Hace unos meses, una lámpara de trueno y relámpago de $ 3000 se hizo viral en la comunidad de fabricantes. Era una luz increíblemente hermosa, pero el precio lo dejaba fuera del alcance de cualquiera con su cordura intacta. Lo que vamos a hacer hoy no es exactamente lo mismo: estamos haciendo algo más práctico, en lugar de una obra de arte, pero será mucho más fresco y más personalizable.
He decidido omitir los altavoces suponiendo que probablemente ya tengas un buen par de altavoces en tu habitación que prefieras usar, y francamente poner un altavoz en una lámpara es algo extraño. En su lugar, agregaré un micrófono que permitirá que el rayo reaccione automáticamente a los ruidos fuertes, ya sea a partir de una tormenta eléctrica real, o una banda sonora reproducida desde su PC o estéreo.
También vamos a utilizar un hilo de LED RGB Neopixel completos (WS2812B), para que podamos reproducir colores que no sean blancos y tener control sobre cada píxel.
Advertencia : el suministro de energía que he utilizado en este proyecto tiene terminales de tornillo que se conectan a un cable de CA en vivo. Si no se siente seguro al cablear un enchufe, asegúrese de comprar una fuente de alimentación completamente cerrada. Como mínimo, deberá encerrar la fuente de alimentación dentro de un cuadro de proyecto seguro.
Paso 0: Introducción
Aquí hay un video de demostración del proyecto terminado. Hasta el momento, he implementado algunos modos diferentes, desde el rayo estándar hasta una nube ácida trippy y una lámpara de humor de decoloración de color, que se puede elegir desde el control remoto.
El código completo y las bibliotecas necesarias están disponibles para descargar desde este repositorio de Github.
Paso 1: necesitarás
- WS2812B filamento, por lo general un precio de alrededor de $ 50 por 5 metros. No se preocupe si tiene otro tipo de cableado Neopixel, es casi seguro compatible con la interfaz FastLED, pero su cableado puede ser diferente (puede requerir una línea de sincronización además de la señal, por ejemplo).
- Fuente de alimentación 5V, 10A + - Compré unas 15 unidades por $ 11 cada una. Toman una entrada de CA de 120-240 V y producen una salida de 5 V que será más que suficiente para alimentar todos nuestros píxeles con el brillo completo, y el Arduino.
- Cableado eléctrico, enchufe e interruptor en línea
- Recinto del proyecto
- Dos Arduinos. $ 10 Funduino clones están bien. El segundo es necesario para el control remoto, mientras que el primero controla la lógica principal y los LED.
- Dos resistores de Ohms de 2.2k (aproximadamente) - el valor exacto no importa tanto, alrededor de 1.5k hasta 47k deberían funcionar.
- Tablero de circuitos
- Receptor IR TSOP4838
- Control remoto por infrarrojos: lo compré a granel por aproximadamente $ 2 cada uno, pero cualquier control remoto debería funcionar con modificaciones de código.
- Módulo de micrófono grande
- Deseche madera MDF para cortar su base y una sierra de vaivén.
- Material de embalaje de poliestireno / insertos de caja.
- Relleno de almohada de algodón de polipropileno. Saqué más que suficiente de unos cuantos cojines viejos y horribles. Si no es una opción, debería poder comprar algo nuevo por alrededor de $ 10 o usar algodón más barato. Intenté con ambos: el algodón necesitaba más trabajo para tenerlo que desenredar y no era tan esponjoso, pero en caso de apuro, funcionaría.
- La cadena y los ganchos para colgar la nube deben soportar más de 5 kg.
- Pistola de pegamento con ajuste de baja temperatura
- Pegamento en aerosol: es más fácil pegar el relleno en tu nube con esto, pero una pistola de pegamento también podría funcionar.
El costo total es de alrededor de $ 100, sin incluir las herramientas, pero la mayor parte de esto se escapó de toda la casa. Todos los componentes electrónicos están comúnmente disponibles; el micrófono se puede encontrar en un kit de sensor o comprarse de forma individual.
Paso 2: corta la base
Recorta una base rugosa de un trozo de MDF con una sierra de vaivén: la forma exacta depende de ti, pero por alguna razón una nube tiene forma de frijol en mi mente. Vamos a adjuntar algunos ganchos a esto para colgar, pero de lo contrario solo proporciona una base sólida para construir. El área central estará reservada para la electrónica, fuente de alimentación y para entregar la cadena, así que asegúrese de tener suficiente espacio para colocar al menos el gabinete de su proyecto con algunos ganchos que lo rodean.
Paso 3: Capa sobre poliestireno
Este es el paso más difícil y creativo, pero en realidad estamos creando algo sólido y algo así como una forma de nube para pegar la tira LED. Pegue grandes trozos de poliestireno en la base (y debajo), usando un ajuste de baja temperatura en su pistola de pegamento. Si no tienes un ajuste bajo, apaga la pistola de aire caliente y deja que se enfríe un poco antes de intentar pegar. Si la temperatura es demasiado alta, simplemente se derretirá a través del material de embalaje.
Asegúrese de que cada pieza sea sólida antes de pegar la siguiente, y es mejor pegarse más que no lo suficiente.
Nuevamente, recuerde dejar una cavidad lo suficientemente grande dentro de la nube para acomodar la electrónica, la cadena y los ganchos.
Paso 4: tallar una forma de nube 3D
Usa un cuchillo de trinchar para limpiar tu nube redondeando las esquinas y recortando material innecesario, hasta que hayas logrado una forma de nube tridimensional. En realidad no importa cuán difícil sea esto, ya que cubriremos todo para rellenarlo más tarde: puedes ocultar fácilmente los errores.
Paso 5: arregla los ganchos, ordena
Finalmente, fije tres o cuatro ganchos a la base de MDF, desde el interior de cada esquina de la cavidad de la nube. Tendrá que perforar un pequeño orificio piloto ya que es difícil enroscar directamente en MDF.
También le di a todo una simple capa de pintura en aerosol blanca para asegurar una base de color uniforme, pero no estoy seguro de que fuera realmente necesario.
Paso 6: Pegue las tiras de LED
Antes de comenzar a aplicar pegamento a los LED, comience desde una nueva tira o cuente cuántos LED tiene en total; necesitará calcular cuántos usó más adelante en el paso de programación. Haga un pequeño agujero en el costado de su nube y pise los cables que componen el comienzo de su tira de LED en la cavidad de la nube. Tenga mucho cuidado de comenzar desde el extremo correcto: las tiras LED son sensibles a la dirección, por lo tanto, asegúrese de que las flechas de señal apunten lejos de la cavidad.
Trabajando lentamente, pegue los píxeles del LED a la base de poliestireno en un patrón circular, antes de tirar de la tira hasta la base para cubrir la parte inferior. De nuevo, no necesitas ser perfecto aquí, porque una vez que hemos difundido todo y cubierto con relleno, todo parece bastante impresionante de todos modos.
Utilicé un total de 85 LEDs, o poco más de 2.5 m, habiendo rodeado el cuerpo principal dos veces y utilizado una sola cadena de LED en la parte inferior.
Paso 7: Diagrama de cableado
El cableado es complejo, pero se divide fácilmente en secciones.
Primero, conecte y asegure la fuente de alimentación, preferiblemente en una caja de proyecto separada. No le voy a dar una conferencia sobre la seguridad de los cables de CA en vivo, así que supongo que puede manejar esta parte, y tiene una línea de 5 V y GND.
IMPORTANTE : cuando programe y pruebe el Arduino, los 5V de su fuente de alimentación deberían permanecer aislados del Arduino (aunque los GND están todos conectados), solo deberían alimentar la tira de LED, mientras que el Arduino usa los 5V suministrados por USB. Cuando termine de programar, el USB debe estar desconectado, y ya no proporcionará 5V al Arduino; en este punto, debe conectar los 5 V de su suministro al riel de 5 V en el lado izquierdo del tablero.
Comience por conectar la tierra y las patillas de 5 V de cada Arduino a los rieles laterales izquierdos de la placa de prueba. Compartirán la misma fuente de alimentación, ya sea la fuente de alimentación externa que tenemos o el USB conectado a uno de ellos.
Luego, complete la sección de cableado I2C: esto es lo que permite que nuestros dos Arduinos se comuniquen. Tome los pines A4 de ambos Arduinos en una sola fila en la placa de prueba, luego conecte una resistencia de 2.2k desde esa fila al riel de 5V. Repita para A5, conectándolos en una fila separada, con otra resistencia de 2, 2k nuevamente a 5V.
Conecte el receptor de infrarrojos a continuación - compruebe la configuración de los pines si tiene otro modelo, pero básicamente el pin de señal debe ir a D11 en un Arduino. Suba el croquis thundercloud_ir_receiver.ino a este Arduino (todo el código aquí), luego desenchufe el USB ya que ya no lo necesita.
En el otro Arduino, conecte el pin de señal de entrada de datos desde el comienzo de su tira de LED a D6. La GND de los LED debería ser común con todos los Arduinos, pero en este punto los 5V vendrán directamente de la PSU.
También en este Arduino, enchufe el módulo del micrófono en A0. Suba el otro sketch de thundercloud.ino y mantenga el USB conectado mientras depura. Comience por cambiar la variable NUM_LEDS de manera apropiada.
Paso 8: pega en el relleno
Como paso final, pegue su relleno. Aquí no hay una técnica en particular: simplemente rocíe la nube con una capa de pegamento y tome un puñado de relleno. Sin embargo, es más fácil trabajar con relleno si ya lo has utilizado para aumentar el área de la superficie.
Si usó el mismo control remoto que yo, el botón STROBE lo pone en modo de nube reactiva con sonido; FLASH es el modo de color trippy, y FADE es la lámpara de estado de ánimo de desvanecimiento lento.
Paso 9: Explicación del código
¿Por qué dos Arduinos? Tanto la programación del receptor de infrarrojos como la biblioteca del controlador de píxeles WS2818B son muy sensibles a la temporización: si la temporización se retrasa, la señal de IR está corrupta. Al dar a cada circuito su propio microcontrolador y permitirles hablar sobre el protocolo I2C, podemos garantizar que el tiempo sea perfecto en cada uno. También puede encontrar módulos de IR separados con su propio microcontrolador incorporado, pero mi investigación descubrió que estos realmente cuestan más que un simple clon Arduino y un LED IR. El thundercloud_ir_receiever no debería requerir una explicación, aunque es posible que desee leer primero los conceptos básicos de I2C.
En el controlador principal de thundercloud, definimos diferentes modos de operación, como ON (los efectos del rayo no están activados por sonido), CLOUD (el rayo solo se activa con sonido), ACID (la nube muestra colores truculentos) o modos simples de un solo color. Para definir un nuevo modo, agréguelo primero a la enumeración, luego abra la consola y busque un botón de control remoto para asignarlo; cada pulsación remota debería imprimir una línea de depuración. En el método receiveEvent (), asignamos esas pulsaciones de teclas a un modo, de modo que agreguemos una instrucción switch adicional allí. Finalmente, en el método main loop () direccionamos esas selecciones de modo a diferentes funciones de visualización.
El código de suavizado de micrófono es originalmente de Adafruit. Lo simplifiqué para nuestras necesidades y agregué un disparador cuando se escucha un ruido más alto que el promedio.
Paso 10: modos de iluminación
Las pantallas de rayos combinan tres "tipos" diferentes de rayos para lograr algo suficientemente realista, o al menos agradable a la vista. El primer tipo es crack (), donde cada LED se enciende brevemente entre 10-100 ms. El segundo tipo está rodando (), donde cada LED tiene un 10% de posibilidades de activación, y todo el ciclo se repite de 2 a 10 veces, con un retraso de 5 a 100 ms entre cada ciclo. El tercer tipo es thunderburst (), que elige dos secciones diferentes de la tira, cada una entre 10-20 LED, muestra brevemente estas secciones de 3 a 6 veces. Examine estos métodos en detalle para ver cómo se activan los LED individuales: la rueda de color HSV se utiliza en todo momento (por lo que el blanco es H = 0, S = 0, V = 255). Te animo a modificar o escribir nuevas pantallas de iluminación, luego compártelos en los comentarios si haces uno que te guste.
Cada vez que se dispara un rayo o se ejecuta el ciclo, la nube elige aleatoriamente entre los tres tipos de rayo. Finalmente, un método de reinicio () apaga todas las luces, de lo contrario, "recordarán" su estado anterior.
Preguntas o problemas: por favor, póngase en contacto en los comentarios y haré todo lo posible para ayudar. Si tiene una cuenta Github, puede publicar errores o problemas en el rastreador de problemas. Si ha realizado alguna modificación o ha escrito algunas funciones de iluminación nuevas, comparta un enlace a su código en Gist o Pastebin.