Sincronització de foc, música i llums: 10 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Tots sabem que l'electrònica s'utilitza per a moltes tasques importants en hospitals, escoles i fàbriques. Per què no divertir-se una mica amb ells també?

En aquest instructiu faré ràfegues de foc i llums (Led) que reaccionaran a la música per fer que la música sigui una mica més divertida d’una experiència.

Utilitzarem l’alcohol isopropílic com a component principal d’un desinfectant que s’evapora molt ràpidament i que no deixa una olor tan potent en comparació amb altres combustibles i l’aire queda lliure de restes al cap d’un o dos minuts.

Els servos accionen una ampolla de ruixat plena d’isopropil per provocar una explosió de foc / flama que s’activa mitjançant una xeringa d’injecció que en surt de butà.

Pas 1: materials necessaris

Reuneixi alguns servo, tires led i altres aparells electrònics per començar a utilitzar aquesta versió per ser precisos, tots els components necessaris són

1. MG995 Servo de 180 graus * 8

2. Arduino Nano * 1

3, Stm32

4. Ampolles de polvorització * 4

5. tires de fusta

6. Fusta contraxapada circular / rectangular

7. Varetes metàl·liques de suport

8. Tubs per a aquari

9. Taula de pa

10. Controlador de servo PCA9685

11. Tauler de perf

12. Filferros de capçalera masculí a masculí

13. Font d'alimentació de taulers de pa

14. Font d'alimentació de 5 A 5-12 volts

15. Xeringa d'injecció

16. IRFZ44N Mosfet * 3

17. Fil de pesca

18. DRV8825

19. Motor pas a pas NEMA 17

Pas 2: servidors

Acordem que el servo és el component principal del projecte, ja que és el que activa el foc o produeix esclats de foc. Per utilitzar un Servo MG995 Connectar-lo a un arduino funciona en general, podeu trobar abundants referències per controlar un servo mitjançant arduino. Utilitzarem un Servo Driver PCA9685 a més dels servo per fer el control més fàcil, ràpid i eficaç.

Com que, per tant, l'ampolla Actuate One de Two Servo controlant tots dos alhora amb el mateix senyal de control / pwm (modulació d'amplada de pols) és més eficient, per tant, això presenta un problema que gira en sentit horari o antihorari alhora. Per superar-ho, hem de modificar tots els servos del costat dret.

Això es pot fer obrint pel servo i invertint els cables que condueixen fins al motor i els potencials de l'extrem esquerre i dret. Això enganya el servo perquè es mogui en sentit horari per obtenir un senyal donat en sentit antihorari i viceversa.

Ara, tant els servos per a una ampolla determinada giren en sentit horari com l’altre en sentit antihorari per prémer el gallet de l’ampolla spray a través d’una forta línia de pesca.

Pas 3: muntatge del servo

Ara cal muntar els Servo després d’una modificació reeixida (4 dels 8). Em va resultar fàcil tallar forats amb una perforadora amb una broca circular. La vora servo és d’uns 2 cm, de manera que tallar-lo amb una broca circular és el més eficient. Assegureu-vos que hi ha un buit de 8-10 cm entre cada servo per facilitar el roscat, l’activació i la col·locació de l’ampolla. Ara, després de tallar els forats, he trobat que era millor enganxar la part superior del servo amb una bona pistola de cola i fer lliscar la vora del servo cap a la vora tallada. Aquest procés de tall i muntatge és una mica dependent / Procés d'error.

El paper groc marca els punts on cal tallar el forat de manera que les vores del servo llisquin. El conjunt perforat es pot allisar amb un trepant petit ordinari.

Pas 4: Makeshift Perf Board Servo Shield

Si es fa aquest escut servo, el cablejat i l’alimentació són molt més fàcils i fàcils de resoldre.

Agafeu vuit jocs de 3 passadors de capçalera i soldeu-los en un petit tauler de perfils, assegurant-vos que hi hagi un espai igual al mig. Reduïu el voltatge i poseu-lo a terra a través de cables o petits passadors metàl·lics per a tot el Servo de vuit. Conjunts curts 2-2-2-2 dels pins PWM de manera que els 2 primers servos rebin el mateix senyal PWM els dos següents, etc.

Fer aquesta placa de perfecció també és crucial perquè, tot i que el controlador Servo PCA9685 proporciona una E / S excel·lent per connectar el servo, el controlador està limitat a 5V i suposadament té restriccions actuals. Per superar-ho, aquest escut / PCB és una molt bona opció. També l’altra raó és que els servos que operen en aquest projecte funcionen a la seva capacitat màxima de tensió per obtenir un parell més elevat i premsar l’ampolla d’esprai neta. També podeu afegir / connectar un cable de capçalera masculí al primer conjunt de servos i així successivament per connectar-lo al controlador més endavant.

Pas 5: La flama de butà

Per il·luminar l’isopropil cal una petita flama directament davant de l’ampolla. Vaig provar d’experimentar amb el nichrome per desencadenar l’alcohol, però per desgràcia no funciona i, fins i tot, si hi va haver, hi vaig haver problemes. Seguint amb la idea del butà, necessitem quatre xeringues petites i canonades per a aquari. Connecteu-los a una sola canonada mitjançant adaptadors especials / accessoris de canonada. La part que queda ara manté el butà de manera que el gas flueix a les xeringues. Per aconseguir-ho he creat una caixa / carcassa de fusta perquè un motor pas a pas amb un cargol / vareta roscada pugui empènyer contra el butà i mantenir el gas fluint.

Talla dos fulls de fusta contraxapada de la mida de 1,25 vegades la mida de la llauna de butà, la fusta addicional que apareix a continuació és per al motor pas a pas i la vareta que empenyen contra la llauna. Agafeu dues petites tauletes contraxapades del diàmetre de la llauna de butà i foradeu-les / claveu-les de manera que la llauna de butà quedi ben ajustada entre les làmines de fusta contraxapada preses anteriorment. Ara, per a la part inferior de la llauna, he trobat el millor agafar una peça quadrada / rectangular de fusta contraxapada de la mida de la base del butà. Traieu una femella centrada i segelladora / de silicona centrada perquè hi passi una vareta roscada. Feu lliscar la llauna de butà al conjunt i col·loqueu-hi una part superior d’acrílic amb un tot forat centrat per tal que el broquet de la llauna de butà passi / toqueu-la. Feu lliscar una xeringa o alguna cosa similar a la part superior de l’acrílic de manera que si la llauna pressiona contra ella, surt el gas de la xeringa. Connecteu-ho a les quatre canonades que van a les quatre xeringues diferents col·locades abans de les ampolles. Per a la part inferior de la carcassa utilitzeu cargols que passen per la molla i connecteu-lo al conjunt de fusta de manera que, si el cargol s’estreny pel pas a pas, la carcassa es dirigeix cap al pas i facilita el premsat de la llauna de butà.

El vostre muntatge aquí per a la llauna de butà ja està fet.

Ara, hem de fer pujar les canonades a través de la fusta contraxapada que conté el servo, només cal foradar la mida del radi de les canonades de l’aquari, fer-les arribar perfectament i connectar les xeringues. Enfileu també la línia de pesca des dels servos cap amunt de l’ampolla i cap avall cap a l’altre servo de manera que, quan s’actua el servo, es prem la botella. Podeu tallar petites arbredes a la part premsa de l'ampolla de ruixat perquè la línia de pesca no rellisqui de tant en tant.

Pas 6: Llums

Per fer que qualsevol projecte sigui visualment atractiu, les llums són una part crucial: agafeu tires de leds RGB i tallau 4 tires de leds 9 que envoltaran les ampolles que contenen l’isopropil per tal d’aconseguir l’efecte desitjat. Connecteu-los en sèrie i traieu els cables finals. Tindràs vermell, verd i blau i un avantatge positiu amb tu. S'encenen si proporcioneu 12V al cable positiu i modifiqueu el color que desitgeu. Posada a terra de dos colors al mateix temps dóna lloc a un color diferent que es pot fer referència a qualsevol lloc mitjançant una carta de colors a Internet.

Activar-los i desactivar-los amb un Arduino / STM32 és complicat, ja que el microcontrolador Arduino / STM32 no pot activar i apagar 12 volts. Així que farem servir tres Mosfet IRFZ44N aquí per activar i desactivar el Led corresponent a la música. Agafeu el Mosfet i connecteu el terminal mitjà al color corresponent i l'extrem dret cap a terra i el terminal esquerre al microcontrolador. Repetiu-ho també per als altres dos colors.

Provar-los una vegada amb un simple esbós de parpelleig arduino sempre és una bona idea, només heu de canviar el número de pin de l'esbós de parpelleig al que hàgiu connectat al mosfet.

Enganxeu els leds RGB en una formació circular mantenint l'ampolla de spray com a sagnat. Us proposo un embolcall ajustat al voltant de l'ampolla i enganxat en calent a la base de fusta / contraxapat. Això també fa un punt perquè les ampolles no es moguin ni caiguin quan el fil s’actua pressionant l’ampolla.

Pas 7: electrònica i cablejat

El cablejat és bastant senzill. També he adjuntat un diagrama de circuits a continuació per a la vostra referència. Bàsicament, els cables PWM del Servo Driver estan connectats als 8 servomotors en què s’inverteixen 4 d’ells. He utilitzat un arduino i un STM32 com a microcontrolador. L’arduino serveix per controlar la polvorització i el STM32 és per controlar les llums. He utilitzat un STM32 perquè les assignacions de colors per a música en particular siguin millors, ja que un STM32 té millors especificacions i pot realitzar millors transformacions de fourier, donant com a resultat una millor llum. L’ús d’un arduino tampoc no suposaria cap problema, però podria semblar una mica dolent en comparació amb l’ús d’un stm32 que pot realitzar millors càlculs.

Pas 8: Codi

Com qualsevol part d'un projecte amb un microcontrolador, el codi és la part més important. A continuació es mostra el codi d'aquest projecte. No dubteu a modificar o fer canvis segons les vostres necessitats. El número de pin corresponent al codi s'esmenta al mateix codi.

El "Code" de polvorització és bàsicament un Arduino programat per un ordinador per activar un spray quan s'escriu alguna cosa al monitor serial de l'Arduino, tenim combinacions de "a" - "p" on "a" provoca un ruixat / explosió de foc i '' o '' activa les quatre ampolles a polvoritzar, '' p '' és un retard de 500 segons. Les ràfegues es poden controlar donant una cadena d’aquests caràcters al monitor sèrie (contínuament).

L'altre codi és per a la commutació de leds pel STM32. Realitza transformades de Fourier per reaccionar a una música determinada i produir el bonic efecte de canvi de color previst.

L'últim codi correspon al motor pas a pas butà que utilitza el controlador pas a pas DRV 8825 per girar un cargol que empeny contra la llauna per encendre el gas. Tot i que també podeu girar el cargol / acoblador manualment per empènyer la llauna contra l’acrílic superior que activa / obre el gas a les xeringues col·locades davant de les ampolles.

Pas 9: èxit

El nostre projecte per fi s’ha acabat.

S'adjunta el vídeo que mostra la seva demostració:)

Pas 10: consells, trucs i suggeriments

Precaució: Atès que aquest projecte implica un foc real com a efecte previst principal i també té butà, tingueu precaució. L’alcohol isopropílic també és un producte químic perillós i s’ha de tenir precaució.

1. Aquest projecte, tot i que reacciona al foc, en realitat no està automatitzat completament, ja que una persona ha de donar entrada a un monitor sèrie per provocar les flames. Això es pot millorar fàcilment amb un python / qualsevol algorisme que pugui traçar una cançó sencera des de l'entrada '' a '' fins a '' p '' i presentar-la a l'Arduino perquè sigui automatitzada.

2. Afegiu una cinta de Kapton Heat a les ampolles que continguin isopropil per si de cas per evitar escalfar els taps de les ampolles / danyar l’esprai de l’ampolla.

3. Es pot afegir algun tipus de sensor de seguretat a tota la construcció, com ara el HC-SR04 o el sensor de proximitat, per aturar el flux de gas i el procés de polvorització quan una persona es troba a prop del projecte i és perillós provocar una flama.

4. La font d'alimentació utilitzada Es pot minimitzar amb els convertidors Buck o Boost per tenir els 8V (5A) (per al Servo), 23-40v (Per al motor pas a pas), 5v (Per a l'Arduino i el Stm32) i 12V (Per a les llums).

5. No he presentat esquemes del motor pas a pas o del DRV8825 ja que és un controlador bastant senzill que condueix el motor i també hi ha molts recursos disponibles a Internet per connectar-lo al pas a pas i a un microcontrolador. Tot i que he proporcionat el codi corresponent. He utilitzat dos botons per controlar la rotació en sentit horari i el sentit antihorari del motor pas a pas, de manera que si premeu el botó horari empeny el cargol contra la llauna i, en prémer el botó antihorari, es redueix la llauna de la carcassa de manera que el gas es redueix / Tall.

6. Assegureu-vos que hi hagi una connexió a terra adequada a tota la font d'alimentació per evitar sortides i problemes no desitjats a la construcció. També podeu dissenyar un PCB per muntar el microcontrolador i l'electrònica perquè sigui més fàcil.

7. Aquest projecte també es pot utilitzar com a dispensador de desinfectants, ja que les ampolles contenen isopropil que poden proporcionar una bona quantitat de sanejament.

8. El foc ha de ser encès per un encenedor, per evitar-ho, podem utilitzar filferro de nichrome per fer que el procés d'il·luminació sigui encara més senzill i que l'ordinador / microcontrolador funcioni.