Instalación de techo de estrella de fibra óptica reactiva a la música: 11 pasos (con imágenes)

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

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Durante años fue el proyecto de mis sueños y finalmente se terminó. Tomó bastante tiempo completarlo, pero el resultado final fue tan satisfactorio que estoy seguro de que valió la pena.

Un poco sobre el proyecto. Hice un bricolaje completo con esto, lo que me permitió tener total libertad creativa. El resultado: constelaciones del cielo del norte a escala, control individual de los cúmulos de estrellas con control remoto por infrarrojos (brillo y color), reactividad a la música, iluminación de la cala totalmente controlable y, lo más importante, la posibilidad de actualizar prácticamente cualquier cosa en este proyecto. Para lograrlo, elegí Arduino como plataforma para el proyecto ya que tengo algunos conocimientos de programación. Para la reactividad musical, el chip MSQ7EQ funcionó, hay muchos recursos en línea para ello. Para la comunicación, NRF24L01 se usa mucho y yo tenía algunos repuestos, así que los usé. Para controlar una gran cantidad de LED, el servocontrolador PCA9685 funciona muy bien. Si prefiere una versión más barata y fácil de este proyecto, puede buscar kits de techo de estrella en Amazon, pero si decide hacer bricolaje completo con este proyecto, al igual que yo, entonces se requieren estas habilidades: · Algunos conocimientos en programación Arduino; · Diseño de circuitos y habilidades de soldadura; · Cómo trabajar con AC.

Muchos de vosotros pedís el precio del proyecto, me cuesta dar un número ya que tenía muchos materiales para ello y depende mucho de cuanto decidas hacerlo tú mismo, tamaño del proyecto, etc, pero supongo que, dependiendo de estos factores, podría ser tan bajo como un par de cientos o tan alto como 1000 $. Mientras trabajaba cada dos fines de semana, me tomó más de un año terminar este proyecto.

Paso 1: planificación

Primero, se debe tomar una decisión si uno quiere hacer la parte electrónica él mismo o comprar un kit. Se requiere algo de conocimiento en Arduino y electrónica básica para hacer los circuitos, también hay una mayor probabilidad de que algo salga mal. Puede encontrar muchas opciones de kits en Amazon buscando "Kit de techo de estrella de fibra óptica" o en cualquier otro lugar, hay muchas opciones. Pero si alguien quiere total libertad creativa y control del proyecto, entonces el bricolaje completo es un camino a seguir.

Ahora que se ha tomado una decisión sobre la electrónica, debería pensar en la estructura del techo, el tamaño del mapa estelar y la cantidad de estrellas. Elegí el techo de yeso colgante típico por las razones mencionadas anteriormente. Dado que en mi caso era difícil instalar fibra óptica (techo bajo), decidí ir con un número relativamente bajo de estrellas ~ 1200, pero el resultado final sigue siendo sorprendente, no me arrepiento aquí.

Ahora sobre la elección del patrón de estrella. Vivo en el hemisferio norte, así que elegí parte del cielo que es realmente visible aquí. Hay muchas aplicaciones para obtener una imagen de las constelaciones, utilicé Celestia como en el famoso instructable "Star-Map". Por supuesto, el patrón no tiene que ser realista y en escala, siéntase libre de tener total libertad creativa aquí, puede encontrar muchas ideas increíbles en línea para patrones.

Las estrellas marcadas con círculos de diferentes colores sirven para diferenciar grupos de estrellas con un brillo algo similar. No puse mucho esfuerzo en esta parte, por lo que no es muy precisa …

Paso 2: Materiales

Ahora que todo está planeado, se pueden pedir los materiales.

En esta parte no enumeraré los materiales necesarios para el techo en sí, ya que depende del sistema utilizado y otros factores. Usé el sistema de techo de Knauf. Lo mismo ocurre con las herramientas, porque la mayoría de las herramientas que necesitará para instalar el techo. Para la instalación de estrellas y electrónica, no se necesita mucho, consulte la lista a continuación. Muchas de las piezas las compré en tiendas locales de electrónica y las resto en AliExpress, ya que allí es mucho más barato y la calidad es buena en la mayoría de los casos.

Piezas para estrellas y electrónica:

· La fuente de alimentación para las tiras de LED depende de la longitud, hay algunos recursos en línea realmente buenos específicamente para elegir la fuente de alimentación de la tira de LED. En mi caso, tenía una fuente de alimentación conmutada de 12V / 30A / 350W para unos 15 metros de tira. Las tiras eran de 14,4W / m, por lo que tenía mucha reserva. · Fuente de alimentación para diodos LED de 3W. Nuevamente, depende de cuántos LED se utilicen, pero en mi caso la fuente de alimentación fue de 5V / 7A / 35W para 15 LED y el propio Arduino. Si decide ir con LED RGB estándar de 5 mm, esta fuente de alimentación puede ser significativamente menos potente y el circuito será mucho más simple, pero las estrellas serán menos brillantes. · LED RGB de ánodo común de 3 W con disipador de calor (o sus LED típicos de 5 mm si se acepta menos brillo). Un solo LED sirve para controlar un cúmulo de estrellas, por lo que la cantidad depende de cuántas estrellas quieras controlar por separado. · Tiras de LED RGB de 12V. · Fibra óptica. El hilo de pescar no funciona. La cantidad que necesita depende de la cantidad de estrellas / tamaño del techo / dónde está el circuito. Usé pocas fibras de diferentes espesores para un mayor efecto. · Tableros PCA9685. Con placa única se pueden controlar 5 diodos LED RGB. · 2x Arduino Uno / Mega. · 2x NRF24L01. · Cable USB para alimentar Arduino. · Mosfets lógicos IRL540N, la cantidad depende de cuántas tiras de LED se utilicen. 1 unidad es para un solo color de una sola tira de LED. Tenga en cuenta que el límite de longitud de la tira es de ~ 5 metros, si necesita más, necesitará tiras separadas. También hay soluciones para conectar tiras largas, no dude en preguntar o buscar en Google si es necesario. · Transistores 2N2222 (u otros NPN). Se necesita un transistor separado para cada color de LED de 3W. En mi caso 15x3. · Resistencias: 2W 10R / 2W 6R8 / 2W 6R8 para R G B de cada LED de 3W respectivamente. 5-10k para pull down, pueden ser 0.25W. · Condensadores de 10 uF para desacoplamiento NRF24L01. · Algún tipo de placa de aluminio para fijación y enfriamiento de LED de 3W. · PCB para los circuitos. · Placa de pruebas para pruebas. · Algunos tornillos aleatorios, madera contrachapada, cinta adhesiva y otras cosas que encontrarías en tu taller típico. · Muchos cables de diferentes espesores. Para la señal PWM, se pueden usar cables simples de placa de prueba, no fluyen muchos amperios a través de estos cables, pero para las tiras de LED, el grosor debe calcularse dependiendo de la distancia desde la tira de LED al circuito, lo mismo para los LED de 3W.

Piezas para la caja de control remoto y el analizador de espectro:

· 1x MSGEQ7; · Resistencias: 1x 470 Ω / 1x 180k Ω / 1x 33k Ω. · Condensadores: 1x 33 pF / 1x 0.01 µF / 1x 0.1 µF. · Pasta térmica para CPUs. · Control remoto IR y diodo receptor. · A muchos cables de placa de pruebas o cualquier cable delgado que tenga. · PCB pequeña. Usé PROTO SHIELD. · Estuche pequeño para Arduino UNO y el circuito. Usé una pequeña caja cortada con láser. · Hay otras partes que se comparten con el circuito principal. La cantidad está incluida en la lista del circuito principal.

Herramientas para instalación en estrella y creación de circuito:

· Pegamento transparente que no disuelve las fibras ópticas. Usé pegamento de papel básico. · Equipo de soldadura. · Es útil tener un multímetro para este proyecto. · Destornillador. · Alicates. · Punzón o algo similar (usé alambre de acero) para hacer agujeros en el techo. Debe tener el mismo grosor que la fibra óptica.

Paso 3: instalación del techo

No entraré en detalles en este paso, hay un montón de material sobre cómo instalar el techo colgante y no soy un experto en este tema. El enfoque que elegí es más complicado que un enfoque de panel con estrellas que muchas personas eligen. Pero al hacerlo de esta manera, tenemos un techo colgante de calidad que a la luz del día parece totalmente normal, sin paneles, sin nada.

Para la electrónica, he decidido agregar una trampilla de mantenimiento en una parte no tan visible del techo de yeso.

La aplicación del relleno y la imprimación se realiza en este paso, pero la pintura se realiza cuando se instalan las fibras.

Paso 4: instalación de fibra óptica

Esta parte tomó más de lo esperado… Después de muchas improvisaciones, decidimos que en nuestro caso la mejor manera de cablear fibra óptica es con una caña de pescar y un lazo de hilo de pescar, vea los bocetos de mi obra maestra para una explicación. Ahora que veo esta idea, parece ridícula, pero a quién no le gustan los desafíos.

Algunas notas:

· Recomiendo pegar fibras en sus agujeros, para que permanezcan en su lugar con seguridad. El pegamento debe ser transparente y no reaccionar con el material de fibra. Usé pegamento de papel básico.

· No es necesario taladrar. Los agujeros en el yeso del techo se pueden pinchar simplemente con un punzón o algo similar, solo asegúrese de que coincida con el diámetro de la fibra óptica.

· Para encontrar las posiciones exactas de estrellas específicas en un techo utilicé una cinta métrica de la vieja escuela … eso. No fue 100% preciso, pero bastante cercano. El techo era demasiado grande para imprimir un mapa de estrellas a escala.

Paso 5: acabado del techo: pintura

Hemos pintado sobre fibras ópticas, por lo que no son visibles cuando no están en uso. Hecho de esta manera, se ve como el típico techo colgante. Pintamos en dos capas y el brillo de las fibras es casi el mismo.

Paso 6: Hacer circuito de prueba

El circuito en sí no es tan complicado y funcionó para mí desde el principio, pero siempre es bueno probarlo antes de instalarlo y hay mucha soldadura en este, por lo que existe un riesgo ahí mismo. Además, es inteligente hacer una prueba de una versión del circuito para futuras actualizaciones, ya que estoy seguro de que nadie quiere cortocircuitar algo que tardó días en instalarse en el techo.

Para la versión de prueba me refiero a una o dos placas PCA9685, NRF24L01 y fuentes de alimentación conectadas a Arduino. Todo puede estar en protoboards. Lo mismo se aplica al circuito remoto IR, solo agregue cosas a la placa de prueba, vea si funciona. Además, sugeriría soldar algunos LED de 3W para probar.

Paso 7: Código Arduino

Para bibliotecas y otros enlaces útiles, consulte la sección "Información útil". Para obtener una explicación del código, consulte los comentarios en el código.

Para crear este código utilicé muchos recursos, algunos de ellos se enumeran en la sección "Información útil", pero como terminé este proyecto hace más de un año, cuando decidí escribir instructable, no pude encontrar todos los recursos y algunos de los enlaces que guardé, lamentablemente ya no funcionaron. Entonces, si alguien necesita ayuda con el código, avíseme en los comentarios, haré todo lo posible.

En el código, encontrará una función bastante complicada para el parpadeo del LED. Para que se vea más agradable, utilicé un tutorial para respiración led: https://sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino/ Los ojos humanos no perciben la luz de manera lineal, por lo que si usa un aumento lineal en el brillo del LED, no se verá muy natural.

Paso 8: cableado y tiras de LED

¡Ahora es el momento del cableado final! Si todo está probado y funcionando, no debería ser muy difícil, solo un montón de soldaduras de piezas idénticas. Para arreglar el circuito utilicé madera contrachapada del tamaño de la trampilla de mantenimiento, por lo que si es necesario, puedo quitar fácilmente todo el circuito del techo. Puse las fibras en pequeños tubos de plomería de plástico, aproximadamente del tamaño de LED de 3W, luego taladré agujeros del mismo tamaño en madera contrachapada e inserté estos tubos en la madera contrachapada. Al hacer esto, puedo eliminar fácilmente las fibras de los LED cuando sea necesario, vea las imágenes adjuntas.

En cuanto a las tiras de LED, sugiero pegarlas en perfiles de aluminio para enfriarlas, porque estas tiras se calientan bastante.

Paso 9: Solución de problemas y ajuste fino

Ha probado el circuito, pero ahora que está instalado, no funciona … o algo no funciona como debería. Probablemente sea su soldadura, ya que si funcionó en el circuito de prueba, no hay ninguna razón por la que no funcione ahora, con pocas excepciones. Espero que no sea tu caso, pero compartiré un problema en particular que tuve solo como ejemplo.

Cuando atenuaba las tiras de LED al valor más bajo, las tiras dejaban de funcionar o comenzaban a parpadear. Después de una larga investigación y resolución de problemas, descubrí que el problema era el cambio lento de IRL540 y las soluciones eran simples: reducir la frecuencia PWM de las placas PCA a 50 hz. En su mayoría resolvió el problema, ahora solo en los valores inferiores puedo ver parpadeos o problemas, pero no importa ya que no estoy usando valores tan bajos. Este problema volvió a mí cuando decidí filmar el techo, ya que con una frecuencia tan baja se puede ver el parpadeo de las cámaras, es como filmar televisión. Para resolver este problema, hice un pequeño circuito de placa con transistores 2N2222 en lugar de IRL540, solo para hacer la toma. Con estos transistores, el problema se resolvió y, dado que estaba filmando con valores de PWM relativamente bajos, los 2N2222 podían manejar la potencia. Si alguien tiene el mismo problema, no dude en adaptar el circuito Totem - Pole, debería ayudar con este problema.

Ahora que, con suerte, todo está en su lugar y funcionando, podemos ajustar el brillo de las estrellas, la reactividad a la música, los modos de desvanecimiento de las estrellas y cualquier otra cosa.

Paso 10: Información útil y enlaces

Para escribir el código y crear el circuito utilicé muchos recursos, la mayoría de ellos se enumeran aquí, pero desde que terminé este proyecto hace un tiempo, cuando decidí compartirlo, no pude encontrar todos los recursos. y algunos de los enlaces que guardé, lamentablemente ya no funcionaron. Entonces, si alguien necesita ayuda con el código o el proyecto en general, avíseme en los comentarios, haré todo lo posible.

MSGEQ7

www.sparkfun.com/datasheets/Components/Gen…

www.baldengineer.com/msgeq7-simple-spectru…

rheingoldheavy.com/msgeq7-arduino-tutorial…

www.instructables.com/id/How-to-build-your…

Nrf24L01

arduinoinfo.mywikis.net/wiki/Nrf24L01-2.4GH…

PCA9685

learn.adafruit.com/16-channel-pwm-servo-dr…

github.com/adafruit/Adafruit-PWM-Servo-Dri…

Mando a distancia por infrarrojos

github.com/z3t0/Arduino-IRremote

Paso 11: actualizaciones

Sería genial crear una aplicación para controlar el techo, tal vez usando OpenHAB en Raspberry PI, ya que PCA9685 se puede controlar fácilmente a través de RPi.

Si se utiliza OpenHab o una alternativa, es posible conectar el techo a un sistema de hogar inteligente.

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