Arduino ilə İnteraktiv Lazer Vərəq Generatoru: 11 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Lazerlər inanılmaz vizual effektlər yaratmaq üçün istifadə edilə bilər. Bu layihədə interaktiv və musiqi çalan yeni bir lazer displey qurdum. Cihaz iki lazer fırladır və burulğana bənzər iki işıq təbəqəsi əmələ gətirir. Əlinizi onlara doğru hərəkət etdirərək lazer təbəqələrinin idarə oluna bilməsi üçün cihaza məsafə sensorlarını daxil etdim. Şəxs sensorlar ilə qarşılıqlı əlaqə qurduqda, cihaz MIDI çıxışı ilə də musiqi çalır. Lazer arpaları, lazer girdapları və POV ekranlarından fikirləri özündə birləşdirir.

Cihaz ultrasəs sensorlarının girişlərini qəbul edən və yaranan lazer təbəqəsinin növünü və yaranan musiqini çıxaran bir Arduino Mega ilə idarə olunur. Fırlanan lazerlərin bir çox sərbəstlik dərəcəsi sayəsində, yaradıla bilən bir çox fərqli lazer təbəqə nümunəsi var.

Sent -Luisdə Dodo Flock adlı yeni bir sənət/texnologiya qrupu ilə birlikdə layihəyə ilkin beyin fırtınası etdim. Emre Sarbek, cihazın yaxınlığındakı hərəkəti aşkar etmək üçün istifadə edilən sensorlar üzərində bəzi ilkin testlər də keçirdi.

Lazer təbəqə qurğusu qurursanız, ləzzət və fırlanan disklərin təhlükəsiz işlədiyini unutmayın.

2020 yeniləmə: Lazerlərlə yaradılan səthin hiperboloid olduğunu anladım.

Addım 1: Təchizat siyahısı

Materiallar

Lazerlər -

Fırçasız motor -

Elektron sürət tənzimləyicisi -

Servo mühərrikləri -

Transistorlar

Kontrplak

Pleksiglas

Ultrasonik sensorlar

Slipring -

Ağ LEDlər -

Buck çeviriciləri

Tel sarma teli

MIDI konnektoru

Potensiometr və düymələr -

Avadanlıq - 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…

Rezistorlar

JST bağlayıcı kabellər -

AC güc açarı

12V enerji təchizatı -

Taxta yapışqan

Super yapışqan

Taxta vintlər

USB uzatma kabeli -

Alətlər:

Lehimleme dəmir

Tel kəsicilər

Jig gördü

Dairəvi mişar

Mikrometr

Güc qazma

Addım 2: Baxış və Şematik

Bir lazer şüası yaxşı bir şəkildə yığılmış (yəni dar) bir işıq şüası yaradır, buna görə də bir təbəqə istehsal etməyin bir yolu şüanı müəyyən bir şəkildə sürətlə hərəkət etdirməkdir. Məsələn, silindrik bir işıq təbəqəsi yaratmaq üçün, lazeri göstərdiyi istiqamətə paralel olaraq bir ox ətrafında döndərərdiniz. Lazerin sürətlə hərəkət etməsi üçün fırçasız DC motoruna taxta taxtaya lazer bağlaya bilərsiniz. Yalnız bununla, sərin silindrik lazer burulğanları yarada bilərsiniz!

Digər lazer burulğan layihələri, güzgüyə yönəldilmiş hərəkətsiz bir lazer ilə əyilmiş bir güzgü fırlanma oxuna quraşdıraraq bunu həyata keçirir. Bu, bir lazer təbəqə konisi yaradır. Ancaq bu dizaynla, bütün lazer təbəqələrinin tək bir mənşəli olduğu ortaya çıxacaq. Lazerlər, qurduğum dizayndakı kimi oxdan kənarda yerləşdirilibsə, videoda göstərilən qum saatı şəkli kimi yaxınlaşan lazer təbəqələr yarada bilərsiniz.

Bəs işıq təbəqələrinin dinamik və interaktiv olmasını istəsən nə olar? Bunu etmək üçün iki lazeri servolara bağladım və sonra servoları taxta taxtaya bağladım. İndi servolar, motorun fırlanma oxuna görə lazerin açısını tənzimləyə bilər. İki fərqli servoda iki lazer istifadə edərək cihazla iki fərqli işıq təbəqəsi yarada bilərsiniz.

DC motorunun sürətini idarə etmək üçün potensiometrini potenometrin girişini alan və elektrik sürət tənzimləyicisinə (ESC) siqnal verən bir Arduino -ya bağladım. ESC daha sonra potensialiometr müqavimətindən asılı olaraq motorun sürətini (uyğun bir ad, bəli) idarə edir.

Lazerin açılma/söndürmə vəziyyəti, doyma rejimində işləyən bir transistorun (məsələn, elektrik açarı kimi işləyən) emitentinə qoşularaq idarə olunur. Lazer vasitəsilə cərəyanı idarə edən tranzistorun bazasına bir nəzarət siqnalı göndərilir. Bir arduino ilə bir tranzistorla yükü idarə etmək üçün bir qaynaqdır:

Servo mövqeyi də Arduino ilə idarə olunur. Planka fırlandıqda, işıq təbəqəsi servo mövqeyini dəyişdirərək idarə edilə bilər. Hər hansı bir istifadəçi girişi olmadan, bu, heyranedici dinamik işıq təbəqələri yarada bilər. Bir insanın əlini işıq təbəqələrinə yaxınlaşdırdığını təyin etmək üçün cihazın kənarında yerləşdirilən ultrasəs sensorlar da var. Bu giriş daha sonra lazerləri yeni işıq təbəqələri yaratmaq və ya MIDI siqnalı yaratmaq üçün hərəkət etdirmək üçün istifadə olunur. MIDI jakı, MIDI siqnalını bir MIDI çalma cihazına ötürmək üçün bağlıdır.

Addım 3: Arduino ilə Fırçasız Motora Nəzarət

Vorteksə bənzər işıq təbəqələri yaratmaq üçün lazer şüasını döndərmək lazımdır. Bunu həyata keçirmək üçün fırçasız bir DC mühərriki istifadə etməyə qərar verdim. Bu tip mühərriklərin model təyyarələr və pilotsuz uçan aparatlarla həqiqətən məşhur olduğunu öyrəndim, buna görə istifadə etmənin olduqca asan olacağını düşündüm. Yolda bir neçə çətinlik çəkdim, amma ümumilikdə motorun layihə üçün necə işlədiyindən məmnunam.

Əvvəlcə mühərrikin quraşdırılması lazımdır. Xüsusi olaraq mühərriki tutmaq və cihazı tutan lövhəyə bağlamaq üçün bir hissə hazırladım. Motor təhlükəsiz olduqdan sonra mühərriki ESC -yə bağladım. Oxuduqlarıma görə, fırçasız bir mühərrik olmadan istifadə etmək çox çətin səslənir. Motoru çevirmək üçün bir Arduino Mega istifadə etdim. Başlanğıcda, mühərrikin fırlanmasını təmin edə bilmədim, çünki idarəetmə siqnalını 5V -ə və ya yerə bağladım, əsas dəyərini düzgün təyin etmədən və ya ESC -ni kalibr etmədən. Daha sonra potensialiometr və servo motorlu bir Arduino dərsini izlədim və bu da motorun fırlanmasına səbəb oldu! Dərsliyə keçid budur:

ESC telləri əslində hər hansı bir şəkildə fırçasız mühərrikə qoşula bilər. Bir neçə qadın banan bağlayıcıya ehtiyacınız olacaq. ESC -də daha qalın qırmızı və qara kabellər 12V -lik bir DC enerji təchizatına, ESC -nin idarəedici konnektorundakı qara -ağ kabellər isə sırasıyla Arduino üzərindəki yerə və bir idarəetmə pininə bağlıdır. ESC -ni necə kalibr etməyi öyrənmək üçün bu videoya baxın:

Addım 4: Lazer təbəqə şassisinin qurulması

Mühərrikin fırlanmasından sonra, yüngül təbəqə şassisini qurmaq vaxtıdır. Bir CNC maşını istifadə edərək bir kontrplak kəsdim, ancaq bir jig testerəsi də istifadə edə bilərsiniz. Kontrplak ultrasonik sensorlar tutur və içərisində bir pleksiglas parçasına uyğun bir çuxur var. Pleksiglas, epoksi istifadə edərək taxta yapışdırılmalıdır. Sürgü halqasının içəri oturması üçün deliklər qazılır.

Fırçasız mühərriki tutmaq üçün daha bir dairəvi kontrplak təbəqə kəsilir. Bu taxta təbəqədə, deliklər qazılır ki, tellər sonradan tikintidən keçə bilsin. Motor montajını və delik açdıqdan sonra, iki kontrplak təbəqəsi təxminən 15 sm uzunluğunda kəsilmiş 1x3 taxtalar və metal mötərizələrlə bərkidilir. Fotoda, pleksiglasın motorun və lazerlərin üstündə necə olduğunu görə bilərsiniz.

Addım 5: Lazer və Servo Motor Qurğusu

Dəyişən işıq təbəqələri fırlanma oxuna görə hərəkət edən lazerlər tərəfindən yaradılır. Bir servoya lazer bağlayan bir montaj və servoyu iplik taxtasına bağlayan bir montaj dizayn etdim və 3d çap etdim. Əvvəlcə iki M2 vida istifadə edərək servoyu servo qurğusuna bağlayın. Sonra, M2 qozunu lazer qurğusuna sürüşdürün və lazeri yerində saxlamaq üçün bir vida sıxın. Lazeri servoya bağlamadan əvvəl, servonun mərkəzləşdirilmiş iş mövqeyinə döndüyünə əmin olmalısınız. Servo dərsliyindən istifadə edərək servo 90 dərəcəyə yönəldin. Sonra bir vida istifadə edərək lazeri şəkildə göstərildiyi kimi quraşdırın. Lazerin təsadüfən yerindən tərpənməməsini təmin etmək üçün bir yapışqan əlavə etməliyəm.

Təxminən 3x20 sm ölçüdə olan taxtanı hazırlamaq üçün lazer kəsici istifadə etdim. İşıq təbəqəsinin maksimum ölçüsü taxta taxtanın ölçüsündən asılı olacaq. Sonra taxtanın ortasında fırçasız motor şaftına oturacaq bir delik açıldı.

Sonra lazerlərin mərkəzdə olması üçün lazer-servo qurğusunu taxtaya yapışdırdım. Plankdakı bütün komponentlərin taxtanın fırlanma oxuna görə balanslaşdırıldığından əmin olun. Lehim JST konnektorlarını lazerlərə və servo kabellərə bağlayın ki, sonrakı addımda sürüşməyə qoşula bilsinlər.

Nəhayət, taxtanı lazer-servo qurğuları ilə birlikdə yuyucusu və qozu olan fırçasız mühərrikə yapışdırın. Bu nöqtədə, taxtanın dönə biləcəyinə əmin olmaq üçün fırçasız motoru sınayın. Motoru çox sürətlə idarə etməmək və ya əlinizi taxtanın fırlanma yoluna salmamaq üçün diqqətli olun.

Addım 6: Çubuğun quraşdırılması

Elektronika fırlandıqda tellərin dolaşmasını necə qarşısını almaq olar? Bunun bir yolu, enerji təchizatı üçün bir batareyadan istifadə etmək və bu POV -də göstərildiyi kimi iplik qurğusuna bağlamaqdır. Başqa bir yol, sürüşmə istifadə etməkdir! Daha əvvəl bir sapan eşitməmisinizsə və ya istifadə etməmisinizsə, bunun necə işlədiyini göstərən bu möhtəşəm videoya baxın.

Birincisi, JST bağlayıcılarının digər uclarını sürüşməyə bağlayın. Tellərin çox uzun olmasını istəmirsiniz, çünki taxta fırlandıqda bir şeyə tutulma potensialı var. Sürgünü vintlər üçün deliklərdə qazılan fırçasız motorun üstündəki pleksiglasa bağladım. Qazma zamanı pleksiglasın çatlamamasına diqqət yetirin. Daha dəqiq deliklər əldə etmək üçün lazer kəsici də istifadə edə bilərsiniz. Sürgü bağlandıqdan sonra bağlayıcıları bağlayın.

Bu nöqtədə, lazer təbəqə generatoru ilə bəzi ilkin testlər aparmaq üçün sürüşmə tellərini Arduino pinlərinə bağlaya bilərsiniz.

Addım 7: Elektronikanın lehimlənməsi

Bütün elektronikanı birləşdirmək üçün prototip lövhəsini kəsdim. 12V enerji təchizatı istifadə etdiyim üçün iki dc-dc çeviricidən istifadə etməliyəm: lazerlər, servolar, potensiometrlər və MIDI yuvaları üçün 5V və Arduino üçün 9V. Diaqramda göstərildiyi kimi hər şey ya lehimlə, ya da tel sarma ilə bağlanırdı. Lövhə daha sonra PCD duruşlarından istifadə edərək 3d çaplı bir hissəyə qoşuldu.

Addım 8: Elektron qutu qurmaq

Bütün elektronika taxta bir qutuda yerləşdirilib. Qutunun kənarları üçün 1x3 taxta kəsdim və bir tərəfdən böyük bir açar kəsdim ki, idarəetmə panelindəki tellər keçsin. Tərəflər kiçik ağac bloklarından, taxta yapışqanlardan və vintlərdən istifadə edərək birləşdirildi. Yapışqan quruduqdan sonra qutudakı bütün qüsurları düzəltmək üçün qutunun kənarlarını zımparaladım. Sonra qutunun ön, arxa və dibi üçün nazik ağac kəsdim. Dibi yanlara mismarlanmışdı, ön və arxa qutuya yapışdırılmışdı. Nəhayət, qutunun ön panelindəki komponentlərin ölçülərini ölçdüm və kəsdim: elektrik kabeli, usb, MIDI və potansiyometr.

Addım 9: Qutuda Elektronikanın Quraşdırılması

Vida istifadə edərək qutuya enerji təchizatı bağladım, Arduino xüsusi dizayn edilmiş montajdan istifadə edərək və 7 -ci addımda yaradılmış elektron lövhəni bağladım. Potansiyometr və MIDI yuvası əvvəlcə tel sarma telindən istifadə edərək dövrə lövhəsinə bağlandı və sonra yapışdırıldı. ön panel. AC cərəyanı enerji təchizatına, DC təchizatı isə Buck çeviricilərinin girişlərinə və fırçasız mühərrikə qoşulan kabellərə qoşuldu. Motor, servo və lazer telləri daha sonra kontrplakdakı bir çuxurdan elektronika qutusuna qədər aparılır. Ultrasonik sensorlar ilə işləmədən əvvəl, hər şeyin düzgün bir şəkildə bağlandığından əmin olmaq üçün komponentləri ayrı -ayrılıqda sınadım.

Əvvəlcə bir AC güc jakı aldım, ancaq əriməsi ilə bağlı olduqca pis rəyləri oxudum, buna görə ön paneldə səhv ölçülü deşiklərim vardı. Buna görə kəsdiyim deliklərin ölçüsünə uyğun olaraq bəzi jack adapterləri hazırladım və 3d çap etdim.

Addım 10: Ultrasonik Sensorların Montajı və Kabelləşdirilməsi

Bu nöqtədə lazerlər, servolar, fırçasız motor və MIDI jakı Arduino -ya bağlıdır və idarə oluna bilər. Son aparat mərhələsi ultrasəs sensorlarını birləşdirməkdir. Ultrasonik bir sensor hazırladım və 3d çap etdim. Sonra ultrasəs sensoru qurğularını işıq təbəqəsi generatorunun üst kontrplak təbəqəsinə bağladım və bərabər şəkildə bağladım. Tel sarma teli, kontrplak təbəqəsində deliklər qazaraq elektronik qutusuna endirildi. Tel sarğısını Arduino üzərindəki müvafiq pinlərə bağladım.

Ultrasonik sensorun performansından bir az məyus oldum. 1sm - 30sm arası məsafələr üçün olduqca yaxşı işlədilər, amma məsafə ölçümü bu aralığın xaricində çox səs -küylüdür. Siqnalın səs -küy nisbətini yaxşılaşdırmaq üçün bir neçə ölçmənin medianını və ya ortalamasını götürməyə çalışdım. Ancaq siqnal hələ də kifayət qədər etibarlı deyildi, buna görə də nota yazmaq və ya lazer vərəqini 25 sm-ə dəyişdirmək üçün son həddi təyin etdim.

Addım 11: Dinamik Lazer Vorteksinin Proqramlaşdırılması

Bütün naqillər və montaj tamamlandıqdan sonra, işıq təbəqəsi cihazını proqramlaşdırmağın vaxtıdır! Çox imkanlar var, amma ümumi fikir ultrasəs sensorlarının girişlərini götürmək və MIDI üçün siqnallar göndərmək və lazerləri və servoları idarə etməkdir. Bütün proqramlarda, taxtanın fırlanması potensiometr düyməsini çevirərək idarə olunur.

İki kitabxanaya ehtiyacınız olacaq: NewPing və MIDI

Tam Arduino kodu əlavə olunur.

2017 -ci ildə ixtiraçılıq yarışmasında ikinci mükafat