Arduino के साथ इंटरएक्टिव लेजर शीट जेनरेटर: 11 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

अविश्वसनीय दृश्य प्रभाव बनाने के लिए लेजर का उपयोग किया जा सकता है। इस परियोजना में, मैंने एक नए प्रकार के लेज़र डिस्प्ले का निर्माण किया जो इंटरैक्टिव है और संगीत बजाता है। यह उपकरण दो लेज़रों को घुमाकर प्रकाश की दो भंवर जैसी चादरें बनाता है। मैंने डिवाइस में डिस्टेंस सेंसर्स शामिल किए ताकि लेजर शीट्स को आपके हाथ को उनकी ओर घुमाकर हेरफेर किया जा सके। जैसे ही व्यक्ति सेंसर के साथ इंटरैक्ट करता है, डिवाइस MIDI आउटपुट के माध्यम से संगीत भी बजाता है। इसमें लेजर वीणा, लेजर भंवर और पीओवी डिस्प्ले के विचार शामिल हैं।

उपकरण को एक Arduino मेगा के साथ नियंत्रित किया जाता है जो अल्ट्रासोनिक सेंसर के इनपुट लेता है और लेजर शीट के प्रकार और उत्पन्न संगीत को आउटपुट करता है। कताई लेज़रों की स्वतंत्रता की कई डिग्री के कारण, विभिन्न लेज़र शीट पैटर्न के टन हैं जिन्हें बनाया जा सकता है।

मैंने सेंट लुइस में डोडो फ्लॉक नामक एक नए कला/तकनीकी समूह के साथ परियोजना पर प्रारंभिक विचार-मंथन किया। Emre Sarbek ने डिवाइस के पास गति का पता लगाने के लिए उपयोग किए जाने वाले सेंसर पर कुछ प्रारंभिक परीक्षण भी किए।

यदि आप एक लेज़र शीट डिवाइस का निर्माण करते हैं, तो कृपया याद रखें कि सुरक्षित ऑपरेटिंग लेज़र और स्पिनिंग डिस्क हों।

2020 अपडेट: मुझे एहसास हुआ कि लेज़रों के साथ बनाई गई सतह एक हाइपरबोलॉइड है।

चरण 1: आपूर्ति सूची

सामग्री

लेजर -

ब्रशलेस मोटर -

इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रक -

सर्वो मोटर्स -

ट्रांजिस्टर

प्लाईवुड

प्लेक्सीग्लस

अल्ट्रासोनिक सेंसर

स्लिपिंग -

सफेद एलईडी -

बक कन्वर्टर्स

वायर रैप वायर

मिडी कनेक्टर

पोटेंशियोमीटर और नॉब्स -

हार्डवेयर - https://www.amazon.com/gp/product/B01J7IUBG8/ref=o…https://www.amazon.com/gp/product/B06WLMQZ5N/ref=o…https://www.amazon. कॉम/जीपी/उत्पाद/बी०६एक्सक्यूएमबीडीएमएक्स/रेफरी=ओ…

प्रतिरोधों

JST कनेक्टर केबल -

एसी पावर स्विच

12वी बिजली की आपूर्ति -

लकड़ी की गोंद

सुपर गोंद

लकड़ी के पेंच

यूएसबी एक्सटेंशन केबल -

उपकरण:

सोल्डरिंग आयरन

वायर कटर

जिग देखा

वृतीय आरा

माइक्रोमीटर

ऊर्जा छेदन यंत्र

चरण 2: अवलोकन और योजनाबद्ध

एक लेज़र बीम प्रकाश की एक अच्छी तरह से एकत्रित (यानी संकीर्ण) किरण बनाता है, इसलिए प्रकाश की एक शीट बनाने का एक तरीका यह है कि बीम को किसी पैटर्न में जल्दी से स्थानांतरित किया जाए। उदाहरण के लिए, एक बेलनाकार प्रकाश शीट बनाने के लिए, आप एक लेज़र को उस दिशा के समानांतर अक्ष के चारों ओर घुमाएंगे जिस दिशा में वह इंगित कर रहा है। एक लेज़र को जल्दी से स्थानांतरित करने के लिए, आप एक लेज़र को ब्रशलेस डीसी मोटर से जुड़ी लकड़ी के तख्ते से जोड़ सकते हैं। अकेले इसके साथ, आप शांत बेलनाकार लेजर भंवर बना सकते हैं!

अन्य लेजर भंवर परियोजनाएं दर्पण को निर्देशित एक स्थिर लेजर के साथ रोटेशन की धुरी पर झुके हुए दर्पण को माउंट करके इसे पूरा करती हैं। यह एक लेज़र शीट कोन बनाता है। हालाँकि, इस डिज़ाइन के साथ, सभी लेज़र शीट एक ही मूल से निकलती दिखाई देंगी। यदि लेज़रों को मेरे द्वारा बनाए गए डिज़ाइन की तरह अक्ष से दूर रखा गया है, तो आप वीडियो में दिखाए गए घंटे के आकार की तरह, परिवर्तित लेज़र शीट बनाने में सक्षम हैं।

लेकिन क्या होगा यदि आप चाहते हैं कि हल्की चादरें गतिशील और संवादात्मक हों? इसे पूरा करने के लिए, मैंने दो लेज़रों को सर्वो पर संलग्न किया और फिर सर्वो को लकड़ी के तख़्त पर संलग्न किया। अब सर्वो मोटर के रोटेशन की धुरी के संबंध में लेजर के कोण को समायोजित कर सकता है। दो अलग-अलग सर्वो पर दो लेज़र होने से, आप डिवाइस के साथ दो अलग-अलग लाइट शीट बना सकते हैं।

डीसी मोटर की गति को नियंत्रित करने के लिए, मैंने एक पोटेंशियोमीटर को एक Arduino से जोड़ा जो पोटेंशियोमीटर का इनपुट लेता है और विद्युत गति नियंत्रक (ESC) को एक सिग्नल आउटपुट करता है। ESC तब पोटेंशियोमीटर के प्रतिरोध के आधार पर मोटर की गति (एक उपयुक्त नाम, हाँ) को नियंत्रित करता है।

लेज़र की चालू/बंद स्थिति को संतृप्ति में संचालित ट्रांजिस्टर के उत्सर्जक से जोड़कर नियंत्रित किया जाता है (अर्थात विद्युत स्विच के रूप में कार्य करना)। ट्रांजिस्टर के आधार पर एक नियंत्रण संकेत भेजा जाता है जो लेजर के माध्यम से करंट को नियंत्रित करता है। यहाँ एक arduino के साथ एक ट्रांजिस्टर के साथ लोड को नियंत्रित करने के लिए एक स्रोत है:

सर्वोस स्थिति को भी Arduino के साथ नियंत्रित किया जाता है। जैसे ही तख़्त घूमता है, सर्वो स्थिति को बदलकर प्रकाश शीट में हेरफेर किया जा सकता है। किसी भी उपयोगकर्ता इनपुट के बिना, यह अकेले गतिशील प्रकाश पत्रक बना सकता है जो मंत्रमुग्ध कर देने वाले हैं। डिवाइस के किनारे के चारों ओर स्थित अल्ट्रासोनिक सेंसर भी हैं, जिनका उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि कोई व्यक्ति अपना हाथ लाइट शीट के पास रख रहा है या नहीं। इस इनपुट का उपयोग या तो लेज़रों को नई लाइट शीट बनाने या MIDI सिग्नल उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। MIDI सिग्नल को MIDI प्लेइंग डिवाइस में ट्रांसमिट करने के लिए एक MIDI जैक जुड़ा होता है।

चरण 3: Arduino के साथ ब्रशलेस मोटर को नियंत्रित करना

भंवर जैसी हल्की चादरें बनाने के लिए, आपको लेजर बीम को घुमाने की जरूरत है। इसे पूरा करने के लिए, मैंने ब्रशलेस डीसी मोटर का उपयोग करने का प्रयास करने का निर्णय लिया। मैंने सीखा कि इस प्रकार के मोटर मॉडल हवाई जहाज और ड्रोन के साथ वास्तव में लोकप्रिय हैं, इसलिए मुझे लगा कि इसका उपयोग करना बहुत आसान होगा। मैं रास्ते में कुछ झटकों में भाग गया, लेकिन कुल मिलाकर मैं इस बात से खुश हूं कि परियोजना के लिए मोटर कैसे काम करती है।

सबसे पहले, मोटर को माउंट करने की आवश्यकता है। मैंने कस्टम को मोटर को पकड़ने और डिवाइस को पकड़े हुए बोर्ड से जोड़ने के लिए एक भाग तैयार किया है। मोटर सुरक्षित होने के बाद, मैंने मोटर को ESC से जोड़ा। मैंने जो पढ़ा है, उसके बिना ब्रशलेस मोटर का उपयोग करना वास्तव में कठिन लगता है। मोटर स्पिन बनाने के लिए, मैंने एक Arduino Mega का उपयोग किया। प्रारंभ में, मैं मोटर को स्पिन करने के लिए प्राप्त नहीं कर सका क्योंकि मैं नियंत्रण सिग्नल को 5V या ग्राउंड से जोड़ रहा था, बिना आधारभूत मान को ठीक से सेट किए या ESC को कैलिब्रेट किए बिना। मैंने तब एक पोटेंशियोमीटर और सर्वो मोटर के साथ एक Arduino ट्यूटोरियल का अनुसरण किया, और इससे मोटर घूम गई! यहाँ ट्यूटोरियल का लिंक दिया गया है:

ईएससी तारों को वास्तव में किसी भी तरह से ब्रशलेस मोटर से जोड़ा जा सकता है। आपको कुछ महिला केला प्लग कनेक्टर की आवश्यकता होगी। ईएससी पर मोटे लाल और काले रंग के केबल 12 वी पर डीसी बिजली की आपूर्ति से जुड़े होते हैं, और ईएससी के नियंत्रण कनेक्टर पर काले और सफेद केबल क्रमशः जमीन और Arduino पर एक नियंत्रण पिन से जुड़े होते हैं। ESC को कैलिब्रेट करने का तरीका जानने के लिए यह वीडियो देखें:

चरण 4: लेजर शीट चेसिस का निर्माण

मोटर घूमने के बाद, लाइट शीट चेसिस बनाने का समय आ गया है। मैंने सीएनसी मशीन का उपयोग करके प्लाईवुड का एक टुकड़ा काटा, लेकिन आप जिग आरा का भी उपयोग कर सकते हैं। प्लाईवुड में अल्ट्रासोनिक सेंसर होते हैं और इसमें एक छेद होता है जिससे प्लेक्सीग्लस का एक टुकड़ा फिट हो जाता है। प्लेक्सीग्लस को एपॉक्सी का उपयोग करके लकड़ी से जोड़ा जाना चाहिए। स्लिप-रिंग के माध्यम से फिट होने के लिए छेद ड्रिल किए जाते हैं।

फिर ब्रशलेस मोटर को पकड़ने के लिए प्लाईवुड की एक और गोलाकार शीट काट दी जाती है। लकड़ी की इस शीट में छेद ड्रिल किए जाते हैं ताकि निर्माण में बाद में तार गुजर सकें। मोटर माउंट और ड्रिलिंग छेद संलग्न करने के बाद, प्लाईवुड की दो शीट 1x3 तख्तों से जुड़ी होती हैं जो लगभग 15 सेमी लंबी और धातु के ब्रैकेट में काटी जाती हैं। फोटो में आप देख सकते हैं कि प्लेक्सीग्लस मोटर और लेज़रों के ऊपर कैसे है।

चरण 5: लेजर और सर्वो मोटर असेंबली

घूर्णन की धुरी के संबंध में लेज़रों को घुमाकर परिवर्तनीय प्रकाश चादरें बनाई जाती हैं। मैंने डिज़ाइन किया और 3 डी ने एक माउंट को प्रिंट किया जो एक लेजर को एक सर्वो से जोड़ता है और एक माउंट जो सर्वो को कताई तख़्त से जोड़ता है। पहले दो M2 स्क्रू का उपयोग करके सर्वो माउंट को सर्वो माउंट से संलग्न करें। फिर, एक M2 नट को लेज़र माउंट में स्लाइड करें, और लेज़र को यथावत रखने के लिए एक सेट स्क्रू को कस लें। लेज़र को सर्वो से जोड़ने से पहले, आपको यह सुनिश्चित करना होगा कि सर्वो को उसकी केंद्रित परिचालन स्थिति में घुमाया गया है। सर्वो ट्यूटोरियल का उपयोग करके, सर्वो को 90 डिग्री पर निर्देशित करें। फिर लेज़र को माउंट करें जैसा कि चित्र में एक स्क्रू का उपयोग करके दिखाया गया है। मुझे यह सुनिश्चित करने के लिए गोंद की एक थपकी भी जोड़नी पड़ी कि लेजर अनजाने में शिफ्ट न हो जाए।

मैंने तख़्त बनाने के लिए एक लेज़र कटर का उपयोग किया, जिसका आयाम लगभग 3cm x 20cm है। लाइट शीट का अधिकतम आकार लकड़ी के तख़्त के आकार पर निर्भर करेगा। फिर तख़्त के केंद्र में एक छेद ड्रिल किया गया ताकि वह ब्रश रहित मोटर शाफ्ट पर फिट हो जाए।

आगे मैंने लेज़र-सर्वो असेंबली को तख़्त पर चिपका दिया ताकि लेज़रों को केंद्रित किया जा सके। सुनिश्चित करें कि तख़्त पर सभी घटक तख़्त के रोटेशन की धुरी के संबंध में संतुलित हैं। लेज़रों और सर्वो केबलों से जेएसटी कनेक्टर्स को मिलाएं ताकि उन्हें अगले चरण में स्लिपरिंग से जोड़ा जा सके।

अंत में एक वॉशर और नट के साथ ब्रशलेस मोटर पर संलग्न लेजर-सर्वो असेंबलियों के साथ फलक संलग्न करें। इस बिंदु पर, यह सुनिश्चित करने के लिए ब्रश रहित मोटर का परीक्षण करें कि तख़्त घूम सकता है। सावधान रहें कि मोटर बहुत तेज न चलाएं या अपना हाथ तख़्त के घूमने के रास्ते में न डालें।

चरण 6: स्लिपरिंग स्थापित करना

इलेक्ट्रॉनिक्स स्पिन के रूप में आप तारों को उलझने से कैसे रोकते हैं? एक तरीका यह है कि बिजली की आपूर्ति के लिए बैटरी का उपयोग किया जाए और इसे कताई विधानसभा से जोड़ा जाए, जैसे कि इस पीओवी निर्देश में। एक और तरीका है एक स्लिपरिंग का उपयोग करना! यदि आपने स्लिंगरिंग के बारे में नहीं सुना है या पहले इस्तेमाल नहीं किया है, तो यह शानदार वीडियो देखें जो दर्शाता है कि यह कैसे काम करता है।

सबसे पहले, JST कनेक्टर्स के दूसरे सिरों को स्लिपरिंग से जोड़ दें। आप नहीं चाहते कि तार बहुत लंबे हों क्योंकि तख़्त के घूमने पर उनके किसी चीज़ में फंसने की संभावना होती है। मैंने स्लिपरिंग को ब्रशलेस मोटर के ऊपर plexiglass से जोड़ा, जो शिकंजा के लिए छेद में ड्रिलिंग कर रहा था। सावधान रहें कि ड्रिलिंग करते समय plexiglass में दरार न पड़े। अधिक सटीक छेद प्राप्त करने के लिए आप लेजर कटर का भी उपयोग कर सकते हैं। एक बार स्लिपरिंग संलग्न होने के बाद, कनेक्टर्स को कनेक्ट करें।

इस बिंदु पर, आप लेजर शीट जनरेटर के साथ कुछ प्रारंभिक परीक्षण करने के लिए स्लिपरिंग तारों को एक Arduino के पिन से जोड़ सकते हैं।

चरण 7: इलेक्ट्रॉनिक्स को मिलाप करना

मैंने सभी इलेक्ट्रॉनिक्स को जोड़ने के लिए एक प्रोटोटाइप बोर्ड काटा। क्योंकि मैंने 12V बिजली की आपूर्ति का उपयोग किया था, मुझे दो dc-dc कन्वर्टर्स का उपयोग करने की आवश्यकता है: लेज़रों के लिए 5V, सर्वो, पोटेंशियोमीटर, और MIDI जैक, और Arduino के लिए 9V। सोल्डरिंग या वायर रैपिंग द्वारा आरेख में दिखाए गए अनुसार सब कुछ जुड़ा हुआ था। बोर्ड को तब PCD गतिरोध का उपयोग करके एक 3D प्रिंटेड भाग से जोड़ा गया था।

चरण 8: इलेक्ट्रॉनिक्स बॉक्स का निर्माण

सभी इलेक्ट्रॉनिक्स लकड़ी के बक्से में रखे जाते हैं। मैंने बॉक्स के किनारों के लिए 1x3 लकड़ी काट दी, और एक तरफ एक बड़े उद्घाटन को काट दिया ताकि एक नियंत्रण कक्ष पर तार गुजर सकें। पक्षों को लकड़ी, लकड़ी के गोंद और शिकंजा के छोटे ब्लॉकों का उपयोग करके जोड़ा गया था। गोंद के सूखने के बाद, मैंने बॉक्स की सभी खामियों को दूर करने के लिए बॉक्स के किनारों को नीचे कर दिया। फिर मैंने बॉक्स के आगे, पीछे और नीचे के लिए पतली लकड़ी काटी। नीचे की तरफ कीलें लगाई गई थीं, और आगे और पीछे बॉक्स पर चिपके हुए थे। अंत में, मैंने बॉक्स के फ्रंट पैनल पर घटकों के आयामों को मापा और काट दिया: पावर केबल जैक, यूएसबी जैक, मिडी जैक और पोटेंशियोमीटर।

चरण 9: बॉक्स में इलेक्ट्रॉनिक्स स्थापित करना

मैंने स्क्रू का उपयोग करके बॉक्स में बिजली की आपूर्ति संलग्न की, एक कस्टम डिज़ाइन किए गए माउंट का उपयोग करके Arduino, और चरण 7 में बनाया गया सर्किट बोर्ड। पोटेंशियोमीटर और MIDI जैक को पहले वायर रैपिंग वायर का उपयोग करके सर्किट बोर्ड से जोड़ा गया, और फिर चिपका दिया गया सामने का हिस्सा। एसी जैक बिजली की आपूर्ति से जुड़ा था, और बिजली की आपूर्ति का डीसी आउटपुट बक कन्वर्टर्स और केबल्स के इनपुट से जुड़ा था जो ब्रशलेस मोटर से जुड़ते थे। मोटर, सर्वो और लेजर तारों को फिर प्लाईवुड में एक छेद के माध्यम से इलेक्ट्रॉनिक्स बॉक्स तक चलाया जाता है। अल्ट्रासोनिक सेंसर से निपटने से पहले, मैंने यह सुनिश्चित करने के लिए व्यक्तिगत रूप से घटकों का परीक्षण किया कि सब कुछ सही ढंग से वायर्ड था।

मैंने शुरू में एक एसी पावर जैक खरीदा था, लेकिन इसके पिघलने की कुछ बहुत खराब समीक्षाएं पढ़ीं, इसलिए मैंने फ्रंट पैनल पर गलत तरीके से छेद किए। इसलिए, मैंने अपने द्वारा काटे गए छेदों के आकार से मेल खाने के लिए कुछ जैक एडेप्टर डिज़ाइन किए और 3 डी प्रिंट किए।

चरण 10: अल्ट्रासोनिक सेंसर को माउंट करना और वायरिंग करना

इस बिंदु पर, लेज़र, सर्वो, ब्रशलेस मोटर और मिडी जैक सभी जुड़े हुए हैं और इसे Arduino द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। अंतिम हार्डवेयर चरण अल्ट्रासोनिक सेंसर को जोड़ रहा है। मैंने एक अल्ट्रासोनिक सेंसर डिजाइन और 3 डी प्रिंट किया। मैंने तब वायर्ड और समान रूप से अल्ट्रासोनिक सेंसर असेंबलियों को लाइट शीट जनरेटर की शीर्ष प्लाईवुड शीट से जोड़ा। प्लाईवुड शीट में छेद करके वायर रैप वायर को इलेक्ट्रॉनिक्स बॉक्स में नीचे चलाया गया। मैंने Arduino पर वायर रैप को उपयुक्त पिन से जोड़ा।

मैं अल्ट्रासोनिक सेंसर के प्रदर्शन से थोड़ा निराश था। उन्होंने 1cm - 30cm के बीच की दूरी के लिए बहुत अच्छा काम किया, लेकिन उस सीमा के बाहर दूरी माप बहुत शोर है। शोर अनुपात के संकेत को बेहतर बनाने के लिए, मैंने कई मापों का माध्य या औसत लेने का प्रयास किया। हालाँकि, संकेत अभी भी पर्याप्त भरोसेमंद नहीं था, इसलिए मैंने नोट चलाने या लेजर शीट को 25cm पर बदलने के लिए कट-ऑफ सेट करना समाप्त कर दिया।

चरण 11: गतिशील लेजर भंवर प्रोग्रामिंग

सभी वायरिंग और असेंबली पूरी होने के बाद, लाइट शीट डिवाइस को प्रोग्राम करने का समय आ गया है! कई संभावनाएं हैं, लेकिन समग्र विचार अल्ट्रासोनिक सेंसर के इनपुट लेना और MIDI के लिए सिग्नल भेजना और लेजर और सर्वो को नियंत्रित करना है। सभी कार्यक्रमों में, पोटेंशियोमीटर नॉब को घुमाकर प्लैंक के रोटेशन को नियंत्रित किया जाता है।

आपको दो पुस्तकालयों की आवश्यकता होगी: न्यूपिंग और मिडी

संलग्न पूर्ण Arduino कोड है।

आविष्कार चुनौती 2017 में दूसरा पुरस्कार