Arduino көмегімен интерактивті лазер парағы генераторы: 11 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Лазер көмегімен керемет визуалды эффекттер жасауға болады. Бұл жобада мен интерактивті және музыка ойнайтын лазерлік дисплейдің жаңа түрін жасадым. Құрылғы екі лазерді айналдырып, құйынды тәрізді екі жарық парағын құрайды. Мен лазерлік парақтарды қолыңызды оларға қарай жылжыту арқылы басқаруға болатындай қашықтыққа сенсорларды енгіздім. Адам сенсорлармен әрекеттескенде, құрылғы MIDI шығысы арқылы да музыканы ойнатады. Ол лазерлік арфалар, лазерлік құйындылар мен POV дисплейлерінің идеяларын қамтиды.

Құрал ультрадыбыстық датчиктердің кірістерін қабылдайтын Arduino Mega көмегімен басқарылады және лазерлік парақтың түрін және музыканы шығарады. Айналдыратын лазерлердің еркіндік дәрежесінің көптігіне байланысты көптеген лазерлік парақтардың үлгілерін жасауға болады.

Мен Сент -Луистегі Dodo Flock деп аталатын жаңа өнер/технологиялық топпен жоба бойынша алдын ала ми шабуыл жасадым. Сондай -ақ, Эмре Сарбек құрылғының жанындағы қозғалысты анықтау үшін қолданылатын сенсорларда алғашқы сынақтарды өткізді.

Егер сіз лазерлік парақ құрылғыны жасасаңыз, лазерлер мен айналдыру дискілерінің қауіпсіз жұмыс жасауын ұмытпаңыз.

2020 жаңартуы: Мен лазерлермен жасалған бет гиперболоид екенін түсіндім.

1 -қадам: жеткізілім тізімі

Материалдар

Лазерлер -

Қылқаламсыз қозғалтқыш -

Электронды жылдамдықты реттегіш -

Серво қозғалтқыштары -

Транзисторлар

Фанера

Plexiglass

Ультрадыбыстық датчиктер

Слипинг -

Ақ жарық диодтары -

Бак түрлендіргіштері

Сымды орау сымы

MIDI қосқышы

Потенциометр мен тұтқалар -

Жабдық - 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…

Резисторлар

JST қосқыш кабельдері -

Айнымалы ток қосқышы

12В қуат көзі -

Ағаш желімі

Супер желім

Ағаш бұрандалар

USB ұзартқыш кабелі -

Құралдар:

Пісіру темірі

Сым кескіштер

Джиг көрді

Дөңгелек ара

Микрометр

Қуат бұрғы

2 -қадам: Шолу және схема

Лазер сәулесі жақсы жинақталған (яғни тар) жарық сәулесін жасайды, сондықтан жарық парағын шығарудың бір әдісі - сәулені қандай да бір үлгіде жылдам жылжыту. Мысалы, жарық цилиндрлік парағын жасау үшін лазерді осьтің айналасында ол көрсеткен бағытқа параллель айналдырады. Лазерді жылдам жылжыту үшін щеткасыз тұрақты ток қозғалтқышына бекітілген ағаш тақтаға лазерді бекітуге болады. Осының арқасында сіз керемет цилиндрлік лазерлік құйынды жасай аласыз!

Басқа лазерлік құйынды жобалар мұны айнасына бағытталған стационарлық лазермен айналу осіне көлбеу айнаны орнату арқылы жүзеге асырады. Бұл лазерлік конусты жасайды. Алайда, бұл дизайнмен барлық лазерлік парақтар бір түптен шыққан болып көрінеді. Егер лазерлер мен жасаған конструкциядағыдай осьтен алыс орналасса, сіз бейнеде көрсетілген құм сағатының пішіні сияқты жинақталатын лазер парақтарын жасай аласыз.

Егер сіз жеңіл парақтардың динамикалық және интерактивті болуын қаласаңыз ше? Мұны істеу үшін мен екі лазерді сервоға, содан кейін серводы ағаш тақтаға жаптым. Енді сервоприводтар қозғалтқыштың айналу осіне қатысты лазер бұрышын реттей алады. Екі түрлі сервоға екі лазерді орната отырып, сіз құрылғымен екі түрлі жарық парағын жасай аласыз.

Тұрақты ток қозғалтқышының жылдамдығын басқару үшін мен потенциометрді Arduino -ға қостым, ол потенометрдің кірісін қабылдайды және электрлік жылдамдықты реттегішке (ESC) сигнал шығарады. Содан кейін ESC потенциометрдің кедергісіне байланысты қозғалтқыштың жылдамдығын басқарады (сәйкесінше атау, иә).

Лазердің қосылу/өшу күйі оларды қанықтылықта жұмыс істейтін транзистор эмитентіне қосу арқылы басқарылады (яғни, электрлік қосқыш ретінде жұмыс істейді). Лазер арқылы токты басқаратын транзистордың негізіне басқару сигналы жіберіледі. Мұнда arduino көмегімен транзистормен жүктемені басқарудың көзі:

Серво позициясы Arduino көмегімен де басқарылады. Тақтаның айналуы кезінде жарық парағын серво жағдайын өзгерту арқылы басқаруға болады. Пайдаланушының ешнәрсесін қоспағанда, бұл таңғажайып динамикалық жарық парақтарын жасай алады. Құрылғының шетінде ультрадыбыстық датчиктер бар, олар адамның қолын жарық парақтарына жақындатып қойғанын анықтау үшін қолданылады. Бұл енгізу лазерлерді жаңа жарық парақтарын жасау үшін жылжыту үшін немесе MIDI сигналын шығару үшін қолданылады. MIDI ұясы MIDI сигналын MIDI ойнату құрылғысына беру үшін қосылған.

3 -қадам: Arduino көмегімен щеткасыз қозғалтқышты басқару

Құйынды тәрізді жарық парақтарын жасау үшін лазер сәулесін айналдыру қажет. Мұны істеу үшін мен щеткасыз тұрақты ток қозғалтқышты қолдануға тырыстым. Мен моторлардың бұл түрлері ұшақтар мен дрондар арасында өте танымал екенін білдім, сондықтан оны қолдану өте оңай болатынын түсіндім. Мен жол бойында бірнеше қиындыққа тап болдым, бірақ мен мотордың жобада қалай жұмыс жасайтынына қуаныштымын.

Біріншіден, қозғалтқышты орнату керек. Мен моторды ұстап тұру және оны құрылғыға бекітетін тақтаға бекіту үшін арнайы бөлік жасадым. Қозғалтқыш қауіпсіз болғаннан кейін мен моторды ESC -ке қостым. Мен оқығандарға қарағанда, қылқаламсыз қозғалтқышты пайдалану өте қиын болып көрінеді. Қозғалтқышты айналдыру үшін мен Arduino Mega қолдандым. Бастапқыда мен қозғалтқышты айналдыра алмадым, себебі мен бақылау сигналын 5В немесе жерге қосатынмын, бастапқы мәнді дұрыс орнатпай немесе ESC калибрлемей. Мен содан кейін потенциометр мен серво қозғалтқышы бар Arduino оқулығын ұстандым, мотор айналды! Бұл оқулыққа сілтеме:

ESC сымдарын шын мәнінде щеткасыз қозғалтқышқа қосуға болады. Сізге бананға арналған аналық қосқыштар қажет болады. ESC -тегі қалың қызыл және қара кабельдер 12В тұрақты ток көзіне, ал ESC басқару коннекторындағы ақ -қара кабельдер тиісінше жерге және басқару түйреуішіне Arduino -ға қосылған. ESC калибрлеуді үйрену үшін мына бейнені қараңыз:

4 -қадам: Лазерлік парақтың шассиін құру

Қозғалтқышты айналдырғаннан кейін, жеңіл қаңылтырдың шассиін құрастыру уақыты келді. Мен фанераның бір бөлігін CNC станогының көмегімен кесіп алдым, бірақ сонымен қатар жонғыш араны қолдануға болады. Фанера ультрадыбыстық датчиктерді ұстайды және оның ішінде плексиглассқа сәйкес келетін тесік бар. Плексиглас ағашқа эпоксидті қолдану арқылы бекітілуі керек. Сырғанау сақинасы енуі үшін тесіктер бұрғыланады.

Содан кейін щеткасыз қозғалтқышты ұстау үшін фанердің тағы бір дөңгелек парағы кесіледі. Ағаштың бұл парағында сымдар құрылыста кейінірек өтуі үшін тесіктер бұрғыланады. Қозғалтқыш қондырғысы мен тесіктерді бұрғаннан кейін, фанердің екі парағы ұзындығы шамамен 15 см кесілген 1х3 тақтаймен және металл жақшалармен бекітіледі. Фотода сіз мотор мен лазерлердің үстінде плексигланың қалай орналасқанын көре аласыз.

5 -қадам: лазерлік және сервоқозғалтқыштың құрастырылуы

Айнымалы жарық парақтары айналу осіне қатысты лазерлерді жылжыту арқылы жасалады. Мен лазерді сервоға бекітетін қондырғы мен серваны айналдыру тақтасына қосатын қондырғыны ойлап шығардым және 3d басып шығардым. Алдымен сервоприводты екі М2 бұранда көмегімен серво қондырғысына бекітіңіз. Содан кейін, M2 гайкасын лазер қондырғысына сырғытыңыз және лазерді орнында ұстау үшін бұранданы бұраңыз. Лазерді сервоприеморға қоспас бұрын, серво өзінің орталық жұмыс күйіне бұрылғанына көз жеткізу керек. Серво оқу құралын қолдана отырып, серводы 90 градусқа бағыттаңыз. Содан кейін лазерді бұранда көмегімен суретте көрсетілгендей орнатыңыз. Лазердің байқаусызда жылжып кетпеуін қамтамасыз ету үшін маған желім жағу керек болды.

Мен 3см х 20см шамасында тақтай жасау үшін лазерлік кескішті қолдандым. Жарық парағының максималды мөлшері ағаш тақтайдың мөлшеріне байланысты болады. Содан кейін тақтайдың ортасында щеткасыз қозғалтқыш білігіне сәйкес келетін тесік бұрғыланды.

Содан кейін мен лазерлерді ортасына қарай орналастыру үшін тақтаға лазерлік серво қондырғысын жапсырдым. Тақтаның барлық компоненттері тақтаның айналу осіне қатысты теңестірілгеніне көз жеткізіңіз. JST дәнекерлеушілері лазерлер мен серво кабельдеріне қосылады, осылайша олар келесі қадамда сырғымаға қосылады.

Соңында тақтайшаны лазерлі-серво қондырғылары бар щеткасыз қозғалтқышқа шайба мен гайкамен бекітіңіз. Бұл кезде тақтаның айналуы мүмкін екеніне көз жеткізу үшін щеткасыз қозғалтқышты тексеріңіз. Қозғалтқышты тым жылдам жүргізіп алмаңыз немесе қолыңызды тақтаның айналу жолына қоймаңыз.

6 -қадам: Слипті орнату

Электроника айналған кезде сымдардың шиеленісуіне қалай жол бермеуге болады? Батареяны қуат көзіне пайдалану және оны айналдыру қондырғысына қосу, мысалы, осы POV нұсқаулығы. Тағы бір әдіс - сырғуды қолдану! Егер сіз бұғана туралы бұрын естімеген болсаңыз немесе оны қолданбаған болсаңыз, оның қалай жұмыс істейтінін көрсететін керемет бейнені қараңыз.

Алдымен, JST қосқыштарының басқа ұштарын сырғымаға бекітіңіз. Сіз сымдардың тым ұзын болғанын қаламайсыз, себебі тақтай айналған кезде олар бір нәрсеге түсіп қалуы мүмкін. Мен шприцсіз қозғалтқыштың үстіндегі плексиглассқа бұрандалардың тесіктерінде бұрғыладым. Бұрғылау кезінде плексигласс жарылып кетпеуін қадағалаңыз. Сіз дәлірек тесіктерді алу үшін лазерлік кескішті пайдалана аласыз. Сырғыма бекітілгеннен кейін қосқыштарды қосыңыз.

Бұл кезде сіз лазер парағының генераторымен алдын ала тестілеу үшін сырғанау сымдарын Arduino түйреуіштеріне қосуға болады.

7 -қадам: электрониканы дәнекерлеу

Мен барлық электрониканы қосу үшін прототип тақтасын кесіп алдым. Мен 12В қуат көзін қолданғандықтан, мен тұрақты ток кернеуінің екі түрлендіргішін пайдалануым керек: 5V лазерлерге, сервоға, потенциометрге және MIDI ұясына және 9 Arduino үшін. Барлығы схемада көрсетілгендей дәнекерлеу немесе сым орау арқылы қосылды. Содан кейін тақта 3D басылған бөлікке PCD сөндірулері арқылы қосылды.

8 -қадам: Электрондық қораптың құрылысы

Барлық электроника ағаш қорапта орналасқан. Мен қораптың бүйірлеріне 1х3 ағаш кесіп, басқару панеліндегі сымдар өтуі үшін бір жағынан үлкен тесікті кесіп алдым. Бүйірлер ағаштан, ағаш желімнен және бұрандалардан тұрады. Желімді кептіргеннен кейін мен қораптың барлық кемшіліктерін тегістеу үшін қораптың бүйірлерін тегістедім. Содан кейін қораптың алдыңғы, артқы және төменгі жағына жіңішке ағаш кесемін. Астыңғы жағы шегеленген, ал алдыңғы және артқы жағы қорапқа жабыстырылған. Ақырында, қораптың алдыңғы панеліндегі компоненттердің өлшемдерін өлшедім және тесіктерді кесіп алдым: қуат кабелі ұясы, USB ұясы, MIDI ұясы және потенциометр.

9 -қадам: электрониканы қорапқа орнату

Мен қорапқа бұрандаларды қолдана отырып қорапқа, Arduino арнайы құрастырылған қондырғы мен 7 -қадамда жасалған схемалық тақтаны тіркедім. Потенциометр мен MIDI ұясы алдымен сымдық орауыш сым арқылы схемаға қосылды, содан кейін желімделді. алдыңғы панель. Айнымалы ток ұясы қуат көзіне, ал ток көзінің тұрақты шығысы Бак конвертерлерінің кірістеріне және щеткасыз қозғалтқышқа қосылатын кабельдерге қосылды. Содан кейін қозғалтқыш, серво және лазер сымдары фанераның тесікшесінен электронды қорапқа дейін өтеді. Ультрадыбыстық датчиктермен жұмыс жасамас бұрын, мен олардың дұрыс сымдалғанына көз жеткізу үшін компоненттерді жеке тексердім.

Мен бастапқыда айнымалы ток розеткасын сатып алдым, бірақ оның еруі туралы өте нашар пікірлерді оқыдым, сондықтан алдыңғы панельде өлшемі дұрыс емес тесіктер болды. Сондықтан мен кесілген тесіктердің өлшеміне сәйкес келетін бірнеше адаптерлерді жасап шығардым және 3d басып шығардым.

10 -қадам: Ультрадыбыстық датчиктерді орнату және қосу

Бұл кезде лазерлер, сервоприводтар, щеткасыз қозғалтқыш және MIDI ұясы Arduino -ға қосылады және оны басқара алады. Соңғы аппараттық қадам - ультрадыбыстық сенсорларды қосу. Мен ультрадыбыстық сенсорды 3 өлшемді басып шығардым. Содан кейін мен ультрадыбыстық сенсорлық қондырғыларды жарық парағы генераторының жоғарғы фанер парағына сыммен және біркелкі қостым. Сымды орауыш сым фанер парағындағы тесіктерді бұру арқылы электронды қорапқа қарай жүргізілді. Мен сымдық ораманы Arduino -дегі тиісті түйреуіштерге қостым.

Мен ультрадыбыстық сенсордың жұмысына аздап көңілім қалды. Олар 1 см -ден 30 см -ге дейінгі қашықтықта өте жақсы жұмыс істеді, бірақ қашықтықты өлшеу осы диапазоннан тыс өте шулы. Сигналдың шуылға қатынасын жақсарту үшін мен бірнеше өлшеудің орташа немесе орташа мәнін алуға тырыстым. Дегенмен, сигнал әлі де жеткілікті сенімді емес еді, сондықтан мен нота ойнауға немесе лазер парағын 25 см-ге өзгертуге шектеу қойдым.

11 -қадам: Динамикалық лазерлік құйынды бағдарламалау

Барлық сымдар мен жинау аяқталғаннан кейін, жарық тақтасы бар құрылғыны бағдарламалау уақыты келді! Көптеген мүмкіндіктер бар, бірақ жалпы ой - ультрадыбыстық датчиктердің кірістерін қабылдау және MIDI сигналдарын жіберу, лазерлер мен сервопроекторларды басқару. Барлық бағдарламаларда тақтаның айналуы потенциометр тұтқасын бұру арқылы басқарылады.

Сізге екі кітапхана қажет: NewPing және MIDI

Толық Arduino коды қоса берілген.

2017 жылғы өнертабыс байқауының екінші сыйлығы