Alguns meses atrás, uma lâmpada de trovão e iluminação de US $ 3.000 se tornou viral na comunidade de fabricantes. Era uma luz incrivelmente bela, mas o preço deixava fora do alcance de qualquer um com sua sanidade intacta. O que vamos fazer hoje não é exatamente o mesmo - estamos fazendo algo mais prático, em vez de uma obra de arte, mas vai ser muito mais legal e mais personalizável.
Eu optei por omitir os palestrantes supondo que você provavelmente já tem um bom par de alto-falantes em seu quarto que você preferiria usar, e francamente colocar um alto-falante em um candeeiro é meio estranho. Em vez disso, adicionarei um microfone que permitirá que o raio reaja automaticamente a ruídos altos - seja de uma tempestade real ou de uma trilha sonora tocada no seu PC ou aparelho de som.
Também vamos usar uma faixa de LEDs RGB Neopixel (WS2812B), para que possamos reproduzir cores diferentes de branco e ter controle sobre cada pixel.
Aviso : a fonte de alimentação que eu usei neste projeto tem terminais de parafuso que se conectam a um fio AC ativo. Se você não se sentir confiante em instalar um plugue, certifique-se de comprar uma fonte de alimentação totalmente fechada. No mínimo, você precisará colocar a fonte de alimentação dentro de uma caixa de projeto segura.
Passo 0: Introdução
Aqui está um vídeo de demonstração do projeto finalizado. Eu implementei alguns modos diferentes até agora, desde o relâmpago padrão até uma nuvem de ácido trippy e uma lâmpada de humor de desvanecimento de cor, que pode ser escolhida a partir do controle remoto.
O código completo e as bibliotecas necessárias estão disponíveis para download neste repositório do Github.
Etapa 1: você precisará
- Strand WS2812B, normalmente custa cerca de US $ 50 por 5 metros. Não se preocupe se você tiver outro tipo de fio Neopixel, é quase certamente suportado pela interface FastLED, mas sua fiação pode ser diferente (você pode precisar de uma linha de sincronização além do sinal, por exemplo).
- 5V, 10A + fonte de alimentação - eu comprei algumas unidades de 15A por US $ 11 cada. Eles pegam 120-240V AC e produzem uma saída de 5V que será mais suficiente para alimentar todos os nossos pixels com brilho total, e o Arduino.
- Cabeamento elétrico, plug e inline switch
- Gabinete do projeto
- Dois Arduinos. $ 10 clones de Funduino estão bem. O segundo é necessário para o controle remoto, enquanto o primeiro controla a lógica principal e os LEDs.
- Dois resistores de 2.2k (ou aproximadamente) Ohms - o valor exato não importa tanto, cerca de 1.5k até 47k devem funcionar.
- Tábua de pão
- TSOP4838 Receptor IR
- Controle remoto IR - Eu comprei a granel por cerca de US $ 2 cada, mas qualquer controle remoto deve funcionar com modificações de código.
- Grande módulo de microfone
- Sucata de madeira MDF para cortar sua base e um quebra-cabeça.
- Material de embalagem de poliestireno / caixa inserções.
- Recheio de travesseiro em polipropileno. Eu puxei mais do que o suficiente de algumas almofadas antigas horríveis. Se isso não é uma opção, você deve ser capaz de comprar alguns novos por cerca de US $ 10, ou usar algodão ainda mais barato. Eu tentei com os dois - o algodão precisava de mais trabalho para provocar e não era tão fofo, mas, em um piscar de olhos, funcionaria.
- Corrente e ganchos para pendurar a nuvem - deve aguentar mais de 5kg.
- Pistola de cola com ajuste de baixa temperatura
- Spray de cola - mais fácil de enfiar o recheio em sua nuvem com isso, mas uma pistola de cola também pode funcionar.
O custo total é de cerca de US $ 100 não incluindo ferramentas, mas a maior parte disso eu vasculhei em torno da casa. Todos os componentes eletrônicos estão normalmente disponíveis; o microfone pode ser encontrado em um kit de sensores ou comprado individualmente.
Etapa 2: cortar a base
Recorte uma base áspera de um pedaço de MDF com um quebra-cabeça - a forma exata é obviamente sua, mas por algum motivo uma nuvem é formada por um feijão em minha mente. Nós estaremos anexando alguns ganchos nisto para pendurar, mas caso contrário só provê uma base sólida para construir. A área central será reservada para a eletrônica, PSU e para a entrega da corrente, portanto, certifique-se de ter espaço suficiente para colocar pelo menos o gabinete do projeto com alguns ganchos ao redor.
Passo 3: Camada em Poliestireno
Este é o passo mais difícil e criativo, mas estamos apenas criando algo sólido e meio que em forma de nuvem para colar a tira de LED. Cole grandes pedaços de poliestireno na base (e por baixo), usando um ajuste de baixa temperatura na sua pistola de cola. Se você não tiver uma configuração baixa, desligue a pistola de ar quente e deixe esfriar um pouco antes de tentar colar. Se a temperatura estiver muito alta, você vai simplesmente derreter através do material de embalagem.
Certifique-se de que cada peça é sólida antes de colar a próxima, e é melhor ficar mais firme do que o suficiente.
Novamente, lembre-se de deixar uma cavidade grande o suficiente dentro da nuvem para encaixar na eletrônica, corrente e ganchos.
Etapa 4: crie uma forma de nuvem 3D
Use uma faca para aparar a nuvem, arredondando os cantos e removendo material desnecessário, até obter uma forma de nuvem 3D. Realmente não importa o quão difícil isso seja, já que estaremos cobrindo tudo no recheio mais tarde - você pode facilmente esconder erros.
Passo 5: Fixar ganchos, arrumar
Finalmente, fixe três ou quatro ganchos na base do MDF, de dentro de cada canto da cavidade da nuvem. Você precisará perfurar um pequeno orifício piloto, pois é difícil parafusar o MDF diretamente.
Eu também dei a tudo uma simples camada de tinta spray branca para garantir uma base de cor uniforme, mas não tenho certeza se era realmente necessário.
Etapa 6: Tiras de LED de cola
Antes de começar a aplicar cola nos LEDs, inicie a partir de uma nova faixa ou conte quantos LEDs você tem no total - você precisará descobrir quantos você usou posteriormente na etapa de programação. Corte um pequeno buraco no lado da nuvem e passe pelos fios que compõem o início da faixa de LEDs na cavidade da nuvem. Tenha muito cuidado para começar a partir da extremidade correta - as fitas de LEDs são sensíveis à direção, portanto, certifique-se de que as setas de sinal apontam para longe da cavidade.
Trabalhando devagar, cole os pixels do LED na base de poliestireno em um padrão circular, antes de puxar a tira até a base para cobrir a parte de baixo. Novamente - você não precisa ser perfeito aqui, porque uma vez que nós difundimos tudo e o sufocamos com o recheio, tudo parece bastante impressionante de qualquer maneira.
Eu usei um total de 85 LEDs, ou pouco mais de 2, 5m, tendo circulado o corpo principal duas vezes e usado uma única sequência de LEDs na parte inferior.
Etapa 7: Diagrama de Fiação
A fiação é complexa, mas é facilmente dividida em seções.
Primeiro, coloque a fonte de alimentação conectada e presa, de preferência em um caso de projeto separado. Eu não vou te dar uma palestra sobre a segurança dos fios CA ao vivo, então eu vou assumir que você pode lidar com essa parte, e você tem uma linha de 5V e GND a partir dela.
IMPORTANTE : ao programar e testar o Arduino, os 5V de sua fonte de alimentação devem permanecer isolados do Arduino (os GNDs estão todos conectados, no entanto) - ele deve apenas alimentar a faixa de LED, enquanto o Arduino usa o 5V fornecido via USB. Quando você terminar de programar, o USB deve ser desconectado e não irá mais fornecer 5V para o Arduino - neste ponto, você deve conectar o 5V de sua fonte ao barramento de 5V no lado esquerdo da breadboard.
Comece conectando o terra e os pinos de 5V de cada Arduino aos trilhos laterais esquerdos da breadboard. Eles compartilharão a mesma fonte de energia, seja a fonte de alimentação externa que temos ou o USB conectado a uma delas.
Em seguida, complete a seção de fiação I2C - isto é o que permite que nossos dois Arduinos se comuniquem. Pegue os pinos A4 de ambos os Arduinos em uma única linha na placa de montagem e, em seguida, conecte um resistor de 2, 2k dessa linha ao barramento de 5V. Repita para A5, conectando-os em linha separada, com outro resistor de 2, 2k novamente para 5V.
Conecte o receptor IR em seguida - verifique a configuração do pino se você tiver outro modelo, mas basicamente o pino do sinal deve ir para D11 em um Arduino. Faça o upload do esboço thundercloud_ir_receiver.ino para este Arduino (todo o código aqui) e, em seguida, desconecte o USB já que não precisamos mais dele.
No outro Arduino, conecte o pino de sinal Data In desde o início de sua faixa de LED até o D6. O GND dos seus LEDs deve ser comum com todos os Arduinos, mas neste momento o 5V virá diretamente do PSU.
Também neste Arduino, conecte o módulo do microfone em A0. Faça o upload do outro esboço thundercloud.ino e mantenha o USB conectado por enquanto enquanto você depura. Comece alterando a variável NUM_LEDS adequadamente.
Passo 8: Cola no Recheio
Como um passo final, cole no seu recheio. Não há nenhuma técnica particular aqui - apenas pulverize a nuvem com uma camada de cola e pegue um punhado de recheio. É mais fácil trabalhar com recheio se você já o tiver feito para aumentar a área de superfície.
Se você usou o mesmo controle remoto que eu, o botão STROBE o coloca no modo de nuvem reativa de som; FLASH é o modo de cor trippy, e FADE é a lâmpada de humor a cores de desvanecimento lento.
Etapa 9: Explicação do código
Por que dois Arduinos? Tanto a programação do receptor infravermelho quanto a biblioteca do driver de pixel WS2818B são muito sensíveis à temporização - se a temporização estiver atrasada, o sinal IR está corrompido. Ao fornecer a cada circuito o seu próprio microcontrolador e deixá-los falar sobre o protocolo I2C, podemos garantir que o tempo é perfeito em cada um deles. Você também pode encontrar módulos IR separados com seu próprio micro controlador embutido, mas minha pesquisa descobriu que os custos realmente são mais do que um simples clone do Arduino e um LED IR. O thundercloud_ir_receiever não deve exigir explicação, embora você possa querer ler os princípios básicos do I2C primeiro.
No controlador principal de nuvens fortes, definimos modos de operação diferentes, como ON (os efeitos do raio não são ativados por som), CLOUD (o raio é ativado somente por som), ACID (a nuvem mostra cores agitadas) ou modos simples de cor única. Para definir um novo modo, adicione primeiro o enum, depois abra o console e encontre um botão de controle remoto para mapeá-lo - cada prensa remota deve imprimir uma linha de depuração. No método receiveEvent (), mapeamos esses pressionamentos de tecla para um modo, portanto inclua uma instrução switch adicional lá. Finalmente, no método main loop (), roteamos essas seleções de modo para diferentes funções de exibição.
O código de suavização do microfone é originalmente da Adafruit - eu o simplifiquei para as nossas necessidades e adicionei um trigger quando um ruído mais alto do que a média é ouvido.
Etapa 10: modos de relâmpago
Os ecrãs luminosos combinam três “tipos” diferentes de raios para alcançar algo suficientemente realista ou, pelo menos, agradável aos olhos. O primeiro tipo é crack (), onde cada LED é brevemente ligado entre 10-100ms. O segundo tipo é rolling () - onde cada LED tem 10% de chance de ativação, e o loop inteiro é repetido de 2 a 10 vezes, com um atraso de 5 a 100ms entre cada ciclo. O terceiro tipo é thunderburst (), que seleciona duas seções diferentes da faixa, cada uma entre 10 a 20 LEDs, pisca brevemente essas seções de 3 a 6 vezes. Examine esses métodos detalhadamente para ver como os LEDs individuais são ativados - a roda de cores HSV é usada por toda parte (então o branco é H = 0, S = 0, V = 255). Eu o encorajaria a ajustar ou escrever novos visores de raios, e então compartilhá-los nos comentários se você fizer um que você goste.
Cada vez que um raio é acionado ou o loop é executado, a nuvem escolhe aleatoriamente entre os três tipos de raios. Finalmente, um método reset () desliga todas as luzes, caso contrário, elas “lembrarão” de seu estado anterior.
Perguntas ou problemas - por favor entrar em contato nos comentários e eu farei o meu melhor para ajudar. Se você tem uma conta do Github, fique à vontade para enviar bugs ou problemas para o rastreador de problemas. Se você fez alguma modificação ou escreveu algumas novas funções de iluminação, por favor, compartilhe um link para o seu código no Gist ou no Pastebin.