Akustický nástenný modul SonicMoiré: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Tento nástenný modul "SonicMoiré" je navrhnutý tak, aby bol kompatibilný s wiki domami, plánujeme ho použiť ako súčasť fasády. Jeho predchádzajúcim účelom bolo filtrovať určité frekvencie mimo spektrum hluku, a preto obmedziť vystavenie hluku v miestnosti alebo znížiť zvuk, ktorý počujete mimo neho. Efekty by boli najlepšie, keby bola z takýchto modulov vytvorená celá vaša stena (a tiež by vaša izba vyzerala úplne fantasticky:)).

Tento projekt bol súčasťou multimodálneho mediálneho šialenstva 2014, ktorého hostiteľom boli katedra počítačom podporovaného architektonického dizajnu (CAAD) a skupina Media Computing Group RWTH Aachen University. Ďalšie inteligentné skiny nájdete na tejto stránke:

Modul sa skladá z rámu (ak náhodou máte dom wiki, môžete do neho namiesto toho zabudovať) s dvoma perforovanými doskami, na prednom konci ktorého je možné jednu posunúť oproti druhému. Rôzne útvary, ktoré otvory vytvoria pri posunutí, majú filtrovať určité frekvencie mimo spektrum hluku. Toto sa nazýva Moiré efekt, myšlienka je založená na absorbéroch Helmholtz (dierované doskové prevodníky).

Pridali sme určité podsvietenie pre vizuálne efekty. Modul vyzerá naozaj hypnoticky;)

Je to trochu viac práce, než len víkendový projekt, ale dávame vám softvér, ktorý sme napísali, aby ste ušetrili čas. Ak z toho chcete urobiť ešte väčší projekt, stále môžete písať svoj vlastný softvér.

Materiály:

Drevo na rám (šírka 1,8 cm)

Drevo na 2 dierované dosky a zadnú dosku (2 mm)

Finnboard (drevovláknitá doska/lepenka na pripevnenie diód LED, 2 mm, materiál pre laserové rezačky/modely. Alternatíva: tenké drevo)

Zvyšok dreva nakrájajte na 7 malých kociek (2 x 2 x 1,9 cm)

Arduino Uno

Arduino SpectrumShield-v14 (Sparkfun)

Tenký mikrofón (konektor)

Rasberry Pi B

Micro USB USB kábel

Káble na pripojenie elektroniky

Odpor 470 ohmov

Breadboard

9 RGB LED diód WS2812 (alebo iné LED diódy, ktoré podporujú knižnicu Adafruit NeoPixel, ktorú sme použili)

Káble a samce na spájkovanie LED diód (v prípade, že nepoužívate vopred vyrobený pás LED)

Ultrazvukový snímač vzdialenosti HC-SR04

Skrutky

Malé skrutkovateľné háčiky a pútka

Gumičky do domácnosti

Nejaká tenká a dosť silná šnúrka (priadza bude stačiť)

2 servá Hitech HS 311 (alebo iný model v závislosti od hmotnosti drevenej dosky, náš je <400 g)

Matná fólia alebo papier (asi 50 x 50 cm)

Farba (pre väčší kontrast vyberáme čiernu)

Páska a tekuté lepidlo

Napájanie jednosmerným prúdom (6-12 V, 2 A)

V prípade, že budete používať napájací zdroj 12 V, potrebujete menič napätia na 6 V pre diódy LED, serva a senzory.

Náradie:

Shaper (alebo nejaká alternatíva)

Lasercutter (alebo nejaká alternatíva)

Skrutkovač a akumulátorový skrutkovač

Vŕtačka

Spájkovačka a príslušenstvo (nie je potrebné, ak máte LED pásy pripravené na použitie)

Krok 1: Rám

V prípade, že ešte nemáte (wiki) dom, ktorý by ste chceli vstavať do modulu, ako my, alebo ho chcete postaviť len pre zábavu a vzhľad, použite na zabudovanie modulu rám.

Na uľahčenie prenášania používame rám, ktorý môžete jednoducho pripojiť a rozobrať, zatiaľ čo nič nie je pripevnené. Preto odrežte diely pomocou nasledujúcich opatrení (pomocou tvarovača alebo čohokoľvek, čo máte, pozrite sa na naše obrázky, aby ste získali väčšiu orientáciu):

2 x Horná/Spodná doska: 28 x 52,5 cm s dodatkami 15,5 x 5 cm v strede po stranách mínus 3 x 3 cm otvory v strede doplnkov 2 cm od konca.

2 x Bočná doska: 28 x 66,5 cm s otvormi 1,9 x 15,5 cm na koncoch, ktoré sú 5 cm od okrajov.

4 x časti U s jednou dlhou stranou 10 cm a dvoma stranami po 8 cm, ktoré sú široké 3 cm. Kvôli jednoduchosti nie sú v skutočnosti tvarované ako U, ale môžu mať rohy.

Pripojte diely k častiam s dlhými otvormi po stranách, ostatné diely ako spodný a vrchný a malé U diely, aby boli spolu. Časti U môžu spojiť dva z týchto rámov v prípade, že sa chcete rozšíriť. V prípade, že ste si úplne istí, že chcete iba jeden modul, môžete ich samozrejme upraviť;)

Všetko sedí? Ďalej!

Poznámka: „vpravo“a „vľavo“v popise sa bude teraz vzťahovať na pravú a ľavú stranu rámu, ako je znázornené na obrázku (pri pohľade zo zadnej strany modulu na perforované dosky sú predný koniec).

Krok 2: Perforované platne

Doštičky vytvarujte a perforujte ich pomocou tvarovača alebo čohokoľvek, čo môžete mať k dispozícii, použijeme rozloženie na obrázku. Ak sa vám páči, mali by ste byť schopní použiť iné rozloženie dier ako naše bez toho, aby ste zmenili efekt, pokiaľ vaše otvory nie sú príliš veľké a vaše otvory majú rôzne veľkosti. Predná doska by mala mať 56 x 56 cm a vzdialenosť k otvorom by mala byť 5,5 cm na všetkých stranách, pohyblivá menšia doska 51 x 51 cm so vzdialenosťou iba 0,5 cm.

Vyberte rám a priskrutkujte 4 háčiky k rámu, vždy 2 na hornú a pravú bočnú časť rámu. Háčiky by mali byť čo najbližšie k dlhému okraju kusov rámu. Keď znova zložíte rám, vzdialenosť k najbližšiemu ďalšiemu plechu by mala byť asi 5 cm (obrázky môžu pomôcť).

Väčší tanier v rohoch priskrutkujte k rámu a označte, akým smerom otočiť druhý tanier, aby bol vzor tanierov identický. Naozaj to chcete označiť.

Teraz pridajte druhý tanier. Preto prevlečte gumičky cez dva otvory vo vašom tanieri, zvyšok pásika prevlečte cez vzniknutú slučku a zaveste doštičku na háčiky, ktoré ste si zašili do rámu. Poznámka: Ktoré otvory v doske potrebujete použiť, závisí od tvoje gumičky. Keď je guma v pasívnom stave, doska by mala visieť približne jeden rad otvorov nad a vpravo od vzoru väčšej dosky. Skúste len niekoľko otvorov a vylepšujte, kým nebude tanier v správnej polohe.

Krok 3: Trocha farby

Vezmite si farbu! Čierna (alebo iná tmavá farba) tvorí príjemný kontrast k svetlu vo vnútri.

Rozhodli sme sa použiť farbu v spreji na rovnomernejšie rozloženie farby. Ak ste kreatívnejší, neváhajte.

Dosky preto vyberte z rámu znova, naneste farbu na predné strany oboch dierovaných dosiek a počkajte, kým nezaschne.

Krok 4: Fólia/papier

Teraz prilepte matnú fóliu alebo papier na zadnú stranu menšieho plechu. Používame priehľadný papier z obchodu s umeleckými potrebami, ale akýkoľvek materiál, ktorý rozptyľuje svetlo, bude fungovať.

Do papiera vystrihnite malé diery, aby prechádzali gumičky a šnúrky, a prilepte papier na zadnú stranu taniera (na stranu bez farby). V ďalšom kroku budú struny pripevnené, takže sa pozrite, kde by mali byť predtým.

LED diódy by neskôr nemali byť viditeľné ako jednotlivé LED, ale skôr ako celková žiara, to všetko kvôli papieru.

Krok 5: Servá

Zaskrutkujte kovové slučky do rámu na spodnej a ľavej strane. Majú byť v strede dosiek a čo najbližšie k okraju bez toho, aby sa dotkli menšej dierovanej dosky.

Na servo použite spojku iba s jedným ramenom a do vonkajšieho otvoru pripevnite ďalšie z vašich kovových slučiek.

Teraz pripevnite serva k rámu. Nakrájajte malé kocky dreva (asi 2 x 2 x 1,9 cm), priskrutkujte ich dve na každé servo, ako je znázornené na obrázku. Najprv sme do nich vyvŕtali malé diery, pretože naše kocky sa ľahko rozdelia a museli sme byť o niečo opatrnejší.

Na ľavej a spodnej strane pripevnite kúsok šnúry do otvoru v strede menšej platne a druhý koniec nasmerujte kovovou slučkou. Ak chcete použiť priadzu, odporúčame vziať niekoľko vrstiev. Jedna vrstva môže stačiť, ale keďže všetky remorkéry sú na týchto kusoch strún, je v poriadku byť trochu paranoidný.

Poskrutkujte servá na spodnú a ľavú časť rámu pomocou priložených kociek (v prípade potreby otvory opäť vyvŕtajte). Rameno serva by malo byť vo výške kovovej slučky a serva ležať nabok. Potom pripevnite reťazec k slučke na spoji serva. Keď je servo vo svojich predvolených polohách, reťazec musí byť čo najpevnejší.

Teraz môžete začať testovať servá s arduino. Ak potrebujete pomoc s pripojením serva k arduinu, pozrite si rozloženie obvodu v kroku 8 (Zatvorenie skrinky).

Krok 6: Mikrofón a snímač vzdialenosti

Do horného konca najvzdialenejšej dierovanej dosky vyvŕtajte otvor, ktorý je dostatočne veľký na to, aby ste doň mohli vložiť mikrofón. Dávajte pozor, aby ste mikrofón postavili čo najbližšie k okraju, aby sa nedotýkal druhej platne.

Keďže bol náš mikrofón trochu slabý, vložili sme medzi mikrofón a arduino zosilňovač.

Mysleli sme si, že by bolo pekné, keby modul trochu interagoval s ľuďmi, a preto sme pridali aj ultrazvukový snímač vzdialenosti. Akonáhle sa ľudia priblížia k modulu, môžu to detekovať a predviesť malú šou a zmeniť farbu svetla - sme trochu ješitní. Určite to prináša trochu zábavy.

Krok 7: LED diódy a napájanie

Aby to celé vyzeralo naozaj cool, pridávame podsvietenie. Vďaka iba 9 diódam LED vyzerá modul v tmavej miestnosti veľmi efektne.

Preto pripravte 3 pásy s 3 diódami LED, ktoré budú neskôr spojené a vytvoria dlhší pás. Pri dvoch z pásikov spájajte káble medzi LED diódami a koncami asi 14-15 cm. Pre jednoduchšie použitie sme na oba konce pridali samce. Tretí pás je pripravený podobne, ale s káblami a zástrčkami iba na jednom konci, voľný koniec bude koncom celého pásu. Buďte opatrní, ak používate WS2812, majú jednu hranu s označením DI (vstupné údaje) a tri hrany s DO (dátový výstup). Chcete spojiť hranu DO s hranou DI ďalšej LED diódy. Posledná LED na vašom treťom páse musí mať svoju DI hranu spojenú s LED predtým a na DO hranách žiadny kábel.

Na pripevnenie diód LED k rámu pripravte 3 dlhé obdĺžniky finnboardu (použite laserový rezač alebo rezačku a dlhé pravítko, 52, 5 x 2 cm). Mali by zvisle zapadnúť do vášho rámu, takže najskôr zmerajte, je v poriadku, ak sú príliš krátke 2-3 mm.

Prilepte každý pásik LED k jednému z obdĺžnikov začínajúc strednou diódou LED v strede plutvovej dosky. Označte, na ktorých stranách sú konce DI a DO LED pásikov, pretože už nemôžete vidieť spodnú stranu LED diód.

Pripojte zvyšné kocky dreva na jeden koniec každého modulu LED pomocou zošívačky. Koncový modul pásikov potrebuje svoje kocky na konci DO (obrázok: číslo 3), jeden z ostatných na konci DI (2) a zostávajúci na konci DO (1).

Teraz priskrutkujte moduly LED k hornej časti rámu v rovnakých vzdialenostiach a umiestnite ich blízko zadného okraja (ten bez dosiek). Modul 1 je vľavo, 2 v strede a 3 vpravo. Ak sa vaše kocky ľahko rozdelia, nezabudnite do nich najskôr vŕtať.

Pripojte moduly 1 a 2 hore a moduly 2 a 3 dole. modul 1 by teraz mal mať v spodnej časti voľný koniec DI, ktorý môžete pripojiť k svojmu arduinu na testovanie. Na napájanie potrebuje 5 V a žiadny odpor. Upozorňujeme, že vstup údajov potrebuje analógový kolík a nemal by byť zapojený priamo, ale medzi nimi s odporom 470 Ohm. Ak nevložíte jednu medzi prvú LED diódu v páse, pravdepodobne sa zrúti. Pozrite si rozloženie obvodu v kroku 8 (Zatvorenie skrinky).

Ak si chcete vyskúšať diódy LED používať knižnicu Adafruit Neopixel, je to celkom jednoduché na pochopenie.

Arduino bohužiaľ ešte nemá napájanie. Potrebujete teda napájanie, pripojte arduino GND k uzemneniu zdroja a napájanie pomocou kolíka VIN. Pomôže vám rozloženie obvodu v kroku 8.

Krok 8: Zatvorenie poľa

Zaistite, aby bola elektronika zapojená ako na schéme zapojenia. Napájanie sa môže líšiť v závislosti od vstupného napätia. Je dôležité mať na pamäti, že napájanie vašich senzorov, serv a podsvietenia by nemalo prúdiť cez arduino, ale že sa tam každý z nich dostane k zodpovedajúcemu napätiu (arduino 7-12 V, snímače atď. 6-7 V) z napájania a sú pripevnené k spoločnému uzemneniu. Dôvodom je, že arduino nie je schopné zvládnuť prúdy nad 1 ampér.