Ugnies, muzikos ir šviesų sinchronizavimas: 10 žingsnių (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Visi žinome, kad elektronika naudojama daugeliui svarbių užduočių ligoninėse, mokyklose, gamyklose. Kodėl nepasilinksminus kartu su jais.

Šioje instrukcijoje aš padarysiu ugnies ir šviesos (Led) pliūpsnius, kurie reaguoja į muziką, kad muzika taptų šiek tiek linksmesnė.

Mes naudosime izopropilo alkoholį kaip pagrindinę dezinfekavimo priemonės sudedamąją dalį, kuri labai greitai išgaruoja ir nepalieka tokio stipraus kvapo, palyginti su kitais degalais, o ore po minutės ar dviejų nebelieka likučių.

Servo įtaisas išpurškia buteliuką, pripildytą izopropilo, kad sprogtų ugnis/liepsna, kurią sukelia injekcinis švirkštas, iš kurio išeina butano srautas.

1 žingsnis: reikalingos medžiagos

Surinkite keletą servo, „LED“juostų ir kitos elektronikos, kad pradėtumėte naudoti šią konstrukciją, kad būtų tikslūs visi reikalingi komponentai

1. MG995 180 laipsnių servo* 8

2. „Arduino Nano“*1

3, Stm32

4. Purškimo buteliai *4

5. Medienos juostelės

6. Apvali/ stačiakampė fanera

7. Metaliniai strypai palaikymui

8. Akvariumo vamzdžiai

9. Duonos lenta

10. PCA9685 servo tvarkyklė

11. Perf lenta

12. Vyrų ir vyrų antraštės

13. Duonos lentos maitinimo šaltinis

14. 5 amperų maitinimo šaltinis 5-12 voltų

15. Injekcinis švirkštas

16. IRFZ44N Mosfet *3

17. Žvejybos siūlas

18. DRV8825

19. NEMA 17 žingsninis variklis

2 žingsnis: Servo

Sutikime, kad servo yra pagrindinė projekto sudedamoji dalis, nes ji sukelia šaudymą ar ugnies pliūpsnius. Norėdami naudoti „MG995 Servo“Prijungimas prie „arduino“apskritai veikia, galite rasti daugybę nuorodų, kaip valdyti servo naudojant „arduino“. Be servo, naudosime PCA9685 servo tvarkyklę, kad valdymas būtų lengvesnis, greitesnis ir efektyvesnis.

Kadangi du „Servo“įjungia vieną butelį, abu juos vienu metu valdyti naudojant tą patį valdymo/pwm (impulsų pločio moduliacijos) signalą yra efektyvesnis, todėl kyla problema, kad abu sukasi pagal laikrodžio rodyklę arba prieš laikrodžio rodyklę tuo pačiu metu. Taigi, norėdami tai įveikti, turime pakeisti visas dešinės pusės servo sistemas.

Tai galima padaryti atidarius servo ir apverčiant laidus, vedančius prie jo variklio, ir potenciometro kraštutinius kairiuosius ir dešiniuosius laidus. Tai apgauna servo sistemą, kad ji judėtų pagal laikrodžio rodyklę, kad gautų signalą prieš laikrodžio rodyklę, ir atvirkščiai.

Dabar tiek tam tikro buteliuko servo sistema sukasi pagal laikrodžio rodyklę, o kita - prieš laikrodžio rodyklę, kad per stiprią žvejybos liniją paspaustų purškimo buteliuko gaiduką.

3 žingsnis: „Servo“montavimas

Po sėkmingo modifikavimo „Servo“(4 iš 8) dabar reikia sumontuoti. Man buvo lengva išpjauti skyles su gręžimo mašina, pritvirtinta diskinio pjūklo grąžtu. Servo kraštas yra apie 2 cm, todėl efektyviausia jį pjaustyti diskinio pjūklo grąžtu. Įsitikinkite, kad tarp kiekvienos servo yra 8–10 cm tarpas, kad buteliuką būtų lengva įsukti, paleisti ir uždėti. Dabar, išpjovus skyles, man atrodė, kad geriausia servo viršutinę dalį klijuoti geru klijų pistoletu ir įstumti servo kraštą į supjaustytą kraštą. Šis pjovimo ir montavimo procesas yra šiek tiek priklausomas/ bandymas ir klaida.

Geltonasis popierius pažymi vietas, kuriose reikia išpjauti skylę, kad įstumtų servo kraštus. Išgręžtą visumą galima padaryti lygesnę įprastu mažu grąžtu.

4 žingsnis: atlikite „Perf Board“servo skydą

Padarius šį servo skydą, elektros instaliacija ir maitinimas tampa daug lengvesni ir lengviau pašalinami.

Paimkite aštuonis 3 antgalių kaiščių rinkinius ir lituokite juos ant mažos perforatoriaus lentelės, kad tarp jų būtų vienodas atstumas. Sutrumpinkite įtampą ir įžeminkite per laidus ar mažus metalinius kaiščius visoms aštuonioms servo. Sutrumpinkite 2-2-2-2 PWM kaiščių rinkinius taip, kad pirmosios 2 servo dalys gautų tą patį PWM signalą, kitos dvi ir pan.

Taip pat labai svarbu padaryti šią plokštę, nes nors „PCA9685 Servo“tvarkyklė suteikia puikų IO, kad prijungtų servo, tvarkyklė yra apribota iki 5 V ir tariamai turi dabartinius apribojimus. Norėdami tai įveikti, šis plokščių skydas/PCB yra labai geras pasirinkimas. Taip pat kita priežastis yra ta, kad šiame projekte veikiantys servo įrenginiai veikia maksimalia įtampa, kad būtų didesnis sukimo momentas ir švarus purškimo buteliuko spaudimas, todėl mes suteiksime 8 V per šį laikiną „Servo Shield“. Taip pat pridėkite / prijunkite antgalio laidą prie pirmojo servo rinkinio ir pan., Kad vėliau galėtumėte jį prijungti prie tvarkyklės.

5 žingsnis: butano liepsna

Norint uždegti izopropilą, priešais buteliuką reikia nedidelės liepsnos. Bandžiau eksperimentuoti su nichromu, kad suaktyvintų alkoholį, bet, deja, jis neveikia ir net jei taip buvo, buvo problemų, su kuriomis susidūriau. Tęsdami butano idėją, mums reikia keturių mažų švirkštų ir akvariumo vamzdžių. Prijunkite visus keturis prie vieno vamzdžio per specialius adapterius / vamzdžių jungiamąsias detales. Kairioji dalis dabar laiko butaną taip, kad dujos tekėtų į švirkštus. Norėdami tai padaryti, aš padariau medinę dėžę/ korpusą, kad žingsninis variklis su srieginiu varžtu/ strypu galėtų stumti prieš butaną ir išlaikyti dujas.

Iškirpkite du faneros lakštus, kurių dydis yra maždaug 1,25 karto didesnis už butano skardinės dydį, o toliau pateikta papildoma mediena skirta žingsninio variklio ir strypo, kuris atsirems į skardinę, dydžiui. Paimkite dvi mažas faneros, maždaug butano skardinės skersmens, ir gręžkite/ prikalkite jas taip, kad butanas galėtų tvirtai tilpti tarp anksčiau paimtų faneros lakštų. Dabar, skardinės apačioje, man pasirodė geriausia pasiimti butano pagrindo dydžio kvadratinį/ stačiakampį faneros gabalėlį. Gręžkite visą centrą ir sandariklį /silikoną - veržlę, kad per ją eitų srieginis strypas. Įstumkite butano skardinę į agregatą ir uždėkite akrilo viršutinę dalį, taip pat išgręžtą visą centrą, kad butano skardinės antgalis praeitų / palieskite. Įstumkite švirkštą ar kažką panašaus į viršutinę akrilo dalį, kad jei skardinė prispaustų prie jo, dujos išeitų iš švirkšto. Prijunkite jį prie keturių vamzdžių, einančių prie keturių skirtingų švirkštų, esančių prieš butelius. Apatinėje korpuso dalyje naudokite varžtus, kurie praeina per spyruokles, ir prijunkite jį prie medžio mazgo, kad jei varžtas būtų priveržtas žingsniu, korpusas eitų link žingsnio ir palengvintų butano skardinės presavimą.

Čia surinkta butano skardinė.

Dabar mes turime iškelti vamzdžius per fanerą, kurioje yra servo, tiesiog išgręžkite akvariumo vamzdžių spindulio dydžio skyles, kad jos būtų tvarkingai iškeltos ir prijungtos švirkštai. Taip pat priveržkite žvejybos liniją nuo servo iki butelio ir iki kito servo taip, kad, kai servo įjungiamas, butelis būtų paspaustas. Purškimo buteliuko presavimo dalyje galite nupjauti nedideles giraites, kad meškerė kartais neslystų.

6 žingsnis: šviesos

Kad bet koks projektas būtų vizualiai patrauklus, patrauklios lemputės yra esminė dalis, paimkite „RGB Led's“juosteles ir nupjaukite 4 juostas iš 9 „Led“, kurios apvynioja butelius su izopropilu, kad būtų pasiektas norimas efektas. Sujunkite juos serijomis ir išveskite galutinius laidus. Turėsite raudoną, žalią ir mėlyną spalvas ir teigiamą rezultatą. Jie įjungiami, jei teigiamam laidui tiekiate 12 V įtampą ir įžeminate norimą spalvą. Įžeminimas Dvi spalvos vienu metu suteikia skirtingą spalvą, kurią galima nurodyti bet kurioje interneto spalvų diagramoje.

Jų įjungimas ir išjungimas naudojant „Arduino“/ STM32 tampa sudėtingas, nes „Arduino“/ STM32 mikrovaldiklis negali įjungti ir išjungti 12 voltų. Taigi čia naudosime 3 IRFZ44N „Mosfet“, kad įjungtume ir išjungtume muziką atitinkančius „Led“. Paimkite „Mosfet“ir prijunkite vidurinį gnybtą iki atitinkamos spalvos, o kraštutinė dešinė - į žemę, o kairysis - prie mikrovaldiklio. Pakartokite tai ir kitoms dviem spalvoms.

Vieną kartą išbandyti juos naudojant paprastą arduino mirksėjimo eskizą visada yra gera idėja, tiesiog pakeiskite mirksėjimo eskizo PIN kodą į tą, kurį prijungėte prie „mosfet“.

Klijuokite RGB lemputes apskrito pavidalo, laikydami purškimo buteliuką kaip įtrauką. Aš siūlau sandariai apvynioti butelį ir karštai priklijuoti prie medžio pagrindo/faneros. Tai taip pat padaro vietą, kad buteliai nejudėtų ir nenukristų, kai siūlas paspaudžia butelį.

7 žingsnis: Elektronika ir laidai

Elektros instaliacija yra gana paprasta, aš taip pat pridėjau schemą žemiau, kad galėtumėte susipažinti. Iš esmės PWM laidai iš „Servo Driver“yra pritvirtinti prie 8 servo variklių, iš kurių 4 yra atvirkštiniai. Aš naudoju arduino ir STM32 kaip mikrovaldiklį. Arduino skirtas purškimui valdyti, o STM32 - žibintams. Aš naudoju STM32, kad tam tikros muzikos spalvų atvaizdavimas būtų geresnis, nes STM32 turi geresnes specifikacijas ir gali atlikti geresnes keturias transformacijas, todėl gaunama geresnė šviesa. „Arduino“naudojimas taip pat nesukeltų problemų, tačiau gali atrodyti šiek tiek blogai, palyginti su naudojant „stm32“, kuris gali atlikti geresnius skaičiavimus.

8 žingsnis: kodas

Kaip ir bet kuri projekto dalis su mikrovaldikliu, kodas yra svarbiausia dalis. Žemiau pateikiamas šio projekto kodas. Nedvejodami pataisykite arba atlikite pakeitimus pagal savo poreikius. Kodą atitinkantys PIN kodai yra nurodyti pačiame kode.

Purškimo „kodas“iš esmės yra „Arduino“, užprogramuotas kompiuterio, kad suaktyvintų purškimą, kai kažkas įvedamas „Arduino“serijos monitoriuje, turime derinius iš „a“- „p“, kur „a“suaktyvina vieną purškimą/ „Burst of Fire“ir „o“suaktyvina visus keturis purškimo butelius, „p“yra 500 sekundžių vėlavimas. Pliūpsnius galima valdyti duodant eilutę šių simbolių nuosekliame monitoriuje (nuolat).

Kitas kodas skirtas „Led“perjungimui naudojant STM32. Jis atlieka Furjė transformacijas, kad reaguotų į tam tikrą muziką ir sukurtų numatytą gražų spalvų keitimo efektą.

Paskutinis kodas skirtas butano žingsniniam varikliui, kuris naudoja „DRV 8825 Stepper“variklį, kad atsuktų varžtą, kuris stumia aukštyn prieš skardinę, kad įjungtų dujas. Nors jūs taip pat galite rankiniu būdu pasukti varžtą / jungtį ir stumti skardinę prieš viršutinį akrilą, kuris suaktyvina / atveria dujas prie švirkštų, esančių prieš butelius.

9 žingsnis: sėkmė

Mūsų projektas pagaliau baigtas.

Pridedamas vaizdo įrašas, kuriame demonstruojamas jo demonstravimas:)

10 žingsnis: patarimai, gudrybės ir pasiūlymai

Atsargiai: kadangi šiame projekte pagrindinis gaisras yra tikroji ugnis, o kartu ir butanas, būkite atsargūs. Izopropilo alkoholis taip pat yra pavojinga cheminė medžiaga, todėl jo reikia imtis atsargiai.

1. Nors šis projektas reaguoja į ugnį, jis nėra visiškai automatizuotas, nes žmogus turi įvesti serijinį monitorių, kad iš tikrųjų sukeltų liepsną. Tai galima lengvai patobulinti naudojant python/ bet kurį algoritmą, kuris gali suplanuoti visą dainą nuo įvesties „a“iki „p“ir pateikti ją „Arduino“, kad ji būtų automatizuota.

2. Prie buteliuko, kuriame yra izopropilo, pridėkite Kaptono šilumos juostą, kad išvengtumėte buteliuko dangtelių įkaitimo/ butelio purškimo.

3. Tam tikro tipo saugos jutiklį galima pridėti prie visos konstrukcijos, pvz., HC-SR04 arba artumo jutiklio, kad būtų sustabdytas dujų srautas ir purškimo procesas, kai žmogus stovi šalia projekto ir yra pavojinga sukelti liepsną.

4. Naudojamas maitinimo šaltinis Galima sumažinti naudojant „Buck“arba „Boost“keitiklius, kad būtų 8 V (5A) („Servo“), 23–40 V („Stepper“varikliui), 5 V („Arduino“ir „Stm32“) ir 12 V (Šviesoms).

5. Aš nepateikiau žingsninio variklio ar DRV8825 schemų, nes tai gana paprasta tvarkyklė, varanti variklį, ir daugybė išteklių internete, kuriuos galima prijungti prie žingsninio žingsnio ir mikrovaldiklio. Nors aš pateikiau atitinkamą kodą. Naudojau du mygtukus, kad valdyčiau žingsninio variklio sukimąsi pagal laikrodžio rodyklę ir prieš laikrodžio rodyklę taip, kad paspaudus mygtuką pagal laikrodžio rodyklę, stumiamas varžtas prie skardinės, o mygtukas prieš laikrodžio rodyklę - sumažina skardinę korpuse taip, kad dujos yra sumažintas/ nutrauktas.

6. Užtikrinkite tinkamą maitinimo šaltinio įžeminimą, kad išvengtumėte nepageidaujamų išėjimų ir žagsėjimų. Taip pat galite suprojektuoti PCB, kad būtų lengviau sumontuoti mikrovaldiklius ir elektroniką.

7. Šis projektas taip pat gali būti naudojamas kaip dezinfekavimo priemonės dozatorius, taip pat buteliuose yra izopropilo, kuris gali suteikti pakankamai higienos.

8. Ugnį iš tikrųjų turi uždegti žiebtuvėlis, kad to išvengtume, mes galime naudoti nichromo vielą, kad apšvietimo procesas būtų dar paprastesnis ir valdomas kompiuteris/ mikrovaldiklis.