Интерактив гэрэлтэй чийдэн - Tensegrity бүтэц + Arduino: 5 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Энэ хэсэг нь хөдөлгөөнд тохирсон гэрэл юм. Хамгийн бага хүчдэлийн баримал хэлбэрээр бүтээгдсэн чийдэн нь бүх бүтэц, чиг хандлагад нийцүүлэн өнгөний тохиргоог өөрчилдөг бөгөөд өөрөөр хэлбэл чиг баримжаагаасаа хамааран гэрэл нь тодорхой өнгө, гэрэл, гэрлийн горимд шилждэг.

Икосаэдрон эргэх үед (өөрийн тэнхлэгийн дээгүүр) виртуал бөмбөрцөг өнгө сонгогчоос утгыг сонгоно. Энэ өнгө сонгогч харагдахгүй боловч өнгөний тохируулга бодит цаг хугацаанд хийгддэг. Тиймээс, хэсэг бүрийг тоглож байхдаа өнгө бүр орон зайд хаана байрлаж байгааг олж мэдэх боломжтой болно.

Икосаэдрийн хэлбэр нь 20 нүүрний онгоцоор хангадаг бөгөөд tensegrity бүтэц нь 6 нэмэлт цэгийг өгдөг. Энэ нь чийдэнг хавтгай гадаргуу дээр байрлуулахад нийт 26 өнгийг өгдөг. Дэнлүүг агаарт асаахад энэ тоо нэмэгддэг.

Системийг гурван тэнхлэг бүхий акселерометрт холбогдсон Pro Trinket удирддаг. Гэрлийг RGBW LED туузаар хангадаг бөгөөд энэ нь өнгө, цагаан тод байдлын утгыг тус тусад нь хянах боломжтой юм. Микропроцессор, мэдрэгч, гэрэлтүүлгийн систем зэрэг бүх хэлхээ 5в хүчдэл дээр ажилладаг. Системийг асаахын тулд 10А хүртэлх эх үүсвэр хэрэгтэй.

Дэнлүүнд ашигладаг гол элементүүдийн жагсаалт дараах байдалтай байна.

Adafruit Pro Trinket - 5V

- Adafruit LIS3DH гурвалсан тэнхлэгийн хурдасгуур

- Adafruit NeoPixel дижитал RGBW LED зурвас - Цагаан ПХБ 60 LED/м

- 5V 10А сэлгэн залгах цахилгаан хангамж

Энэхүү хөдөлгөөнт гэрэл нь урт хугацааны хувийн төслийн анхны хувилбар юм. Дизайн болон барилгын ажлын явцад би амжилт, алдаанаас суралцсан. Эдгээрийг анхаарч үзээд одоо би илүү ухаалаг бүтэцтэй, хүчирхэг програм хангамжтай дараагийн хувилбар дээр ажиллаж байна.

Төслийг боловсруулах явцад тусламж, санаа, санал өгсөн LACUNA LAB хамт олонд талархал илэрхийлье.

Та миний ажлыг дагах боломжтой: action-io / tumblraction-script / github

Алхам 1: Санаа

Энэ төсөл бол миний толгойд хэсэг хугацаанд тоглож байсан хэд хэдэн санаануудын үр дүн юм.

Намайг эхлүүлснээс хойш үзэл баримтлал өөрчлөгдөж, анхны төсөл хөгжиж, бодит хэлбэртэй болсон.

Эхний арга бол геометрийн хэлбэрийг харилцан үйлчлэх хэрэгсэл болгон ашиглах явдал байв. Энэхүү дизайны ачаар энэхүү чийдэнгийн олон өнцөгт нүүр нь оролтын арга болдог.

Эхний санаа бол динамик системийг ашиглан icosahedron -ийг хөдөлгөх явдал байв. Үүнийг интерактив аппликейшн эсвэл нийгмийн сүлжээний хэрэглэгчид хянах боломжтой байсан.

Өөр нэг боломж бол гантиг эсвэл бөмбөгийг өөр өөр товчлуур эсвэл мэдрэгчээр дарж, хэсэг хөдлөхөд санамсаргүй оролт үүсгэх явдал юм.

Tensegrity бүтэц нь дараа нь болсон.

Энэхүү барилгын арга нь намайг гайхшруулсан: бүтцийн хэсгүүд бие биенээ тэнцвэртэй байлгах арга. Энэ нь харааны хувьд маш тааламжтай байдаг. Бүх бүтэц нь өөрөө тэнцвэртэй байдаг; хэсгүүд бие биедээ шууд хүрдэггүй. Энэ бол хэсгийг бий болгодог бүх хурцадмал байдлын нийлбэр юм; гайхалтай!

Анхны дизайн өөрчлөгдсөн тул; төсөл урагшилна.

Алхам 2: Бүтэц

Өмнө дурьдсанчлан, энэ анхны загварыг хаях ёстой дахин боловсруулсан материалаар хийсэн.

Гудамжинд олсон модон хавтанг модон самбар дээрээс авав. Алтан обуд нь хуучин дэнлүүний гарны нэг хэсэг байсан бөгөөд резинэн туузны таг нь оффисын хавчаар юм.

Юутай ч бүтцийг бүтээх нь маш энгийн бөгөөд үе шат нь ямар ч цаг хугацааны хувьд ижил байдаг.

Самбараар хийсэн зүйл бол тэдгээрийг хоёр бүлэг болгон нэгтгэх явдал юм. Алтан зайг ашиглан "сэндвич" хийж, гэрэл тусах цоорхой үлдээнэ.

Төслийн хэмжээ нь бүрэн хувьсах шинж чанартай бөгөөд таны хийхийг хүсч буй бүтцийн хэмжээнээс хамаарна. Энэхүү төслийн зураг дээрх модон баар нь 38см урт, 38мм өргөн юм. Самбаруудын хоорондох зай 13 мм байна.

Модон хавтанг ижилхэн хайчилж, зүлгэж (хуучин будгийн давхаргыг арилгахын тулд), дараа нь хоёр үзүүрийг нь цоолжээ.

Дараа нь би самбарыг харанхуй лакаар будсан байв. Хэсэг хэсгүүдийг холбохын тулд би 5 мм, 5 мм -ийн урттай саваа ашиглаж, хоёр талдаа зангидсан байна.

Чангалагч нь улаан резинэн тууз юм. Резинийг бааранд бэхлэхийн тулд би жижиг нүх гаргаж, туузыг дамжуулж, дараа нь таглаагаар хийв. Энэ нь хавтанг чөлөөтэй хөдөлгөж, бүтцийг нь задлахаас сэргийлдэг.

Алхам 3: Электроник ба гэрэл

Цахим бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тохиргоо нь логик болон тэжээлийн аль алинд нь ижил хүчдэлийг 5v ашиглан ашиглахад зориулагдсан болно.

Системийг гурван тэнхлэг бүхий акселерометрт холбогдсон Pro Trinket удирддаг. Гэрлийг RGBW LED туузаар хангадаг бөгөөд энэ нь өнгө, цагаан тод байдлын утгыг тус тусад нь хянах боломжтой юм. Микропроцессор, мэдрэгч, гэрэлтүүлгийн систем зэрэг бүх хэлхээ 5в хүчдэл дээр ажилладаг. Системийг асаахын тулд 10А хүртэлх эх үүсвэр хэрэгтэй.

Pro Trinket 5V нь Arduino UNO -ийн нэг үндсэн чип болох Atmega328P чипийг ашигладаг. Энэ нь бараг ижил тээглүүртэй. Тиймээс та НҮБ -ын төслөө бяцхан орон зайд авчрахыг хүсч байвал энэ нь үнэхээр хэрэгтэй болно.

LIS3DH бол уян хатан мэдрэгч бөгөөд үүнийг +-2g/4g/8g/16g болгон уншихаар дахин тохируулах боломжтой бөгөөд Tap, Double-tap, чиг баримжаа, чөлөөт уналтын илрүүлэлтийг авчирдаг.

NeoPixel RGBW LED зурвас нь өнгө, цагаан өнгийг тус тусад нь удирдах боломжтой. Зориулалтын цагаан LED -ийн тусламжтайгаар та цагаан гэрэлтэй байхын тулд бүх өнгийг хангаж өгөх шаардлагагүй бөгөөд энэ нь таныг илүү цэвэр, гэрэл гэгээтэй болгож, энерги хэмнэдэг.

Утас холбох, бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хооронд нь холбохын тулд би кабель дамжуулж, хавчаар, холбогчийг ашиглан эрэгтэй, эмэгтэй зүү бүхий залгуур хийхээр шийдсэн.

Би цагаан хэрэглэлийг акселерометрт холбож, SPI -ийг анхдагч тохиргоогоор хийлээ. Энэ нь Вин -ийг 5V -ийн цахилгаан тэжээлд холбоно гэсэн үг юм. GND -ийг нийтлэг цахилгаан/өгөгдлийн газарт холбоно уу. SCL (SCK) зүүг Дижитал #13 руу холбоно уу. SDO зүүг Дижитал #12 руу холбоно уу. SDA (SDI) зүүг Дижитал #11 рүү холбоно уу. CS pin Digital #10 -ийг холбоно уу.

Удирдсан туузыг зөвхөн нэг зүүгээр удирддаг бөгөөд энэ нь #6 руу, газар ба 5в нь тэжээлийн адаптер руу шууд ордог.

Та хэрэгтэй байж болох бүх бичиг баримтыг adafruit хуудсан дээрээс олж, илүү дэлгэрэнгүй, илүү сайн тайлбарлах болно.

Цахилгаан тэжээл нь эмэгтэй DC адаптертай холбогдсон бөгөөд энэ нь микроконтроллер ба LED зурвасыг нэгэн зэрэг тэжээдэг. Мөн "асаах" үед хэлхээг тогтворгүй гүйдлээс хамгаалах конденсатортой.

Дэнлүү нь 6 гэрлийн баартай боловч LED тууз нь нэг урт туузаар ирдэг. LED туузыг 30см (18 LEDS) хэсэг болгон хайчилж, дараа нь эрэгтэй, эмэгтэй 3 зүүгээр гагнаж, хэлхээний бусад хэсэгт модульчлагдсан байдлаар холбоно.

Энэ төслийн хувьд би 5V - 10А цахилгаан хангамж ашиглаж байна. Гэхдээ танд хэрэгтэй ледийн тооноос хамааран системийг тэжээхэд шаардагдах гүйдлийг тооцоолох шаардлагатай болно.

Хэсгийн баримт бичгийн туршид LED нь нэг LED тутамд 80 мА зураастай болохыг харж болно. Би нийтдээ 108 LED ашиглаж байна.

Алхам 4: Код

Схемийн ажил нь маш энгийн. Акселерометр нь x, y, z тэнхлэг дээрх хөдөлгөөний мэдээллийг өгдөг. Чиглэл дээр үндэслэн LED -ийн RGB утгыг шинэчилдэг.

Ажил нь дараахь үе шатуудад хуваагдана.

• Мэдрэгчээс унших, api ашиглахад л хангалттай.
• Тригонометрийн тусламжтайгаар "өнхрөх ба давирхай" гэсэн утгыг шийдээрэй. Та энэ баримт бичгээс Марк Педлигийн талаар илүү их мэдээлэл олж авах боломжтой.
• Эргэлтийн утгатай холбоотой харгалзах өнгийг олж авахын тулд бид HSL - RGB хувиргах функцийг ашиглан 0-360 RGB утга рүү шилждэг. Цагаан гэрлийн эрч хүч, өнгөний ханалтыг зохицуулахын тулд давирхайн утгыг янз бүрийн масштабаар ашигладаг. Өнгө сонгогч бөмбөрцгийн эсрэг талын хагас бөмбөрцөг нь бүрэн цагаан өнгөтэй.
• Тус тусад нь LED өнгөний мэдээллийг хадгалдаг гэрлийн буферийг шинэчилнэ үү. Энэ мэдээлэлээс хамаарч буфер хянагч нь хөдөлгөөнт дүрс үүсгэх эсвэл нэмэлт өнгөөр хариу өгөх болно.
• Эцэст нь өнгийг харуулж, LED -ийг сэргээнэ үү.

Эхэндээ, ямар ч өнгө сонгох боломжтой өнгөний хүрээ бий болгох санаа байсан. Өнгөний хүрдийг меридиан дээр байрлуулж, хар ба цайвар өнгийг туйл руу чиглүүлнэ.

Гэсэн хэдий ч LED нь өөр өөр өнгө гаргаж, rgb LED тус бүрийг хурдан асаадаг тул харанхуй өнгийг харуулахын тулд бага утгыг өгөхөд LED нь маш муу гүйцэтгэлийг өгдөг бөгөөд тэд хэрхэн анивчиж эхлэхийг та харах болно. Энэ нь өнгөний бөмбөрцгийн харанхуй хагас бөмбөрцөг хэвийн ажиллах боломжгүй болгодог.

Дараа нь одоо сонгосон аялгуунд нэмэлт өнгө оруулах санаа төрсөн.

Тиймээс нэг тархи нь дугуйны өнгөт өнгийг 50% гэрэлтүүлгээс 90 ~ 100% ханасан байдлаас сонгож авдаг. Үүний зэрэгцээ нөгөө тал нь ижил өнгийн байрлалаас өнгөний градиентийг сонгодог боловч градиентын нөгөө талд нэмэлт өнгө нэмдэг.

Мэдрэгчийн өгөгдлийг унших нь түүхий байна. Дуу чимээ болон чийдэнгийн чичиргээг намдаахын тулд шүүлтүүр ашиглаж болно. Одоогийн байдлаар надад илүү сонирхолтой харагдаж байна, учир нь энэ нь илүү аналог харагдаж, ямар ч мэдрэгчтэй хариу үйлдэл үзүүлж, бүрэн тогтворжуулахад нэг секунд зарцуулдаг.

Би код дээр ажиллаж байгаа бөгөөд шинэ боломжуудыг нэмж, анимацийг оновчтой болгож байна.

Та миний github данснаас кодын хамгийн сүүлийн хувилбарыг шалгаж болно.

Алхам 5: Боолт хийх

Эцсийн угсралт нь маш энгийн бөгөөд хоёр бүрэлдэхүүн хэсгийн эпокси наалдамхай тууз бүхий LED туузны силикон тагийг бааранд нааж, 6 хэсгийг дараалан холбоно.

Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг бэхлэх, хурдасгуур болон мэргэжлийн эдлэлийг мод руу шургуулах гэж байгаа цэгээ засаарай. Би тээглүүрийн ёроолыг хамгаалахын тулд хуванцар тусгаарлагч ашигласан. Цахилгаан хангамжийн адаптерийг баарны хооронд илүү эпокси эпокси цавуугаар зөв байрлуулсан болно. Дэнлүү эргэж байх үед хөдлөхөөс сэргийлж, тохируулах зориулалттай.

Ажиглалт ба сайжруулалт

Төслийг боловсруулах явцад асуудлыг шийдвэрлэх арга замын талаархи шинэ санаа гарч ирэв. Түүнчлэн дизайны зарим алдаа, эсвэл сайжруулах боломжтой хэсгүүдийг олж мэдсэн.

Миний хийхийг хүсч буй дараагийн алхам бол бүтээгдэхүүний чанар, өнгөлгөөг сайжруулах явдал юм. ихэвчлэн бүтцэд байдаг. Би дизайны нэг хэсэг болох тензорыг багтаасан, бүрдэл хэсгүүдийг нуусан илүү сайн бүтэцтэй болох талаар гайхалтай санаануудыг авчирдаг. Энэ бүтэц нь 3D принтер, лазер таслагч гэх мэт илүү хүчирхэг хэрэгслүүдийг шаардах болно.

Би бүтцийн дагуух утсыг нуух замыг хүлээж байна. Илүү үр ашигтай эрчим хүчний хэрэглээнд ажиллах; дэнлүү удаан ажиллаж, гэрэлтүүлгийг өөрчлөхгүй байх үед зардлыг бууруулах.

Нийтлэлийг уншиж, миний ажлыг сонирхож байгаад баярлалаа. Та энэ төслөөс над шиг их зүйлийг сурсан гэж найдаж байна.