JackLit: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Tento projekt realizovali studenti patřící do partnerství mezi Fremont Academy Femineers a kurzem Pomona College Electronics 128. Tento projekt byl určen k integraci technologie hex-ware do zábavné bundy, která v rytmu svítí hudbou. Náš „JackLit“dokáže slyšet hudbu prostřednictvím mikrofonu a pomocí transformačního kódu Fast Fourier rozděluje frekvence v hudbě, které lze kvantifikovat a použít k rozlišení konkrétních skupin osvětlení na saku. Přitom se paralelně zapojené elektroluminiscenční panelové skupiny osvětlují rytmem jakékoli písně na základě rozsahu frekvencí, které mikrofon slyší. Využití tohoto projektu je poskytnout zábavnou bundu, která se může rozsvítit v rytmu jakékoli písně. Lze ji nosit na společenské akce nebo použít na různé oděvy. Tuto technologii by bylo možné použít v obuvi, kalhotách, kloboucích atd. Lze ji také použít k nastavení osvětlení na přehlídkách a koncertech.

Krok 1: Materiály

Všechny materiály najdete na adafruit.com a amazon.com.

• 10 cm x 10 cm bílý elektroluminiscenční panel (x3)
• 10 cm x 10 cm modrý elektroluminiscenční panel (x4)
• 10 cm x 10 cm aqua elektroluminiscenční panel (x3)
• 20 cm x 15 cm aqua elektroluminiscenční panel (x2)
• 100 cm zelená elektroluminiscenční páska (x3)
• 100 cm červená elektroluminiscenční páska (x4)
• 100 cm modrá elektroluminiscenční páska (x2)
• 100 cm bílá elektroluminiscenční páska (x1)
• 12voltový měnič (x4)
• 4kanálový reléový modul SainSmart (x1)
• 9voltová baterie (x5)
• 9voltový zaklapávací konektor (x5)
• Spousta drátů
• HexWear

Krok 2: Software Arduino

Než začnete stavět JackLit, musíte mít správné programovací nástroje pro jeho ovládání. Nejprve musíte přejít na webovou stránku Arduino a stáhnout si Arduino IDE. Jakmile to bude hotovo, zde jsou kroky, které musíte dodržet, abyste se nastavili na programování vašeho Hexu.

1. (Pouze Windows, uživatelé systému Mac mohou tento krok přeskočit) Nainstalujte ovladač na stránce https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… Stáhněte a nainstalujte ovladač (soubor.exe uvedený v kroku 2 v v horní části propojené stránky RedGerbera).
2. Nainstalujte požadovanou knihovnu pro Hexware. Otevřete Arduino IDE. V části „Soubor“vyberte „Předvolby“. Do prostoru určeného pro adresy URL správce dalších desek vložte https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/…. Poté klikněte na „OK“. Přejděte na Nástroje -> Deska: -> Správce desky. V nabídce v levém horním rohu vyberte „Přispěno“. Vyhledejte a poté klikněte na desky Gerbera a klikněte na Instalovat. Ukončete a znovu otevřete Arduino IDE. Chcete -li zajistit, aby byla knihovna nainstalována správně, přejděte do nabídky Nástroje -> Deska a přejděte do spodní části nabídky. Měli byste vidět sekci s názvem „Gerbera Boards“, ve které by se měl objevit alespoň HexWear (ne-li více desek jako mini-HexWear).

Krok 3: Rozložení střídače

Tento diagram ilustruje obvod spojující 9voltové baterie paralelně s měniči a poté s pláštěm. Všimněte si toho, že dvojice vodičů vycházejících z každého střídače nese střídavý proud a je důležité, aby paralelně zapojené vodiče přicházející z měničů byly ve fázi, jinak čistý zisk nebude 1.

Krok 4: Rozložení relé

Toto je následná součást obvodu z kroku 3 označená „k přepínačům“, která spojuje Hex s přepínači (reléový modul).

Krok 5: Stavět

Připojte 9voltové baterie a střídače podle obrázku 1. Pět 9 voltů by mělo být paralelně a připojeno ke čtyřem střídačům také paralelně. Výstupní vodiče z měničů by měly být zapojeny paralelně a ve fázi. Jeden z paralelních vodičů výstupů měniče by pak měl být vyčleněn pro přímé připojení k elektroluminiscenčním panelům na plášti. Druhý bude připojen k reléovému modulu. Všimněte si, že který z nich jde kam, je libovolný, protože máme co do činění se střídavým obvodem. Jak je znázorněno v kroku 4, měli byste rozdělit paralelní vodiče na tři, každý připojený k jednomu ze čtyř přepínačů. Jeden přepínač zůstane nepoužitý. V pokynech na adafruit.com nebo amazon.com se dozvíte, kde by se vaše kabely měly připojit k přepínačům. Ke každému spínači by měl být připojen další vodič, který bude vyčleněn pro připojení k elektroluminiscenčním panelům na plášti. Ujistěte se, že jste správně připojili reléový modul k hexu, jak je uvedeno v kroku 4 a výše.

Přechod na obvod integrovaný v plášti. Nyní máme sadu tří vodičů, které se připojují k měničům, a další sadu tří vodičů, které se připojují k přepínačům. Jsou v sadách po třech, protože na plášti máme 3 paralelní obvody elektroluminiscenčních panelů. Elektroluminiscenční panely mohou být na plášť přilepeny za tepla a v tkanině jsou vyřezány otvory pro navlečení vodičů tak, aby se na vnější straně nezobrazovaly. Další krok je nejjednodušší, ale nejnáročnější kvůli všem elektroluminiscenčním panelům. Vyberte, které panely chcete současně osvětlit. Můžete přiřadit tři skupiny panelů a každý by měl být zapojen paralelně. Paralelně by měly být kladné vstupní vodiče a paralelně záporné vstupní vodiče, i když kladný a záporný vodič je libovolný, protože se jedná o střídavý obvod. Připojte jeden ze tří vodičů vycházejících ze střídačů ke každé ze tří elektroluminiscenčních paralelních skupin osvětlení. Poté připojte jeden ze tří vodičů vycházejících ze spínačů ke každé ze tří elektroluminiscenčních paralelních skupin osvětlení. Nezakryté vodiče zakryjte, protože vám způsobí lehký šok.

Krok 6: Kódování

Náš kód používá knihovnu Arduino Fast Fourier Transform (fft) k rozdělení šumu na frekvence, které Hex slyší. Vlastní matematika za Fourierovými transformacemi je poněkud komplikovaná, ale samotný proces není příliš složitý. Za prvé, Hex slyší hluk, který je ve skutečnosti kombinací mnoha různých frekvencí. Hex může poslouchat pouze určitou dobu, než bude muset vymazat všechna data a znovu, aby slyšel hluk, frekvence šumu musí být nanejvýš polovina času, který Hex poslouchá, protože Hex ho potřebuje slyšet dvakrát, aby věděl, že je to jeho vlastní frekvence. Pokud bychom grafovali čistý tón jako funkci amplitudy vs. času, viděli bychom sinusovou vlnu. Vzhledem k tomu, že ve skutečnosti čisté tóny nejsou běžné, místo toho vidíme docela matoucí a nepravidelnou vlnitou linku. Můžeme to však přiblížit součtem mnoha různých čistých tónových frekvencí k docela vysokému stupni přesnosti. To dělá knihovna fft: bere šum a rozděluje ho na různé frekvence, které slyší. V tomto procesu mají některé frekvence, které fft knihovna používá k aproximaci skutečného šumu, větší amplitudy než jiné; to znamená, že některé jsou hlasitější než jiné. Každá frekvence, kterou může Hex slyšet, má také odpovídající amplitudu nebo hlasitost.

Náš kód provede fft, aby získal seznam amplitud všech frekvencí v rozsahu, který Hex slyší. Obsahuje kód, který oba vytiskne seznam frekvencí a amplitud a také je graficky vykreslí, aby si uživatel mohl ověřit, že Hex skutečně něco slyší a že to vypadá, že to odpovídá změnám úrovně hlasitosti jakéhokoli Hexu je. sluch. Odtud, protože náš projekt má 3 přepínače, jsme rozdělili frekvenční rozsahy na třetiny: nízké, střední a vysoké a zajistili, aby každá skupina odpovídala přepínači. Hex prochází frekvencemi, které slyšel, a pokud je cokoli ve skupině nízké/střední/vysoké nad určitou hlasitostí, zapne se spínač odpovídající skupině, do které frekvence patří, a celá věc se pozastaví, aby světlo zůstalo na. To pokračuje, dokud nejsou zkontrolovány všechny frekvence, a poté Hex znovu poslouchá a celý proces se opakuje. Protože jsme měli 3 přepínače, takto jsme rozdělili frekvence, ale to lze snadno změnit na libovolný počet přepínačů.

Poznámka k některým zvláštnostem kódu. Důvodem, proč když procházíme frekvencemi začínajícími na desáté, je to, že při frekvenci 0 je amplituda extrémně vysoká bez ohledu na úroveň šumu kvůli stejnosměrnému offsetu, takže začínáme až po tomto nárazu.

Skutečný kód, který jsme použili, naleznete v přiloženém souboru. Nebojte se s ním hrát, aby byl více či méně citlivý, nebo pokud chcete, přidejte další skupiny osvětlení! Bavte se!