Interaktiewe Led -lamp - Tensegrity -struktuur + Arduino: 5 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Hierdie stuk is 'n bewegingsgerigte lamp. Die lamp is ontwerp as 'n minimale trekspanning, en verander die kleurkonfigurasie in reaksie op die oriëntasie en bewegings van die hele struktuur, met ander woorde, afhangende van die oriëntasie, verander die lamp in 'n sekere kleur, helderheid en ligmodus.

As die icosahedron draai (oor sy eie as), kies dit 'n waarde uit 'n virtuele sferiese kleurkieser. Hierdie kleurkieser is nie sigbaar nie, maar kleuraanpassings vind intyds plaas. U kan dus uitvind waar elke kleur in die ruimte is, terwyl u met die stuk speel.

Die icosahedral -vorm bied 20 vlak vlakke en die tensegrity -struktuur gee dit 6 bykomende standpunte. Dit bied 'n totaal van 26 moontlike kleure as die lamp op 'n plat oppervlak rus. Hierdie getal neem toe as u die lamp in die lug draai.

Die stelsel word beheer deur 'n Pro Trinket wat gekoppel is aan 'n drie -as versnellingsmeter. Die lig word verskaf deur RGBW LED -stroke, wat die kleur en wit helderheid individueel kan beheer. Die hele stroombaan, insluitend mikroverwerker, sensors en beligtingstelsel werk teen 5v. 'N Bron tot 10A is nodig om die stelsel aan te skakel.

'N Lys met die belangrikste elemente wat in die lamp gebruik word, is die volgende:

- Adafruit Pro Trinket - 5V

- Adafruit LIS3DH drie-as versnellingsmeter

- Adafruit NeoPixel Digitale RGBW LED Strip - Wit PCB 60 LED/m

- 5V 10A skakelkragtoevoer

Hierdie lamp wat deur bewegings reageer, is die eerste weergawe of prototipe van 'n langer persoonlike projek. Hierdie prototipe is gemaak van herwinde materiaal. Deur die ontwerp- en konstruksieprosesse het ek geleer uit suksesse en foute. Met hierdie in gedagte, werk ek nou aan die volgende weergawe met 'n meer intelligente struktuur en robuuste sagteware.

Ek wil die LACUNA LAB -gemeenskap bedank vir hul hulp, idees en voorstelle tydens die ontwikkeling van die projek.

U kan my werk volg op: action-io / tumblraction-script / github

Stap 1: Die idee

Hierdie projek was die gevolg van verskeie idees waarmee ek 'n geruime tyd in my kop gespeel het.

Sedert ek begin het, het die konsep verander, die aanvanklike projek het ontwikkel en daadwerklik gestalte gekry.

Die aanvanklike benadering was 'n belangstelling in meetkundige vorms as interaksie. Vanweë sy ontwerp dien die veelvuldige veelhoekige vlakke van hierdie lamp as invoermetode.

Die eerste idee was om 'n dinamiese stelsel te gebruik om die icosahedron te laat beweeg. Dit kon deur 'n interaktiewe toepassing of gebruikers van sosiale media beheer word.

'N Ander moontlikheid sou gewees het om 'n interne marmer of bal op verskillende knoppies of sensors te laat druk en sodoende ewekansige insette te genereer terwyl die stuk beweeg.

Die tensigiteitstruktuur het later gebeur.

Hierdie konstruksiemetode het my gefassineer: die manier waarop die dele van die struktuur mekaar in balans hou. Dit is baie visueel aangenaam. Die hele struktuur is self gebalanseerd; die stukke raak nie direk aan mekaar nie. Dit is die som van alle spanninge wat die stuk skep; Dis fantasties!

Soos die aanvanklike ontwerp verander het; die projek beweeg vorentoe.

Stap 2: Die struktuur

Soos ek vroeër genoem het, is hierdie eerste model gemaak van herwinde materiaal wat bedoel was om weggegooi te word.

Die houtplanke wat ek uit 'n latbed geneem het, het ek op straat gekry. Die goue afwerking was deel van die arm van 'n ou lamp en die proppe vir die rekkies is kantoorknipsels.

Die konstruksie van die struktuur is in elk geval redelik eenvoudig en die stappe is dieselfde as in enige tensegriry.

Wat ek met die planke gedoen het, is om dit in groepe van twee bymekaar te bring. Maak 'n "toebroodjie" met die goue afstandhouers, en laat 'n gaping waar die ligte kan skyn.

Die afmetings van die projek is heeltemal veranderlik en hang af van die grootte van die struktuur wat u wil maak. Die houtstawe van die foto's van hierdie projek is 38 cm lank en 38 mm breed. Die afstand tussen die planke is 13 mm.

Die houtplanke is identies gesny, geskuur (om die ou verflaag te verwyder) en daarna aan beide kante geperforeer.

Daarna het ek die planke met rustieke donker vernis gevlek. Om die stukke aan te sluit, gebruik ek 'n draadstang van 5 mm, in dele van 5 cm en 5 mm gesny met 'n knoop aan elke kant.

Die spanners is rooi rekkies. Om die rubber aan die tralies vas te maak, het ek 'n klein gaatjie gemaak waardeur ek deur die band gegaan het en dit dan met 'n prop vasgekeer. Dit verhoed dat die planke vrylik kan beweeg en die struktuur om te demonteer beweeg.

Stap 3: Elektronika en ligte

Die konfigurasie van die elektroniese komponente is ontwerp om dieselfde spanning te handhaaf, beide logika en voeding deur die stelsel met behulp van 5v.

Die stelsel word beheer deur 'n Pro Trinket wat gekoppel is aan 'n drie -as versnellingsmeter. Die lig word verskaf deur RGBW LED -stroke wat die kleure en wit helderheidswaardes individueel kan beheer. Die hele stroombaan, insluitend mikroverwerker, sensors en beligtingstelsel werk teen 5v. 'N Bron tot 10A is nodig om die stelsel aan te skakel.

Die Pro Trinket 5V gebruik die Atmega328P -chip, wat dieselfde kernskyf is in die Arduino UNO. Dit het ook byna dieselfde penne. Dit is dus baie handig as u u UNO -projek na geminiaturiseerde ruimtes wil bring.

LIS3DH is 'n veelsydige sensor, dit kan herkonfigureer word om in +-2g/4g/8g/16g in te lees en bied ook Tap, Double-tap, oriëntasie en opsporing van vryval.

Die NeoPixel RGBW LED Strip kan die tintkleur en die witintensiteit afsonderlik bestuur. Met 'n toegewyde wit LED hoef u nie al die kleure te versadig om 'n wit lig te hê nie; dit maak u ook meer suiwer en helder, en dit bespaar boonop energie.

Vir die bedrading en om die komponente aan mekaar te verbind, het ek besluit om die kabel deur te gaan en voetstukke met manlike en vroulike penne te maak met behulp van krimp- en koppelstukke.

Ek het die snuistery met die versnellingsmeter gekoppel, met die standaardkonfigurasie die SPI. Dit beteken dat Vin met die kragtoevoer van 5V verbind word. Koppel GND aan gemeenskaplike krag/data grond. Koppel die SCL (SCK) -pen aan Digital #13. Koppel die SDO -pen aan Digital #12. Koppel die SDA (SDI) -pen aan Digital #11. Koppel die CS -pen Digital #10 aan.

Die geleide strook word slegs deur een pen beheer, dit gaan na #6 en die grond en 5v gaan direk na die kragadapter.

Alle dokumentasie wat u nodig het, vind u, meer gedetailleerd en beter verduidelik op die adafruit -bladsy.

Die kragtoevoer is gekoppel aan 'n vroulike GS -adapter wat gelyktydig die mikrobeheerder en die LED -strook voed. Dit het ook 'n kapasitor om die stroombaan te beskerm teen onstabiele stroom op die "aanskakel" oomblik.

Die lamp het 6 ligstawe, maar die LED -stroke is in 'n enkele lang band. Die LED -band is in dele van 30 cm (18 LEDS) gesny en daarna met 3 penne met 'n man en 'n vrou gesweis om modulêr met die res van die stroombaan te verbind.

Vir hierdie projek gebruik ek 'n 5v - 10A kragtoevoer. Maar afhangende van die aantal LED's wat u benodig, moet u die stroom wat nodig is om die stelsel te voed, bereken.

Deur die dokumentasie van die stuk kan u sien dat die LED 80mA per LED geteken het. Ek gebruik in totaal 108 LED's.

Stap 4: Die kode

Die skema werk is redelik eenvoudig. 'N Versnellingsmeter gee inligting oor beweging op die x-, y-, z -as. Op grond van die oriëntasie word die RGB -waardes van die LED's opgedateer.

Die werk word in die volgende fases ingedeel.

• Lees die sensor uit. Gebruik eenvoudig die api.
• Los die waardes van "rol en toonhoogte" op deur trigonometrie. U kan baie meer inligting vind in hierdie dokument deur Mark Pedley.
• Verkry die ooreenstemmende kleur wat verband hou met die rotasie waardes. Hiervoor gaan ons na 0-360 RGB waarde met behulp van 'n HSL - RGB omskakelingsfunksie. Die waarde van die toonhoogte word op verskillende skale gebruik om die intensiteit van wit lig en kleurversadiging te reguleer. Die teenoorgestelde hemisfere van die kleurkiesersfeer is heeltemal wit.
• Werk die buffer van ligte by wat inligting oor individuele LED -kleure stoor. Afhangende van hierdie inligting, sal die bufferbeheerder 'n animasie skep of met komplementêre kleure reageer.
• Wys uiteindelik die kleure en verfris die LED's.

Aanvanklik was die idee om 'n kleursfeer te skep waar u enige kleur kon kies. Plaas die kleurwiel op die meridiaan en poleer die donker en ligte kleure.

Maar die idee word vinnig weggegooi. Omdat die LED's verskillende kleure skep, afgeskakel en vinnig elke rgb LED verlig, as die lae waardes 'n donker kleur gee, lewer die LED's 'n baie swak prestasie en kan u sien hoe dit begin flikker. Dit veroorsaak dat die donker halfrond van die kleursfeer nie behoorlik kan funksioneer nie.

Dan kom ek op die idee om aanvullende kleure aan die tans gekose toon toe te ken.

Een halfrond kies dus 'n monochromatiese kleurwaarde van 'n wiel uit 50% verligting 90 ~ 100% versadiging. Intussen kies die ander kant 'n kleurgradiënt uit dieselfde kleurposisie, maar voeg aan die ander kant van die gradiënt sy komplementêre kleur by.

Die lees van data van die sensor is rou. 'N Filter kan aangewend word om die geraas en die trillings van die lamp self glad te maak. Op die oomblik vind ek dit interessant omdat dit meer analoog lyk, op enige aanraking reageer en 'n sekonde neem om heeltemal te stabiliseer.

Ek werk nog steeds aan die kode en voeg nuwe funksies by en optimaliseer die animasies.

U kan die nuutste weergawes van die kode op my github -rekening nagaan.

Stap 5: Inpak

Die finale samestelling is redelik eenvoudig. Plak die silikoonomhulsel van die LED -stroke met twee komponente -epoxy -kleefmiddel in die tralies vas en verbind die ses dele in serie, die een agter die ander.

Maak 'n punt vas waar u die komponente wil anker en draai die versnellingsmeter en die snuistery aan die hout vas. Ek het 'n plastiese afstandhouers gebruik om die onderkant van die penne te beskerm. Die kragadapter is behoorlik vasgemaak tussen die spasies van die tralies met meer epoksie -epoksiegom. Dit is ontwerp om te pas en voorkom dat dit beweeg as die lamp draai.

Waarnemings en verbeterings

Gedurende die ontwikkeling van die projek het nuwe idees ontstaan oor maniere om probleme op te los. Ek het ook 'n paar ontwerpfoute of onderdele besef wat verbeter kan word.

Die volgende stap wat ek wil neem, is 'n verbetering in die kwaliteit van die produk en die afwerking; meestal in die struktuur. Ek het goeie idees oor beter strukture, selfs eenvoudiger, en bevat tensors as deel van die ontwerp en verberg die komponente. Hierdie struktuur benodig kragtiger gereedskap soos 3D -drukkers en lasersnyers.

Ek wag nog steeds om die bedrading langs die struktuur weg te steek. En werk aan 'n meer doeltreffende energieverbruik; om die uitgawes te verminder as die lamp lank werk en die beligting nie verander nie.

Dankie dat u die artikel gelees het en u belangstelling in my werk. Ek hoop dat u net soveel van hierdie projek geleer het as ek.