorowałem to z dwóch powodów:

1) Z trzema aktorami (później będzie 5), masz 3x3=9 jednostek kontrolnych. W przypadku każdej aktualizacji zaktualizowałeś wszystkie tablice. Podczas pokazu musisz znaleźć sposób na synchronizację modułów.

2) Mój główny argument za korzystaniem z jednego nadawcy nie jest argumentem technicznym: dzieci powinny być w stanie tworzyć i aktualizować program beze mnie. Wyobraź sobie, ile poprawek zostanie wykonanych, dopóki choreografia nie zostanie ukończona

Obecna architektura składa się zasadniczo z trzech elementów:

- Notatnik Windows z Vixen 3

- Nadawca: standardowy router bezprzewodowy

- Odbiornik: ESP8266 + sterownik MOSFET + paski LED + LiPo 2S

Pierwsza próba została oparta na arduino Nano i NRF24. Po kilku wydarzeniach musiałem przezwyciężyć pewne ograniczenia i przejść na ESP8266, ponieważ zapewnia to znacznie większą elastyczność.

Krok 1: Moduł odbiornika

Moduły oparte są na płytach NodeLua. Zacząłem projektować własne płytki PCB, ale te moduły są tak tanie i mają zintegrowany regulator napięcia, którego potrzebujesz, gdy używasz tej samej baterii do paska LED.

Aby skompletować sprzęt, wystarczy dodać sterownik składający się z dwóch rezystorów i jednego MOSFET-a na kolor. Do monitorowania mocy baterii wykorzystywane są kolejne dwa rezystory. Standardowa płytka drukowana jest montowana jako piggy back - więc jej złożenie jest dość szybkie. O wiele prostsze niż radzenie sobie z arduino i NRF24.

Chociaż konstrukcja jest dość prosta, kluczem jest wybór odpowiedniego MOSFET-u o niskim R DS (on) i V GS (th) poniżej 3V. Na eBayu znalazłem IRLR7843 w obudowie D-PAK do montażu powierzchniowego. Jest więc mały, ale nie za mały do ręcznego lutowania.

Schemat obwodu musi zostać zaktualizowany, ponieważ brakuje rezystora pull-down dla bramki MOSFET. Moduł działa bez, ale po włączeniu zasilania pasek LED zacznie migać.

Jeśli chcesz zobaczyć znacznie bardziej profesjonalny projekt, przejdź tutaj: Pixel Controller

Oprogramowanie na samym początku było dość proste: odczytywanie pakietu DMX i pobieranie odpowiednich informacji dla konkretnej taśmy LED. Wymagało to kilku przełączników i zworek do skonfigurowania modułu.

Podczas korzystania z ESP8266 zaimplementowano serwer WWW z interfejsem administratora do konfiguracji modułu.

Oprogramowanie było aktualizowane po każdym pokazie w celu uzyskania większej elastyczności, zwiększenia odpowiedzialności i umożliwienia monitoringu. Każdy moduł wysyła cyklicznie dane do serwera węzła, dzięki czemu jestem w stanie sprawdzić, czy cały sprzęt jest gotowy, jak siła sygnału WiFi, napięcie baterii i stan modułu. Ponadto serwer węzła może zresetować określony moduł lub zażądać aktualizacji oprogramowania układowego.

Kod modułu ESP jest dostępny na github:

Krok 2: Montaż pasków LED

Do ciała aktora używamy płaszcza z zamkiem błyskawicznym, dzięki czemu można łatwo ubrać się przed występem.

Zamiast bezpośredniego mocowania pasków LED zastosowaliśmy paski na rzepy, które są przyszyte do płaszcza. Odpowiednik jest przyklejony do paska LED.

Na początku użyłem konektorów do podpięcia kabla do pasków. To było naprawdę niewiarygodne. i w zasadzie każde połączenie zostało zerwane z powodu różnych ruchów aktorów. Usunąłem więc wszystkie konektory i przylutowałem kable. Użycie punktów lutowniczych na samym końcu paska naraża połączenie na ruchy mechaniczne. Dzięki temu nie lutuję kabli na końcu paska i mocuję kabla gorącym klejem. Muszę przyznać, że nie wygląda to profesjonalnie, ale publiczność i tak tego po ciemku nie zobaczy.

Na kole moduł i akumulator są po prostu przymocowane do szprych. Obok paska LED znajduje się plastikowy pasek podtrzymujący ładne okrągłe koło.

Krok 3: Zasilanie

Taśmy LED przystosowane są do pracy przy napięciu 12V. Akumulatory przy tym napięciu są zbyt duże, aby można je było zamontować na kole lub siodełku. Alternatywą była bateria blokowa 9V (PP3/6LR61). Napięcie nadal jest w porządku, ale główną wadą jest czas potrzebny na wymianę wszystkich baterii przed występem, ponieważ chcę mieć świeże baterie na imprezę.

W końcu przeniosłem się na LiPo:

Paski LED mogą działać przy 8V. W zależności od koloru może działać nawet 7,8V.

W związku z tym potrzebujesz baterii LiPo z 2 ogniwami - 2S. W pełni naładowane napięcie wynosi 2 x 4,2 V = 8,4 V

Do mojej aplikacji wystarcza pojemność 350mAh, a rozmiar baterii jest na tyle mały, że mieści się w standardowej obudowie na baterię 9V wraz z włącznikiem.

Wybrałem akumulatory ze złączem JST-XH jako wtyk balansu i Mini JST jako wtyk rozładowczy. Wszystkie standardowe ładowarki obsługują te złącza.

Zastosowałem standardową obudowę na akumulatory 9V z włącznikiem do zamontowania akumulatora w monocyklu. Dwa akumulatory tego samego typu mogą być ładowane jednocześnie za pomocą adaptera łączącego dwa ogniwa 2S do portu 4S w ładowarce.

Krok 4: Tworzenie spektaklu

Istnieje niesamowity program zapewniający naprawdę prosty, ale potężny interfejs użytkownika: Vixen Lights. Wszystko odbywa się za pomocą przeciągania i upuszczania, a muzyka jest wyświetlana na osi czasu. Przyglądałem się już niektórym profesjonalnym programom, ale ten jest darmowy i zapewnia wszystko, czego potrzebuję.

Pierwszą rzeczą jest zdefiniowanie różnych pasków LED i utworzenie grup, dzięki czemu znacznie łatwiej jest sterować konkretnym zestawem światła, np. wszystkimi światłami podłączonymi do jednego sterownika. lub wszystkie koła.

Ogólnie rzecz biorąc, wybierasz muzykę i importujesz klip do Vixen, w tym. znaczniki rytmu.

Efekty są przypisane do elementu wyświetlacza i mogą być zmieniane na wiele sposobów.

Dużą pomocą jest narzędzie do symulacji, w którym można zobaczyć, jak scena będzie wyglądać w czasie rzeczywistym.

Krótko mówiąc, program wyśle dane DMX do kontrolera wyjściowego, który w mojej konfiguracji jest serwerem multicast DMX działającym na notebooku. Moduły są połączone przez WiFi/WLAN. Każda dioda LED jest określona przez wszechświat DMX, a także przesunięcie w pakiecie danych DM512.

Możesz znaleźć Vixen tutaj:

Krok 5: przedstawienie

Choreografia była wielokrotnie poprawiana. Oprócz aktorów dodano spoty DMX, a także proste paski LED jako światła bezpieczeństwa, gdy scena jest podniesiona. Wszystkie korzystają z tego samego modułu ESP i są sterowane przez Vixena.

Idąc dalej, mogę wykorzystać paski LED APA102, aby uzyskać bardziej wyrafinowane efekty.

Może to wymagać użycia wielu wszechświatów, co prowadzi do istotnej funkcji kroku w aktualizacji oprogramowania, a także konfiguracji Vixen. Nie jestem pewien, czy chcę to zrobić, ale jest to atrakcyjne.