Tipps der Natur - Bewölktes Nachtlicht

Hallo Community!

Ich präsentiere meine eigene Implementierung einer Nachtlampe in Form einer Wolke. Die Hauptidee ist es, ein Nachtlicht mit Simulationen natürlicher Prozesse und einer Art Interaktivität zu erzeugen. Die Natur ist der beste Inspirator!

Basierend auf dem billigen Mikrocontroller ATmega8-16PU. Der Code ist in C ohne Arduino geschrieben und implementiert mehrere Lichteffekte mit Kontrolle über die allgemeine Beleuchtung des Raums und mit Klangkontrolle.

Details und Bilder - mehr ...

Elektronische Details

Die Schaltung verfügt neben dem Mikrocontroller über 6 einfarbige LEDs, eine RGB-LED, einen Lichtsensor (Fotowiderstand) und ein Mikrofon mit Verstärker und HF-Filter.

Um die Helligkeit der LEDs reibungslos zu ändern, wird PWM verwendet. Die PWM-Frequenz beträgt 244 Hz bei 64 Pegeln, es kommt vor, dass einige Leute sie sehen. Es ist unmöglich, die Frequenz zu erhöhen - Sie benötigen noch Prozessorzeit, um zu arbeiten. Daher wird zum Glätten der PWM-Impulse eine Transistor-Repeater-Schaltung mit einem Glättungskondensator verwendet. Der Transistor wird mit einer großen Verstärkung verwendet, um den Eingangswiderstand zu erhöhen und die erforderliche Kapazität zu verringern. Als Ergebnis erwies sich 1 μF als ausreichend, die Impulse werden fast vollständig geglättet. Die Vorteile sind billiger als der DAC und haben einen großen Ausgangsstrom. Der Nachteil dieses Schemas ist die nichtlineare Abhängigkeit der Helligkeit vom PWM-Pegel bei niedrigen Pegeln (bis zu 15%).


Ein Miniatur-Elektretmikrofon über einen Verstärker an zwei Transistoren mit Impulsextraktion (Hochpassfilter) ist an den Digitaleingang des MK angeschlossen und fängt sicher scharfe Töne auf - Klatschen.

Er zeichnete und verbreitete das Board in DipTrace , machte es LUT, die Details sind hauptsächlich smd. Das Ätzen erfolgte im „Eisenchlorid-Killer“: Wasserstoffperoxid + Salz + Zitronensäure, es stellte sich heraus, dass es das erste Mal war, ich empfehle es. Alle Amateur-Wege sind hier geschrieben.


Die Gebühr von LUT gemacht

Ich habe die Stromversorgung über einen USB-Anschluss hergestellt, über den Sie eine Verbindung zu einem beliebigen USB-Anschluss herstellen können. Maximaler Verbrauch 78 mA.

In früheren Versionen hatte das Kabel einen Mikroknopf zum Einstellen der Modi, der dann jedoch entfernt wurde, da er nicht erreicht werden konnte, wenn sich die Wolke unter der Decke befand.

Es gibt keine USB-Verbindung, der MK hat keinen USB-Anschluss und es scheint, dass er im fertigen Produkt nicht benötigt wird. Zum Debuggen habe ich den UART-Controller verwendet, der Code implementiert einen Austausch mit einem Computer, aber dort ist er kitschig auf das Knie geschrieben .


Beim Löten

LUT, Löten, Schreiben eines Programms, Tests und Änderungen, Anpassen von Timern und Koeffizienten dauerten 3 Wochen.


Gesamtansicht

Als Ergebnis realisierte er 3 Modi von Glüh- und Lichteffekten. Ich habe versucht, es interessanter zu machen als eine Lavalampe, bin aber auch keine Disco-Musik mit Faustpfeifen geworden.

Modi:

Die wichtigste ist eine Nachtlampe in Form einer Wolke. Verschiedene Teile der Wolke ändern zufällig die Helligkeit, die Änderungsperiode ist ebenfalls zufällig (4 ... 25 Sekunden), die Art der Änderung ist eine exponentielle Glättung der Aufgabe (mehr kann ich Ihnen in den Kommentaren sagen). Es sieht als Ganzes mit einem Bruchteil der Vorstellungskraft aus wie Lichtüberläufe in einer realen Wolke, wenn es die Sonne bedeckt. Die maximale Helligkeit hängt von der Beleuchtungsstärke gemäß Zeitplan ab. Ich habe verschiedene Abhängigkeiten aufgegriffen, es gab eine Option mit der Auswahl der Abhängigkeiten auf der Schaltfläche, aber ich habe mich nur für diese entschieden.


Der Graph der Abhängigkeit der Helligkeit der Wolke von der Außenbeleuchtung.

Da die Wolke bei äußerer Dunkelheit (Nacht) fast nicht scheint und kurzfristig helles Licht benötigt werden kann (zum Beispiel um nachts aufzustehen), habe ich mir dafür den Submodus Helle Wolke ausgedacht. Er schaltet sich hier mit zwei Klatschen ein und benutzt ein Mikrofon, da die Tasten normalerweise nicht in Reichweite sind. Die Wolke leuchtet eine Minute lang bei voller Helligkeit, auch bei Überlauf, und kehrt dann je nach Beleuchtung sanft in den Hauptwolkenmodus zurück.


Cloud-Modus, erste Beispiele. Video 5-mal beschleunigt

Gewitter - schaltet sich mit einer starken Abnahme des Umgebungslichts (jedoch erst bei völliger Dunkelheit, um die Augen im Dunkeln nicht zu treffen) oder drei Knallen ein. Zufällige LEDs blinken (von eins bis viermal), mit einer zufälligen Pause zwischen den Blitzen. Ich war ein bisschen verwirrt und machte Blitze in der Wolke, als die LEDs entlang der Zeitkette blinkten. Es sieht auch ganz nach einem Gewitter aus. Aufgrund des Gewitterregimes musste ein PWM-Filterkompromiss gefunden werden, damit die Blitze scharf waren (77 ms). Die Dauer des „Gewitters“ hängt vom Umgebungslicht ab - je dunkler, desto länger, 4 bis 12 Blitze.

Morgendämmerung - schaltet sich mit einem starken Anstieg des Umgebungslichts ein. Der am schwierigsten einzurichtende Modus, „eine natürliche Veränderung der Farben der Sonne im Morgengrauen in einem leichten Dunst“ zu erreichen, war nicht einfach. Es war notwendig, die RGB-LED auf fast jeder PWM-Ebene manuell auszugleichen und Abhängigkeiten auszuwählen. Aber am Ende erhielt ich eine mehr oder weniger Interpolationsformel. Die Morgendämmerung dauert 40 Sekunden und wechselt dann in den normalen Modus.


Morgendämmerung

Elektronik und Software für Interessierte:

Archiv mit Quelle

Schema im pdf

Board Layout, eine Seite

Konstruktiv

Das Design der Wolke ist recht einfach, ich bin aus Sintepuha (ein Kissen 40x40 cm), das Brett befindet sich innen an den Aufhängungen der Fäden. Die Lautstärke der LEDs ist so gleichmäßig wie möglich angeordnet. Die RGB-LED befindet sich unten und der Fotosensor oben.


Im Prozess des Fuzzing

Es gab Schwierigkeiten beim Fixieren der Synthech, da sie mit Silikon beschichtet ist, um ein Zusammenbacken zu verhindern. Der untere Teil der Wolke wird von schmalen Klebebandstreifen am Drahtrahmen getragen.

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