Svetelná show založená na Arduine: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Postavil som svetelnú šou ovládanú Arduinom ako svoj vstup do skupiny Makers Rock, Album Art Collab. Viac sa o tom môžete dozvedieť na nasledujúcom odkaze: Makers Rock. Obal, ktorý vyberám, je z albumu Judas Priest - Painkiller.

Celý kus je svetelnou šou, ktorá je uzavretá v drevenom ráme a na vrch je umiestnená kresba albumu, aby svetlo presvitalo.

Krok 1: Pripravte si drevený rám

Rám alebo skriňu môžete postaviť ľubovoľným spôsobom. Vyberám si drevo, pretože je ľahké s ním pracovať iba pomocou základných nástrojov.

Rám som postavil z niekoľkých paletových dosiek, ktoré som zachránil. Označil som 4 kusy čistých častí dosiek, ktoré merali 30 centimetrov na dĺžku, pričom dbám na to, aby boli pre spoje označené 45 stupňové pokosy.

Všetko rezanie som vykonal pomocou priamočiarej píly a fungovalo to OK. Ak máte prístup k pokosovej alebo stolnej píle, môžete ich použiť a dosiahnuť oveľa lepšie výsledky. Spoje neboli dokonalé, ale pomocou mojej pásovej brúsky som dokázal dosiahnuť, aby kusy pekne pasovali.

Počas testovania som zistil, že sú príliš široké a že vo vnútornej časti krytu zaberú veľa miesta, a tak som sa rozhodol ich skrátiť na 2 cm na šírku. Opäť som použil svoju priamočiaru pílu, aby som sa ubezpečil, že neporežem dovnútra linky.

Spoje pokosov samy osebe nemali veľkú podporu, takže som vystrihol malé kúsky trojuholníka, aby som ich v rohoch lepil ako ďalšiu podporu. Som si istý, že tu existuje veľa lepších možností, ale v tejto chvíli to bol najlepší nápad.

Mitre som spojil lepidlom na drevo v strede spojov a lepidlom CA na koncoch, aby pôsobilo ako svorka a držalo ju na mieste, kým lepidlo na drevo vytvrdne. Malé podporné trojuholníky boli prilepené na miesto iba pomocou CA lepidla, aby bol proces rýchlejší.

Krok 2: Prototypujte obvod

Elektronika pre svetelnú show vo vnútri sa skladá z dosky Arduino Uno s mikrofónom z rozbitého headsetu, ktorý počúva zvuky v miestnosti, a potom odráža celkovú hlasitosť zvuku rozsvietením jedného z 5 kusov LED pásika vo vnútri.

Obvod je tvorený dvoma nezávislými časťami. Prvá časť je mikrofón s jediným tranzistorovým zosilňovačom, zatiaľ čo druhou časťou sú ovládače LED pásikov. Potrebujeme ich, pretože Arduino a zosilňovač mikrofónu pracujú na 5V, zatiaľ čo LED pásik beží na 12V.

Mikrofón je pripojený k 5V výstupu na Arduine cez odpor 10k a cez kondenzátor k základni tranzistora. Tranzistor potom zosilňuje signál so strednou úrovňou 2,5 V, aby sme ho mohli zachytiť na analógovom vstupe A0 na Arduine.

Aby bolo možné zapnúť 12V pre LED diódy, je základňa tranzistorov pripojená k digitálnemu výstupu cez odpor 10k a rovnaký obvod sa opakuje 5 -krát. V každej sekcii zapínam iba 3 LED diódy, aby som sa mohol dostať preč pomocou tranzistorov. Ak by ste chceli upraviť projekt tak, aby používal dlhšie pásy, budete musieť použiť niektoré MOSFETy.

Aj keď sa to môže zdať ako komplikovaný obvod, je to skutočne veľmi jednoduchý. Všetko som to vyskúšal na doske a potom, čo som sa ubezpečil, že to funguje podľa očakávania, som postavil štít, ktorý sa má namontovať priamo na Arduino Uno.

Schéma je k dispozícii na:

Krok 3: Zostavte štít Arduino

Keď som bol s obvodom spokojný, postavil som štít pre Arduino na perfboarde. Celý proces zostavenia si môžete pozrieť v priloženom videu k projektu.

Krok 4: Naprogramujte Arduino

Hlavnou hviezdou projektu je kód, ktorý je naprogramovaný na Arduino. To je to, čo robí ťažké zdvíhanie pri analýze úrovní zvuku z mikrofónu a ich premene na viditeľné svetlo, ktoré nasleduje po hudbe. Celý kód si môžete stiahnuť z mojej stránky GitHub a odkaz naň nájdete v popise videa spolu so schémou pre elektroniku.

Stručne povedané, kód má 3 hlavné časti: načítanie vzorky hudby na analýzu, určenie úrovní zvuku a následné ovládanie výstupu do diód LED na základe vypočítanej hodnoty. Viem, že niekomu to môže pripadať ako raketová veda, ale keď sa vecí chytíte, je to skutočne jednoduché.

Náčrt na začiatku definuje všetky premenné a konštanty, ktoré použijeme. Uistil som sa, že každému z nich poskytnem vysvetlenie, aby ste to pochopili jednoduchšie. Potom máme funkciu nastavenia, ktorá spustí sériovú komunikáciu na účely ladenia, vyprázdni a inicializuje pole, ktoré použijeme na detekciu hlasitosti od špičky k maximu, a definuje výstupy pre LED diódy.

V slučkovej časti kódu najskôr spustíme vzorkovanie zvuku, aby sme zistili, že je jeho hlasitosť maximálna. Pri bežnej zvukovej vlne je absencia akéhokoľvek šumu úrovňou v strede minimálneho a maximálneho napätia, ktoré môže zosilňovač vytvárať. V našom prípade je to 2,5V.

Akonáhle je detekovaný zvuk, dostaneme vlnu, ktorá sa pohybuje hore a dole, aby sme detekovali vysoké zvuky, zaujíma nás kombinovaná amplitúda v tejto vlne. Namiesto pohybujúcej sa vlny teda mapujeme hodnoty od 0 do max v akomsi obrátenom stave, aby sme ľahko rozoznali zvuky vysokej od nízkej hlasitosti.

Nasledujúce dve sekcie kódu to robia presne tak, že najskôr zmeráme amplitúdu píku k vrcholu a určíme maximum tohto píku za obdobie. Mikrofón funguje tak, že čím ste od neho vzdialenejší, tým menší objem dokáže zachytiť, takže musíme vypočítať faktor, ktorý buď zosilní alebo zníži nameraný signál a bude mať rovnakú reakciu na rôznych úrovniach.

Ako posledný krok vynásobíme nameranú hodnotu z mikrofónu faktorom, ktorý sme práve vypočítali a na základe výsledku zapneme konkrétne LED diódy.

Potom, čo bola doska všetka spájkovaná podľa schémy, uistil som sa, že ju vyskúšam a potom budem pokračovať v príprave skutočného obalu albumu.

Kód na GitHub:

Krok 5: Pripravte si predný kryt

Na prednú stranu kusu som použil list číreho akrylu. Vytlačené umelecké dielo som rozrezal na rozmery a na povrch som aplikoval vrstvu transparentného lepidla na drevo bez ochranného krytu na akryláte. Ak máte prístup k Mod Podge alebo akémukoľvek čistému akrylovému gélovému médiu, je lepšie použiť ho namiesto lepidla na drevo, ale funguje to takmer rovnako.

Trik pri nanášaní obrázku je, aby ste nepoužívali príliš veľa lepidla ako ja, aby vám na papieri nevznikli vrásky. Menej je v tomto prípade lepšie, ale povrch musí byť úplne zakrytý. Keďže je lepidlo stále mokré, umelecké diela sú sotva viditeľné, ale po úplnom vyschnutí sa stanú priehľadnými.

Nechal som rám 24 hodín vytvrdzovať a potom som zistil umiestnenie Arduina vo vnútri rámu. Chcem, aby bolo umelecké dielo zavesené na stene, a pretože ho treba zapojiť kvôli napájaniu, dosku som namontoval na spodnú stranu, aby kábel napájacieho adaptéra vychádzal zo zásuvky v stene.

Pílovou pílou som odstránil väčšinu materiálu a potom som sa prepracoval dlátom a pilníkom. Ak máte ručný router, bude to oveľa rýchlejšie ako sekáč. Do rámu som tiež vyvŕtal dieru, aby mikrofón mohol trčať a zachytávať zvuky z miestnosti.

Pred dokončením som rám prebrúsil na brúsny papier so zrnitosťou 240 a potom som naniesol lazúru na drevo. Škvrnou som zotrel kúsok látky a po chvíli ju utrel.

Krok 6: Zostavte svetelnú šou

Hrúbka rámu nestačila na to, aby udržala všetku elektroniku na mieste, a tak som na obidve strany rámu vyrezal a prilepil dve vrstvy 5 mm čiernej penovej izolácie XPS. Okrem toho, že pena dala priestor pre všetku elektroniku, dodávala dielu pekný vrstvený vzhľad zo strán.

Všetky elektronické súčiastky sú namontované vo vnútri rámu pomocou horúceho lepidla, počínajúc mikrofónom a potom hlavnou doskou Arduino.

Na zadnej strane som označil a narezal list 3 mm hrubej drevovláknitej dosky, ktorý bude fungovať ako podporná doska a reflektor, pretože jedna zo strán je biela. Na pripevnenie zozadu som použil malé skrutky 3,5 x 16 mm. Potom som odstránil podložku z lepidla na pásikoch LED a prilepil ich na drevovláknitú dosku.

Akrylová predná strana je tiež pripevnená rovnakými 16 mm skrutkami, ale otvory pre skrutky zapustím 6 mm vrtákom, aby sedeli v jednej rovine s prednou stranou. Ak máte router, môžete v ráme vytvoriť drážku a priložiť tak akryl.

Nakoniec išlo len o to, aby ste z akrylovej fólie odstránili druhú ochrannú vrstvu a všetko vyskúšali, aby ste sa presvedčili, že je stále funkčná. Aby som ho zavesil na stenu, pridal som kúsok šnúry medzi dve sutiny na zadnej strane.

Krok 7: Užite si svoju svetelnú šou Arduino

Celkovo som veľmi spokojný s tým, ako to dopadlo. Ohrada mohla byť o niečo lepšia, keby som mal správne nástroje na spracovanie dreva, ale stále je to pekná dekorácia na stenu. Odkedy ho staviam, užili sme si s ním veľa zábavy s mojimi deťmi, ale je načase, aby našiel nový domov.

Budem rozdávať kus, ktorý som postavil, takže sa pozrite na video na YouTube, kde sa dozviete, ako ho môžete vyhrať.

Ochutnajte kód na YouTube

Vytvorte video projektu

Ak sa vám projekt páčil, zvážte podporu mojej práce na Patreone! Https: //www.patreon.com/taste_the_code

Schéma je k dispozícii na:

Kód na GitHub: