Arduino менен интерактивдүү лазер баракчасы: 11 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:39

Лазерлер укмуштуу визуалдык эффекттерди түзүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Бул долбоордо мен интерактивдүү жана музыканы ойнотуучу лазердик дисплейдин жаңы түрүн жасадым. Түзмөк эки лазерди айлантып, айланмага окшогон эки жарык баракты түзөт. Лазердик барактарды колуңузду аларга карай жылдырып иштетүү үчүн мен аралыкка сенсорлорду аппаратка коштум. Адам сенсорлор менен иштешкенде, түзмөк MIDI чыгаруу аркылуу музыканы да ойнойт. Бул лазердик арфа, лазердик айлампа жана POV дисплейлеринен идеяларды камтыйт.

Аспап Arduino Mega менен башкарылат, ал УЗИ сенсорлорунун кириштерин алат жана лазер баракчасынын түрүн жана музыканы чыгарат. Айналуучу лазерлердин көптөгөн эркиндиктеринен улам, көптөгөн лазердик барак үлгүлөрү түзүлүшү мүмкүн.

Мен Сент -Луистеги Додо Флок аттуу жаңы искусство/технология тобу менен долбоор боюнча алдын ала мээ чабуулун жасадым. Эмре Сарбек ошондой эле түзмөктүн жанындагы кыймылды аныктоо үчүн колдонулган сенсорлордо алгачкы сыноолорду өткөргөн.

Эгерде сиз лазердик баракты түзө турган болсоңуз, анда лазерди жана дисктерди айлантууда коопсуз болууну унутпаңыз.

2020 жаңыртуу: Мен лазерлер менен түзүлгөн бет гиперболоид экенин түшүндүм.

1 -кадам: Жеткирүү тизмеси

Материалдар

Лазерлер -

Чотсуз мотор -

Электрондук ылдамдыкты жөнгө салуучу -

Серво моторлору -

Транзисторлор

Фанера

Plexiglass

УЗИ сенсорлору

Слипинг -

Ак LED -

Бак которгучтар

Зым ороочу зым

MIDI туташтыргычы

Потенциометр жана баскычтар -

Аппараттык - 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…

Резисторлор

JST туташтыргыч кабели -

AC кубат которгуч

12В электр менен камсыздоо -

Жыгач клей

Супер клей

Жыгач бурамалары

USB узартуу кабели -

Куралдар:

Кандооч

Сым кескичтер

Jig көрдү

Циркулярдык араа

Микрометр

Power drill

2 -кадам: Обзор жана схема

Лазердик нур жакшы коллификацияланган (башкача айтканда тар) жарык нурун жаратат, андыктан жарык баракчасын чыгаруунун бир жолу - кандайдыр бир калыпта нурду тез жылдыруу. Мисалы, цилиндр түрүндөгү жарык баракты түзүү үчүн лазерди огу көрсөткөн багытка параллель айланта аласыз. Лазерди тез жылдыруу үчүн, щеткасыз DC моторуна бекитилген жыгач тактайга лазерди тиркей аласыз. Мунун жардамы менен сиз муздак цилиндрдик лазердик бурулуштарды түзө аласыз!

Башка лазердик айлампа долбоорлору муну күзгүгө багытталган стационардык лазер менен айлануу огуна кыйшык күзгү орнотуу аркылуу ишке ашырат. Бул лазердин конусун түзөт. Бирок, бул дизайн менен, бардык лазердик баракчалар бир келип чыгууда пайда болот. Эгерде лазерлер мен курган дизайндагыдай октон алыс жайгашкан болсо, анда видеодо көрсөтүлгөн кум саатынын формасы сыяктуу конвергенцияланган лазер барактарын түзө аласыз.

Бирок, эгер сиз жарык баракчалардын динамикалык жана интерактивдүү болушун кааласаңызчы? Муну ишке ашыруу үчүн мен эки лазерди сервоприёмдорго, анан жыгач тактайга серволорду бекиттим. Эми сервоприёмниктер мотордун айлануу огуна карата лазердин бурчун тууралай алышат. Эки башка серводо эки лазердин болушу менен, сиз аппарат менен эки башка жарык баракчасын түзө аласыз.

DC моторунун ылдамдыгын көзөмөлдөө үчүн мен потенциометрди Arduino менен туташтырдым, ал потенометрдин киришин алат жана электрдик ылдамдыкты жөндөгүчкө (ESC) сигнал чыгарат. ESC потенциометрдин каршылыгына жараша мотордун ылдамдыгын көзөмөлдөйт (ылайыктуу ат, ооба).

Лазердин күйгүзүү/өчүрүү абалы аларды каныккан режимде иштеген транзистордун эмитентине туташтыруу аркылуу башкарылат (б.а. электр которгуч катары иштейт). Лазер аркылуу токту башкаруучу транзистордун базасына башкаруу сигналы жөнөтүлөт. Бул жерде arduino менен транзистор менен жүктү көзөмөлдөө булагы:

Серво позициясы Arduino менен да көзөмөлдөнөт. Такта айланып баратканда, жарык баракты servo абалын өзгөртүү менен башкарууга болот. Колдонуучунун эч кандай салымы болбосо, бул өзү эле таң калтырган динамикалык жарык баракчаларды түзө алат. УЗИ сенсорлору дагы бар, алар адамдын колун жарык баракчаларына жакын коюп жатканын аныктоо үчүн колдонулат. Бул киргизүү лазерди жаңы жарык барактарды түзүү үчүн же MIDI сигналын түзүү үчүн колдонулат. MIDI уячасы MIDI сигналын MIDI ойнотуучу түзмөккө берүү үчүн туташкан.

3 -кадам: Arduino менен Brushless моторун көзөмөлдөө

Айланма сымал жарык баракчаларды түзүү үчүн лазер нурун айлантуу керек. Бул үчүн мен щеткасыз DC моторун колдонууну чечтим. Мен моторлордун бул түрлөрү учак жана дрондор менен абдан популярдуу экенин билдим, ошондуктан аны колдонуу абдан оңой деп ойлодум. Мен жолдо бир нече кыйынчылыктарга туш болдум, бирок жалпысынан мотордун долбоор үчүн кандай иштегенине кубанычтамын.

Биринчиден, мотор орнотулушу керек. Мен моторду кармап туруу үчүн бир бөлүгүн ойлоп таап, аны аппаратты кармап турган тактага бекиттим. Мотор коопсуз болгондон кийин мен моторду ESCке туташтырдым. Окугандарыма караганда, щеткасы жок моторду колдонуу чынында эле оор угулат. Моторду айлантуу үчүн мен Arduino Mega колдондум. Башында мен моторду айландыра алган жокмун, анткени жөн эле баштапкы маанини орнотпостон же ESCти калибрлебестен, башкаруу сигналын 5В же жерге туташтырып жаттым. Мен андан кийин потенциометр жана серво мотору бар Arduino үйрөтмөсүн аткардым жана мотор айланды! Бул жерде үйрөткүчкө шилтеме бар:

ESC зымдары чындыгында щеткасыз моторго кандай болбосун туташтырылышы мүмкүн. Сизге кээ бир ургаачы банан розеткалары керек болот. ESCтин калыңыраак кызыл жана кара кабелдери 12В туруктуу ток менен камсыздалат, ал эми ESCтин контролдук туташтыргычындагы ак жана кара кабелдер тийиштүү түрдө Arduinoдогу жерге жана башкаруу пинине туташкан. ESCти калибрлөөнү үйрөнүү үчүн бул видеону карап көрүңүз:

4 -кадам: Лазердик барактын шассисин куруу

Мотордун айлануусун алгандан кийин, жарык баракчасынын шассиин курууга убакыт келди. Мен фанеранын бир бөлүгүн CNC станогунун жардамы менен кесип алгам, бирок сиз да пилингди колдоно аласыз. Фанера УЗИ сенсорлорун кармайт жана анын ичине плексигласска ылайыктуу тешиги бар. Плексиглас жыгачка эпоксидин колдонуп тиркелиши керек. Слип-ринге туура келиши үчүн тешиктер тешилет.

Андан кийин щеткасыз моторду кармоо үчүн фанеранын дагы бир тегерек баракчасы кесилет. Жыгачтын бул баракчасында тешиктер тешилет, андыктан зымдар кийинчерээк курулушта өтүшү мүмкүн. Кыймылдаткычты жана тешикти бургандан кийин, фанеранын эки барагы болжол менен 15 см узундукта кесилген 1х3 тактайлар менен металл кашаа менен бекитилет. Сүрөттө сиз мотор менен лазерлердин үстүндө плексиглаздын кантип турганын көрө аласыз.

5 -кадам: Лазердик жана сервистик мотор чогултуу

Өзгөрмө жарык баракчалар айлануу огуна карата лазерлерди жылдыруу менен түзүлөт. Мен лазерди сервого жана сервону ийирүүчү тактайга туташтыруучу минаны орнотуп, 3d басып чыгардым. Биринчиден, МВОнун эки бурамасын колдонуп, сервоприводго байлаңыз. Андан кийин, M2 гайкасын лазердик орнотмого жылдырып, лазерди ордунда кармоо үчүн орнотулган бураманы катырыңыз. Лазерди сервого туташтыруудан мурун, сервонун борборлоштурулган иштөө абалына бурулганына ынанууңуз керек. Серво үйрөткүчүн колдонуп, сервону 90 градуска багыттаңыз. Андан кийин лазерди бураманын жардамы менен сүрөттө көрсөтүлгөндөй орнотуңуз. Лазердин кокусунан жылып кетпешин камсыз кылуу үчүн мага да желим кошуу керек болчу.

Мен 3см х 20см өлчөмүндөгү тактайды жасоо үчүн лазердик кескичти колдондум. Жарык барактын максималдуу өлчөмү жыгач устундун өлчөмүнө жараша болот. Андан кийин тактайдын ортосунда щеткасыз мотор валына туура келүүчү тешик бургуланган.

Андан кийин лазердин борборлошуусу үчүн лазердик-серво түзүлүшүн тактайга чаптадым. Тактадагы бардык компоненттердин тактын айлануу огуна карата тең салмактуу болушун текшериңиз. Кийинки кадамда тайгакка туташтырылышы үчүн, JST ширетүүчү лазерлерди жана серво кабелдерин туташтырат.

Акырында тактаны лазердик-серво түзүлүштөрү менен щеткасыз моторго шайба жана гайка менен жабыңыз. Бул учурда, щеткасы жок моторду текшерип, тактайдын айлана алаарына ынануу үчүн. Моторду өтө тез айдап кетүүдөн же колуңузду тактайдын айлануу жолуна салуудан этият болуңуз.

6 -кадам: Слипти орнотуу

Электроника айланып жатканда зымдардын чырмалышына кантип жол бербөө керек? Мунун бир жолу - бул электр энергиясын берүү үчүн батареяны колдонуу жана аны ийрүүчү ассамблеяга туташтыруу, бул POV инструктивдүү. Дагы бир жолу - слипти колдонуу! Эгерде сиз буга чейин слинг жөнүндө укпаган болсоңуз же колдонбогон болсоңуз, анда ал кантип иштээрин көрсөткөн бул сонун видеону карап көрүңүз.

Биринчиден, JST туташтыргычтарынын башка учтарын тайгакка тиркеңиз. Сиз зымдардын өтө узун болушун каалабайсыз, анткени тактай айланып жатканда бир нерсеге илинип калуу мүмкүнчүлүгү бар. Мен шприцсиз мотордун үстүндөгү плексигласска бурамалар үчүн тешиктерди тешип койгом. Бургулоодо плексигласс жарылып кетпеши үчүн этият болуңуз. Тагыраак тешиктерди алуу үчүн лазер кескичти колдонсоңуз болот. Слип тиркелгенден кийин, туташтыргычтарды туташтырыңыз.

Бул жерде сиз лазер барак генератору менен алдын ала тесттерди жүргүзүү үчүн тайган зымдарды Arduino казыктарына туташтыра аласыз.

7 -кадам: Электрониканы ширетүү

Мен бардык электрониканы туташтыруу үчүн прототип тактасын кесип алдым. Мен 12В кубаттуулукту колдонгонум үчүн, мен эки dc-dc конвертерин колдонушум керек: лазерлер үчүн 5V, сервос, потенциометр жана MIDI jack, Arduino үчүн 9V. Баары схемада көрсөтүлгөндөй же ширетүү же зым менен ороо аркылуу туташкан. Такта PCD тирешүүлөрүн колдонуу менен 3d басылган бөлүккө туташтырылды.

8 -кадам: Электроника кутусун куруу

Бардык электроника жыгач кутуга салынган. Мен кутучанын капталдарына 1х3 жыгачты кесип, бир жагында чоң тешикти кесип, башкаруу панелиндеги зымдар өтүшү үчүн. Тараптар кичинекей жыгач блоктору, жыгач клейи жана бурамалар аркылуу туташкан. Клей кургатылган соң, кутучанын бардык кемчиликтерин тегиздөө үчүн кутунун капталдарын тегиздеп койгом. Андан кийин кутунун алды, арты жана түбү үчүн ичке жыгачты кесип алдым. Түбү капталга мыкталып, алдыңкы жана арткы бөлүгү кутуга жабыштырылган. Акырында, мен кутунун алдыңкы панелиндеги компоненттердин өлчөмдөрүн ченеп, тешиктерди кесип салдым: электр кабелинин уячасы, USB уячасы, MIDI уячасы жана потенциометр.

9 -кадам: Электрониканы кутуга орнотуу

Мен кутуга электр менен жабдууну бурамалар менен, Arduino ыңгайлаштырылган орнотууну жана 7 -кадамда түзүлгөн схеманы коштум. Потенциометр менен MIDI уячасы алгач зым оролуучу зымдын жардамы менен схемага туташтырылган, андан кийин алдыңкы панель. AC уячасы электр менен камсыздоого туташкан, ал эми токтун туруктуу чыгышы Бак конвертерлеринин киришине жана щеткасыз моторго туташкан кабелдерге туташкан. Мотор, серво жана лазер зымдары фанеранын тешигинен электроника кутусуна түшөт. УЗИ сенсорлору менен иштешүүдөн мурун, мен бардыгы туура зымдалганын текшерүү үчүн компоненттерди жекече сынап көрдүм.

Мен адегенде AC электр уячасын сатып алдым, бирок анын ээрип кеткени тууралуу абдан начар сын -пикирлерди окудум, ошондуктан мен алдыңкы панелде туура эмес өлчөмдөгү тешиктерге ээ болдум. Ошондуктан, мен кескен тешиктердин өлчөмүнө дал келген кээ бир джек адаптерлерин иштеп чыгып, 3d басып чыгардым.

10 -кадам: УЗИ сенсорлорун орнотуу жана зымдоо

Бул жерде лазерлер, сервоприёмниктер, щеткасыз мотор жана MIDI уячасы Arduino менен туташып турат жана аны башкарса болот. Акыркы аппараттык кадам - УЗИ сенсорлорун туташтыруу. Мен УЗИ сенсорун иштеп чыгып, 3d басып чыгардым. Мен андан кийин жарык баракчасынын генераторунун жогорку фанер баракчасына УЗИ сенсорунун түзүлүштөрүн зым менен тегиз кылып бекиттим. Зым оролуучу зым электроника кутусуна фанера барагында тешик бурулуп түштү. Мен зым оромону Arduinoдогу тиешелүү казыктарга туташтырдым.

Мен бир аз УЗИ сенсорунун иштешине нааразы болдум. Алар 1смден 30смге чейинки аралыкта абдан жакшы иштешкен, бирок аралыкты өлчөө бул диапазондун сыртында абдан ызы -чуу болуп саналат. Сигнал менен ызы -чуунун катышын жакшыртуу үчүн, мен бир нече өлчөөнүн медианасын же орточо өлчөмүн алууга аракет кылдым. Бирок, сигнал дагы эле жетишерлик ишенимдүү эмес болчу, ошондуктан мен нота ойноп же лазердик баракты 25смге өзгөртүү үчүн чекти койдум.

11 -кадам: Dynamic Laser Vortex программасы

Бардык электр өткөргүчтөрү жана монтаждоо иштери бүткөндөн кийин, жарык баракчасынын аппаратын программалоого убакыт келди! Көптөгөн мүмкүнчүлүктөр бар, бирок жалпы идея - бул УЗИ сенсорлорунун киришин кабыл алуу жана MIDI үчүн сигналдарды жөнөтүү жана лазерлер менен серволорду башкаруу. Бардык программаларда тактайдын айлануусу потенциометрдин баскычын буруу аркылуу башкарылат.

Сизге эки китепкана керек болот: NewPing жана MIDI

Толук Arduino коду тиркелет.

2017 -жылдагы ойлоп табуу сынагынын экинчи сыйлыгы