В проектной работе представлен процесс разработки и создания функциональной декорации — интерактивного зеркала.
Ключевые слова: функциональные декорации, зеркало, инфопанель, декоративное освещение, RaspberryPi, одноплатный компьютер, светодиодная подсветка.
Программируемые микроконтроллеры и одноплатные компьютеры позволяют легко реализовывать идеи электронных устройств разного рода. Низкий порог вхождения обеспечивает простоту творчества даже для тех, кто занимается с ними впервые. Применение микроконтроллеров «в чистом виде» может вызывать затруднения из-за необходимости освоения узкоспециализированного ПО и необходимости дополнительных внешних устройств (программаторов, отладочных плат). Однако на рынке существуют многочисленные платформы, представляющие собой устройства, где на одной плате собрано всё необходимое для работы с контроллером — стабилизатор питания, программатор, различные разъёмы, индикаторы, кнопки, и т. д. С такими платформами работа сводится просто к подключению их к компьютеру через стандартный кабель и внесении в них программы.
В статье представлено краткое описание процесса создания интерактивного зеркала. Устройство представляет собой полупрозрачное зеркало, за которым находится дисплей и светодиодная подсветка по периметру с эффектом «бесконечного туннеля». Всё это собрано на деревянном каркасе из рамки и основания, которые собраны из брусков разных размеров. Электронная часть состоит из источников питания, компьютера RapberryPi, дисплея, подсветки и проводов для подключения. Каркас имеет декоративное оформление.
Каркас и основание
Каркас объединяет все отдельные элементы. Чтобы иметь представление о будущей конструкции сначала делаются наброски от руки и отбирается более удачный. Далее строится объёмная модель с учётом размеров заготовок, которые предполагается применить. Модель строится в программе КОМПАС 3D v17. Составные части каркаса представлены в таблице 1.
Таблица 1
Перечень частей корпуса
|
Наименование |
Стоимость |
|
Брусок 40х40х2000мм, 2 шт. |
352р |
|
Брусок 40х70х2000мм, 2шт. |
544р |
|
Фанера 4мм, вырезки из листа 1525х1525мм |
434р |
|
Саморез 4,2х70мм, коробка 70 шт. |
207р |
|
Штапик 20х20х2000мм, 2 шт. |
56р |
|
Гвозди для строительного степлера, упаковка 1000 шт. |
110р |
|
Итого: |
1703 р. |
Бруски, штапики и фанера распиливаются до нужного размера ручной дисковой пилой, после чего шлифуются эксцентриковой шлифмашиной.
Размечаются и сверлятся отверстия для саморезов, после чего шуруповёртом собирается рамка со стойками и основание. Штапики для крепления стекла прибиваются гвоздями с помощью строительного степлера.
Зеркало
Использована стеклянная панель размером 4х350х715 мм, снятая со старой мебели. Панель очищается от грязи, на неё распыляется мыльный раствор, после чего наклеивается тонировочная плёнка для автомобильных стёкол.
Для эффекта «бесконечного зеркала» также создаётся второе непрозрачное зеркало. Для него берётся ровный фрагмент фанеры, покрывается лаком и шлифуется мелкозернистой наждачной бумагой для получения ровной поверхности. Далее так же наклеивается тонировочная плёнка.
Подготовка RaspberryPi и дисплея к работе
Для работы с RaspberryPi сначала нужно установить операционную систему и произвести первичную настройку.Через картридер к компьютеру подключается SD-карта. С сайта скачивается полный образ операционной системы Debian Buster 10, после чего программой BalenaEtcher монтируется на накопитель. SD-карта вставляется в RaspberryPi, подключаются свободный HDMI дисплей, мышь и клавиатура, после чего подаётся питание. После этого производится первичная настройка RaspberryPi и устанавливается нужное ПО следуя инструкции разработчика.
Для создания картинки будет использоваться приложение MagicMirror2. Для установки следуем инструкции на официальном сайте. Установка на RaspberryPi может быть выполнена простым переносом файлов, но с подключением к интернету установка может выполняться автоматически с помощью ввода нужных команд в терминал (командную строку). После установки и запуска на экран будет выводиться информация, получаемая с онланй-серверов.
Рис. 1. Вид приложения с выбранной информацией
Для удаленного подключения к RaspberryPi скачивается программа VNC Viewer, доступная на всех платформах. После установки устройство надо будет подключить к той же сети Wi-fi что и RaspberryPi, ввести адрес VNC сервера, ввести логин и пароль от RaspberryPi. После этого можно будет транслировать изображения на дисплей и управлять с другого компьютера или телефона.
Подсветка
Для подсветки используется RGB светодиодная лента с контроллером. Лента наклеивается по периметру за первым полупрозрачным зеркалом и для надёжности фиксируется точечно клеевым пистолетом. Разъём питания на проводе выводится через вырез в углу в заднем зеркале. Наружу корпуса выводится сам блок контроллера и датчик для управления с пульта. Для питания ленты будет использоваться адаптер питания на 12 В.
Рис. 2. Схема электрической части
Финишная сборка
Проверяется правильность электрических соединений и работоспособность без корпуса, после чего все части устанавливаются на каркас. Электроника размещается в монтажном боксе снаружи для быстрого доступа, на ножку каркаса крепится двойная розетка для адаптеров питания, от неё отходит сетевой кабель. Стекло ставится в слот между штапиками, приклеивается лента подсветки, ставится задняя панель со вторым зеркалом. Включается RaspberryPi с дисплеем, подключается к сети Wi-fi и запускается приложение для вывода изображения.
В ходе работы над проектом были получены базовые навыки пайки, электромонтажа, программирования, деревообработки, использования соответствующих инструментов, что и было одной из целей.
Стоимость созданной конструкции получилась небольшой из-за использования уже имеющихся компонентов. Суммарная стоимость всех задействованных компонентов меньше или сравнима со стоимостью готовых устройств схожих размеров и параметров. Цены на комплектующие сильно колеблются из-за курса валют и дефицита полупроводников. Суммарное энергопотребление зависит от состояния подсветки и дисплея, и не превышает 10–15 Вт. Описанный принцип может быть применён для создания декораций разного размера — от фоторамки до ростового зеркала, поэтому возможно много вариантов изготовления и оформления подобных изделий.
Использованное ПО:
- Операционные системы для RaspberryPi [Электронный ресурс]/URL-адрес:https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/ (дата обращения: 18.11.2022).
- Программа для записи образов ОС на носители BalenaEtcher [Электронный ресурс]/URL-адрес:https://www.balena.io/etcher (дата обращения: 18.11.2022).
- Директория программы MagicMirror [Электронный ресурс]/URL-адрес:https://github.com/MichMich/MagicMirror (дата обращения: 18.11.2022).
- Онлайн-ресурс с погодными данными Openweathermap [Электронный ресурс]/URL-адрес:https://home.openweathermap.org (дата обращения: 18.11.2022).
- ПО для удалённого доступа VNC Viewer [Электронный ресурс]/URL-адрес:https://www.realvnc.com/en/connect/download/viewer/ (дата обращения: 18.11.2022).
Литература:
- HOMEMADE SMART MIRROR [Электронный ресурс]/URL-адрес: https://electronoobs.com/eng_robotica_tut19_2.php (дата обращения: 24.10.2022).
- База знаний Амперки по электронике [Электронный ресурс]/URL-адрес: http://wiki.amperka.ru/ (дата обращения: 15.10.2022).
- Сайт с руководствами по MagicMirror [Электронный ресурс]/URL-адрес: https://docs.magicmirror.builders/ (дата обращения: 18.10.2022).
- Инструкция по изготовлению бесконечного зеркала [Электронный ресурс]/URL-адрес:http://www.sdmeb.ru/zerkala/beskonechnoe.html (дата обращения: 15.10.2022).
