Reaktívna stolná lampa Arduino Music: 8 krokov (s obrázkami)

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

Ahoj všetci!

V tejto zostave vyrobíme reaktívnu stolnú lampu LED pomocou jednoduchých komponentov a základného programovania Arduino. Má pôsobivý efekt, pri ktorom svetlo tancuje na všetky zvuky a hudbu. Tento projekt som dokončil so spoluhráčom.

Čo ma k tomu inšpirovalo? Počas jedného z tutoriálov môjho modulu sme dostali príležitosť dozvedieť sa, ako Arduino funguje, a odvtedy ma fascinovalo jeho nespočetné množstvo možností spolu s faktom, že ide o hardvér s otvoreným zdrojovým kódom. Po zadaní úlohy vytvoriť a zdokonaliť digitálny artefakt som chcel použiť výpočty ako nástroj a médium na vyjadrenie umenia a kultúry prostredníctvom tohto fyzického digitálneho artefaktu. Tiež som vždy mal niečo k objektu obsahujúcemu LED diódy, pretože mám pocit, že LED pásy riadia široké spektrum možností - od spôsobu, akým je zostavený s objektom, až po ovládanie farby. Jednoduchý predmet by mohol vyzerať skvele a interaktívne. Čo je lepšie, ak by sme z neho urobili nositeľný predmet. Som si istý, že väčšina z vás bude vedieť o DJ Marshellovi a jeho ikonickej pokrývke hlavy. Mojím pôvodným konceptom bolo vylepšiť nositeľnú prilbu marshmello, začleniť do nej LED svetlá - poháňané Arduinom a snímač pohybu akcelerometra (v záverečných myšlienkach sa toho dotkne viac). Avšak kvôli rozpočtu (náklady na LED sú drahé..) a praktickým úvahám o projekte v danom čase sme túto myšlienku zmenili na túto zvukovo reaktívnu marshmello LED žiarovku. Rozhodne ho možno vnímať ako médium, ktoré predvádza popkultúru, a ako zvukovo reaktívna lampa sa zdá, že ide o digitálne umenie.

Toto je naša verzia projektu. Všetky kredity youtuberovho „Prírodného hlupáka“sme sledovali na základe toho, čo urobili, a radi by sme sa im poďakovali za poskytnutie podrobných informácií o tom, ako vykonať projekt. (Prírodný nerd)

Krok 1: HLAVNÉ DODÁVKY

Najprv najskôr: toto sú zásoby, ktoré potrebujeme. Sú do značnej miery voliteľné - na základe toho si môžete ľahko vytvoriť vlastnú improvizáciu a prispôsobenie svojmu projektu. Napriek tomu sú niektoré kľúčové položky potrebné, ak sa chcete riadiť týmto sprievodcom:

• Arduino Uno (alebo akýkoľvek rovnako malý typ Arduino)
• Modul detektora zvuku
• Externé napájanie
• Samostatne adresovateľné LED pásy 60 LED na meter
• Prepojovacie vodiče
• Breadboard

V závislosti od vzhľadu, ktorý chcete dosiahnuť, možno budete chcieť pásy usporiadať inak alebo vyžarovať svetlo iným spôsobom. Pri svojom prístupe som použil nasledujúce položky:

• Recyklovaná sklenená nádoba (alebo akákoľvek iná nádoba, ktorá vyhovuje vášmu rozmeru)
• Papier čiernej karty
• Penová doska
• Farba v spreji (používa sa na potiahnutie nádoby)

Všetky kľúčové položky sme kúpili od spoločnosti Continental Electronic (B1-25 Sim Lim Tower), LED pásy boli zďaleka najdrahšou časťou, ktorá stála 18 SGD za 1 meter - použili sme 2 metre. Ostatné položky boli buď z recyklovaného materiálu, alebo boli kúpené v susednom obchode/ železiarstve.

Krok 2: NAPÁJANIE KOMPONENTOV

Použil som externý napájací zdroj, napríklad zdroj striedavého prúdu na jednosmerný prúd - chlapík pri pulte navrhol externý napájací zdroj, pretože bude lepšie napájať 2 -metrový pásik LED a nie vypaľovať port USB. Ak používate 1 meter alebo menej, zaobídete sa bez externého zdroja napájania, stačí použiť kábel USB Arduino Uno a priamo ho zapojiť do počítača.

Hlavnou súčasťou projektu je modul detektora zvuku. Poskytne analógový signál (vstup) pre Arduino, ktorý sa používa na osvetlenie RGB svetiel (výstup). Externý zdroj napája všetky tri komponenty - Arduino, modul detektora zvuku a LED svetlá. Pripojte VIN (alebo 5 V) na Arduine a VCC na doske zvukového detektora k kladnému vstupu. Potom zapojte GND na Arduino a detektor na záporný pól. Ilustruje to priložená schéma. Tiež musíme k zdroju napájania pripojiť vstup 5V a GND na páse LED.

Ako sprostredkovateľ týchto spojení sme použili nepájivý panel. Napájanie prejde na dosku napájania z externého zdroja energie, ktorý potom napája tri komponenty, ako je uvedené.

Poznámka: náš školiteľ navrhol použiť odpor na prepojenie medzi modulom napájania a zvukového detektora, aby modul neprebral všetku energiu, čo umožňuje lepší vstup.

Krok 3: DETEKTOR A PÁSY

Po pripojení všetkých troch komponentov k napájaniu ich potom musíme navzájom prepojiť.

Modul detektora zvuku bude komunikovať s Arduinom prostredníctvom analógových vstupných pinov - budem používať pin A0.

LED pásy potrebujú digitálny impulz, aby pochopili, na ktorú LED sa majú zamerať. Preto je digitálny výstupný kolík DI potrebné pripojiť k Arduinu. Na Arduino budem používať pin 6. Získali sme obchod, kde sme kúpili elektroniku na spájkovanie všetkých prepojovacích káblov pre LED pás. Preto nebola pre nás potrebná žiadna spájkovacia práca, čo ušetrilo starosti. Zostávalo už len pripojiť k nemu kábel samec-samica.

Podobne môžete postupovať podľa dodaného schematického diagramu a získať prehľad o spojoch.

Krok 4: NAKLADANIE KÓDU

Toto je pravdepodobne najdôležitejšia časť projektu. Zdroj kódu, ktorý som použil, nájdete tu (odkaz) alebo jeho verziu (priložený súbor). Hlavnou zásadou je mapovať analógovú hodnotu dosiahnutú zo snímača na počet zobrazených diód LED.

Na začiatku by sme chceli zaistiť, aby všetky svetlá fungovali podľa očakávania. Môžeme to urobiť pomocou funkcie poľa, ktorá vám umožní zapnúť všetky jednotlivé diódy LED.

Potom prejdeme k hlavnej funkcii na vizualizáciu zvukov v žiarovke. Môžeme to urobiť pomocou funkcie mapy. To nám umožní zobraziť určitý počet LED diód vzhľadom na kvantifikovateľný vstup premennej. Pre môj prístup som sa rozhodol načerpať počet LED diód v zostave (180 definovaných v kóde na rozdiel od 120 LED, ktoré mám). Vyskúšal som rôzne nastavenia - vrátane nastavenia citlivosti na module zvukového detektora, variácií nízkej a maximálnej hodnoty mikrofónu atď. Avšak nedokázal som dosiahnuť požadovanú vizualizáciu, kým som nenaplnil počet diód LED. Existuje aj druhá vrstva procedurality. Kód umožní pokročilejšie sledovanie intenzity zvuku na základe priemerov, aby svetlo mohlo meniť farby, keď pieseň prejde na vrchol - „VYSOKÝ režim“.

V závislosti od vzhľadu, ktorý chcete dosiahnuť, možno budete chcieť upraviť použitý kód. Toto video (odkaz) podrobne vysvetľuje kódy.

Krok 5: PRÍPRAVA BYTU

Najprv som zvinul čierny kartónový papier na približne rovnaký kruhový priemer a priemer ako otvor sklenenej nádoby. Nemal som vhodné meracie nástroje. Preto improvizujem tak, že v podstate celý čierny kartón vložím do nádoby. Po zmeraní množstva dĺžky čierneho kartového papiera, ktorý musím použiť, som ho opatrne orezal podľa značky, ktorú som uviedol. Konce som potom k sebe prilepila páskou, aby vznikla valcovitá trubica. Dĺžka a výška krytu závisí od rozmerov vašej nádoby. Môžete použiť ľubovoľnú dĺžku.

Ďalej obalím puzdro, ktoré som urobil, pomocou LED pásu a zamaskujem celý povrch puzdra. To sa vykonalo iba pomocou lepidla na zadnej strane pásu. Zaisťujem, aby bola vyrezaná malá štrbina, aby sa prebytočná dĺžka drôtu dala zasunúť do puzdra, aby sa upravilo vedenie drôtu, a aby neprekážala splachovaciemu povrchu.

Po tretie, dutá valcová trubica sa používa ako výhoda tým, že upcháva elektroniku zvnútra. Na začiatok som zaistil drôtové spojenia na Arduine a nepájivom poli pomocou modrej fixky. Potom som prebytočnú dĺžku drôtu zalepil páskou pomocou bežnej pásky 3M. Tento krok je preventívnym opatrením, ktoré má zabrániť ľahkému odpojeniu vodičov v procese montáže.

Po štvrté, zostavená doska je potom pripravená na vloženie do puzdra. Pretože je elektronika „skrytá“vo vnútri krytu, rozloženie zostavy musí byť také, aby umožňovalo užívateľovi ľahký prístup k USB Arduino. Nielen to, modul zvukového detektora bude tiež musieť smerovať nadol, aby modul ľahko zachytil okolitý zvukový vstup. Zostavená doska je preto nastavovaná vertikálne, aby to umožnila. Niektoré z penovej dosky boli použité na prichytenie zostavenej dosky k puzdru. Počas tohto kroku bude LED pás zapojený (s červeným, oranžovým, žltým štartovacím káblom) po umiestnení elektroniky. Všetky pripojenia sú až do tohto bodu vykonané, okrem tých, ktoré sú prepojené s externým zdrojom energie - červeným a čiernym vodičom.

Krok 6: PÁSOVÉ SEBE

Pretože stolnú lampu zakladám ako repliku hlavy marshmella, musel som celú sklenenú nádobu - okrem očí a ústnej časti, ktorá mala byť čierna, natrieť bielou farbou v spreji. Pred postrekom sa vystrihne šablóna očí a úst a prilepí sa na téglik. Pred vložením očí a úst zvnútra nádoby sa banka nechala vysušiť. To sa vykonalo pomocou zvyšného čierneho kartového papiera (pôvodne som myslel na to, že ho natriem čiernou farbou). Účinok dopadol dobre, pretože to vyzerá, že vrstva očí a úst bola v skutočnosti vyrezaná.

Kovové veko potrebovalo mať centrálny otvor na prístup k Arduino USB, modulu detektora zvuku a napájaniu, ako už bolo spomenuté. Rezanie sa mi podarilo urobiť na workshope v škole.

Krok 7: DOKONČENIE

Teraz je to konečná montáž zostavy.

LED pásik sa najskôr skontroluje, či svetlá skutočne fungujú a či sú všetky spojenia správne. Po zaistení funkčnosti komponentov môžete pokračovať v vkladaní puzdra do vami vyrobeného obalu nádoby. Podľa otvoru (aj po umiestnení veka) a umiestnenia elektronických súčiastok dosiahnete zospodu rozhranie USB Arduino a príkon. Modul detektora zvuku tiež mierne vyčnieva von, aby bolo zachytenie zvuku lepšie. Na nohy som použil kocky vystrihnuté z penovej dosky a namaľoval som ju na čierno. V ideálnom prípade môžete na stolnú lampu použiť nejaký pekný drevený stojan.

Poznámka: Lakovacie práce boli pôvodne zle vykonané, ako je vidieť z vodoznakov v prvom prototype, a preto som musel celý náter zoškrabať pomocou riedidla a potom ho prestriekať. To si určite vyžiadalo ďalšie úsilie, ktorému sa môžete vyhnúť.

A nakoniec som projekt dokončil. Rozhodne to chcelo opakované pokusy a chyby - buď na spustenie kódu, alebo pokiaľ ide o zmenu montážneho postupu, ale bol som spokojný s tým, čo sa dosiahlo.

Krok 8: DOKONČTE

Bol to skvelý projekt a bavil som sa pri tom. Ďalej je to obzvlášť skvelé, pretože je tak prispôsobiteľné a umožňuje prípadnú aktualizáciu v budúcnosti. Kód je možné prepracovať v ľubovoľnom bode a v zásade získate „novú“lampu zakaždým.

BUDÚCE ZLEPŠENIA

Na stavbe je však možné vykonať oveľa viac vylepšení a/alebo variácií.

K Arduinu môžete pridať rôzne tlačidlové vstupy. Vďaka tomu môžete zmeniť režim tak, aby implementoval všeobecnú funkciu žiarovky, napríklad s obecným pulzovaním. To umožňuje prepínať medzi aktuálnym režimom reagujúcim na zvuk a všeobecným režimom pulzovania s gradientom. Je možné implementovať ďalšie tlačidlo na zmenu sady farieb vyžarujúcich svetiel (sada 1 - modrá na žltú, sada 2 - červená na fialovú atď.). Alebo ešte viac, môžete mať 3 vrstvy procedurality, kde je k dispozícii viac režimov pokročilého sledovania intenzity zvuku na základe priemerov - „LOW“, „NORMAL“, „HIGH“. Tak dosiahnete širší rozsah farebných vĺn.

Tiež sa rád vraciam k svojmu pôvodnému konceptu, nositeľnej hlave marshmello LED. Bude to vyzerať odvážnejšie, čo kombinuje použitie modulu detektora zvuku a modulu pohybu akcelerometra. Modul detektora zvuku bude generovať pulznú vizualizáciu LED svetiel, zatiaľ čo pohybový modul akcelerometra zmení farbu svetiel podľa vstupu, ktorý číta - stupeň pohybu užívateľa.

V zásade ide o to, že obmedzenia sú nekonečné a obmedzujú ich iba vaše vízie. Ďakujeme za sledovanie/čítanie a prajeme vám príjemný čas pri vašom Arduine!