Interaktiv Led chiroq - Tensegrity tuzilishi + Arduino: 5 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

Bu qism harakatga javob beruvchi chiroqdir. Minimal zo'riqishdagi haykal sifatida yaratilgan chiroq butun konstruktsiyaning yo'nalishi va harakatiga javoban ranglarning konfiguratsiyasini o'zgartiradi, boshqacha qilib aytganda, chiroq ma'lum rang, yorqinlik va yorug'lik rejimiga o'tadi.

Ikosaedr aylangach (o'z o'qi ustida), u virtual sferik rang tanlagichdan qiymat tanlaydi. Bu rang tanlagich ko'rinmaydi, lekin ranglarni sozlash real vaqtda amalga oshiriladi. Shunday qilib, siz har bir rang kosmosda qayerda joylashganligini aniqlay olasiz, shu bilan birga siz buyum bilan o'ynaysiz.

Ikosaedral shakli 20 ta yuz tekisligini ta'minlaydi va kuchlanishning tuzilishi unga 6 ta qo'shimcha nuqta beradi. Bu chiroq tekis yuzaga yotganda jami 26 ta rangni beradi. Chiroqni havoda aylantirganda bu raqam ortadi.

Tizim uch o'qli akselerometrga ulangan Pro Trinket tomonidan boshqariladi. Yorug'lik RGBW LED chiziqlar bilan ta'minlangan bo'lib, ular rang va oq yorqinlik qiymatini alohida boshqarishi mumkin. Butun sxema, shu jumladan mikroprosessor, datchiklar va yoritish tizimi 5V da ishlaydi. Tizimni yoqish uchun 10A gacha bo'lgan manba kerak.

Chiroqda ishlatiladigan asosiy elementlarning ro'yxati quyidagilar:

- Adafruit Pro Trinket - 5V

- Adafruit LIS3DH uch o'qli akselerometr

- Adafruit NeoPixel Digital RGBW LED tasmasi - Oq PCB 60 LED/m

- 5V 10A kommutatsion quvvat manbai

Bu harakatga sezgir chiroq uzoqroq bo'lgan shaxsiy loyihaning birinchi versiyasi yoki prototipi. Bu prototip qayta ishlangan materiallardan qilingan. Dizayn va qurilish jarayonlarida men muvaffaqiyat va xatolardan saboq oldim. Shuni yodda tutgan holda, endi men aqlli tuzilishga va mustahkam dasturiy ta'minotga ega bo'lgan keyingi versiya ustida ishlayapman.

LACUNA LAB hamjamiyatiga loyihani ishlab chiqish davomida ko'rsatgan yordami, g'oyalari va takliflari uchun minnatdorchilik bildirmoqchiman.

Siz mening ishimni kuzatishingiz mumkin: action-io / tumblraction-script / github

1 -qadam: Fikr

Bu loyiha men bir muddat boshimda o'ynagan bir nechta g'oyalarim natijasidir.

Men boshlaganimdan beri kontseptsiya o'zgardi, dastlabki loyiha rivojlandi va haqiqiy shaklga ega bo'ldi.

Dastlabki yondashuv o'zaro ta'sir vositasi sifatida geometrik shakllarga qiziqish edi. Dizayni tufayli, bu chiroqning ko'p qirrali yuzlari kirish usuli bo'lib xizmat qiladi.

Birinchi g'oya ikosaedrni harakatga keltirish uchun dinamik tizimdan foydalanish edi. Buni interaktiv dastur yoki ijtimoiy tarmoq foydalanuvchilari boshqarishi mumkin edi.

Boshqa imkoniyat - bu ichki marmar yoki sharni turli tugmachalarga yoki datchiklarga bosish va shu tariqa buyum harakatlanayotganda tasodifiy kirishni yaratish.

Tensegrity tuzilishi keyinchalik sodir bo'ldi.

Bu qurilish usuli meni hayratga soldi: strukturaning qismlari bir -birini muvozanatlashi. Bu vizual jihatdan juda yoqimli. Butun struktura o'z -o'zidan muvozanatli; qismlar bir -biriga to'g'ridan -to'g'ri tegmaydi. Bu bo'lakni yaratadigan barcha keskinliklar yig'indisi; bu ajoyib!

Dastlabki dizayn o'zgardi; loyiha oldinga siljiydi.

2 -qadam: Struktura

Yuqorida aytib o'tganimdek, bu birinchi model qayta ishlangan materiallardan yasalgan bo'lib, ularni tashlab yuborish kerak edi.

Yog'ochdan yasalgan taxtalarni men ko'chadan topilgan to'shakdan oldim. Oltin bezaklar eski chiroqning bir qismi edi va rezina bantlar uchun tiqinlar ofis kliplari.

Qanday bo'lmasin, strukturaning qurilishi juda oddiy va qadamlar har qanday taranglikdagi kabi.

Men taxtalar bilan qilgan ishim - ularni ikki guruhga birlashtirish. Oltin ajratgichlar bilan "sendvich" qilish, yorug'lik o'tadigan joyni qoldirish.

Loyihaning o'lchamlari butunlay o'zgaruvchan va siz qilmoqchi bo'lgan strukturaning hajmiga bog'liq bo'ladi. Loyihaning rasmidagi yog'och panjaralar uzunligi 38 sm va kengligi 38 mm. Plitalar orasidagi masofa 13 mm.

Yog'och taxtalar bir xil tarzda kesilgan, zımparalanib (eski bo'yoq qatlamini olib tashlash uchun) va keyin ikkala uchiga teshilgan.

Keyin men taxtalarni rustik qorong'i lak bilan bo'yadim. Parchalarni birlashtirish uchun men 5 mm va 5 mm bo'laklarga bo'linib, har tomondan tugun bilan kesilgan 5 mm tishli tayoqdan foydalanardim.

Kuchaytirgichlar qizil kauchuk bantlardir. Kauchukni panjaralarga mahkamlash uchun men kichik bir teshik ochdim, u orqali men tasmani o'tkazdim va keyin uni tiqin bilan mahkamladim. Bu taxtalarning erkin harakatlanishiga va strukturaning demontaj qilinishiga to'sqinlik qiladi.

3 -qadam: Elektronika va chiroqlar

Elektron komponentlarning konfiguratsiyasi bir xil kuchlanishni ushlab turish uchun mo'ljallangan, ham mantiq, ham tizim bo'ylab 5v yordamida.

Tizim uch o'qli akselerometrga ulangan Pro Trinket tomonidan boshqariladi. Yorug'lik RGBW LED chiziqlari bilan ta'minlangan bo'lib, ular ranglarni va oq yorqinlik qiymatlarini alohida boshqarishi mumkin. Butun sxema, shu jumladan mikroprosessor, datchiklar va yoritish tizimi 5V da ishlaydi. Tizimni yoqish uchun 10A gacha bo'lgan manba kerak.

Pro Trinket 5V Arduino UNO -da bir xil yadroli Atmega328P chipidan foydalanadi. Bundan tashqari, u deyarli bir xil pinlarga ega. Agar siz UNO loyihangizni miniatyuralangan bo'shliqlarga olib kelmoqchi bo'lsangiz, bu juda foydali.

LIS3DH-ko'p qirrali sensor, uni +-2g/4g/8g/16g formatida o'qish uchun qayta sozlash mumkin, shuningdek, Tap, Double-tap, orientatsiya va erkin tushishni aniqlash imkoniyatlari ham mavjud.

NeoPixel RGBW LED chizig'i rangning rangi va oq rangini alohida boshqarishi mumkin. Maxsus oq LED bilan siz oq rangga ega bo'lish uchun barcha ranglarni to'yingan qilishingizga hojat yo'q, bu sizni oq rangni yanada toza va yorqin qiladi va buning ustiga energiyani tejaydi.

Simlarni ulash va komponentlarni bir -biriga ulash uchun men kabel o'tkazishga qaror qildim va qisqichlar va ulagich korpuslari yordamida erkak va urg'ochi pinli rozetkalar yasashga qaror qildim.

Men bezakni akselerometrga uladim, SPI standart konfiguratsiyaga ega. Bu shuni anglatadiki, Vinni 5V quvvat manbaiga ulang. GNDni umumiy quvvat/ma'lumotlar maydoniga ulang. SCL (SCK) pinini raqamli #13 ga ulang. SDO pinini raqamli #12 ga ulang. SDA (SDI) pinini raqamli #11 ga ulang. Raqamli #10 raqamli CS pinini ulang.

Chiziq chizig'i faqat bitta pin bilan boshqariladi, u 6 -raqamga o'tadi va er va 5v to'g'ridan -to'g'ri quvvat manbai adapteriga o'tadi.

Sizga kerak bo'lishi mumkin bo'lgan barcha hujjatlar adafruit sahifasida batafsilroq va yaxshiroq tushuntiriladi.

Quvvat manbai bir vaqtning o'zida mikrokontroller va LED chizig'ini oziqlantiruvchi ayol shahar adapteriga ulangan. Bundan tashqari, "yoqish" vaqtida zanjirni beqaror oqimdan himoya qilish uchun kondansatör mavjud.

Chiroqda 6 ta yorug'lik chizig'i bor, lekin LED chiziqlar bitta uzun tasmada bo'ladi. LED tasmasi 30 sm uzunlikdagi bo'laklarga bo'linib (18 LED), so'ngra qolgan sxemaga modulli ulanish uchun erkak va urg'ochi 3 pin bilan payvandlangan.

Ushbu loyiha uchun men 5v - 10A quvvat manbasidan foydalanmoqdaman. Ledlar soniga qarab, siz tizimni oziqlantirish uchun zarur bo'lgan oqimni hisoblashingiz kerak bo'ladi.

Parchaning barcha hujjatlari davomida siz LEDda har bir LED uchun 80mA chizilganligini ko'rishingiz mumkin. Men jami 108 LEDni ishlataman.

4 -qadam: Kod

Ishlash sxemasi juda oddiy. Akselerometr x, y, z o'qi bo'yicha harakat haqida ma'lumot beradi. Yo'nalish asosida LEDlarning RGB qiymatlari yangilanadi.

Ish quyidagi bosqichlarga bo'linadi.

• Sensordan o'qing, faqat api -dan foydalaning.
• Trigonometriya yordamida "siljish va qadam" qiymatlarini aniqlang. Siz Mark Pedlining ushbu hujjatda ko'proq ma'lumotlarini topishingiz mumkin.
• HSL - RGB konvertatsiya qilish funktsiyasidan foydalanib, biz 0-360 RGB qiymatiga aylanamiz, rang o'lchami oq nurning intensivligini va ranglarning to'yinganligini tartibga solish uchun ishlatiladi. Rang tanlash sohasining qarama -qarshi yarim sharlari butunlay oq rangda.
• Har bir LED rangidagi ma'lumotlarni saqlaydigan chiroqlar buferini yangilang, bu ma'lumotga qarab, bufer tekshirgichi animatsiya yaratadi yoki qo'shimcha ranglar bilan javob beradi.
• Oxirida ranglarni ko'rsating va LEDlarni yangilang.

Dastlab, har qanday rangni tanlashingiz mumkin bo'lgan rang sohasini yaratish g'oyasi bor edi. Rangli g'ildirakni meridianga va qutbga qorong'i va och rangga qo'yish.

Biroq, bu fikr tezda bekor qilindi, chunki LEDlar har xil rgb LEDlarini o'chirib qo'yadi va har xil tovushlarni yaratadi, chunki quyuq ranglarni ko'rsatish uchun past qiymatlar berilganida, LEDlar juda yomon ishlaydi va siz ularning miltillashini ko'rasiz. Bu rang sferasining quyuq yarim sharini to'g'ri ishlamasligiga olib keladi.

Keyin men hozir tanlangan ohangga qo'shimcha ranglarni tayinlash g'oyasini o'ylayman.

Shunday qilib, bitta yarim sharda g'ildirakning monoxromatik rang qiymati 50% yorug'lik 90 ~ 100% to'yinganlikdan tanlanadi. Boshqa tomondan, xuddi shu rang pozitsiyasidan rang gradyani tanlanadi, lekin gradientning boshqa tomoniga qo'shimcha rang qo'shiladi.

Sensordan olingan ma'lumotlarni o'qish xom. Shovqin va chiroqning o'zi tebranishlarini yumshatish uchun filtr qo'llanilishi mumkin. Hozircha men uchun bu qiziqroq, chunki u ancha o'xshashroq ko'rinadi, har qanday teginishga javob beradi va to'liq barqarorlashishi uchun bir soniya kerak bo'ladi.

Men hali ham kod ustida ishlayapman va yangi xususiyatlarni qo'shyapman va animatsiyalarni optimallashtiryapman.

Siz mening github hisobimdagi kodning so'nggi versiyalarini tekshirishingiz mumkin.

5 -qadam: yig'ish

Oxirgi yig'ish juda oddiy. Ikki komponentli epoksi yopishtiruvchi LED tasmalarining silikon qopqog'ini panjaralarga yopishtiring va 6 qismni ketma -ket ulang.

Komponentlarni mahkamlab, akselerometrni va dastgohni yog'ochga mahkamlamoqchi bo'lgan joyni aniqlang. Pimlarning pastki qismini himoya qilish uchun men plastmassa ajratgichlardan foydalandim. Quvvat manbai adapteri ko'proq epoksi epoksi yopishtiruvchi bilan barlar oralig'iga to'g'ri o'rnatiladi. Chiroq aylanayotganda uning harakatlanishiga to'sqinlik qilish uchun mo'ljallangan.

Kuzatishlar va yaxshilanishlar

Loyihani ishlab chiqish jarayonida muammolarni hal qilish yo'llari haqida yangi g'oyalar paydo bo'ldi. Men, shuningdek, ba'zi dizayn kamchiliklari yoki yaxshilanishi mumkin bo'lgan qismlarni tushundim.

Men qilmoqchi bo'lgan keyingi qadam - bu mahsulot sifatini yaxshilash va pardozlash; asosan tarkibida. Men dizaynning bir qismi sifatida tensorlarni o'z ichiga olgan va tarkibiy qismlarni yashiradigan, yanada sodda tuzilmalar haqida ajoyib g'oyalar bilan keldim. Bu tuzilishga 3D printerlar va lazer kesgichlar kabi kuchliroq vositalar kerak bo'ladi.

Men hali ham strukturadagi simlarni yashirish yo'lini kutmoqdaman. Va yanada samarali energiya sarflashga harakat qiling; chiroq uzoq vaqt ishlaganda va yorug'likni o'zgartirmasa, xarajatlarni kamaytirish.

Maqolani o'qiganingiz va ishimga bo'lgan qiziqishingiz uchun tashakkur. Umid qilamanki, siz ham men kabi bu loyihadan saboq oldingiz.