ინტერაქტიული ლაზერული ფურცლის გენერატორი Arduino– ით: 11 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

ლაზერები შეიძლება გამოყენებულ იქნას წარმოუდგენელი ვიზუალური ეფექტების შესაქმნელად. ამ პროექტში მე შევქმენი ახალი ტიპის ლაზერული ჩვენება, რომელიც არის ინტერაქტიული და უკრავს მუსიკას. მოწყობილობა ბრუნავს ორ ლაზერს, ქმნის სინათლის ორ მორევის მსგავს ფურცელს. დისტანციის სენსორები ჩავრთე მოწყობილობაში ისე, რომ ლაზერული ფურცლები მანიპულირდებოდეს ხელის მათკენ მოძრაობით. როდესაც ადამიანი ურთიერთობს სენსორებთან, მოწყობილობა ასევე უკრავს მუსიკას MIDI გამომავალი საშუალებით. იგი აერთიანებს იდეებს ლაზერული არფებიდან, ლაზერული მორევებიდან და POV დისპლეებიდან.

ინსტრუმენტი კონტროლდება Arduino Mega– ით, რომელიც იღებს ულტრაბგერითი სენსორების შეყვანას და გამოაქვს ლაზერული ფურცლის ტიპი და წარმოქმნილი მუსიკა. მბრუნავი ლაზერების თავისუფლების მრავალი ხარისხის გამო, არსებობს მრავალი განსხვავებული ლაზერული ფურცლის ნიმუში, რომლის შექმნაც შესაძლებელია.

მე გავაკეთე წინასწარი ბრეინსტორმინგი პროექტზე ახალი ხელოვნების/ტექნიკური ჯგუფის სენტ ლუისში, სახელად დოდო ფლოკი. ემრე სარბეკმა ასევე ჩაატარა პირველი ტესტები სენსორებზე, რომლებიც გამოიყენება მოწყობილობის მახლობლად მოძრაობის დასადგენად.

თუ თქვენ შექმნით ლაზერული ფურცლის მოწყობილობას, გთხოვთ გახსოვდეთ, რომ იყოთ უსაფრთხო ლაზერები და მბრუნავი დისკები.

2020 წლის განახლება: მივხვდი, რომ ლაზერებით შექმნილი ზედაპირი არის ჰიპერბოლოიდი.

ნაბიჯი 1: მიწოდების სია

მასალები

ლაზერები -

ჯაგრისის ძრავა -

სიჩქარის ელექტრონული კონტროლერი -

სერვო ძრავები -

ტრანზისტორები

პლაივუდი

პლექსიგლასი

ულტრაბგერითი სენსორები

სლაიპრინგი -

თეთრი LED- ები -

მამლის გადამყვანები

მავთულის შესაფუთი მავთული

MIDI კონექტორი

პოტენომეტრი და სახელურები -

აპარატურა - 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…

რეზისტორები

JST კონექტორის კაბელები -

AC დენის გადამრთველი

12V კვების ბლოკი -

ხის წებო

სუპერ წებო

ხის ხრახნები

USB გაფართოების კაბელი -

ინსტრუმენტები:

გასაყიდი რკინა

Მავთულის საჭრელები

ჯიგმა დაინახა

წრიული ხერხი

მიკრომეტრი

Საბურღი ძალა

ნაბიჯი 2: მიმოხილვა და სქემატური

ლაზერული სხივი ქმნის კარგად კოლიმირებულ (ანუ ვიწრო) სინათლის სხივს, ამიტომ სინათლის ფურცლის წარმოების ერთ -ერთი გზაა სხივის სწრაფად გადატანა რაღაც ნიმუშში. მაგალითად, ცილინდრული სინათლის ფურცლის შესაქმნელად თქვენ ბრუნავთ ლაზერს ღერძის გარშემო, პარალელურად მისი მიმართულების მიმართულებით. ლაზერის სწრაფად გადასატანად, თქვენ შეგიძლიათ მიამაგროთ ლაზერი ხის ფიცარზე, რომელიც მიმაგრებულია ჯაგრისის DC ძრავაზე. მხოლოდ ამით შეგიძლიათ შექმნათ მაგარი ცილინდრული ლაზერული მორევები!

სხვა ლაზერული მორევის პროექტები ამას ახერხებენ ბრუნვის ღერძზე დახრილი სარკის დამონტაჟებით სარკისკენ მიმართული სტაციონარული ლაზერით. ეს ქმნის ლაზერული ფურცლის კონუსს. თუმცა, ამ დიზაინით, ყველა ლაზერული ფურცელი, როგორც ჩანს, ერთი წარმოშობისაა. თუ ლაზერები განლაგებულია ღერძის მიღმა, როგორც ჩემს მიერ აგებულ დიზაინში, თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ კონვერსიული ლაზერული ფურცლები, როგორც ვიდეოში ნაჩვენები ქვიშის საათის ფორმა.

მაგრამ რა მოხდება, თუ გინდათ რომ მსუბუქი ფურცლები იყოს დინამიური და ინტერაქტიული? ამის მისაღწევად, მე დავამატე ორი ლაზერი სერვოზე და შემდეგ დავამატე სერვოები ხის ფიცარზე. ახლა სერვისს შეუძლია შეცვალოს ლაზერის კუთხე ძრავის ბრუნვის ღერძთან მიმართებაში. ორ ლაზერს ორ სხვადასხვა სერვისზე, თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ ორი განსხვავებული სინათლის ფურცელი მოწყობილობით.

DC ძრავის სიჩქარის გასაკონტროლებლად, მე დავუკავშირე პოტენომეტრი Arduino- ს, რომელიც იღებს პოტენომეტრის შეყვანას და გამოსცემს სიგნალს ელექტრული სიჩქარის კონტროლერს (ESC). შემდეგ ESC აკონტროლებს ძრავის სიჩქარეს (საკმაოდ შესაბამისი სახელი, დიახ), რაც დამოკიდებულია პოტენომეტრის წინააღმდეგობაზე.

ლაზერის ჩართვა/გამორთვის მდგომარეობა კონტროლდება მათ გაჯერებაში მომუშავე ტრანზისტორის ემისტერთან (ანუ მუშაობს როგორც ელექტრული გადამრთველი). საკონტროლო სიგნალი იგზავნება ტრანზისტორის ბაზაზე, რომელიც აკონტროლებს მიმდინარეობას ლაზერის საშუალებით. აქ არის წყარო, რომელიც აკონტროლებს ტრანზისტორს არდუინოსთან ერთად:

სერვოების პოზიცია ასევე კონტროლდება არდუინოსთან ერთად. როგორც ფიცარი ბრუნავს, სინათლის ფურცელი შეიძლება მანიპულირდეს სერვო პოზიციის შეცვლით. მომხმარებლის ყოველგვარი შეყვანის გარეშე, მხოლოდ ამას შეუძლია შექმნას დინამიური სინათლის ფურცლები, რომლებიც მომხიბვლელია. ასევე არსებობს ულტრაბგერითი სენსორები, რომლებიც განლაგებულია მოწყობილობის პირას, რომლებიც გამოიყენება იმის დასადგენად, უჭირავს თუ არა პირი ხელს სინათლის ფურცლებს. ეს შეყვანა მაშინ გამოიყენება ლაზერების გადასატანად ახალი მსუბუქი ფურცლების შესაქმნელად ან MIDI სიგნალის შესაქმნელად. MIDI ბუდე დაკავშირებულია MIDI სიგნალის MIDI სათამაშო მოწყობილობაზე გადასაცემად.

ნაბიჯი 3: აკონტროლეთ უკაბელო ძრავა არდუინოთი

მორევის მსგავსი სინათლის ფურცლების შესაქმნელად საჭიროა ლაზერული სხივის როტაცია. ამის მისაღწევად, მე გადავწყვიტე გამოვიყენო ჯაგრისის DC ძრავა. გავიგე, რომ ამ ტიპის ძრავები მართლაც პოპულარულია მოდელ თვითმფრინავებსა და თვითმფრინავებში, ამიტომ მივხვდი, რომ მისი გამოყენება საკმაოდ ადვილი იქნებოდა. გზად რამდენიმე შეფერხება შემემთხვა, მაგრამ საერთო ჯამში კმაყოფილი ვარ იმით, თუ როგორ მუშაობს ძრავა პროექტისთვის.

პირველ რიგში, ძრავა უნდა იყოს დამონტაჟებული. მე შევიმუშავე ნაწილი ძრავის შესანახად და მიამაგრეთ იგი დაფაზე, რომელიც ატარებს მოწყობილობას. მას შემდეგ, რაც ძრავა უსაფრთხო იყო, ძრავა დავუკავშირე ESC- ს. რაც მე წავიკითხე, ძალიან მკაცრად ჟღერს ფუნჯიანი ძრავის გამოყენება ერთის გარეშე. ძრავის დასატრიალებლად გამოვიყენე არდუინო მეგა. თავდაპირველად, მე ვერ მოვახერხე ძრავის დატრიალება, რადგან მე უბრალოდ ვუკავშირებდი საკონტროლო სიგნალს 5V- ზე ან მიწაზე, საბაზისო მნიშვნელობის სათანადოდ დაყენების ან ESC- ის დაკალიბრების გარეშე. შემდეგ მივყევი არდუინოს სახელმძღვანელოს პოტენომეტრით და სერვო ძრავით და ამან ძრავა დაატრიალა! აქ არის ბმული სასწავლო სახელმძღვანელოზე:

ESC მავთულები შეიძლება რეალურად იყოს დაკავშირებული ყოველგვარი ჯაგრისის ძრავასთან. თქვენ დაგჭირდებათ ბანანის მდედრობითი შესაერთებელი. ESC– ზე სქელი წითელი და შავი კაბელები დაკავშირებულია DC დენის წყაროსთან 12V– ზე, ხოლო შავი და თეთრი კაბელები ESC– ის საკონტროლო კონექტორზე, შესაბამისად, მიწასთან და საკონტროლო პინთან Arduino– ზე, შესაბამისად. გადახედეთ ამ ვიდეოს, რომ ისწავლოთ ESC- ის დაკალიბრება:

ნაბიჯი 4: ლაზერული ფურცლის შასის აგება

ძრავის ტრიალის შემდეგ, დროა ავაშენოთ მსუბუქი ფურცლის შასი. პლაივუდის ნაჭერი დავჭრა CNC აპარატის გამოყენებით, მაგრამ თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ ჯიგის ხერხი. პლაივუდი ფლობს ულტრაბგერითი სენსორებს და აქვს ხვრელი მასში, რათა მოთავსდეს პლექსიგლასის ნაჭერს. პლექსიგლასი უნდა იყოს მიმაგრებული ხეზე ეპოქსიდის გამოყენებით. ხვრელები იჭრება იმისთვის, რომ სრიალი-ბეჭედი მოერგოს.

პლაივუდის კიდევ ერთი წრიული ფურცელი იჭრება ფუნჯების ძრავის შესანარჩუნებლად. ხის ამ ფურცელზე, ხვრელები გაბურღულია ისე, რომ მავთულები მოგვიანებით გაივლის მშენებლობაში. საავტომობილო სამონტაჟო და საბურღი ხვრელების მიმაგრების შემდეგ, პლაივუდის ორი ფურცელი მიმაგრებულია 1x3 ფიცრებით, დაჭრილი დაახლოებით 15 სმ სიგრძისა და ლითონის ფრჩხილებში. ფოტოში ხედავთ, როგორ არის პლექსიგლასი ძრავისა და ლაზერების ზემოთ.

ნაბიჯი 5: ლაზერული და სერვო მოტორული შეკრება

ცვლადი სინათლის ფურცლები იქმნება ლაზერების გადაადგილებით ბრუნვის ღერძთან მიმართებაში. მე დავამუშავე და 3D- ით დავბეჭდე მთა, რომელიც ლაზერს ათავსებს სერვოზე და მთაზე, რომელიც აკავშირებს სერვოს მობრუნებულ ფიცართან. პირველი მიამაგრეთ servo servo mount ორი M2 ხრახნების გამოყენებით. შემდეგ, ჩაასრიალეთ M2 კაკალი ლაზერის სამაგრიში და გამკაცრეთ დამჭერი ხრახნი, რომ ლაზერი ადგილზე დარჩეს. სანამ ლაზერს სერვოსთან შეაერთებთ, უნდა დარწმუნდეთ, რომ სერვო ბრუნავს თავის ცენტრალურ სამუშაო მდგომარეობაში. Servo tutorial– ის გამოყენებით, გაგზავნეთ სერვერი 90 გრადუსზე. შემდეგ დააინსტალირეთ ლაზერი, როგორც ნაჩვენებია სურათზე, ხრახნის გამოყენებით. მე ასევე უნდა დავამატო წებო წებო, რათა დავრწმუნდე, რომ ლაზერი უნებლიედ არ გადავიდა.

ფიცრის შესაქმნელად გამოვიყენე ლაზერული საჭრელი, რომლის ზომებია დაახლოებით 3 სმ x 20 სმ. სინათლის ფურცლის მაქსიმალური ზომა დამოკიდებული იქნება ხის ფიცრის ზომაზე. შემდეგ ხვრელი გაბურღეს ფიცრის ცენტრში ისე, რომ იგი ჯდება ჯაგრისის ძრავის ლილვზე.

შემდეგ მე დავამატე ლაზერ-სერვო შეკრება ფიცარზე ისე, რომ ლაზერები იყოს ორიენტირებული. დარწმუნდით, რომ ფიცარზე ყველა კომპონენტი დაბალანსებულია ფიცრის ბრუნვის ღერძთან მიმართებაში. შეაერთეთ JST კონექტორები ლაზერებსა და სერვო კაბელებზე, რათა შემდგომ საფეხურზე მოხდეს მათი დაკავშირება სლიპრინგთან.

ბოლოს მიამაგრეთ ფიცარი ლაზერულ-სერვო დანადგარებით, ჯაგრისის ძრავაზე გამრეცხი და კაკალით. ამ ეტაპზე, შეამოწმეთ ჯაგრისის ძრავა, რათა დარწმუნდეთ, რომ ფიცარს შეუძლია ტრიალი. ფრთხილად იყავით, რომ ძრავა არ აამოძრაოთ ძალიან სწრაფად ან ხელი არ დადოთ ფიცრის ბრუნვის გზაზე.

ნაბიჯი 6: სლიპრინგის დაყენება

როგორ უშლით ხელს მავთულის ჩახლართვას ელექტრონიკის ტრიალისას? ერთ -ერთი გზაა ბატარეის გამოყენება დენის წყაროსთვის და დააკავშიროთ იგი დაწნული ასამბლეის მსგავსად, როგორც ეს მითითებულია POV– ში. კიდევ ერთი გზა არის სლიპრინგის გამოყენება! თუ თქვენ ჯერ არ გსმენიათ სლინგრინგის შესახებ ან გამოიყენეთ იგი ადრე, ნახეთ ეს შესანიშნავი ვიდეო, რომელიც აჩვენებს, თუ როგორ მუშაობს იგი.

პირველ რიგში, JST კონექტორების სხვა ბოლოები მიამაგრეთ სლიპრინგზე. თქვენ არ გსურთ მავთულები იყოს ძალიან გრძელი, რადგან არსებობს პოტენციალი, რომ დაიჭირონ რაღაცაში, როდესაც ფიცარი ბრუნავს. მე მიმაგრებული slipring plexiglass ზემოთ brushless საავტომობილო საბურღი ხვრელების ხრახნები. ფრთხილად იყავით, რომ ბურღვისას არ გატეხოთ პლექსიგლასი. თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ ლაზერული საჭრელი უფრო ზუსტი ხვრელების მისაღებად. მას შემდეგ, რაც slipring ერთვის, დააკავშირებს კონექტორები.

ამ ეტაპზე, თქვენ შეგიძლიათ დააკავშიროთ სრიალის მავთულები არდუინოს ქინძისთავებს, რათა წინასწარი ტესტები ჩაატაროთ ლაზერული ფურცლის გენერატორთან.

ნაბიჯი 7: ელექტრონიკის შედუღება

მე დავჭრა პროტოტიპის დაფა ყველა ელექტრონიკის დასაკავშირებლად. იმის გამო, რომ მე გამოვიყენე 12V დენის წყარო, მე უნდა გამოვიყენო ორი DC-DC გადამყვანი: 5V ლაზერებისთვის, სერვისებისთვის, პოტენომეტრისთვის და MIDI ჯეკისთვის და 9V არდუინოსთვის. ყველაფერი ისე იყო დაკავშირებული, როგორც ნაჩვენებია დიაგრამაზე, შედუღებით ან მავთულის შეფუთვით. დაფა შემდეგ დაუკავშირდა 3D დაბეჭდილ ნაწილს PCD ჩამორჩენის გამოყენებით.

ნაბიჯი 8: ელექტრონული ყუთის მშენებლობა

ყველა ელექტრონიკა მოთავსებულია ხის ყუთში. ყუთის გვერდებზე დავჭრა 1x3 მერქანი და ერთ მხარეს გავხსენი დიდი ღიობი ისე, რომ საკონტროლო პანელზე მავთულხლართებმა გაიაროს. მხარეები ერთმანეთთან იყო დაკავშირებული ხის პატარა ბლოკების, ხის წებოს და ხრახნების გამოყენებით. მას შემდეგ, რაც წებო გაშრა, ყუთის გვერდებზე მოვხვიე ყუთში არსებული ყველა ნაკლოვანება. შემდეგ ყუთის წინა, უკანა და ქვედა ნაწილის თხელი ხე დავჭრა. ქვედა მხარე გვერდებზე იყო მიბმული, წინა და უკანა ნაწილი კი ყუთზე იყო მიბმული. დაბოლოს, მე გავზომე და გავჭრა ხვრელები კომპონენტების ზომები ყუთის წინა პანელზე: კვების კაბელის ჯეკი, USB ბუდე, MIDI ჯეკი და პოტენომეტრი.

ნაბიჯი 9: ელექტრონიკის დაყენება ყუთში

მე დავამატე ელექტროენერგიის მიწოდება ყუთში ხრახნების გამოყენებით, Arduino- ს მიერ მორგებული სამონტაჟო გამოყენებით და მიკროსქემის დაფა, რომელიც შეიქმნა ნაბიჯი 7. პოტენომეტრი და MIDI ბუდე პირველად დაუკავშირდა მიკროსქემის დაფას მავთულის შესაფუთი მავთულის გამოყენებით, შემდეგ კი მიამაგრეს წინა პანელი. AC ბუდე იყო დაკავშირებული დენის წყაროსთან, ხოლო დენის წყაროს DC გამომავალი უკავშირდებოდა Buck კონვერტორებისა და კაბელების შეყვანას, რომლებიც აკავშირებს ჯაგრისის ძრავას. ძრავა, სერვო და ლაზერული მავთულები შემდეგ გადის პლაივუდის ხვრელში ელექტრონიკის ყუთამდე. ულტრაბგერითი სენსორებთან მუშაობის დაწყებამდე, მე ინდივიდუალურად ვამოწმებდი კომპონენტებს, რათა დავრწმუნებულიყავი, რომ ყველაფერი სწორად იყო დაკავშირებული.

მე თავდაპირველად შევიძინე AC დენის ბუდე, მაგრამ წავიკითხე საკმაოდ ცუდი მიმოხილვები მისი დნობის შესახებ, ასე რომ მე არასწორი ზომის ხვრელები მქონდა წინა პანელზე. ამიტომ, მე დავაპროექტე და 3D- ზე დაბეჭდე რამდენიმე ჯეკის გადამყვანი, რომელიც შეესაბამება ჩემს მიერ გაჭრილი ხვრელების ზომას.

ნაბიჯი 10: ულტრაბგერითი სენსორების მონტაჟი და გაყვანილობა

ამ დროს, ლაზერები, სერვოები, ჯაგრისის ძრავა და MIDI ბუდე დაკავშირებულია არდუინოს მიერ და მათი კონტროლი შესაძლებელია. აპარატურის ბოლო ნაბიჯი არის ულტრაბგერითი სენსორების დაკავშირება. მე შევქმენი და 3D დაბეჭდე ულტრაბგერითი სენსორი. შემდეგ მე მავთულხლართები და თანაბრად დავამატე ულტრაბგერითი სენსორის დანადგარები სინათლის ფურცლის გენერატორის ზედა პლაივუდის ფურცელზე. მავთულხლართების მავთულები ელექტრონიკის ყუთში ჩავარდა პლაივუდის ფურცელზე საბურღი ხვრელებით. მე დავუკავშირე მავთულის გადატანა არდუინოს შესაბამის ქინძისთავებს.

მე ცოტა იმედგაცრუებული ვიყავი ულტრაბგერითი სენსორის მუშაობით. ისინი საკმაოდ კარგად მუშაობდნენ 1 სმ - 30 სმ მანძილზე, მაგრამ მანძილის გაზომვა ძალიან ხმაურიანია ამ დიაპაზონის მიღმა. სიგნალისა და ხმაურის თანაფარდობის გასაუმჯობესებლად, მე შევეცადე რამდენიმე გაზომვის მედიანა ან საშუალო. თუმცა, სიგნალი ჯერ კიდევ არ იყო საკმარისად საიმედო, ასე რომ, მე დავასრულე ჩანაწერის შეწყვეტა ნოტის სათამაშოდ ან ლაზერული ფურცლის 25 სმ სიმაღლეზე შეცვლისთვის.

ნაბიჯი 11: დინამიური ლაზერული მორევის დაპროგრამება

ყველა გაყვანილობისა და შეკრების დასრულების შემდეგ, დროა დაპროგრამდეს მსუბუქი ფურცლის მოწყობილობა! ბევრი შესაძლებლობა არსებობს, მაგრამ საერთო იდეა არის ულტრაბგერითი სენსორების შეყვანა და სიგნალების გაგზავნა MIDI– სთვის და ლაზერებისა და სერვისების კონტროლისთვის. ყველა პროგრამაში ფიცრის ბრუნვა კონტროლდება პოტენციომეტრის ღილაკის მოტრიალებით.

თქვენ დაგჭირდებათ ორი ბიბლიოთეკა: NewPing და MIDI

თანდართულია Arduino– ს სრული კოდი.

მეორე პრიზი გამოგონების გამოწვევაში 2017 წელს