Как построить облачную лампу со звуковой реактивной молнией

Несколько месяцев назад лампа грома и молнии настроения за 3000 долларов стала вирусной в сообществе производителей. Это был потрясающе красивый свет, но ценник оставил его вне досягаемости любого человека, сохранившего здравомыслие. То, что мы сделаем сегодня, не совсем то же самое — мы делаем что-то более практичное, а не художественное произведение, но это будет намного круче и более настраиваемым.

Я предпочел опустить громкоговорители, предполагая, что в вашей комнате, вероятно, уже есть хорошая пара громкоговорителей, которую вы бы предпочли использовать, и, честно говоря, вставлять громкоговоритель в лампу довольно странно. Вместо этого я добавлю микрофон, который позволит молнии автоматически реагировать на громкие шумы — будь то настоящая гроза или звуковая дорожка, воспроизводимая с вашего ПК или стереосистемы.

Мы также собираемся использовать целый ряд неопиксельных светодиодов RGB (WS2812B), чтобы мы могли воспроизводить цвета, отличные от белого, и иметь контроль над каждым пикселем.

Предупреждение: источник питания, который я использовал в этом проекте, имеет винтовые клеммы, которые подключаются к проводу переменного тока под напряжением. Если вы не уверены в правильности подключения вилки, убедитесь, что вы приобрели полностью закрытый блок питания. По крайней мере, вам нужно заключить блок питания в защищенную коробку проекта.

Шаг 0: Введение

Вот демонстрационное видео готового проекта. До сих пор я реализовал несколько различных режимов, от стандартной молнии до трипнокислого облака и лампы угасания цвета, которые можно выбрать с пульта дистанционного управления.

Полный код и необходимые библиотеки доступны для загрузки из этого репозитория Github.

Шаг 1: Вам понадобится

• WS2812B, как правило, по цене около 50 долларов за 5 метров. Не беспокойтесь, если у вас есть другой тип цепи Neopixel, она почти наверняка поддерживается интерфейсом FastLED, но ваша проводка может отличаться (например, вам может потребоваться линия синхронизации в дополнение к сигналу).
• 5В, 10А + блок питания — я купил около 15А блоков по 11 долларов каждый. Они потребляют 120-240 В переменного тока и выдают здоровенный выход 5 В, которого будет достаточно для питания всех наших пикселей на полной яркости и Arduino.
• Электрическая проводка, вилка и линейный выключатель
• Приложение проекта
• Два Ардуино. $ 10 клонов Funduino в порядке. Второй необходим для дистанционного управления, а первый управляет основной логикой и светодиодами.
• Два резистора по 2,2 кОм (или около того) Ом — точное значение не имеет большого значения, должно работать от 1,5 до 47 кОм.
• макетировать
• TSOP4838 ИК-приемник
• ИК-пульт — я купил оптом по 2 доллара за штуку, но любой пульт должен работать с модификациями кода.
• Большой микрофонный модуль
• Отрежьте древесину МДФ, чтобы вырезать основание, и лобзик.
• Полистирол упаковочный материал / коробочные вкладыши.
• Набивка из полипропиленовой ваты. Я вытащил более чем достаточно из нескольких ужасных старых подушек. Если это не вариант, вы сможете купить что-то новое примерно за 10 долларов или использовать даже более дешевую вату. Я попробовал с обоими — вата нуждалась в большем количестве работы, чтобы дразнить ее и не была пушистой, но в крайнем случае, это будет работать.
• Цепи и крючки для подвешивания облака — должны выдерживать более 5 кг.
• Клеевой пистолет с низкой температурой
• Распылить клей — с этим легче наклеить начинку на облако, но пистолет с клеем также может подойти.

Общая стоимость составляет около 100 долларов, не включая инструменты, но большую часть этого я искал со всего дома. Все компоненты электроники общедоступны; Микрофон можно найти в комплекте датчиков или купить отдельно.

Шаг 2: обрезать основание

Вырежьте грубую основу из куска лома МДФ с помощью лобзика — точная форма, очевидно, зависит от вас, но по какой-то причине у меня в голове образуется облако фасоли. Мы будем прикреплять к нему несколько крючков для подвешивания, но в остальном он просто создает прочную основу для дальнейшего развития. Центральная зона будет зарезервирована для электроники, блока питания и для передачи цепи, поэтому убедитесь, что у вас достаточно места, чтобы разместить по крайней мере ваш проектный корпус с несколькими крючками вокруг него.

Шаг 3: слой на полистироле

Это самый сложный и творческий шаг, но мы на самом деле просто создаем нечто твердое и своего рода облачкообразное, чтобы приклеить светодиодную ленту. Приклейте большие куски полистирольной упаковки к основанию (и под ним), используя низкую температуру на клеевом пистолете. Если у вас нет низких настроек, выключите тепловую пушку и дайте ей немного остыть, прежде чем пытаться клеить. Если температура слишком высокая, вы просто расплавитесь через упаковочный материал.

Прежде чем приклеивать следующий, убедитесь, что каждый кусок твердый, и лучше приклеить больше, чем недостаточно.

Опять же, не забудьте оставить в облаке достаточно большую полость, чтобы можно было разместить электронику, цепь и крючки.

Шаг 4: Вырезаем трехмерную форму облака

Используйте разделочный нож, чтобы убрать облако, закругляя углы и срезая ненужный материал, пока не получите грубую трехмерную форму облака. На самом деле не имеет значения, насколько это грубо, потому что позже мы рассмотрим все в начинке — вы можете легко скрыть ошибки.

Шаг 5: исправить крючки, привести в порядок

Наконец, прикрепите три или четыре крючка к основанию MDF изнутри каждого угла полости облака. Вам нужно будет просверлить маленькое пилотное отверстие, так как МДФ трудно ввернуть прямо.

Я также нанес все простым слоем белой аэрозольной краски, чтобы обеспечить однородную основу цвета, но я не уверен, что это действительно было необходимо.

Шаг 6: клей светодиодные ленты

Прежде чем вы начнете наносить клей на светодиоды, начните с новой полосы или посчитайте, сколько светодиодов у вас есть в общей сложности — вам нужно выяснить, сколько вы использовали позже на этапе программирования. Вырежьте небольшое отверстие в стороне вашего облака и протяните провода, которые составляют начало вашей светодиодной полосы в полость облака. Будьте очень осторожны, чтобы начать с правильного конца — светодиодные полосы чувствительны к направлению, поэтому убедитесь, что сигнальные стрелки направлены в сторону от полости.

Работая медленно, приклейте пиксели светодиодов к основанию из полистирола по кругу, прежде чем тянуть полоску вниз к основанию, чтобы закрыть нижнюю сторону. Опять же — вам не нужно быть идеальным здесь, потому что, как только мы разложили все и задушили это начинкой, все это выглядит довольно ошеломляющим в любом случае.

Я использовал в общей сложности 85 светодиодов, или чуть более 2,5 м, дважды обведя основной корпус, и использовал одну цепочку светодиодов на нижней стороне.

Шаг 7: Схема подключения

Проводка сложная, но легко разбивается на секции.

Во-первых, подключите и закрепите блок питания, желательно в отдельном случае проекта. Я не собираюсь читать вам лекции о безопасности проводов переменного тока под напряжением, поэтому я предполагаю, что вы справитесь с этой частью, и у вас есть линия 5 В и GND от нее.

ВАЖНЫЙ: при программировании и тестировании Arduino напряжение 5 В от вашего источника питания должно оставаться изолированным от Arduino (хотя все GND подключены) — оно должно питать только светодиодную ленту, в то время как Arduino использует 5 В, подаваемое через USB. Когда вы закончите программирование, USB должен быть отключен и больше не будет подавать 5 В на Arduino — в этот момент вы должны подключить 5 В от источника питания к шине 5 В на левой стороне макета.

Начните с подключения заземления и 5-контактных выводов от каждого Arduino к левым боковым направляющим макета. Они будут использовать один и тот же источник питания, будь то внешний блок питания, который у нас есть, или USB, подключенный к одному из них.

Затем завершите раздел проводки I2C — это то, что позволяет нашим двум Arduinos общаться. Возьмите контакты А4 обоих Arduinos в один ряд на макете, затем подключите резистор 2,2 кОм из этого ряда к шине 5V. Повторите эти действия для A5, подключив их в отдельном ряду, с другим резистором 2,2 кОм снова до 5 В.

Затем подключите ИК-приемник — проверьте конфигурацию контактов, если у вас есть другая модель, но в основном сигнальный контакт должен идти к D11 на одном Arduino. Загрузить thundercloud_ir_receiver.ino Сделайте набросок к этому Arduino (весь код здесь), затем отключите USB, так как он нам больше не нужен.

На другом Arduino подключите Данные в сигнальный штырь от начала вашей светодиодной ленты до D6. Заземление ваших светодиодов должно быть общим для всех Arduinos, но в этот момент напряжение 5 В будет поступать непосредственно от блока питания.

Также на этом Arduino подключите модуль микрофона к A0. Загрузить другой thundercloud.ino набросок и держите USB подключенным пока вы будете отлаживать. Начните с изменения NUM_LEDS переменная соответственно.

Шаг 8: клей на фарше

В качестве последнего шага приклейте на свою начинку. Здесь нет особой техники — просто распылите облако слоем клея и наберите горсть фарша. Работать с начинкой легче, если вы уже дразнили ее, чтобы увеличить площадь поверхности.

Если вы использовали тот же пульт, что и я, кнопка STROBE переводит его в режим звуковой реактивной облачности; FLASH — режим тройного цвета, а FADE — цветовая лампа медленного угасания.

Шаг 9: Объяснение кода

Почему два Arduinos? Как программирование инфракрасного приемника, так и библиотека драйвера пикселей WS2818B очень чувствительны к синхронизации — если задержка задерживается, ИК-сигнал искажается. Предоставляя каждому каналу собственный микроконтроллер и позволяя им общаться по протоколу I2C, мы можем обеспечить идеальную синхронизацию для каждого. Вы также можете найти отдельные ИК-модули со встроенным микроконтроллером, но мои исследования показали, что они стоят дороже, чем простой клон Arduino и ИК-светодиод. Thundercloud_ir_receiever не требует объяснения, хотя вы можете сначала прочитать основы I2C.

На основном контроллере грозового облака мы определяем различные режимы работы, такие как ВКЛ (эффекты молнии не активируются звуком), ОБЛАКА (молния активируется только звуком), КИСЛОТА (облако показывает триповые цвета) или простые одноцветные режимы. Чтобы определить новый режим, добавьте в перечисление Сначала откройте консоль и найдите кнопку дистанционного управления, чтобы сопоставить ее с каждым удаленным нажатием на строку отладки. в receiveEvent () метод, мы отображаем эти нажатия клавиш в режиме, поэтому добавьте туда дополнительный оператор switch. Наконец, в основном петля () метод, мы направляем эти выбор режима в различные функции дисплея.

Код сглаживания микрофона изначально был от Adafruit — я упростил его для наших нужд и добавил триггер, когда слышен шум громче среднего.

Шаг 10: Режимы молнии

Молния отображает три разных типа молнии, чтобы достичь чего-то достаточно реалистичного или, по крайней мере, приятного для глаз. Первый тип трещины (), где каждый светодиод кратковременно включен на 10-100 мс. Второй тип прокатки () — где каждый светодиод имеет 10% -ную вероятность активации, и весь цикл повторяется 2-10 раз с задержкой 5-100 мс между каждым циклом. Третий тип thunderburst (), который выбирает две разные секции полосы, каждая из которых состоит из 10-20 светодиодов, кратко мигает эти секции от 3-6 раз. Изучите эти методы подробно, чтобы увидеть, как активируются отдельные светодиоды — цветовое колесо HSV используется повсеместно (поэтому белый цвет — это H = 0, S = 0, V = 255). Я бы посоветовал вам настроить или написать новые молния, а затем поделиться ими в комментариях, если вы сделаете тот, который вам нравится.

Каждый раз, когда срабатывает молния или запускается петля, облако случайным образом выбирает три типа молнии. Наконец, сброс() Метод выключает все источники света, иначе они «запомнят» свое предыдущее состояние.

Вопросы или проблемы — пожалуйста, свяжитесь с нами в комментариях, и я сделаю все возможное, чтобы помочь. Если у вас есть учетная запись Github, вы можете отправлять сообщения об ошибках или проблемы в систему отслеживания проблем. Если вы внесли какие-либо изменения или написали некоторые новые функции освещения, поделитесь ссылкой на ваш код в Gist или Pastebin.