Come costruire una lampada cloud con un suono lampo reattivo

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Qualche mese fa, un $3000 tuoni e fulmini la lampada dell'umore è diventata virale nella comunità dei produttori. Era una luce straordinariamente bella, ma il prezzo lo aveva lasciato fuori dalla portata di chiunque fosse intatto. Quello che faremo oggi non è esattamente lo stesso: stiamo realizzando qualcosa di più pratico, anziché un pezzo d'arte, ma sarà molto più bello e più personalizzabile.

Ho scelto di omettere gli altoparlanti supponendo che probabilmente hai già una buona coppia di altoparlanti nella tua stanza che preferiresti usare, e francamente mettere un altoparlante in una lampada è un po 'strano. Invece, aggiungerò un microfono che consentirà ai fulmini di reagire automaticamente ai rumori forti, sia da un vero temporale, sia da una colonna sonora riprodotta dal tuo PC o stereo.

Utilizzeremo anche una serie di LED Neopixel RGB completi (WS2812B), in modo da poter riprodurre colori diversi dal bianco e avere il controllo su ogni pixel.

avvertimento: l'alimentatore che ho usato in questo progetto ha terminali a vite che si collegano a un cavo CA attivo. Se non ti senti sicuro di cablare una spina, assicurati di acquistare un alimentatore completamente chiuso. Per lo meno, dovrai racchiudere l'alimentatore in un box di progetto sicuro.

Passaggio 0: Introduzione

Ecco un video dimostrativo del progetto finito. Finora ho implementato alcune modalità diverse, dai fulmini standard a una nuvola di acido trippy e una lampada dell'umore che sbiadisce il colore, che può essere scelta dal telecomando.

Il codice completo e le librerie necessarie sono disponibili per il download da questo repository Github.

Passaggio 1: ne avrai bisogno

• Filo WS2812B, in genere al prezzo di circa $ 50 per 5 metri. Non preoccuparti se hai un altro tipo di filo Neopixel, è quasi certamente supportato da FastLED interfaccia, ma il cablaggio potrebbe essere diverso (potrebbe essere necessaria una linea di sincronizzazione oltre al segnale, per esempio).
• 5 V, 10 A + alimentatore - Ho comprato alcune unità da 15 A per $ 11 ciascuna. Prendono un ingresso da 120-240 V CA e producono un'elevata uscita 5 V che sarà più sufficiente per alimentare tutti i nostri pixel a piena luminosità e Arduino.
• Cablaggio elettrico, spina e interruttore in linea
• Progetto allegato
• Due Arduinos. I cloni Funduino da $ 10 vanno bene. Il secondo è necessario per il controllo remoto, mentre il primo controlla la logica principale e i LED.
• Due resistori da 2,2k (o più ohm) ohm - il valore esatto non ha molta importanza, dovrebbero funzionare da circa 1,5k fino a 47k.
• breadboard
• TSOP4838 Ricevitore IR
• Telecomando IR - Ho acquistato in blocco per circa $ 2 ciascuno, ma qualsiasi telecomando dovrebbe funzionare con modifiche al codice.
• Modulo microfono di grandi dimensioni
• Rottami di legno MDF da cui tagliare la base e un puzzle.
• Materiale di imballaggio in polistirene / inserti in scatola.
• Imbottitura di cuscini in cotone polipropilene. Ho tratto più che abbastanza da alcuni vecchi orribili cuscini. Se questa non è un'opzione, dovresti essere in grado di acquistare qualcosa di nuovo per circa $ 10 o utilizzare un batuffolo di cotone ancora più economico. Ho provato con entrambi: il cotone idrofilo aveva bisogno di più lavoro per stuzzicarlo e non era così soffice, ma in un pizzico, funzionerà.
• Catena e ganci per appendere il cloud - dovrebbero contenere più di 5 kg.
• Pistola per colla con impostazione a bassa temperatura
• Spruzza la colla: è più facile attaccare il ripieno sulla nuvola con questo, ma potrebbe funzionare anche una pistola per colla.

Il costo totale è di circa $ 100 non compresi gli strumenti, ma la maggior parte di questo l'ho scappato da casa. Tutti i componenti elettronici sono comunemente disponibili; il microfono può essere trovato in un kit sensore o acquistato singolarmente.

Passaggio 2: tagliare la base

Ritaglia una base ruvida da un pezzo di MDF con un puzzle: la forma esatta dipende ovviamente da te, ma per qualche ragione una nuvola ha la forma di un fagiolo nella mia mente. In questo appenderemo alcuni ganci per appenderli, ma altrimenti fornirà solo una solida base su cui costruire. L'area centrale sarà riservata all'elettronica, all'alimentatore e alla consegna della catena, quindi assicurati di avere abbastanza spazio per posizionare almeno la custodia del progetto con alcuni ganci che la circondano.

Passaggio 3: strato su polistirolo

Questo è il passo più difficile e creativo, ma stiamo davvero solo creando qualcosa di solido e po-sorta a forma di nuvola per incollare la striscia LED su. Incolla grossi pezzi di polistirolo sulla base (e sotto di essa), usando un'impostazione a basso calore sulla pistola per colla. Se non hai un'impostazione bassa, spegni la pistola termica e lasciala raffreddare un po 'prima di provare a incollare. Se la temperatura è troppo elevata, ti scioglierai semplicemente attraverso il materiale di imballaggio.

Assicurati che ogni pezzo sia solido prima di incollare il successivo, ed è meglio attaccare più che non abbastanza.

Ancora una volta, ricorda di lasciare una cavità abbastanza grande all'interno della nuvola per adattarsi all'elettronica, alla catena e ai ganci.

Passaggio 4: scolpisci una forma di nuvola 3D

Usa un coltello da intaglio per riordinare la nuvola arrotondando gli angoli e tagliando via il materiale non necessario, fino a ottenere una forma di nuvola 3D ruvida. Non importa quanto sia difficile dato che in seguito copriremo tutto nel ripieno: puoi facilmente nascondere gli errori.

Passaggio 5: correggere i ganci, riordinare

Infine, fissa tre o quattro ganci sulla base MDF, dall'interno di ogni angolo della cavità della nuvola. Dovrai praticare un piccolo foro pilota poiché è difficile avvitare direttamente l'MDF.

Ho anche dato a tutto un semplice strato di vernice spray bianca per garantire una base cromatica uniforme, ma non sono sicuro che fosse effettivamente necessario.

Passaggio 6: incollare strisce LED

Prima di iniziare ad applicare la colla ai LED, inizia da una nuova striscia o conta quanti LED hai in totale: dovrai capire quanti ne hai usati in seguito nella fase di programmazione. Taglia un piccolo foro sul lato della nuvola e colpisci i fili che formano l'inizio della striscia LED nella cavità della nuvola. Fai molta attenzione a partire dall'estremità corretta: le strisce LED sono sensibili alla direzione, quindi assicurati che le frecce del segnale puntino lontano dalla cavità.

Lavorando lentamente, attaccare i pixel LED alla base di polistirolo in un modello circolare, prima di tirare la striscia verso il basso per coprire la parte inferiore. Ancora una volta: non è necessario essere perfetti qui, perché una volta che abbiamo diffuso tutto e soffocato con il ripieno, tutto sembra comunque sorprendente.

Ho usato un totale di 85 LED, o poco più di 2,5 m, avendo circondato due volte il corpo principale e usato una singola stringa di LED sul lato inferiore.

Step 7: Schema elettrico

Il cablaggio è complesso, ma facilmente suddiviso in sezioni.

Innanzitutto, collegare e fissare l'alimentatore, preferibilmente in un caso di progetto separato. Non ho intenzione di insegnarti sulla sicurezza dei cavi CA attivi, quindi suppongo che tu possa gestire questa parte e hai una linea 5V e GND da essa.

IMPORTANTE: durante la programmazione e il test di Arduino, i 5 V dell'alimentatore devono rimanere isolati da Arduino (il I GND sono tutti collegati, però): dovrebbe alimentare solo la striscia LED, mentre l'Arduino utilizza i 5 V forniti USB. Al termine della programmazione, l'USB dovrebbe essere disconnesso e non fornirà più 5 V all'Arduino - a questo punto, è necessario collegare il 5V dalla propria alimentazione alla guida 5V sul lato sinistro del basetta.

Inizia collegando la terra e i pin 5V di ciascun Arduino alle guide laterali sinistra della breadboard. Condivideranno la stessa fonte di alimentazione, che sia l'alimentatore esterno che abbiamo o USB collegato a uno di essi.

Successivamente, completa la sezione di cablaggio I2C: questo è ciò che consente ai nostri due Arduinos di comunicare. Prendi i pin A4 di entrambi gli Arduinos su una singola fila sulla breadboard, quindi collega un resistore da 2,2k da quella fila alla guida a 5V. Ripetere l'operazione per A5, collegandoli su una riga separata, con un'altra resistenza 2.2k di nuovo a 5V.

Collega il ricevitore IR successivo: controlla la configurazione del pin se hai un altro modello, ma sostanzialmente il pin del segnale dovrebbe andare su D11 su un Arduino. Carica il thundercloud_ir_receiver.ino schizzo di questo Arduino (tutto il codice qui), quindi scollegare l'USB poiché non ne abbiamo più bisogno.

Sull'altro Arduino, collega il Data In pin di segnale dall'inizio della striscia LED a D6. Il GND dei tuoi LED dovrebbe essere comune a tutti gli Arduinos, ma a questo punto il 5V arriverà direttamente dall'alimentatore.

Anche su questo Arduino, collega il modulo microfono in A0. Carica l'altro thundercloud.ino schizzo e mantieni collegato l'USB per ora mentre esegui il debug. Inizia cambiando il NUM_LEDS variabile appropriatamente.

Passaggio 8: colla sull'imbottitura

Come ultimo passo, incolla il tuo ripieno. Non esiste una tecnica particolare qui: basta spruzzare la nuvola con uno strato di colla e afferrare una manciata di ripieno. Tuttavia, è più facile lavorare con il ripieno se lo hai già preso in giro per aumentare la superficie.

Se hai usato lo stesso telecomando di me, il pulsante STROBE lo mette in modalità cloud reattiva al suono; FLASH è la modalità colore trippy, e FADE è la lampada dell'umore del colore a dissolvenza lenta.

Passaggio 9: spiegazione del codice

Perché due Arduinos? Sia la programmazione del ricevitore a infrarossi che la libreria di driver pixel WS2818B sono molto sensibili al timing: se il timing è ritardato, il segnale IR è danneggiato. Dando ad ogni circuito il proprio microcontrollore e permettendo loro di parlare tramite il protocollo I2C, possiamo garantire che il tempismo sia perfetto su ciascuno. Potresti anche trovare moduli IR separati con il loro microcontrollore incorporato, ma la mia ricerca ha scoperto che in realtà costano più di un semplice clone Arduino e LED IR. Il thundercloud_ir_receiever non dovrebbe richiedere spiegazioni, anche se potresti voler prima leggere le basi di I2C.

Sul controller temporalesca principale, definiamo diverse modalità operative, come ON (gli effetti di fulmini non sono sonori attivato), CLOUD (solo il fulmine è attivato dal suono), ACID (la nuvola mostra colori trippy) o semplice colore singolo modalità. Per definire una nuova modalità, aggiungi a enum per prima cosa, quindi apri la console e trova un pulsante del telecomando su cui mapparlo: ogni stampante remota dovrebbe stampare una riga di debug. Nel receiveEvent () metodo, mappiamo i tasti premuti su una modalità, quindi aggiungi un'istruzione switch aggiuntiva lì. Finalmente, nel complesso ciclo continuo() metodo instradiamo quelle selezioni di modalità a diverse funzioni di visualizzazione.

Il codice di attenuazione del microfono è originariamente da Adafruit - L'ho semplificato per le nostre esigenze e ho aggiunto un trigger quando si sente un rumore più forte della media.

Passaggio 10: modalità Lightning

I display dei fulmini combinano tre diversi "tipi" di fulmini per ottenere qualcosa di sufficientemente realistico, o almeno piacevole per gli occhi. Il primo tipo è crepa(), in cui ogni LED viene brevemente acceso per 10-100 ms. Il secondo tipo è rotolamento () - dove ogni LED ha una probabilità del 10% di attivarsi e l'intero loop viene ripetuto 2-10 volte, con un ritardo di 5-100 ms tra ciascun ciclo. Il terzo tipo è thunderburst (), che seleziona due diverse sezioni della striscia, ciascuna tra 10-20 LED, fa lampeggiare brevemente queste sezioni da 3-6 volte. Esamina dettagliatamente questi metodi per vedere come vengono attivati ​​i singoli LED: la ruota dei colori HSV viene utilizzata dappertutto (quindi il bianco è H = 0, S = 0, V = 255). Ti incoraggio a modificare o scrivere nuovi display fulmini, quindi condividerli nei commenti se ne crei uno che ti piace.

Ogni volta che viene attivato il lampo o viene eseguito il ciclo, la nuvola sceglie casualmente tra i tre tipi di lampo. Infine, a Ripristina() il metodo spegne tutte le luci, altrimenti "ricordano" il loro stato precedente.

Domande o problemi: ti preghiamo di contattarci nei commenti e farò del mio meglio per aiutarti. Se hai un account Github, sentiti libero di pubblicare bug o problemi su rilevatore di problemi anziché. Se hai apportato modifiche o hai scritto alcune nuove funzioni di illuminazione, ti preghiamo di condividere un link al tuo codice su nocciolo o pastebin.