Arduino bilan interaktiv lazer varaq generatori: 11 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Lazer yordamida ajoyib vizual effektlarni yaratish mumkin. Ushbu loyihada men interaktiv va musiqa ijro etadigan lazer displeyining yangi turini qurdim. Qurilma ikkita lazerni aylantirib, girdobga o'xshash ikkita yorug'lik varag'i hosil qiladi. Men qurilmaga masofani o'lchash datchiklarini qo'shdim, shunda qo'lingizni ularga qarab harakat qilib, lazer varaqlarini boshqarish mumkin edi. Odam sensorlar bilan o'zaro aloqada bo'lganida, qurilma MIDI chiqishi orqali ham musiqa ijro etadi. U lazerli arfa, lazer girdoblari va POV displeylaridan g'oyalarni o'z ichiga oladi.

Asbob Arduino Mega yordamida boshqariladi, u ultratovushli datchiklarni qabul qiladi va hosil bo'lgan lazer varaqining turini va musiqani chiqaradi. Aylanadigan lazerlarning ko'p darajadagi erkinligi tufayli, turli xil lazer varaqlarini yaratish mumkin.

Men Sent -Luisdagi Dodo Flok nomli yangi san'at/texnologiya guruhi bilan loyihada oldindan fikr almashdim. Emre Sarbek, shuningdek, qurilma yaqinidagi harakatni aniqlash uchun ishlatiladigan datchiklar ustida dastlabki sinovlarni o'tkazdi.

Agar siz lazer varaqli qurilma yasasangiz, lazer va aylanadigan disklar xavfsiz ishlashini unutmang.

2020 yilgi yangilanish: Men lazer yordamida yaratilgan sirt giperboloid ekanligini tushundim.

1 -qadam: ta'minot ro'yxati

Materiallar

Lazerlar -

Cho'tkasi bo'lmagan motor -

Elektron tezlikni boshqaruvchi -

Servo motorlar -

Transistorlar

Kontrplak

Pleksiglas

Ultrasonik sensorlar

Yopish -

Oq LEDlar -

Buk konvertorlari

Tel o'tkazgich

MIDI ulagichi

Potentsiometr va tugmalar -

Uskuna - https://www.amazon.com/gp/product/B01J7IUBG8/ref=o…https://www.amazon.com/gp/product/B06WLMQZ5N/ref=o…https://www.amazon. com/gp/product/B06XQMBDMX/ref = o…

Rezistorlar

JST ulagich kabellari -

AC quvvat kaliti

12V quvvat manbai -

Yog'och elim

Super elim

Yog'och vintlardek

USB uzatma kabeli -

Asboblar:

Lehimlash temir

Tel kesgichlar

Jig ko'rdi

Dumaloq arra

Mikrometr

Quvvat matkapi

2 -qadam: Umumiy nuqtai va sxematik

Lazer nurlari yaxshi yig'ilgan (ya'ni tor) yorug'lik nurini yaratadi, shuning uchun yorug'lik varag'ini ishlab chiqarishning bir usuli - nurni qandaydir tezlikda harakatlantirish. Masalan, silindrsimon yorug 'varaqni yaratish uchun siz o'qni ko'rsatayotgan tomonga parallel ravishda lazerni aylantirasiz. Lazerni tez siljitish uchun siz cho'tkasi bo'lmagan shahar motoriga ulangan yog'och taxtaga lazer ulashingiz mumkin. Faqat shu bilan siz silindrsimon lazer girdoblarini yaratishingiz mumkin!

Boshqa lazerli girdobli loyihalar buni aylanma tizmasiga oynaga yo'naltirilgan statsionar lazer yordamida burilgan oynani o'rnatish orqali amalga oshiradi. Bu lazer qatlamli konus hosil qiladi. Biroq, bu dizayn bilan barcha lazer varaqlari bitta kelib chiqishdan paydo bo'ladi. Agar lazerlar men yasagan dizayndagi kabi o'qdan tashqarida joylashgan bo'lsa, siz videoda ko'rsatilgan qum soati shakli kabi yaqinlashuvchi lazer varaqlarini yaratishingiz mumkin.

Agar siz yorug'lik varaqlarining dinamik va interaktiv bo'lishini xohlasangiz nima bo'ladi? Buni amalga oshirish uchun men ikkita lazerni servolarga, so'ngra servolarni yog'och taxtaga mahkamladim. Endi servo dvigatelning aylanish o'qiga nisbatan lazer burchagini sozlashi mumkin. Ikki xil servoda ikkita lazer o'rnatilganida, siz qurilma yordamida ikki xil yorug'lik varag'ini yaratishingiz mumkin.

Dvigatelning tezligini nazorat qilish uchun men potentsiometrni Arduino -ga uladim, u potenometrning kirishini oladi va elektr tezlikni boshqaruvchisiga (ESC) signal chiqaradi. Keyin ESC potentsiometr qarshiligiga qarab dvigatelning tezligini boshqaradi (to'g'ri nom, ha).

Lazerning yoqish/o'chirish holati ularni to'yinganlikda ishlaydigan tranzistor emitentiga ulash orqali boshqariladi (ya'ni, elektr kalit sifatida ishlaydi). Lazer orqali tokni boshqaruvchi tranzistor bazasiga nazorat signali yuboriladi. Bu erda arduino bilan tranzistorli yukni boshqarish manbasi:

Servo pozitsiyasi Arduino bilan ham boshqariladi. Taxta aylanayotganda, yorug'lik varag'i servo holatini o'zgartirish orqali boshqarilishi mumkin. Hech qanday foydalanuvchi kiritmasdan, bu sehrli yorug'lik varaqlarini yaratishi mumkin. Qurilmaning chetiga joylashtirilgan ultratovushli datchiklar ham bor, ular odam qo'lini yorug'lik varaqlariga yaqin qo'yishini aniqlash uchun ishlatiladi. Keyinchalik bu kiritish lazerlarni yangi yorug'lik varaqlarini yaratish yoki MIDI signalini yaratish uchun ishlatiladi. MIDI uyasi MIDI signalini MIDI o'ynaydigan qurilmaga uzatish uchun ulangan.

3 -qadam: Arduino yordamida cho'tkasi bo'lmagan motorni boshqarish

Vorteksga o'xshash yorug'lik varaqlarini yaratish uchun siz lazer nurini burishingiz kerak. Buni amalga oshirish uchun men cho'tkasi bo'lmagan shahar motorini ishlatishga qaror qildim. Men bildimki, bu turdagi dvigatellar samolyotlar va dronlar bilan juda mashhur, shuning uchun ulardan foydalanish juda oson bo'ladi deb o'yladim. Yo'l davomida men bir nechta qiyinchiliklarga duch keldim, lekin umuman olganda, dvigatel loyihada qanday ishlashidan mamnunman.

Birinchidan, dvigatelni o'rnatish kerak. Men dvigatelni ushlab turadigan va qurilmani ushlab turadigan taxtaga biriktiradigan qismni maxsus ishlab chiqdim. Dvigatel xavfsiz holatga kelgach, men motorni ESC ga uladim. O'qiganimga qaraganda, cho'tkasi bo'lmagan dvigatelni ishlatish juda qiyin. Dvigatelni aylantirish uchun men Arduino Mega -dan foydalandim. Dastlab men dvigatelni aylantira olmadim, chunki men faqat 5V yoki erga boshqaruv signalini uladim, boshlang'ich qiymatini to'g'ri o'rnatmasdan yoki ESCni sozlamasdan. Keyin men potentsiometr va servo dvigatelli Arduino qo'llanmasiga amal qildim va bu motorni aylantirib yubordi! O'quv qo'llanmasiga havola:

ESC simlari aslida cho'tkasi bo'lmagan dvigatelga har qanday tarzda ulanishi mumkin. Sizga bir nechta ayol banan ulagichlari kerak bo'ladi. ESCdagi qalinroq qizil va qora kabellar 12V kuchlanishli doimiy quvvat manbaiga, ESC boshqaruv ulagichidagi qora va oq kabellar esa mos ravishda Arduino -dagi erga va boshqaruv piniga ulangan. ESCni kalibrlashni o'rganish uchun ushbu videoni ko'ring:

4 -qadam: Lazer varaq shassisini qurish

Dvigatelni aylantirgandan so'ng, engil shassisni yig'ish vaqti keldi. Men kontrplakning bir qismini CNC mashinasi yordamida kesib tashladim, lekin siz jig arra ham ishlatishingiz mumkin. Kontrplak ultratovushli datchiklarni ushlab turadi va uning ichida pleksiglas bo'lagiga mos keladigan teshik bor. Pleksiglas yog'ochga epoksi yordamida biriktirilishi kerak. Slip-halqaning o'tishi uchun teshiklar ochiladi.

Keyin cho'tkasi bo'lmagan motorni ushlab turish uchun yana bir dumaloq kontrplak varag'i kesiladi. Ushbu yog'och varaqda teshiklar burg'ulash qilinadi, shunda simlar keyinchalik qurilishda o'tishi mumkin. Dvigatel biriktirgichi va burg'ulash teshiklari o'rnatilgandan so'ng, kontrplakning ikkita varag'i taxminan 15 sm uzunlikdagi kesilgan 1x3 taxtalar va metall qavslar bilan biriktiriladi. Suratda siz pleksiglas dvigatel va lazer ustida qanday joylashganini ko'rishingiz mumkin.

5 -qadam: Lazer va servo dvigatelni yig'ish

O'zgaruvchan yorug'lik varaqlari aylanish o'qiga nisbatan harakatlanadigan lazerlar yordamida yaratiladi. Men lazerni servoga bog'laydigan va servoni aylanadigan taxtaga bog'laydigan moslamani ishlab chiqdim va 3d chop etdim. Birinchidan, servoni ikkita M2 vint yordamida servo o'rnatishga ulang. Keyin, M2 somunini lazer moslamasiga siljiting va lazerni joyida ushlab turish uchun vintni mahkamlang. Lazerni servoga ulashdan oldin, servo markazlashtirilgan ish holatiga qaytarilganligiga ishonch hosil qilishingiz kerak. Servo qo'llanmasidan foydalanib, servoni 90 darajaga yo'naltiring. Keyin lazerni vint yordamida rasmda ko'rsatilgandek o'rnating. Bundan tashqari, lazer tasodifan siljib ketmasligini ta'minlash uchun elim bilan yopishtirish kerak edi.

Taxminan 3 sm x 20 sm o'lchamdagi taxtani yaratish uchun men lazer kesgichdan foydalandim. Yorug'lik varag'ining maksimal o'lchami yog'och taxta hajmiga bog'liq bo'ladi. Keyin taxtaning o'rtasida cho'tkasi bo'lmagan motor miliga to'g'ri keladigan teshik ochildi.

Keyinchalik men lazer-servo moslamasini taxtaga yopishtirdim, shunda lazerlar markazlashtirilgan edi. Plankadagi barcha komponentlar taxtaning aylanish o'qiga nisbatan muvozanatli ekanligiga ishonch hosil qiling. JST lehimlovchi ulagichlari lazer va servo kabellarga ulanadi, shunda ular keyingi bosqichda siljishga ulanadi.

Nihoyat, taxtani biriktirilgan lazer-servo moslamalari bilan cho'tkasi bo'lmagan motorga kir yuvish mashinasi va yong'oq bilan mahkamlang. Bu vaqtda, cho'tkasi bo'lmagan dvigatelni sinab ko'ring va taxta aylanishi mumkinligiga ishonch hosil qiling. Dvigatelni juda tez haydashdan yoki qo'lingizni taxtaning aylanish yo'liga qo'yishdan ehtiyot bo'ling.

6 -qadam: Naychani o'rnatish

Elektron aylanayotganda simlarning chalkashib ketishini qanday oldini olish mumkin? Buning bir usuli - batareyani quvvat manbai sifatida ishlatish va uni yig'ish moslamasiga ulash. Yana bir usul - cho'pni ishlatish! Agar ilgari sling haqida eshitmagan bo'lsangiz yoki ishlatmagan bo'lsangiz, uning qanday ishlashini ko'rsatadigan ajoyib videoni ko'ring.

Birinchidan, JST ulagichlarining boshqa uchlarini siljishga ulang. Siz simlarning juda uzun bo'lishini xohlamaysiz, chunki taxta aylanayotganda ular biror narsaga tushib qolishi mumkin. Men cho'tkasi bo'lmagan dvigatel ustidagi pleksiglasga vintlardek teshiklarni burab qo'ydim. Burg'ilashda pleksiglas yorilib ketmasligiga ehtiyot bo'ling. Bundan tashqari, aniqroq teshiklarni olish uchun lazer kesgichdan foydalanishingiz mumkin. Slaydni biriktirgandan so'ng, ulagichlarni ulang.

Bu vaqtda siz lazer plitalari generatori yordamida dastlabki sinovlarni o'tkazish uchun sirg'ali simlarni Arduino pinlariga ulashingiz mumkin.

7 -qadam: Elektronni lehimlash

Men barcha elektronikalarni ulash uchun prototip taxtasini kesib tashladim. Men 12V quvvat manbaidan foydalanganim uchun ikkita dc-DC konvertoridan foydalanishim kerak: 5V lazer, servo, potansiyometr va MIDI raz'em uchun, va 9V Arduino uchun. Hammasi diagrammada ko'rsatilgandek, lehim yoki sim bilan o'ralgan holda ulangan. Keyin karta 3D bosilgan qismga PCD -ni o'chirish yordamida ulandi.

8 -qadam: Elektron qutini qurish

Barcha elektronika yog'och qutiga joylashtirilgan. Men qutining yon tomonlari uchun 1x3 yog'ochni kesib oldim va bir tomondan katta teshikni kesib oldim, shunda boshqaruv panelidagi simlar o'tishi mumkin edi. Yonlari yog'och, yog'och elim va vintlarning kichik bloklari yordamida ulangan. Yelim quriganidan so'ng, qutidagi barcha kamchiliklarni tekislash uchun qutining yon tomonlarini silliqladim. Keyin qutining old, orqa va pastki qismlari uchun ingichka yog'ochni kesib oldim. Pastki tomonga mixlangan, old va orqa qutiga yopishtirilgan. Nihoyat, men qutining old panelidagi komponentlarning o'lchamlarini o'lchadim va kesib oldim: quvvat kabeli uyasi, usb uyasi, MIDI uyasi va potansiyometr.

9 -qadam: Elektronni qutiga o'rnatish

Men quvvat manbaini vintlar yordamida qutiga, Arduino -ni maxsus ishlab chiqilgan o'rnatish moslamasini va 7 -bosqichda yaratilgan elektron kartani uladim. Potansiyometr va MIDI ulagichi avval simga o'ralgan sim yordamida elektron kartaga ulangan, so'ngra old panel. AC ulagichi quvvat manbaiga ulangan, va quvvat manbai doimiy chiqishi Buck konvertorlarining kirishiga va cho'tkasi bo'lmagan motorga ulangan kabellarga ulangan. Dvigatel, servo va lazer simlari kontrplakning teshigidan elektron qutiga tushadi. Ultrasonik sensorlar bilan ishlashdan oldin, men hamma narsani to'g'ri simlanganligiga ishonch hosil qilish uchun komponentlarni alohida -alohida sinab ko'rdim.

Men dastlab AC quvvat ulagichini sotib oldim, lekin uning erishi haqida juda yomon sharhlarni o'qidim, shuning uchun old panelda noto'g'ri o'lchamdagi teshiklar bor edi. Shuning uchun, men kesilgan teshiklarning o'lchamiga mos keladigan, bir nechta uyalar uchun adapterlarni ishlab chiqdim va 3d chop etdim.

10 -qadam: Ultrasonik sensorlarni o'rnatish va ulash

Bu vaqtda lazerlar, servolar, cho'tkasi bo'lmagan vosita va MIDI raz'emlari Arduino -ga ulangan va ularni boshqarishi mumkin. Oxirgi uskuna - ultratovushli sensorlarni ulash. Men ultratovushli sensorni ishlab chiqdim va 3d chop etdim. Keyin men ultratovushli sensorlar moslamalarini yorug'lik plitasi generatorining yuqori kontrplak varagiga sim bilan uladim va teng ravishda biriktirdim. Tel o'tkazgich simlari kontrplak varag'idagi teshiklarni burish orqali elektron qutiga tushdi. Men simni o'rashni Arduino -dagi tegishli pinlarga uladim.

Ultrasonik sensorning ishlashidan biroz hafsalam pir bo'ldi. Ular 1 sm dan 30 sm gacha bo'lgan masofalarda juda yaxshi ishladilar, lekin masofani o'lchash bu diapazondan tashqarida juda shovqinli. Signalning shovqin nisbatini yaxshilash uchun men medianani yoki o'rtacha bir necha o'lchovlarni olishga harakat qildim. Biroq, signal hali ham etarli darajada ishonchli emas edi, shuning uchun men nota yozish yoki lazer varag'ini 25 sm ga o'zgartirish uchun chegarani o'rnatdim.

11 -qadam: Dynamic Laser Vortex dasturlash

Barcha simlarni ulash va yig'ish tugagandan so'ng, nurli varaqni dasturlash vaqti keldi! Ko'p imkoniyatlar bor, lekin umumiy fikr ultratovushli sensorlarning kirishini qabul qilish va MIDI signallarini yuborish, lazer va servolarni boshqarishdir. Barcha dasturlarda taxtaning aylanishi potentsiometr tugmachasini burish orqali boshqariladi.

Sizga ikkita kutubxona kerak bo'ladi: NewPing va MIDI

To'liq Arduino kodi biriktirilgan.

2017 yilgi ixtiro tanlovida ikkinchi mukofot