Show de luzes de LED monociclo: 5 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Meus filhos são apaixonados por andar de monociclo. Uma vez que nasceu a ideia de adicionar luzes para um evento show. Adicionar algumas luzes já seria legal, mas inspirado em outros shows de luzes, as luzes devem estar sincronizadas com a música.

Foi uma grande aventura, mas uma grande experiência de aprendizado ao lidar com novos itens como LiPo, DMX, fio EL, listras de LED, módulos RF, etc.

O primeiro pensamento foi programar tudo na unidade de controle de uma faixa.

Desconsiderei isso por dois motivos:

1) Com três atores (mais tarde serão 5), você terá 3x3 = 9 unidades de controle. Para qualquer atualização, você deve atualizar todas as placas. Durante o show, você precisa encontrar uma maneira de sincronizar os módulos.

2) Meu principal argumento para usar um remetente não é técnico: as crianças devem ser capazes de criar e atualizar o programa sem mim. Imagine quantos ajustes são feitos até que a coreografia esteja concluída

A arquitetura atual tem basicamente três elementos:

- Notebook Windows com Vixen 3

- Remetente: roteador sem fio padrão

- Receptor: ESP8266 + driver MOSFET + listras LED + LiPo 2S

A primeira tentativa foi baseada no arduino Nano e NRF24. Depois de alguns eventos, tive que superar algumas limitações e mudei para ESP8266, pois oferece muito mais flexibilidade.

Etapa 1: Módulo receptor

Os módulos são baseados em placas NodeLua. Comecei a projetar minhas próprias placas de circuito impresso, mas esses módulos são muito baratos e vêm com regulador de tensão integrado, que você precisa ao usar a mesma bateria para a faixa de LED também.

Para completar o hardware, basta adicionar o driver que consiste em dois resistores e um MOSFET por cor. Para monitorar a energia da bateria, outros dois resistores são usados. Um PCB padrão é montado como parte traseira - por isso é muito rápido montá-lo. Muito mais simples do que lidar com um arduino e um NRF24.

Embora o design seja bastante simples, a chave é selecionar o MOSFET correto com um R DS (on) baixo e um V GS (th) abaixo de 3V. No eBay, encontrei o IRLR7843 em uma caixa D-PAK para montagem em superfície. Portanto, é pequeno, mas não muito pequeno para ser soldado à mão.

O diagrama do circuito precisa ser atualizado, pois o resistor pull-down para o MOSFET-Gate está ausente. O módulo funciona sem, mas quando você liga o módulo, a faixa de LED piscará.

Se você deseja ver um design muito mais profissional, acesse aqui: Controlador de Pixel

O software era bastante simples no início: ler um pacote DMX e recuperar as informações relevantes para a faixa de LED específica. Isso exigiu algumas chaves e jumpers para configurar um módulo.

Ao usar o ESP8266, um servidor web com uma interface administrativa foi implementado para configurar o módulo.

O software é atualizado a cada show para ficar mais flexível, aumentar a responsabilidade e permitir o monitoramento. Cada módulo está enviando dados perdiodicamente para um servidor de nó, então posso verificar se todo o equipamento está pronto, como a intensidade do sinal WiFi, a tensão da bateria e o estado do módulo. Além disso, o servidor do nó é capaz de redefinir um determinado módulo ou solicitar uma atualização de firmware.

O código do módulo ESP está disponível em github:

Etapa 2: Montagem de faixas de LED

Para o corpo do ator estamos usando um casaco com zíper para que você possa se vestir com facilidade antes do show.

Em vez de prender diretamente as faixas de LED, usamos faixas de velcro costuradas ao casaco. A contraparte é colada na faixa de LED.

No início, usei conectores para prender o cabo às listras. Isso realmente não era confiável. e basicamente todas as conexões foram quebradas devido aos vários movimentos dos atores. Então, removi todos os conectores e soldou os cabos. Usar os pontos de solda no final de uma faixa expõe a conexão a movimentos mecânicos. Por isso não estou soldando os cabos no final da faixa e fixando o cabo com cola quente. Eu preciso admitir que isso não parece profissional, mas o público não verá isso no escuro de qualquer maneira.

Na roda, o módulo e a bateria são simplesmente fixados nos raios. Ao lado da faixa de LED está uma faixa de plástico para apoiar um belo círculo redondo.

Etapa 3: Fonte de alimentação

As faixas de LED são projetadas para operar a 12V. As baterias com essa tensão são muito grandes para serem montadas na roda ou na sela. Uma alternativa era uma bateria de bloco de 9 V (PP3 / 6LR61). A voltagem ainda está boa, mas a principal desvantagem é o tempo necessário para trocar todas as baterias antes de um show, pois eu quero baterias novas para um evento.

Finalmente mudei para LiPo:

As faixas de LED podem operar a 8V. Dependendo da cor, até 7.8V pode funcionar.

Conseqüentemente, você precisa de uma bateria LiPo com 2 células - 2S. Totalmente carregada, a tensão é 2 x 4,2 V = 8,4 V

Para minha aplicação, uma capacidade de 350mAh é suficiente e o tamanho da bateria é pequeno o suficiente para caber em um invólucro padrão para uma bateria de 9V incluindo um switch.

Escolhi baterias com conector JST-XH como plugue de equilíbrio e Mini JST como plugue de descarga. Todos os carregadores padrão podem lidar com esses conectores.

Usei um invólucro padrão para baterias de 9V com um switch para montar a bateria no monociclo. Duas baterias do mesmo tipo podem ser carregadas ao mesmo tempo usando um adaptador conectando duas células 2S a uma porta 4S no carregador.

Etapa 4: Criação do programa

Existe um programa incrível que fornece uma interface de usuário simples, mas poderosa: Vixen Lights. Tudo é feito arrastando e soltando e a música é mostrada na linha do tempo. Já vi alguns programas profissionais, mas este é gratuito e oferece tudo de que preciso.

A primeira coisa é definir as diferentes faixas de LED e criar grupos, por isso é muito mais simples controlar um conjunto específico de luz, por exemplo: todas as luzes conectadas a um driver. ou todas as rodas.

Em geral, você seleciona a música e importa o clipe para o Vixen incl. os marcadores de batida.

Os efeitos são atribuídos a um elemento de exibição e podem ser alterados de várias maneiras.

Uma grande ajuda é a ferramenta de simulação onde você pode ver como a cena ficará em tempo real.

Resumindo, o programa enviará os dados DMX para o controlador de saída que está em minha configuração um servidor DMX multicast em execução no Notebook. Os módulos são conectados via WiFi / WLAN. Cada LED é determinado pelo universo DMX, bem como o deslocamento dentro do pacote de dados DM512.

Você pode encontrar o Vixen aqui:

Etapa 5: o show

A coreografia foi ajustada várias vezes. Além dos atores, pontos DMX foram adicionados, bem como listras de LED retas como luzes de segurança sempre que o palco é elevado. Todos eles estão usando o mesmo módulo ESP e são controlados pela Vixen.

No futuro, posso utilizar faixas de LED APA102 para permitir efeitos mais sofisticados.

Isso pode exigir o uso de vários universos, levando a uma função de etapa significativa na atualização do software, bem como na configuração do Vixen. Não tenho certeza se quero fazer isso, mas é atraente.