CHOINKA DREWNIANA RGB

#choinka #drewno #Bosch #wyrzynarka #cotton balls #skrzynka #Arduino #system cząsteczkowy

Choinka, tym razem drewniana, zaopatrzona w adresowalne diody RGB. Zobacz co z tego wyszło.

Sztuczna choinka z kawałkiem lasu już była. Teraz przyszła kolej na choinkę z drewna. Tak, wiem, jeśli choinka to tylko prawdziwa. Niestety na naszych obecnych, niedużych metrażach nie mamy na nią niestety miejsca.

Przedstawioną niżej choinkę wykonałem już w 2017 roku, ale ukończyłem ją dzień przed świętami, więc stwierdziłem, że jeśli komuś miało by się to przydać, to lepiej opublikować za rok, w listopadzie :).

Inspiracja

Jak zwykle, od tego zaczynam. Nazbierałem przez dłuższy okres czasu wiele zdjęć drewnianych choinek, stroików itp. ozdób świątecznych. Gdy już wiedziałem mniej więcej co będę robił, odszukałem jakiś fajny obrazek przedstawiający kształt choinki. Odpowiadający mi kształt znalazłem w wielu różnych wykonaniach oraz obrazkach, stąd nie wiem kto jest jego autorem — ale dobrze mu to wyszło :).

Jak przenieść zdjęcie na materiał

Choinka będzie wykonana ze sklejki 5-8mm. Do nabycia w zielonym markecie budowlanym. Wybrałem formatkę z ciekawą fakturą poprzeczną, gdyż w zamyśle choinka będzie pomalowana na kolor biały, niezbyt kryjący.

Aby przenieść obrazek z monitora na deskę, otworzyłem obrazek w programie do obróbki grafiki. Zmierzyłem rozmiar sklejki i taki rozmiar wklepałem jako wielkość obrazka (w cm). Obrazek choinki poszerzyłem oraz dopasowałem do wymiarów płótna. W newralgicznych miejscach, typu końcówki gałęzi ponanosiłem linie pomocnicze, następnie idąc kolejno po nich odznaczyłem na sklejce kolejne linie w których będzie jakiś kluczowy element rysunku. Pomógł mi w tym syn, poszło szybciej a i mógł w praktyce wykorzystać wiedzę nabytą na matematyce z zakresu odmierzania odcinków :). Zawsze to jakaś atrakcja, no i dowód, że wiedza zdobyta w szkole czasami się przydaje :).

Przenosiliśmy linie pionowe jak i poziome, skutkiem czego powstała siatka. Dalej to już ręczna robota ołówkiem i kontury gotowe. Na początek odrysowałem końcówki gałęzi, a następnie płynnym ruchem zaokrąglone linie łączące kolejne fragmenty.

Tniemy

Rzecz jasna przy użyciu wyrzynarki z mojej boschowej stajni ;). Swoją drogą jestem fanboyem zielonego (tak, tego dla noobów :) ) Boscha, może kiedyś zrobię o tym wpis na blogu :). Tu niestety trochę czasu na to trzeba poświęcić, ale nie jest tak źle. Trzeba tylko bardzo uważać na kabel przy takich manewrach wyrzynarką.

Polecam o tym pamiętać, to i kabel i palce będą całe.

Jakąś godzinę później…

Dalej, oczywiście szlifowanie. Papier ścierny w dłoń i wyrównujemy krawędzie, jednocześnie nieco je fazując aby nie były ostre.

Bombki, światełka i inne takie takie

Zamiast tradycyjnych bombek oraz światełek postanowiłem zaczepić na choice kule świecące (cotton balls). Kupiłem większe i mniejsze i rozplanowałem je tak, aby paddingi i marginesy się zgadzały :).

W tym momencie zrobiłem foto, aby później wiedzieć gdzie ma iść jaka bombka. Pod każdą bombką wykonałem otwór 5mm oraz zagłębienie wiertłem łopatkowym. Dzięki temu cotton ballsy będą miały szansę się trzymać powierzchni.

Malowanie

Następny etap to malowanie. Pędzlem, wzdłuż słojów, tak aby podkreślić poziome paski. Podobne paski mam na frontach meblowych w pokoju więc będzie ładnie pasować.

Użyłem jakiejś nieśmierdzącej farby do drewna, lekko prześwitującej.

Stojak

Zamiast stojaka uznałem, że wykonam drewnianą białą skrzynkę, w której umieszczę choinkę, przysypując ją kamieniami i mchem.

Szybki projekt w głowie i już deseczki pocięte.

 Kilka narzędzi z firmy Wolfcraft posiadam i są one dosyć dobrej jakości. Poniżej montaż i klejenie dna przy pomocy ścisków kątowych Wolfcraft. Nie są one jakoś specjalnie mocne, bo na sprężynie ale przytrzymać mniejsze przedmioty dają radę.

 Skrzynkę kleiłem klejem oraz zbijałem gwoździami, aby wniosły trochę charakteru niedoskonałości ludzkich rąk :).

 Niby taka prosta skrzynka, ale trochę się przy niej nagimnastykowałem.

Skrzynka również została pomalowana na biało.

Elektronika, kabelki i duperelki

We wszystkich otworach umieściłem diody LED RGB programowalne. Jeśli by ktoś nie wiedział, diody takie łączy się szeregowo jedna do drugiej, po czym można za pomocą jednego kabla i odpowiedniego protokołu ustawić na każdej diodzie inny kolor i jasność. Tym którzy wiedzą, na myśl przychodzą oczywiście diody WS2811 i WS2812.

W projekcie choinki użyłem ich odpowiednika w obudowie zwykłej diody LED 5mm z mleczną soczewką rozpraszającą o oznaczeniu APA 106.

Zakup tych diod był dość kluczowy dla całego projektu i tak się stało, że sprzedawca z Allegro wysłał mi diody ale zwykłe RGB. Zauważyłem to podłączając jedną z nich do prototypu mojego na biurku. Trochę mi jednak czasu zeszło zanim się zorientowałem, że to nie są diody programowalne. Problemu szukałem raczej w bibliotece Arduino do obsługi diod programowalnych. Dopiero fakt świecenie na jeden kolor i nagrzewanie się diody naprowadziło mnie na właściwy trop. Sprzedawcę oczywiście powiadomiłem o tym fakcie ale zakupiłem również inną partię diod u innego sprzedawcy. Nie mogłem ryzykować przekroczenie dedlajnu hehe.

Diody przełożyłem przez otwory odginając nóżki na cztery strony świata. Dioda ma pin zasilający, masę, wejście oraz wyjście.

W całości pomógł niezawodny w projektach DIY klej na gorąco, oczywiście z klejarki Bosch, a jakże ;). Z założenia tył choinki nie miał być na pokaz, to też i taki jest…

Ważne, że działa. Kabelki podpięte zostały do Arduino nano, na którym śmigał mój autorski program do obsługi diod programowalnych. Po przejrzeniu internetowych bibliotek okazało się, że są one mocno skoncentrowane na pojedynczych efektach świetlnych. Ja chciałem czegoś innego. Ja chciałem mieć możliwość uzyskania dowolnego niemal efektu poprzez modyfikację różnych parametrów.

Tak narodziła się idea, aby algorytm świecenia diodami był taki… żeby go nie było. W praktyce napisałem implementację systemu cząsteczkowego (particle simulator). Systemy takie są od wielu lat stosowane w grafice komputerowej, w grach, przy tworzeniu efektów specjalnych w filmach, takich jak ogień, dym, woda, generalnie wszystko co da się zasymulować powtarzalnymi bitmapami.

W uproszczeniu system cząsteczkowy składa się ze źródła (emitera) emitującego cząsteczki oraz z samych cząsteczek. Parametry emisji, takie jak kolor początkowy, natężenie, prędkość, kierunek, położenie emitera, prędkość emitera jak i parametry zachowania samych cząstek: przyspieszenie, tarcie, zmiana koloru, zmiana jasności, zmiana kierunku ruchu pozwalają uzyskać bardzo ciekawe efekty — i to wszystko bez pisania i przerabiania algorytmów. Dodatkowo można również określić zachowanie cząsteczek po nałożeniu się na siebie — czy mają się dodać, nadpisać itp. W przypadku choinki pikselami w których mogą pojawić się cząstki są oczywiście poszczególne diody. Również emiter można ustawić na jednej z diod. W tym wypadku można powiedzieć, że choinka jest wyświetlaczem 1D, gdyż diody od dołu go góry są traktowane jak liniowy pasek.

Powyżej prototyp sterownika oparty na Arduino nano. Pierwsza wersja choinki była wyposażona w przycisk dotykowy, który pozwalał zmieniać zapisany program. Niestety sam symulator cząsteczek jeszcze nie jest ukończony, ostatni build i programowanie wykonywałem 24 grudnia 2017, chwilę przed rozpoczęciem wigilii :).

Prócz diod RGB podłączyłem jeszcze 3 łańcuszki malutkich diod SMD zatopionych w kleju na metalowym przewodzie. Na nich puściłem 3 niezależne przebiegi PWM zmieniające natężenie diodek. Zostały one umieszczone w skrzynce pod choinką, pomiędzy kamieniami i mchami. Membranka piezo, którą widać na zdjęciu powyżej to sygnalizator naciśnięcia przycisku dotykowego.

Testy choinki, a w zasadzie projektowanie aplikacji, zajęło prawie cały tydzień. Generalnie symulator cząstek działa, ale brakuje mu jeszcze definiowania parametrów w wygodny sposób. Wgrałem zatem na stałe kilka programów, które można było przełączać przyciskiem.

W planach miałem/mam napisanie jeszcze aplikacji umożliwiającą konfigurację pracy choinki :). Coś tam pisać zacząłem, ale brakło czasu...

Finalnie, jak całość wyglądała?

Efekt ognia na choince. Mam nadzieję, że sąsiedzi nie wezwą straży :D. Niestety zaginęły mi filmy przedstawiające efekt, więc póki co tylko zdjęcie. Wyobraźcie sobie, że wygląda to jak żywy płomień :).

 Dalej, trochę mniej dokuczliwy wieczorami delikatnie falujący czerwony odcień.

 Biała skrzynka z napchanymi kamieniami, mchami, korzeniami, pomiędzy którymi mienią się malutkie diody SMD, sterowane trzema niezależnymi kanałami przez Arduino.

A dokładniej, to taka oto mieszanka leśna…

Razem z falującym światłem choinki sprawia to bardzo fajny efekt.

Jeśli wystarczy czasu to popracuję jeszcze nad rozwojem biblioteki do choinki, tym bardziej, że mam już kolejny plan jak ją chytrze wykorzystać. No ale niestety taką mam wadę, że robię jednocześnie 10 różnych projektów — żeby byłą różnorodność :). Tymczasem, Wesołych Świąt. Mam nadzieję, że byłem w tym roku pierwszy z życzeniami huehuehue… hsv… rgb!

TO MOŻE CIĘ ZAINTERESOWAĆ