Интерактивдүү лампа - Tensegrity структурасы + Arduino: 5 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Бул бөлүк кыймылга жооп берүүчү чырак. Минималдуу чыңалуу скульптурасы катары иштелип чыккан чырак бүт түзүлүштүн багыты менен кыймылына жооп кылып түстөрдүн конфигурациясын өзгөртөт, башкача айтканда, анын багытына жараша лампа белгилүү бир түскө, жарыктыкка жана жарык режимине бурулат.

Икозаэдр айланганда (өз огунун үстүндө), ал виртуалдык сфералык түс тандагычтан маанини тандайт. Бул түс тандагыч көрүнбөйт, бирок түстү тууралоо реалдуу убакытта болот. Ошентип, сиз бөлүк менен ойноп жатып, ар бир түс космосто кайда жайгашканын аныктай аласыз.

Икозаэдр формасы 20 бет учагын камсыз кылат жана tensegrity структурасы ага 6 кошумча көз карашты берет. Бул лампа жалпак бетке сүйөнгөндө 26 мүмкүн болгон түстү камсыз кылат. Бул сан чыракты асманга бурганда көбөйөт.

Система үч октук акселерометрге туташкан Pro Trinket тарабынан башкарылат. Жарык RGBW LED тилкелери менен камсыздалат, ал түстү жана ак жарыктыкты жекече көзөмөлдөй алат. Бүт схема, анын ичинде микропроцессор, сенсорлор жана жарык берүү тутуму 5вде иштейт. Системаны иштетүү үчүн 10Ага чейин булак керек.

Чыракта колдонулуучу негизги элементтердин тизмеси төмөнкүлөр:

- Adafruit Pro Trinket - 5V

- Adafruit LIS3DH үч огунун акселерометри

- Adafruit NeoPixel Digital RGBW LED тилкеси - Ак ПХБ 60 LED/м

- 5V 10А коммутациялык электр менен камсыздоо

Бул кыймылга жооп берүүчү чырак-жеке долбоордун биринчи версиясы же прототиби. Бул прототип кайра иштетилген материалдардан жасалган. Дизайн жана курулуш процесстеринде мен ийгиликтерден жана каталардан сабак алдым. Муну эске алып, азыр мен акылдуу түзүлүшкө жана күчтүү программалык камсыздоого ээ боло турган кийинки версиянын үстүндө иштеп жатам.

Мен LACUNA LAB коомчулугуна долбоорду иштеп чыгуудагы жардамы, идеялары жана сунуштары үчүн ыраазычылык билдиргим келет.

менин жумушумду төмөнкү жерден карасаңыз болот: action-io / tumblraction-script / github

1 -кадам: Идея

Бул долбоор бир топ убакыттан бери башымда ойноп жүргөн бир нече идеялардын натыйжасы болду.

Мен баштагандан бери түшүнүк өзгөрдү, баштапкы долбоор өнүгүп, иш жүзүндө калыптанды.

Алгачкы мамиле геометриялык фигураларга өз ара аракеттенүү каражаты катары кызыгуу болгон. Анын дизайнынан улам, бул лампанын көп бурчтуу жүздөрү киргизүү ыкмасы катары кызмат кылат.

Биринчи идея динамикалык системаны колдонуп, icosahedronду кыймылга мажбурлоо болгон. Бул интерактивдүү тиркеме же социалдык медиа колдонуучулары тарабынан көзөмөлдөнүшү мүмкүн эле.

Дагы бир мүмкүнчүлүк - бул ички мрамор же топтун ар кандай баскычтарды же сенсорлорду басуусу жана бөлүк жылган сайын туш келди киргизүү болушу мүмкүн.

Tensegrity структурасы кийинчерээк болду.

Бул курулуш ыкмасы мени кызыктырды: структуранын бөлүктөрүнүн бири -бирин тең салмакта кармоосу. Бул визуалдык жактан абдан жагымдуу. Бүт структура тең салмактуу; бөлүктөр бири -бирине түз тийбейт. Бул чыгарманы жараткан бардык чыңалуулардын суммасы; бул фантастикалык!

Баштапкы дизайн өзгөргөн сайын; долбоор алдыга жылат.

2 -кадам: структура

Мен мурда айтып кеткендей, бул биринчи модель таштандыга кайра иштетилген материалдардан жасалган.

Жыгач тактайларды мен көчөдөн таптым. Алтын жасалгалар эски чырактын колунун бир бөлүгү болгон жана резина боолордун тыгындары офистик клиптер.

Кандай болбосун, структуранын курулушу абдан жөнөкөй жана кадамдар ар кандай чыңалуудагыдай эле.

Мен тактайлар менен эмне кылдым, аларды эки топко бөлүп чогултуу. Жарыктар жаркырай турган боштукту калтырып, алтын аралыгы менен "сэндвич" жасоо.

Долбоордун өлчөмдөрү толугу менен өзгөрмөлүү жана сиз түзгүңүз келген структуранын өлчөмүнө жараша болот. Бул долбоордун сүрөттөрүнөн жасалган жыгач куймалары узундугу 38см, туурасы 38мм. Тактайлардын ортосундагы аралык 13 мм.

Жыгач тактайлар бирдей кесилет, кумдалат (эски боек катмарын алып салуу үчүн), андан кийин эки учунда тешилет.

Андан кийин, тактайларды рустикалык кара лак менен боёп койдум. Бөлүктөрдү бириктирүү үчүн мен 5 мм жана 5 мм кесимдерди кесип, ар бир жагында түйүн менен кесип алдым.

Тарткычтар кызыл резина боолор. Каучукту темирлерге бекитүү үчүн, мен кичинекей тешик жасадым, ал жерден топту өткөрдүм, анан тыгын менен камадым. Бул тактайлардын эркин жылышына жана структуранын жылдырылышына жол бербейт.

3 -кадам: Электроника жана жарыктар

Электрондук компоненттердин конфигурациясы 5v аркылуу тутум боюнча логиканы да, азыктандырууну да бирдей чыңалууну сактоо үчүн иштелип чыккан.

Система үч октук акселерометрге туташкан Pro Trinket тарабынан башкарылат. Жарык түстөрдү жана ак жарыктык баалуулуктарын жекече башкара турган RGBW LED тилкелери менен камсыздалат. Бүт схема, анын ичинде микропроцессор, сенсорлор жана жарык берүү тутуму 5вде иштейт. Системаны иштетүү үчүн 10Ага чейин булак керек.

Pro Trinket 5V Arduino UNOдогу негизги чип болгон Atmega328P чипин колдонот. Ошондой эле дээрлик ошол эле казыктары бар. Ошентип, сиз БУУнун долбоорун миниатюрлаштырылган мейкиндиктерге алып чыккыңыз келгенде абдан пайдалуу.

LIS3DH-ар тараптуу сенсор, аны кайра конфигурациялоого болот +-2g/4g/8g/16g, ошондой эле Tap, Double-tap, ориентация жана эркин түшүүнү аныктоо.

NeoPixel RGBW LED Strip түстүн түсүн жана ак интенсивдүүлүгүн өзүнчө башкара алат. Бөлүнгөн ак LED менен, ак түстөгү жарыкка ээ болуу үчүн бардык түстөрдү каныктыруунун кажети жок, ал дагы ак түстү таза жана жарык кылат жана анын үстүнө энергияны үнөмдөйт.

Зымдарды бириктирүү жана компоненттерди бириктирүү үчүн мен кабелди өткөрүүнү чечтим жана кримптерди жана туташтыргыч корпустун жардамы менен эркек жана ургаачы казыкчалуу розеткаларды түзүүнү чечтим.

Мен демейки конфигурация менен SPI ыргытууну акселерометрге туташтырдым. Бул Винди 5В электр булагына туташтыруу дегенди билдирет. GNDди жалпы электр/маалымат жерине туташтырыңыз. SCL (SCK) пинин Digital #13ге туташтырыңыз. SDO пинин Digital #12ге туташтырыңыз. SDA (SDI) пинин Digital #11ге туташтырыңыз. Санарип CS #10 пин туташуу.

Жетектелген тилке бир гана пин менен башкарылат, ал #6га барат жана жер менен 5в түздөн -түз электр менен камсыздоо адаптерине барат.

Сизге керек болушу мүмкүн болгон бардык документтерди adafruit баракчасында кененирээк жана жакшыраак түшүндүрүп бересиз.

Электр энергиясы бир эле учурда микроконтроллерди жана LED тилкесин азыктандыруучу аял DC адаптерине туташкан. Ошондой эле, "күйгүзүү" учурунда схеманы туруксуз токтон коргоочу конденсатор бар.

Лампада 6 жарык бар бар, бирок LED тилкелери бир эле узун тилкеде келет. LED диапазону 30см (18 LEDS) бөлүктөргө бөлүнүп, андан кийин схеманын калган бөлүгүнө модулдук түрдө туташуу үчүн эркек жана ургаачы 3 төөнөгүч менен ширетилген.

Бул долбоор үчүн мен 5v - 10A электр булагын колдонуп жатам. Бирок сизге керектүү леддердин санына жараша системаны азыктандыруу үчүн керектүү токту эсептөө керек болот.

Документтердин бардык бөлүгүндө, LEDдин күнүнө 80 мА тартылганын көрө аласыз. Мен жалпысынан 108 LED колдонуп жатам.

4 -кадам: Код

Схеманын иштеши абдан жөнөкөй. Акселерометр x, y, z огунда кыймыл жөнүндө маалымат берет. Багыттоонун негизинде, LEDдин RGB мааниси жаңыртылат.

Иш төмөнкү этаптарга бөлүнөт.

• Сенсордон окуу жасаңыз. Жөн гана api колдонуңуз.
• Тригонометрия боюнча "ролл жана кадам" маанилерин чечиңиз. Сиз Марк Педлинин бул документтен көбүрөөк маалымат таба аласыз.
• HSL - RGB конверсиялоо функциясын колдонуп, 0-360 RGB маанисине кайрылабыз. Түс тандоо чөйрөсүнүн карама -каршы жарым шарлары толугу менен ак.
• Жеке LED түстөрүнүн маалыматтарын сактаган жарыктардын буферин жаңыртыңыз.
• Акырында түстөрдү көрсөтүп, диоддорду жаңыртыңыз.

Башында идея каалаган түстү тандап ала турган түстүү чөйрөнү түзүү болчу. Түстүү дөңгөлөктү меридианга жана караңгы жана ачык обондорго уктуруу.

LED тез ар кандай обондорду жаратып, ар бир rgb диодун күйгүзүп, кара түстөрдү көрсөтүү үчүн аз мааниге ээ болгондо, светодиоддор абдан начар иштейт жана алардын кантип жарк эте баштаганын көрө аласыз. Бул түстүү чөйрөнүн караңгы жарым шарын туура иштей албайт.

Анан мен учурда тандалып алынган обонго кошумча түстөрдү берүү идеясын ойлоп табам.

Ошентип, бир жарым шар дөңгөлөктүн монохроматикалык түсүн 50% жарыктан 90 ~ 100% каныктыруудан тандап жатат. Ошол эле учурда, экинчи тарап, ошол эле түстүү позициядан түс градиентин тандайт, бирок градиенттин экинчи тарабына анын кошумча түсүн кошот.

Сенсордон алынган маалымат чийки. Фильтрди чырактын өзүнүн ызы -чуусун жана термелүүсүн жумшартуу үчүн колдонсо болот. Азырынча мага кызыктуу көрүндү, анткени ал аналогго окшошуп, кандайдыр бир тийүүгө жооп берет жана толугу менен стабилдешүү үчүн бир секунд талап кылынат.

Мен дагы эле коддун үстүндө иштеп жатам жана жаңы функцияларды кошуп, анимацияларды оптималдаштырып жатам.

Сиз менин github эсебимдеги коддун акыркы версияларын текшере аласыз.

5 -кадам: Жыйынтыктоо

Акыркы жамаат жөнөкөй эле. LED тилкелеринин силикон капкагын эки компоненттүү эпокси жабыштыргычка кыстарып, 6 бөлүктү биринин артынан бирин туташтырыңыз.

Компоненттерди казып, акселерометрди жана профилдик тректи жыгачка сайгыңыз келген жерди оңдоңуз. Мен төөнөгүчтөрдүн түбүн коргоо үчүн пластикалык бөлгүчтү колдондум. Электр менен камсыздоо адаптери эпоксиддүү эпоксидик клей менен тилкелердин мейкиндигине туура орнотулган. Чырак айланып жатканда анын кыймылдашына жол бербөө үчүн иштелип чыккан.

Байкоолор жана жакшыртуулар

Проектти иштеп чыгууда көйгөйлөрдү чечүү жолдору жөнүндө жаңы идеялар пайда болгон. Мен ошондой эле жакшыртылышы мүмкүн болгон кээ бир дизайн кемчиликтерин же бөлүктөрүн түшүндүм.

Мен жасагым келген кийинки кадам - продукциянын сапатын жакшыртуу жана аяктоо; көбүнчө структурада. Мен дизайндын бир бөлүгү катары тензорлорду камтыган жана компоненттерин жашырган жакшыраак структуралар жөнүндө сонун идеялар менен келем. Бул структура 3D принтерлер жана лазердик кескичтер сыяктуу күчтүү куралдарды талап кылат.

Мен дагы эле структурадагы зымдарды жашыруунун жолун күтүп жатам. Жана натыйжалуу энергия керектөөнүн үстүндө иштөө; лампа көпкө иштеп турганда жана жарыктандырууну өзгөртпөгөндө чыгымдарды азайтуу.

Макаланы окуганыңыз үчүн жана менин жумушума болгон кызыгууңуз үчүн рахмат. Мен бул долбоордон мен сыяктуу көп нерсени үйрөндүңүз деп үмүттөнөм.