Sandał – rzeźba z domieszką elektroniki

[Gieneq]

„— Nic dziwnego — przerwał doktór. — Stopiło się w nim dwu ludzi: romantyk sprzed roku sześćdziesiątego i pozytywista z siedemdziesiątego. To, co dla patrzących jest sprzeczne, w nim samym jest najzupełniej konsekwentne. „ Cytat z „Lalki” Bolesława Prusa.

Projekt, który chcę opisać jest raczej dość daleki od kanonów Forbota, a tym bardziej od jego korzeni (robotyki amatorskiej), ale fakt że jest w tym projekcie cząstka myśli technicznej skłonił mnie do opublikowania tego wpisu. Powyższy cytat i jej adresat, z którym nieco się utożsamiam, mam nadzieję że dobrze to opisuje.

Geneza

Praca przy komputerze zachęca do szukania sobie zajęć, które nie wymagają gapienia się w monitor. Stąd w moje ręce kilka lat temu trafiły akwarele (przyznam, że całkiem trafiony pomysł), później trafiły farby olejne (równie ciekawa sprawa), kielnia, paca i tak zwane śmigło również (ćwicząc przy tym akrobacje na rusztowaniu), ostatecznie odkryłem, że największy potencjał ma metal, który jest bardzo bliski każdemu adeptowi elektroniki – miedź.

Oglądając film nagrany przez sąsiadów zza wschodniej granicy postanowiłem zainteresować się nowym hobby – amatorskim kowalstwem w miękkich metalach (jubilerstwie) jak miedź i mosiądz. Ostatecznie odkryłem, że najwięcej artyzmu skrywają w sobie kwiaty z miedzi.

Miedź jest bardzo przyjemnym metalem – miękka, plastyczna, do cięcia nożycami do blachy (a i te zwykłe się nadadzą). Z drugiej strony zahartowana staje się dość twarda, acz proces ten jest dość trudny i nie ma nic wspólnego z hartowaniem stali. Rozgrzana pokrywa się ciemnym nalotem, wypolerowana jaśnieje słonecznym blaskiem, pozostawiona samopas śniedzieje, wystawiona na warunki atmosferyczne pokrywa się lazurowym nalotem.

Skąd pomysł na taką nazwijmy to „rzeźbę”? Prezent na rocznice dla przyjaciół, coś na pewno nietypowego. Tyle z ładnych słów, czas na konkrety.

"Hardware"

Na wstępie uprzedzam wątpliwości – tak, to ma elektronikę.

Materiały: Miedź 0,75mm, mosiądz 0,75 i 1,5mm ze sklepu z uszczelkami, mosiężne rurki z Castoramy, ćwiartka pniaka śliwki z działki, lakier do drewna.

Elektronika: Digistump, microUSB, dioda WS2812, światłowody.

Narzędzia: kowadło, młotek kulisty i płaski, narzędzie typu Dremel, papier ścierny i pasty polerskie, piła jubilerska, piła do drewna, hebel, kombinerki okrągłe, imadło, wkrętarka, wiertła, dłuta, palnik i cyna.

Całość zajęła około miesiąc, pewnie ponad 20 godzin – akurat nie spieszyłem się, kilka wypraw po pracy do piwnicy, herbata w termos, muzyka w tle (moja miłość – twórczość Govi) i można siedzieć aż do ciszy nocnej.

Podstawa z drewna

Zaczynamy od podstawy – pieniek, siekierka i mamy ćwiartkę drewienka. Chwila namysłu, dokładne obejrzenie z każdej strony, co widzę? Hmm… but! Dłuto w dłoń… aj same płaskie, okrągłego brak... no dobra to przerwa na zrobienie dłut (świetnie nadają się wałki z drukarki).

Zarys kształtu, reszta wyjdzie w praniu, zależnie od układu słojów, sęków czy zdarzeń losowych (na tym polega sztuka).

Kwiaty z miedzi

Bez rozwodzenia się nad dłubaniem w drewnie przechodzimy do najciekawszej części rzeźby – kwiatów z miedzi. Metoda ta jest dość łopatologiczna, raz przyswojona jest powtarzalna, kombinując z różnymi fakturami, kształtami można uzyskać wiele ciekawych efektów.

Najpierw zaczynam od naszkicowania kształtu płatków. Bez wnikania w morfologię roślin kreślę płatki zbliżonych rozmiarów po 2 (nie 4, bo oszczędniej) i wycinam nożycami do blachy. Następnie dość ciekawy etap – zmiękczanie blachy. I tu można się zdziwić.

Miedź rozhartowuje się tak jak hartuje się stal. Rozgrzewam palnikiem płatki i zanurzam w wodzie – po tej operacji można je wyginać nawet w palcach. A jak zaharować miedź? Tu już trudna sprawa.

Tylko płatki wyglądają teraz niezbyt miedzianie… to bardzo dobrze! Przyda się później. Płatki wędrują na kowadło (kowadełko...), młotkiem kulistym wyklepuję środek, zaś płaskim promienisty rant.

Płatki wyglądają ciekawie ale dalej brak im polotu. Czas na wstępne polerowanie. Papier ścierny, tarcza polerska, Proxon zwany Dremelem i w końcu doszedłem do najlepszej drogi polerowania. Na zdjęciu jeden z testów – tego sposobu akurat nie polecam.

Teraz składam pojedynczo płatki nadziewając na śrubkę M3. Każdy płatek doginam i skręcam dociskając nakrętką. 4-5 płatków, trochę poprawek kombinerkami i młotkiem i kwiatek gotowy.

Jeszcze przymiar do wywierconych otworków, tu świetny patent z śrubami – ogwintowałem mosiężne rurki także kwiatek można w każdej chwili zdjąć z patyczka. A ostatecznie umocować dociskając śrubką po drugiej stornie (tam nikt nie będzie zaglądał).

Dodatki

Teraz czas na inicjały, tu praca bardziej szczegółowa. Szybki projekt 3 literek w Corelu i zabieram się do cięcia. Przydała się tu piłka jubilerska z włosowym brzeszczotem (dla znawców i krytyków nie piłowałem w imadle, wiem że to zbrodnia) oraz zestaw pilników (tu już w imadle).

Po wycięciu literek trzeba było przygotować zagłębienie w drewnie. Przydały się tu niewielkie dłuta które wcześniej wykonałem z imbusów.

Dalej wypełnienie z kleju CA i dużo szlifowania.

Następnie dodałem listki z mosiądzu – przylutowane do cienkich rurek i włożone na wcisk w wywiercone otworki.

Jeszcze kilak drobiazgów – mosiężne rurki jako patyczki od kwiatów wpasowane w fikuśnie rzeźbienia w drewnie i w zasadzie gotowe. Pozostaje jeszcze ostatecznie wypolerować.

Po drobnych poprawkach, wypolerowaniu literek na lustro efekt jest następujący:

No dobrze tyle o drewnie, miedzi kowalstwie majsterkowaniu ale to forum o elektronice…

Elektronika

Tu akurat nie mam czym zachwycić, nawet nie pokusiłem się o ambitny niskopoziomowy program do sterowani diodami programowalnymi. Zależało mi na uzyskaniu efektu świeczki na wietrze stąd wymyśliłem, że zbuduję animację poklatkową z prostą interpolacją liniową:

• dodaję klatki w postaci czasu trwania przejścia i docelowej jasności,
• czas trwania i jasność są przekształcane na odpowiednie współczynniki funkcji liniowej (a i b) i zapisywane w tablicy razem z narastającym czasem.

Pomysł jest o tyle lepszy od tworzenia klatek z czasu (albo przyrostu czasu) i docelowej wartości, że podczas odtwarzania animacji nie ma potrzeby wyznaczania współczynników funkcji liniowej = występuje tam jedno dzielenie, którego wolałem uniknąć.

Wadą tego rozwiązania jest ogromny narzut RAMu, już 41 klatek zajmują całą pozostałą pamięć Attiny 85. Stąd moje marzenia o pseudolosowym odtwarzaniu fragmentów animacji legło w gruzach ale zostałem z całkiem ciekawą 41 klatkową animacją widoczną na filmie:

Też nie ma co się oszukiwać, kto to będzie podłączał do prądu... 

Kod programu

Dla formalności:

#include <Arduino.h>
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#ifdef __AVR__
#include <avr/power.h> // Required for 16 MHz Adafruit Trinket
#endif

#define PIN 0
#define NUMPIXELS 1
#define MAX_ANIMATIONS_COUNT 41
//43

Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

int _animationsCount;
int _animationVacancyIndex;
float _factorsA[MAX_ANIMATIONS_COUNT];
float _factorsB[MAX_ANIMATIONS_COUNT];
int _timestamps[MAX_ANIMATIONS_COUNT];

int _initT, _initV;

//player
int _pin;
Adafruit_NeoPixel *pixel;
int _currentAnimation;
long _lastMillis;

void addFrame(int deltaTime, int value)
{
  if (_animationVacancyIndex < MAX_ANIMATIONS_COUNT)
  {

    float t0, v0, t1, v1;
    if (_animationVacancyIndex == -1)
    {
      _initV = value;
    }
    else
    {

      if (_animationVacancyIndex == 0)
      {
        t0 = 0;
        v0 = _initV;
      }
      else
      {
        int prevIndex = _animationVacancyIndex - 1;
        t0 = _timestamps[prevIndex];
        v0 = _factorsA[prevIndex] * t0 + _factorsB[prevIndex];
      }
      t1 = t0 + deltaTime;
      v1 = value;

      _factorsA[_animationVacancyIndex] = (v1 - v0) / (t1 - t0);
      _factorsB[_animationVacancyIndex] = v1 - _factorsA[_animationVacancyIndex] * t1;
      _timestamps[_animationVacancyIndex] = t1;
    }
    ++_animationVacancyIndex;
  }
}

void playerUpdate()
{
  //todo daj to gdzies indziej
  int framesCount = _animationVacancyIndex;
  int interval = _timestamps[framesCount - 1];

  long currentMillis = millis();
  int passedTime = int(currentMillis - _lastMillis);
  if (passedTime > interval)
  {
    _lastMillis += interval;
    passedTime -= interval;
  }

  int index = 0;

  if (passedTime > _timestamps[0])
  {
    for (int i = 1; i < framesCount; i++)
    {
      if (passedTime > _timestamps[i - 1] && passedTime <= _timestamps[i])
      {
        index = i;
      }
    }
  }

  int brightness = int(passedTime * _factorsA[index] + _factorsB[index]);

  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(brightness, 0, 0));
  pixels.show();
}

void createAnimations(){
   //add separators
  addFrame(0, 250);
  addFrame(2000, 160);
  addFrame(40, 20);
  addFrame(30, 120);
  addFrame(40, 0);
  addFrame(40, 30);
  addFrame(40, 160);
  addFrame(2000, 23);
  addFrame(40, 20);
  addFrame(40, 180);
  addFrame(50, 20);
  addFrame(70, 180);
  addFrame(500, 20);
  addFrame(30, 180);
  addFrame(400, 30);
  addFrame(30, 210);
  addFrame(40, 0);
  addFrame(300, 220);
  addFrame(60, 30);
  addFrame(40, 160);
  addFrame(1000, 23);
  addFrame(90, 210);
  addFrame(120, 50);
  addFrame(150, 200);
  addFrame(300, 10);
  addFrame(150, 200);
  addFrame(4000, 0);
  addFrame(1000, 180);
  addFrame(1000, 0);
  addFrame(40, 200);
  addFrame(40, 20);
  addFrame(40, 180);
  addFrame(50, 20);
  addFrame(300, 180);
  addFrame(200, 20);
  addFrame(200, 180);
  addFrame(1000, 20);
  addFrame(6000, 160);
  addFrame(40, 30);
  addFrame(40, 160);
  addFrame(6000, 250);
}

void setup()
{
#if defined(__AVR_ATtiny85__) && (F_CPU == 16000000)
  clock_prescale_set(clock_div_1);
#endif
  _animationVacancyIndex = -1;

  for (int i = 0; i < _animationsCount; ++i)
  {
    _factorsA[i] = 0.0;
    _factorsB[i] = 0.0;
    _timestamps[i] = 0;
  }

  pixels.begin();
  pixels.clear();
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(99, 99, 99));
  pixels.show();

  createAnimations();

  _lastMillis = millis();
}

void loop()
{
  playerUpdate();
  delay(7);
}

Jedyna większa filozofia tego kodu to funkcja addFrame w której wyznaczane są współczynniki funkcji liniowych na bazie argumentów w postaci czasu trwania zmiany i wartości docelowej. Zdaję sobie sprawę z łamania kanonów sztuki AVRów, ale jak działa... to niech działa. Dlatego jak ktoś chciałby czerpać inspirację z tego projektu, to niech lepiej szuka jej ale nie w kodzie programu.

Podsumowanie

Zdecydowałem się opublikować ten projekt na forum, bo uważam że jest ciekawy, a skoro na blogu pojawił się origami z drutu i LEDów, to czemu nie coś takiego  . Jest to 3 moje dzieło tego typu i widzę w tym dalsze perspektywy – może jakieś serwa, silniczki, kto wie… styl industrialny połasi się na wszystko co mechaniczne.

Edytowano Październik 31, 2020 przez Gieneq

[KHX]

Ciekawy projekt, dość nietypowy, ale z chęcią oglądałem. Szkoda, że jestem noga w rzeczach typu rzeźbienie. 

A ledy wyszly ładnie, dowód, że ledy są dobre do wszystkiego :P

[Gieneq]

Dnia 1.11.2020 o 21:30, KHX napisał:

ledy są dobre do wszystkiego

No pewnie! Acz dałem tu światłowody i to jednak średni pomysł. Bardzo łatwo je uszkodzić i nie są aż tak spektakularne – światło powinno oświetlać rzeźbę wtedy byłoby coś widoczne, tak jak w nocy oświetla się budynki reflektorami.

Myślę, że dużo lepiej w takich zabawkach dać kawałki plexy/szkła i gdzieś od spodu je podświetlić coś jak tu:

 

ale to na kolejne dzieła  

Cieszę się że reakcja jest pozytywna, zwłaszcza że elektroniki jest tu tylko "domieszka".

[KHX]

Gdyby nie to, że jesteś moderatorem to skrytykowałbym, ale nie chce bana (żart) :D.

A widzisz, nawet tak na efekt patrzałem, że nie doczytałem, że to światłowody. Moim zdaniem efekt świetny, zawsze można zrobić bardziej spektakularny, jak Pisałeś, ale no, czy jest sens i po co zmieniać jak jest ok. 

BTW, jak cenowo wychodzą światłowody, bo jakoś nie mogłem znaleźć odpowiedniego, dużo droższe? 

[Gieneq]

17 godzin temu, KHX napisał:

jak Pisałeś, ale no, czy jest sens i po co zmieniać jak jest ok. 

Jak już pisałem

Dnia 31.10.2020 o 20:55, Gieneq napisał:

Też nie ma co się oszukiwać, kto to będzie podłączał do prądu... 

take no.  

17 godzin temu, KHX napisał:

BTW, jak cenowo wychodzą światłowody, bo jakoś nie mogłem znaleźć odpowiedniego, dużo droższe? 

Na Ali kupisz 100 nitek 2m za kilka PLN. Tandeta ale do takich zabawek idealne. 

Mam też dostęp do pro światłowodów od instalacji internetu (z wieloma warstwami, kostkami do zatapiania itp) ale to zupełnie coś innego. Zgaduję że są na inne długości fal, bo jak testowałem z kolorymi LEDami to nic nie przepuszczały.