Sincronización de fuego, música y luces: 10 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Todos sabemos que la electrónica se utiliza para muchas tareas importantes en hospitales, escuelas y fábricas. ¿Por qué no divertirse un poco con ellos también?

En este Instructable, haré ráfagas de fuego y luces (LED) que reaccionan a la música para hacer que la música sea un poco más divertida de una experiencia.

Usaremos alcohol isopropílico como componente principal de un desinfectante que se evapora muy rápidamente y no deja un olor tan fuerte en comparación con otros combustibles y el aire está libre de restos después de solo uno o dos minutos.

Los servos accionan una botella rociadora llena de isopropilo para hacer una explosión de fuego / llama que se activa con una jeringa de inyección que tiene un flujo de butano que sale de ella.

Paso 1: Materiales necesarios

Reúna algunos servos, tiras de LED y otros dispositivos electrónicos para comenzar con esta construcción para ser precisos, todos los componentes necesarios son

1. MG995 Servo de 180 grados * 8

2. Arduino Nano * 1

3, Stm32

4. Botellas de spray * 4

5. Tiras de madera

6. Madera contrachapada circular / rectangular

7. Varillas de metal para soporte

8. Tubos de acuario

9. Tablero de pruebas

10. Servocontrolador PCA9685

11. Tablero perfilado

12. Cables de cabecera macho a macho

13. Fuente de alimentación de la placa de pruebas

14. Fuente de alimentación de 5 amperios 5-12 voltios

15. Jeringas de inyección

16. IRFZ44N Mosfet * 3

17. Hilo de pesca

18. DRV8825

19. Motor paso a paso NEMA 17

Paso 2: Servos

Acordamos que el servo es el componente principal del proyecto ya que es lo que acciona el disparo o produce ráfagas de fuego. Para usar un servo MG995 Enchufarlo en un arduino funciona en general, puede encontrar abundantes referencias para controlar un servo usando arduino. Usaremos un servocontrolador PCA9685 además de los servos para que el control sea más fácil, rápido y eficiente.

Dado que la botella Actuate One de Two Servo, por lo tanto, controlar ambos a la vez con la misma señal de control / pwm (modulación de ancho de pulso) es más eficiente, por lo tanto, esto presenta el problema de que ambos giran en sentido horario o antihorario al mismo tiempo. Entonces, para superar esto, necesitamos modificar todos los servos del lado derecho.

Esto se puede hacer abriendo el servo e invirtiendo los cables que conducen a su motor y los cables extremos izquierdo y derecho del potenciómetro. Esto engaña al servo para que se mueva en el sentido de las agujas del reloj para una señal dada en sentido contrario a las agujas del reloj y viceversa.

Ahora, ambos servos para una botella determinada giran en sentido horario y el otro en sentido antihorario para presionar el gatillo de la botella rociadora a través de un hilo de pescar fuerte.

Paso 3: Montaje de los servos

Los servos después de una modificación exitosa (4 de los 8) ahora deben montarse. Me resultó fácil cortar agujeros con una máquina perforadora con una broca de sierra circular adjunta. El borde del servo mide alrededor de 2 cm, por lo que cortarlo con una broca de sierra circular es lo más eficiente. Asegúrese de que haya un espacio de 8 a 10 cm entre cada servo para facilitar el enhebrado, el disparo y la colocación de la botella. Ahora, después de cortar los agujeros, encontré que lo mejor es pegar la parte superior del servo con un buen toque de pistola de pegamento y deslizar el borde del servo en el borde cortado. Este proceso de corte y montaje depende un poco / proceso de prueba y error.

El papel amarillo marca los puntos donde es necesario cortar el orificio para que los bordes del servo se deslicen hacia adentro. El conjunto perforado se puede suavizar con un taladro pequeño ordinario.

Paso 4: Servo Shield de placa de rendimiento improvisado

Hacer este servo escudo hace que el cableado y la alimentación sean mucho más fáciles y también fáciles de solucionar.

Tome ocho juegos de 3 pines de encabezado y suéldelos en una placa de perforación pequeña asegurándose de dejar el mismo espacio entre ellos. Ponga en cortocircuito el voltaje y la conexión a tierra a través de cables o pines metálicos pequeños para los ocho servos completos. Conjuntos cortos 2-2-2-2 de los pines PWM de manera que los primeros 2 servos reciban la misma señal PWM los dos siguientes y así sucesivamente.

Hacer esta placa de perforación también es crucial porque, aunque el servocontrolador PCA9685 proporciona una IO excelente para conectar los servos, el controlador está limitado a 5V y supuestamente tiene restricciones de corriente. Para superar esto, este protector de placa de perforación / PCB es una muy buena opción. Además, la otra razón es que los servos que operan en este proyecto están operando a su capacidad de voltaje máximo para un torque más alto y una presión limpia de la botella de spray, por lo tanto, proporcionaremos 8V a través de este Servo Shield improvisado. También agregue / conecte un cable de encabezado macho al primer conjunto de servos y así sucesivamente para conectarlo al controlador más adelante.

Paso 5: La llama de butano

Para encender el Isopropyl es necesaria una pequeña llama directamente en frente de la botella. Intenté experimentar con nicromo para activar el alcohol, pero lamentablemente no funciona e incluso si lo hizo, tuve problemas con él. Continuando con la idea del butano, necesitamos cuatro jeringas pequeñas y tubos de acuario. Conecte los cuatro a una sola tubería a través de adaptadores / accesorios de tubería especiales. La parte que queda ahora sostiene el butano de manera que el gas fluya hacia las jeringas. Para lograr esto, he hecho una caja / carcasa de madera para que un motor paso a paso con un tornillo / varilla roscados pueda empujar contra el butano y mantener el flujo de gas.

Corte dos láminas de madera contrachapada del tamaño de 1,25 veces el tamaño de su lata de butano, la madera adicional a continuación es para el motor paso a paso y la varilla que empujará contra la lata. Tome dos pequeñas tablas de madera contrachapada del diámetro de la lata de butano y taladre o clave para que la lata de butano encaje perfectamente entre las láminas de madera contrachapada que tomó anteriormente. Ahora, para la parte inferior de la lata, encontré que lo mejor es tomar una pieza cuadrada / rectangular de madera contrachapada del tamaño de la base del butano. Taladre un todo centrado y sellador / silicona una tuerca de modo que una varilla roscada la atraviese. Deslice la lata de butano en el ensamblaje y coloque una tapa acrílica con un todo centrado perforado también para que la boquilla de la lata de butano pase / toque. Desliza una jeringa o algo similar en la parte superior de acrílico para que si la lata presiona contra ella, el gas salga por la jeringa. Conéctelo a los cuatro tubos que van a las cuatro jeringas diferentes colocadas antes de las botellas. Para la parte inferior de la carcasa utilice tornillos que pasen a través de los resortes y lo conecten al conjunto de madera de modo que si el tornillo es apretado por el paso a paso, la caja vaya hacia el paso a paso y facilite el prensado de la lata de butano.

Su montaje aquí para la lata de butano está hecho.

Ahora, tenemos que subir los tubos a través de la madera contrachapada que sostiene los servos. Simplemente taladre agujeros del tamaño del radio de los tubos del acuario, sáquelos de forma ordenada y conecte las jeringas. También enhebre el hilo de pescar desde los servos hacia arriba de la botella y hacia abajo hasta el otro servo de modo que cuando los servos actúen, se presione la botella. Puede cortar pequeñas arboledas en la parte de prensa de la botella rociadora para que el hilo de pescar no se resbale ocasionalmente.

Paso 6: luces

Para hacer que cualquier proyecto sea visualmente atractivo, las luces son una parte crucial, tome tiras de LED RGB y corte 4 tiras de 9 LED, que se envolverán alrededor de las botellas que contienen el isopropilo para lograr el efecto deseado. Conéctelos en serie y saque los cables finales. Tendrás rojo, verde y azul y una ventaja positiva contigo. Se encienden si proporciona 12V al cable positivo y conecta a tierra el color que desee. Conexión a tierra Dos colores al mismo tiempo dan lugar a un color diferente al que se puede hacer referencia en cualquier lugar a través de una tabla de colores en Internet.

Activar y desactivar con un Arduino / STM32 se vuelve complicado ya que el microcontrolador Arduino / STM32 no puede encender y apagar 12 voltios. Entonces usaremos 3 IRFZ44N Mosfet's aquí para encender y apagar los Led correspondientes a la música. Tome el Mosfet y conecte el terminal central al color correspondiente y su extremo derecho hacia el suelo y su terminal izquierdo al Microcontrolador. Repita esto también para los otros dos colores.

Probarlos una vez con un simple boceto de parpadeo de arduino siempre es una buena idea, simplemente cambie el número de pin en el boceto de parpadeo al que ha conectado el mosfet.

Pegue los LED de RGB en una formación circular manteniendo la botella de spray como una sangría. Sugiero un envoltorio apretado alrededor de la botella y pegado en caliente a la base de madera / madera contrachapada. Esto también hace un lugar para que las botellas no se muevan ni caigan cuando el hilo actúa presionando sobre la botella.

Paso 7: Electrónica y cableado

El cableado es bastante simple. También adjunté un diagrama de circuito a continuación para su referencia. Básicamente, los cables PWM del servodriver están conectados a los 8 servomotores en los que 4 de ellos están invertidos. He usado un arduino y un STM32 como microcontrolador. El arduino es para controlar la pulverización y el STM32 es para controlar las luces. He usado un STM32 para que las asignaciones de color para música en particular sean mejores, ya que un STM32 tiene mejores especificaciones y puede realizar mejores transformaciones de Fourier, lo que resulta en una mejor luz. El uso de un arduino tampoco representaría un problema, pero podría verse un poco mal en comparación con el uso de un stm32 que puede realizar mejores cálculos.

Paso 8: Código

Como cualquier parte de un proyecto con un microcontrolador, el código es la parte más importante. A continuación se muestra el código de este proyecto. Siéntase libre de modificar o realizar cambios para satisfacer sus necesidades. Los números de PIN correspondientes al código se mencionan en el propio código.

El '' Código '' de pulverización es básicamente un Arduino programado por una computadora para activar un spray cuando se escribe algo en el monitor serial del Arduino, tenemos combinaciones de '' a '' - '' p '' donde '' a '' activa una pulverización / explosión de fuego y '' o '' activa las cuatro botellas para pulverizar, '' p '' es un retraso de 500 segundos. Las ráfagas se pueden controlar dando una cadena de estos caracteres en el monitor en serie (continuamente).

El otro código es para la conmutación de Led por el STM32. Realiza transformaciones de Fourier para reaccionar a una música determinada y producir el hermoso efecto de cambio de color deseado.

El último código es para el motor paso a paso de butano que usa el controlador paso a paso DRV 8825 para girar un tornillo que empuja hacia arriba contra la lata para encender el gas. Aunque también puede girar el tornillo / acoplador manualmente para empujar la lata contra el acrílico superior que activa / abre el gas a las jeringas colocadas frente a las botellas.

Paso 9: éxito

Nuestro proyecto finalmente está terminado.

Se adjunta el video que muestra su demostración:)

Paso 10: consejos, trucos y sugerencias

Precaución: Dado que este proyecto implica Fuego real como efecto principal y también tiene butano, tenga cuidado. El alcohol isopropílico también es una sustancia química peligrosa y debe tenerse precaución.

1. Este proyecto, aunque reacciona al fuego, en realidad no está completamente automatizado, ya que una persona tiene que dar entrada a un monitor en serie para activar las llamas. Esto se puede mejorar fácilmente con un algoritmo python / cualquier que pueda mapear una canción completa desde la entrada '' a '' a la '' p '' y presentarla al Arduino para automatizarla.

2. Agregue una cinta Kapton Heat a la botella que contiene el isopropilo por si acaso para evitar calentar las tapas de las botellas o dañar el aerosol de la botella.

3. Se puede agregar algún tipo de sensor de seguridad a toda la construcción, como el HC-SR04 o el sensor de proximidad para detener el flujo de gas y el proceso de pulverización cuando una persona está parada cerca del proyecto y es peligroso encender una llama.

4. La fuente de alimentación utilizada se puede minimizar con convertidores Buck o Boost para tener 8V (5A) (para los servos), 23-40v (para el motor paso a paso), 5v (para Arduino y Stm32) y 12V (Para las luces).

5. No he presentado esquemas del motor paso a paso o del DRV8825, ya que es un controlador bastante simple que impulsa el motor y también hay abundantes recursos en Internet disponibles para conectarlo al paso a paso y un microcontrolador. Aunque he proporcionado el código correspondiente, utilicé dos botones para controlar la rotación en sentido horario y antihorario del motor paso a paso de modo que al presionar el botón en sentido horario se empuja el tornillo contra la lata y presionando el botón en sentido antihorario baja la lata en la carcasa para que el gas se reduce / Cutoff.

6. Asegure una conexión a tierra adecuada a través de las fuentes de alimentación para evitar salidas no deseadas y contratiempos en la construcción. También puede diseñar una PCB para montar el microcontrolador y la electrónica para que sea más fácil.

7. Este proyecto también se puede utilizar como un dispensador de desinfectante y las botellas tienen isopropilo que puede proporcionar una buena cantidad de desinfección.

8. El fuego tiene que ser encendido con un encendedor, para evitar esto podemos usar alambre de nicromo para hacer el proceso de iluminación aún más simple y operado por computadora / microcontrolador.