Interactive Led Lamp - Structure ng Tensegrity + Arduino: 5 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Ang piraso na ito ay isang lampara na tumutugon sa paggalaw. Dinisenyo bilang isang maliit na sculpture ng tensegrity, binago ng lampara ang pagsasaayos ng mga kulay nito bilang tugon sa oryentasyon at paggalaw ng buong istraktura. Sa madaling salita, depende sa oryentasyon nito, ang lampara ay lumiliko sa isang tiyak na kulay, ningning at light mode.

Kapag umiikot ang icosahedron (sa kanyang sariling axis), pipili ito ng isang halaga mula sa isang virtual spherical color picker. Ang tagapili ng kulay na ito ay hindi nakikita, ngunit ang mga pagsasaayos ng kulay ay nangyayari sa real time. Kaya, maaari mong malaman kung saan nakaposisyon ang bawat kulay sa kalawakan, habang nilalaro mo ang piraso.

Ang hugis ng icosahedral ay nagbibigay ng 20 mga eroplano sa mukha at binibigyan ito ng istraktura ng tensegrity ng 6 na karagdagang mga paninindigan. Nagbibigay ito ng kabuuang 26 posibleng mga kulay kapag ang lampara ay nakasalalay sa isang patag na ibabaw. Tataas ang bilang na ito kapag binuksan mo ang lampara sa hangin.

Ang system ay kinokontrol ng isang Pro Trinket na konektado sa isang tatlong axis accelerometer. Ang ilaw ay ibinibigay ng RGBW LED strips, na makokontrol ang kulay at puting halaga ng ningning nang paisa-isa. Ang buong circuit, kabilang ang microprocessor, sensor at lighting system ay gumagana sa 5v. Upang mapalakas ang system, kailangan ng isang mapagkukunan hanggang sa 10A.

Ang isang listahan ng mga pangunahing elemento na ginamit sa lampara ay ang mga sumusunod:

- Adafruit Pro Trinket - 5V

- Adafruit LIS3DH Triple-Axis Accelerometer

- Adafruit NeoPixel Digital RGBW LED Strip - White PCB 60 LED / m

- 5V 10A paglipat ng supply ng kuryente

Ang lampara na tumutugon sa kilusan na ito ay ang unang bersyon o prototype ng isang mas mahabang personal na proyekto. Ang prototype na ito ay ginawa mula sa mga recycled na materyales. Sa buong proseso ng disenyo at konstruksyon, natutunan ko mula sa mga tagumpay at pagkakamali. Sa mga iniisip, ngayon ay nagtatrabaho ako sa susunod na bersyon na magkakaroon ng isang mas matalinong istraktura at matatag na software.

Nais kong pasalamatan ang pamayanan ng LACUNA LAB para sa kanilang tulong, ideya at mungkahi sa buong pagbuo ng proyekto.

maaari mong sundin ang aking trabaho sa: action-io / tumblraction-script / github

Hakbang 1: Ang Ideya

Ang proyektong ito ay ang resulta ng maraming mga ideya na pinaglaruan ko sa aking ulo nang matagal.

Mula nang magsimula ako, ang konsepto ay nagbago, ang paunang proyekto ay umunlad at nagkaroon ng aktwal na anyo.

Ang paunang diskarte ay isang interes sa mga geometric na hugis bilang paraan ng pakikipag-ugnay. Dahil sa disenyo nito, ang maraming polygonal na mukha ng lampara na ito ay nagsisilbing paraan ng pag-input.

Ang unang ideya ay ang paggamit ng isang pabago-bagong sistema upang pilitin ang icosahedron na lumipat. Maaaring kontrolado ito ng isang interactive na application, o mga gumagamit ng social media.

Ang isa pang posibilidad ay magkaroon ng panloob na marmol o bola pindutin ang iba't ibang mga pindutan o sensor at sa gayon ay makabuo ng mga random na input habang ang piraso ay lumipat.

Ang istraktura ng tensegrity ay nangyari sa paglaon.

Ang pamamaraan sa konstruksyon na ito ay nabighani sa akin: ang paraan kung saan ang mga bahagi ng istraktura ay nagpapanatili ng balanse sa bawat isa. Ito ay napaka kaaya-aya sa paningin. Ang buong istraktura ay balanseng sarili; ang mga piraso ay hindi direktang magkadikit. Ito ang kabuuan ng lahat ng mga tensyon na lumilikha ng piraso; kamangha-mangha ito!

Tulad ng paunang disenyo ay nagbago; ang proyekto ay sumusulong.

Hakbang 2: Ang Istraktura

Tulad ng nabanggit ko dati, ang unang modelo na ito ay gawa sa mga recycled na materyal na sinadya na itapon.

Ang mga board na kahoy na kinuha ko mula sa isang slatted bed na nakita ko sa kalye. Ang mga ginintuang trims ay bahagi ng braso ng isang lumang lampara at ang mga stoppers para sa mga goma ay mga clip ng opisina.

Gayunpaman, ang pagtatayo ng istraktura ay medyo simple at ang mga hakbang ay pareho sa anumang tensegriry.

Ang ginawa ko sa mga board ay upang pagsamahin sila, sa mga pangkat ng dalawa. Ang paggawa ng isang "sandwich" na may mga gintong spacer, na nag-iiwan ng isang puwang kung saan ang mga ilaw ay lumiwanag.

Ang mga sukat ng proyekto ay ganap na variable at depende sa laki ng istraktura na nais mong gawin. Ang mga kahoy na bar mula sa mga larawan ng proyektong ito ay 38cm ang haba at 38mm ang lapad. Ang paghihiwalay sa pagitan ng mga board ay 13mm.

Ang mga kahoy na board ay pinutol na magkapareho, na-sanded (upang alisin ang lumang layer ng pintura) at pagkatapos ay butas sa magkabilang dulo.

Susunod, nilagyan ko ng mantsa ang mga board na may simpleng maitim na barnis. Upang sumali sa mga piraso gumamit ako ng 5mm na sinulid na tungkod, gupitin sa mga seksyon ng 5cm at 5mm na may isang buhol sa bawat panig.

Ang mga tensioners ay pulang goma. Upang ikabit ang goma sa mga bar, gumawa ako ng isang maliit na butas kung saan naipasa ko ang banda at pagkatapos ay na-trap ito ng isang stopper. Pinipigilan nito ang mga board mula sa malayang paggalaw at ang istraktura upang matanggal ang paggalaw.

Hakbang 3: Elektronikong at Mga Ilaw

Ang pagsasaayos ng mga elektronikong sangkap ay dinisenyo upang mapanatili ang parehong boltahe, parehong lohika at pagpapakain sa buong system na gumagamit ng 5v.

Ang system ay kinokontrol ng isang Pro Trinket na konektado sa isang tatlong axis accelerometer. Ang ilaw ay ibinibigay ng RGBW LED strips, na makokontrol ang mga kulay at puting mga halaga ng ningning nang paisa-isa. Ang buong circuit, kabilang ang microprocessor, sensor at lighting system ay gumagana sa 5v. Upang mapalakas ang system, kailangan ng isang mapagkukunan hanggang sa 10A.

Ang Pro Trinket 5V ay gumagamit ng Atmega328P chip, na kung saan ay ang parehong pangunahing chip sa Arduino UNO. Mayroon din itong halos parehong mga pin. Ito ay talagang kapaki-pakinabang kapag nais mong dalhin ang iyong proyekto sa UNO sa pinaliit na mga puwang.

Ang LIS3DH ay isang maraming nalalaman sensor, maaari itong mai-configure muli upang mabasa sa + -2g / 4g / 8g / 16g at nagdudulot din ng Tap, Double-tap, orientation at libreng fall detection.

Maaaring pamahalaan ng NeoPixel RGBW LED Strip ang kulay na kulay at magkakahiwalay na puting intensidad. Gamit ang isang nakatuong puting LED, hindi mo kailangan ng ´ upang mababad ang lahat ng mga kulay upang magkaroon ng isang puting ilaw, ginagawa ka nitong puti na mas dalisay at maliwanag at sa tuktok nito nakakatipid ito ng enerhiya.

Para sa mga kable at upang ikonekta ang mga sangkap nang sama-sama nagpasya akong pumasa sa cable at lumikha ng mga socket na may mga lalaki at babae na pin gamit ang mga crimps at mga koneksyon ng bahay.

Ikinonekta ko ang trinket sa accelerometer itapon ang SPI sa default na pagsasaayos. Nangangahulugan ito na ikonekta ang Vin sa supply ng kuryente ng 5V. Ikonekta ang GND sa karaniwang lakas / data ground. Ikonekta ang pin ng SCL (SCK) sa Digital # 13. Ikonekta ang pin ng SDO sa Digital # 12. Ikonekta ang pin ng SDA (SDI) sa Digital # 11. Ikonekta ang CS pin Digital # 10.

Ang led strip ay kinokontrol ng isang pin lamang, pupunta ito sa # 6 at ang lupa at 5v ay direktang papunta sa adapter ng power supply.

Lahat ng dokumentasyon na maaaring kailanganin mo ay mahahanap mo, mas detalyado at mas mahusay na naipaliwanag sa pahina ng adafruit.

Ang suplay ng kuryente ay konektado sa isang babaeng DC adapter na sabay na pinapakain ang microcontroller at ang LED strip. Gayundin mayroon itong isang kapasitor upang protektahan ang circuit mula sa hindi matatag na kasalukuyang sa "switch on" sandali.

Ang lampara ay may 6 na light bar, ngunit ang mga LED strip ay dumating sa isang solong mahabang banda. Ang LED band ay pinutol sa mga seksyon ng 30cm (18 LEDS) at pagkatapos ay hinang sa lalaki at babae na 3 pin upang kumonekta sa natitirang circuit ng modular.

Para sa proyektong ito gumagamit ako ng isang 5v - 10A power supply. Ngunit depende sa bilang ng mga leds na kailangan mo kakailanganin mong kalkulahin ang kasalukuyang kinakailangan upang mapakain ang system.

Sa buong dokumentasyon ng piraso, maaari mong makita na ang LED ay may 80mA na iginuhit bawat LED. Gumagamit ako ng 108 LEDs sa kabuuan.

Hakbang 4: Ang Code

Gumagana ang pamamaraan ay medyo simple. Ang isang accelerometer ay nagbibigay ng impormasyon ng paggalaw sa axis ng x, y, z. Batay sa oryentasyon, ang mga halaga ng RGB ng mga LED ay na-update.

Ang gawain ay pinaghiwalay sa mga sumusunod na yugto.

• Gumawa ng isang pagbabasa mula sa sensor. Gumamit lamang ng api.
• Sa pamamagitan ng trigonometry, lutasin ang mga halaga ng "roll and pitch". Maaari kang makahanap ng mas maraming impormasyon sa dokumentong ito ni Mark Pedley.
• Kunin ang katumbas na kulay, na may kaugnayan sa mga halaga ng pag-ikot. Para sa na lumiliko tayo sa 0-360 RGB na halaga gamit ang isang HSL - RGB conversion function. Ang halaga ng pitch ay ginagamit sa iba't ibang mga kaliskis upang makontrol ang tindi ng puting ilaw at saturation ng kulay. Ang kabaligtaran ng hemispheres ng color picker sphere ay ganap na puti.
• I-update ang buffer ng mga ilaw na nag-iimbak ng impormasyon ng mga indibidwal na kulay ng LED. Depende sa impormasyong ito, ang buffer controller ay lilikha ng isang animasyon o tutugon sa mga pantulong na kulay.
• Panghuli ipakita ang mga kulay at i-refresh ang mga LED.

Sa una, ang ideya ay upang lumikha ng isang kulay ng globo kung saan maaari kang pumili ng anumang kulay. Ang paglalagay ng kulay ng gulong sa meridian at poleward ang madilim at light tone.

Ngunit mabilis na natapon ang ideya. Sapagkat ang mga LED ay lumilikha ng iba't ibang mga tono, naka-off at mabilis na naiilawan ang bawat rgb LED, kapag binigyan ng mababang halaga upang kumatawan sa mga madilim na kulay, ang mga LED ay nagbibigay ng isang napakahirap na pagganap at makikita mo kung paano sila nagsimulang mag-flashing. Ginagawa nitong ang madilim na hemisphere ng kulay ng globo ay hindi maaaring gumana nang maayos.

Pagkatapos ay nakaisip ako ng ideya na magtalaga ng mga pantulong na kulay sa kasalukuyang napiling tono.

Kaya, ang isang hemisphere ay pumili ng isang kulay na kulay ng isang gulong mula sa 50% na pag-iilaw 90 ~ 100% saturation. Samantala ang kabilang panig, pumili ng isang gradient ng kulay mula sa parehong posisyon ng kulay ngunit nagdaragdag, sa kabilang panig ng gradient, ang pantulong na kulay nito.

Ang pagbabasa ng data mula sa sensor ay hilaw. Maaaring mailapat ang isang filter upang makinis ang ingay at ang mga panginginig ng ilawan mismo. Para sa sandaling ito, nahanap ko itong kawili-wili dahil mukhang mas magkatulad ito, tumutugon sa anumang ugnayan at tumatagal ng isang segundo upang ganap na tumatag.

Gumagawa pa rin ako sa code at pagdaragdag ng mga bagong tampok at pag-optimize ng mga animasyon.

Maaari mong suriin ang pinakabagong mga bersyon ng code sa aking github account.

Hakbang 5: Pagbabalot

Ang pangwakas na pagpupulong ay medyo simple. Pahiran ang silicon cover ng mga LED strips na may dalawang Component Epoxy Adhesive sa mga bar at ikonekta ang 6 na bahagi sa serye ng isa sa likod ng isa pa.

Ayusin ang isang punto kung saan nais mong i-angkla ang mga sangkap at i-tornilyo ang accelerometer at ang pro trinket sa kahoy. Gumamit ako ng isang plastic spacer upang maprotektahan ang ilalim ng mga pin. Ang power adapter ay maayos na naayos sa pagitan ng espasyo ng mga bar na may higit pang epoxy epoxy adhesive. Dinisenyo upang magkasya at pinipigilan itong gumalaw kapag umiikot ang lampara.

Mga pagmamasid at pagpapabuti

Sa buong pag-unlad ng proyekto ay lumitaw ang mga bagong ideya tungkol sa mga paraan upang malutas ang mga problema. Napagtanto ko rin ang ilang mga bahid sa disenyo o mga bahagi na maaaring mapabuti.

Ang susunod na hakbang na nais kong gawin, ay isang pagpapabuti sa kalidad ng produkto at ang pagtatapos; karamihan sa istraktura. Dumating ako ng magagandang ideya tungkol sa mas mahusay na mga istraktura kahit na mas simple, na nagsasama ng mga tensyon bilang bahagi ng disenyo at itinatago ang mga bahagi. Mangangailangan ang istrakturang ito ng mas malalakas na tool tulad ng 3D printer at laser cutter.

Mayroon pa akong nakabinbing paraan upang maitago ang mga kable kasama ang istraktura. At magtrabaho sa isang mas mahusay na pagkonsumo ng enerhiya; upang mabawasan ang paggastos kapag ang lampara ay gumagana nang mahaba at hindi binabago ang ilaw.

Salamat sa pagbabasa ng artikulo at ang iyong interes sa aking trabaho. Inaasahan kong natutunan mo mula sa proyektong ito tulad ng ginawa ko.