熔岩特效灯(Part2)

用树莓派和花瓶制作一款特效灯

Cherry

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项目状态:已完成
开放度:公开
所属分类:电子
发布时间:2019-03-03
最近更新:2019-03-24

详细说明


第一部分,我设法将 LED 阵列串联起来,垂直排列到网格上,并连接到我的 mac ,播放sketch。将它缠绕在中间的 PVC 圆筒上,将花瓶倒扣在木板上。

我决定根据 PVC 管的长度均匀排布,以确保将 LED 灯带放在正确的位置。我用 3M 双面胶将它们粘在圆筒上。没有采用热熔胶,是因为 LED 升温可能会导致热熔胶脱落。

给电源和数据线开一个口,从花瓶边缘下方穿过。


如图,这是一个很好的位置。我可以对 sketch 进行原型设计,排列点阵并最终安装到正确的方向。下一步就是要测试漫反射材料。

在第二部分中,我将主要讨论该项目的物理结构。

链接表


教程

组件清单
  • Fadecandy 开发板 × 1
  • 1米LED灯带 × 2
  • 电源开关 × 1
  • 透明花瓶 × 1
  • 木板 × 1
  • 亚克力板 × 若干

漫反射层

漫反射层主要是为了将一组 LED 发出的光线通过漫反射原理进行混合,让它从外面看起来更加均有。最简单省事的方法是用一张纸。


它确实可以隐藏了每个 LED ,但却不实用。最后,我选择两种不同的磨砂丙烯酸材料去测试。

使用第一种材料,顶排的 LED 灯的清晰度效果一般。放两张效果也一般。第二种材料就好多了,放两张的话,效果非常好。任何图案都能很好地有效混合在一起,色彩渐变的效果非常的自然。

在黑暗中进行测试,发射出非常好的,柔和的光影,很像篝火的效果。

在 GIF 图中,火焰底部白色的部分肉眼看十分的漂亮。

成品化

项目逐渐形成的过程中,我开始考虑一些事情。
1、底座的样子。
2、平台的选择。

我希望灯能够放在房子里的任意一个角落,而不是一直通过 USB 连接电脑。这意味着我需要选择小型的独立的计算平台与我的设计相匹配,需要能运行 Fadecandy 服务器并运算为LED供电的 Processing sketch。

现在,选择了 Fadecandy 开发板来控制灯光,平台的选择也很合理 (OSX,Windows,Raspberry Pi和Linux),不包括 Arduino 。实际上,选择 Fadecandy 开发板的原因之一是大多数 Arduino 开发板不能进行串行计算。因此这个小型平台只能是树莓派了。它支持 Python ,所以我可以进行更复杂的编程。

在第一部分中:1500 NeoPixel LED Curtain with Raspberry Pi and Fadecand ,可以看出:
“Python 和 C 在树莓派上都表现相当不错。专业程序员用它能够构建一个独立的系统,而不依赖于网络主机来驱动画面。”

这也是我现在要做的事情,做一个完全独立的灯,修改原型,在前面添加一个按钮,可能还需要一个旋转的按钮来调整当前播放模式中的参数等……
现在开始着手解决这个问题。

树莓派3B+,一个完整的四核 Linux 计算机。打开它,并将它插入到显示器,使用鼠标和键盘,将操作系统 Raspbian 安装到一张 SD 卡上。

经过几个晚上的奋斗后,现在树莓派已经可以完全独立运行我的熔岩灯原型。

如图,你还可以在此处看到按钮和连接到 GPIO 引脚的绿色状态 LED 。

在第三个部分的文章中,我会介绍软件方面。

款式选择


我想保持材料本身的质感。如图,灯罩白色网格。这款比较容易散热,看起来比较整洁。

此外,材料底部有可以固定的地方,双面看起来也很漂亮。底座的尺寸必需确保树莓派能够平放,并且它给了额外的空间去放置 USB 和电源连接。

我计划只用树莓派来运行。通过 wifi 连接,不考虑以太网。电源可以用USB-A 或两个接口,同时可以连接 Fadecandy 开发板和一个麦克风。

开始构建



我用了一个金属网罩和一块木头给树莓派制作一个完美的底座,并且木制底座跟花瓶也比较搭。

只露出一些接地的线头。

非常的适合,效果不错哦!
把树莓派安装在支架上,这个支架还给电线和Fadecandy开发板留出空间。

此后,还要处理按钮和灯光,这一块我将在软件部分详细介绍。我需要一个按钮来切换正在运行的 sketch ,另一个按钮启动或关闭树莓派。树莓派是一个完整的 Linux 计算机,如果它们突然掉电,Linux 文件系统可能会被破坏,所以你不能任意的拔插头。你必须确保万无一失的情况下关闭它。

我还想要一个状态指示灯,这样可以一目了然地知道指示灯是否打开,或者是否能够安全的关闭等等。所有这些按钮和指示灯都连接到树莓派上的 GPIO 引脚,但需要接线并预留位置。


切割和打磨底盘,切割按钮孔也非常容易。前面的按钮用于切换 sketch ,后面的按钮用于启动和关闭。

在木盘顶部切了一个凹槽,让花瓶嵌入进去,而不会滑落。


将 PVC 圆筒安装到木板的上。

在网子中钻孔,方便安装螺丝。

PVC 管安装成功。

整理线头。在木头上钻一个洞,然后将LED的电源和数据线连接到树莓派和Fadecandy开发板。

清理干净。

整齐的收纳在一起。

我花了很多时间让 Fadecandy 开发板安装在树莓派下面并隐藏起来。树莓派会产生许多热量,因此我买了两个小的散热片放在主 CPU 芯片组上。

在制作 sketch 时,我找到一个小型 USB 麦克风,即插即用。这意味着使用名为 Minim 的 Processing 库,我可以通过监控环境中的声音来改变篝火草图中的粒子颜色。我打算启用这个功能,在软件部分会涉及到这一块。

我只需要麦克风和 USB 的接口。
把它拆开后,我发现它有一个小的逻辑板,我用热熔胶将它放在树莓派下面的 Fadecandy 开发板旁边。如图所示。

紧贴瓶壁的 LED 。

整体效果

有时候也会因为故障需要拆卸,也说不好是哪里出了错。我想简单地将上层与下层断开和再连接的方式组装,方便拆卸。我决定使用 XT-60 连接器,因为它们都很可靠,非常给力。

XT-60 很实用!
如图,你还可以看到我添加电容器到输入电源的连接,以防止 LED 烧坏。

通电后。你可以通过网格看到绿色状态的 LED 灯和树莓派的灯。

剩下的部分打孔用螺丝固定,以确保顶部木制平台就位。这就是构建和安装。接下来的第三个部分主要是软件和添加新功能介绍。

我将详细介绍我在 Raspbian 设置期间所做的调整,以及关于按钮部分的 Python 编程。

详细内容请听下回分解。