Освещение беседки, веранды с алкотестером!

[_MW_ 54]

 

В этом проекте, светодиодные полосы смонтированы на открытых деревянных балках в беседке. Разные режимы спецэффектов позволяют использовать светодиодные полосы в качестве симулятора молний, алкотестера или графического эквалайзера который синхронизируется с музыкой, а также еще использовать их в  других эффектах связанных со звуком.

Для изготовления потребуются следующие материалы:

• Восемь катушек водонепроницаемой светодиодной полосы RGB 12V, это примерно 40 метров.
• Восемь усилителей сигнала RGB (4 Ампера на канал). Аналоговые.
• Восемь усилителей сигнала RGB (4 Ампера на канал). Вход TTL.
• Стандартный восьмикнопочный RGB контроллер (http://www.usledsupply.com/shop/rgb-8k-touch-remote-control.html)
• Микроконтроллер Arduino Mega
• Плата расширения Arduino ProtoShield (http://www.nkcelectronics.com/arduino-megashield-pcb.html)
• Цифро-аналоговый преобразователь звука Adafruit Wave Shield (https://www.adafruit.com/products/94?&main_page=product_info&products_id=94)
• Монтажный электрический бокс  для размещения усилителей и подключения светодиодных полос
• Кабель для подключения светодиодных полос
• Два источника питания для светодиодных лент 12v, 48W, 4A
• Один источник питания 5V постоянного тока
• Водонепроницаемые разъемы
• Стандартный сетевой провод CAT5 (5 категории)
• Датчик алкоголя (http://www.seeedstudio.com/depot/electronic-brick-gas-sensormq5-p-472.html?cPath=48_52)
• Различные выключатели, разъемы и два переменных резистора 10кОм
• Динамики
• Аудио усилитель
• Два волновых трансформатора (подавители шумов)

Шаг 1: Схема подключения и аудио решение

В данном проекте требуется возможность контролировать индивидуально каждую из 8 светодиодных полос (каждая имеет длину около 5 метров). Контроль каждого светодиода на каждой полосе в данном проекте не требуется.  Это позволило использовать сравнительно небольшой микроконтроллер, при относительно не сложном подключении.

Так как проект нуждался в выводе звукового оповещения для функции Алкотестер, а также некоторых других звуковых эффектов, был использован цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) Adafruit Wave Shield, который отвечал всем необходимым требованиям. Звуковой сигнал, который он выдает, по проводам передается на домашнюю аудио систему. Длина проводов для передачи звукового сигнала, в данном случае составила примерно 40 метров, и как оказалось, это создает сильные шумы из-за длины провода. Чтобы избежать этих помех, были использованы волновые трансформаторы, которые позволяют выполнить сопряжение кабеля CAT 5 по волновому сопротивлению и устранить шумы. Линии передачи аудио сигнала разделены физически, т.е. линия выхода из ЦАП это отдельная линия от входа в ЦАП.

Для реализации функции графического эквалайзера, был использован линейный аудио сигнал, выходящий с домашней аудио системы, который в дальнейшем подается на аналоговый вход микроконтроллера Arduino Mega. Далее он обрабатывается программным обеспечением, и микроконтроллер зажигает определенные светодиодные полосы соответствующим цветом.

Для постоянного свечения светодиодных полос, используется стандартный RGB контроллер, с отдельными усилителями. Также, поскольку он работает совместно с микроконтроллером, это позволяет добавлять различные характеристики свечения светодиодов – мигание, яркость и пр.

Шаг 2: Рытье траншеи, подводка проводов питания и аудио сигнала

Ввиду того, что проводов и так было очень много, было решено проложить провода питания в вырытой траншее. Таким образом, провода питания 12V и 5V были проложены в подвальное помещение, где и были расположены сами источники питания.  Аналогично были проложены провода CAT 5 для аудио системы с волновыми трансформаторами.

Шаг 3: Установка светодиодных полос

Монтаж светодиодных полос выполняется довольно легко, хоть и занимает много времени. Для надежности, фиксация полос на торцы деревянных балок выполняется с помощь силиконового клея.  Для того чтобы полосы не отвалились в период высыхания клея, желательно их временно фиксировать при помощи малярного скотча.  Перед наклейкой полос, рекомендуется убедиться в их работоспособности.

Шаг 4: Подключение светодиодных полос и датчиков к микроконтроллеру Arduino Mega

Теперь настал самый сложный этап, который отнимает очень много времени на подключение светодиодных полос и различных датчиков к микроконтроллеру Arduino Mega. В данном случае, все светодиодные полоски и датчики были припаяны к расширительной плате Arduino Mega Protoshield, но если вы желаете сэкономить средства, то можете попытаться припаять все провода именно к контроллеру. Но предупреждаем, что проводов очень много, и у вас может получиться не совсем надежное соединение, а также есть возможность повреждения самого контроллера. В качестве ознакомления, рассказываем, что плата Protoshield, в итоге эквивалентна контактам на плате микроконтроллера, но ее контакты разнесены на более удобное расстояние для пайки или установки быстросъемных соединений.

Отдельно можно отметить, что есть несколько незначительных настроек, необходимых для работы цифро-аналогового преобразователя Adafruit WaveShield совместно с микроконтроллером Arduino Mega. Эти нюансы хорошо задокументированы в форумах поддержки Adafruit, поэтому отдельного внимания этому вопросу в этом описании уделяться не будет.

В данном случае, усилители сигнала RGB пришли в комплектации с винтовыми зажимами, что одновременно упрощает и усложняет сборку всей схемы. Поэтому на этом этапе останавливаться не будем, и предоставляем вам право для импровизации. Если интересно, то можете почитать комментарии в оригинальной инструкции, в которых поднята тема о различных видах подсоединения.

Для конечного подключения платы Protoshield с определенными устройствами, используются разъемы Molex. Это позволяет в дальнейшем легко подключать и отключать плату микроконтроллера, без необходимости физического обрезания проводов.

Все RGB усилители и прочие элементы  были установлены на деревянной площадке, которая затем была помещена в электрический бокс (на картинке он окрашен в черный цвет).

Затем, от этого бокса были прокинуты два провода CAT 5 к органам управления. Использование этого провода очень удобно тем, что он имеет подходящее сечение и разноцветную изоляцию жил внутри провода.

Шаг 5: Подключение кнопки алкотестера на внешнем блоке

Когда создавался этот проект,  проходил ежегодный праздник Хэллоуин, и тут пришла замечательная идея создать все доступный Алкотестер прямо в беседке. Суть идеи была в том, что при определенном алкогольном опьянении, светодиодные полосы показывали бы его степень, плюс ко всему звучало звуковое оповещение о степени опьянения в шуточной форме.

Используя обычный переменный резистор (потенциометр) удалось добиться четыре различных голосов персонажей, которые произносят предупреждение. В данном случае это получились голоса старого английского человека, пирата, страшного приведения Хэллоуина и оскорбительного голоса Нью-Йоркского таксиста. Голоса были взяты с известного сайта diymagicmirror.com. В данном случае, если вы посмотрите на изображение с блоком управления, то для изменения режима голоса предупреждения используется правый потенциометр (переменный резистор).

Потенциометр с левой стороны, используется для изменения режима работы светодиодной подсветки, то есть он переключает режимы либо на симулятор грозы, либо на алкотестер, либо на графический эквалайзер.

Далее, есть два кабеля CAT 5, идущие в эту коробку от микроконтроллера. Они описаны в предыдущем шаге. Большая красная кнопка заметна в любом алкогольном состоянии, и поэтому ее функция была определенна как вызов функции Алкотестера.  Все остальные провода подключаются согласно принципиальной схеме (диаграмме).

Шаг 6: Программный код для микроконтроллера Arduino

Как ни странно, но для этого проекта уже существует программный код, который может выполнять все требуемые функции. Это стандартный код Arduino, на который будет дана ссылка в конце этого шага.

Что самое замечательное, это то, что микроконтроллер Arduino Mega имеет достаточное количество цифровых контактов, а именно 24 штуки. Это позволяет четко разделить управление на восемь полос (по три контакта на каждую полосу, по одному на каждый цвет, каждой из восьми полос), что в общей сложности составляет 24 цифровых контакта. Это позволяет включать цвета индивидуально, независимо от номера полосы, и при этом сильно увеличивается скорость реагирования светодиодных полос. Нет надобности, пропускать большую цепочку данных через всю светодиодную линейку. К тому же, это способ позволяет сократить энергопотребление всей установки.

Ниже, по приведенной ссылке, вы можете скачать необходимый программный код для микроконтроллера, касающийся этого проекта: osveshcheniye_besedki.tmp

В дополнение к приведенному коду, не забывайте, что вам понадобится дополнительная библиотека «Wave HC» 

http://code.google.com/p/wavehc/

Источник: instructables