Akustický nástěnný modul SonicMoiré: 8 kroků

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

Tento nástěnný modul "SonicMoiré" je navržen tak, aby byl kompatibilní s wikihouse, hodláme jej použít jako součást fasády. Jeho předchozím účelem bylo odfiltrovat určité frekvence ze spektra hluku, a tím snížit expozici hluku v místnosti nebo snížit zvuk, který slyšíte mimo něj. Efekty by byly nejlepší, kdyby byla celá vaše stěna vyrobena z takových modulů (a také váš pokoj by vypadal naprosto efektně:)).

Tento projekt byl součástí Multimodal Media Madness 2014, pořádaného předsedou Computer Aided Architectural Design (CAAD) a Media Computing Group RWTH Aachen University. Další chytré skiny naleznete na této stránce:

Modul se skládá z rámu (pokud náhodou máte dům wiki, můžete do něj místo toho postavit) se dvěma děrovanými deskami, na jejichž předním konci lze jeden posunout proti druhému. Různé útvary, které otvory vytvářejí při posunu, mají filtrovat určité frekvence ze spektra hluku. Tomu se říká Moiré efekt, myšlenka je založena na pohlcovačích Helmholtz (perforované deskové převodníky).

Přidali jsme nějaké podsvícení pro vizuální efekty. Modul vypadá opravdu hypnoticky;)

Je to trochu více práce než jen víkendový projekt, ale dáváme vám software, který jsme napsali, takže ušetříte čas. Pokud z toho chcete udělat ještě větší projekt, můžete stále psát svůj vlastní software.

Materiály:

Dřevo na rám (šířka 1,8 cm)

Dřevo na 2 děrované desky a zadní desku (2 mm)

Finnboard (dřevovláknitá deska/lepenka k připevnění LED diod, 2 mm, materiál pro laserové řezačky/modely. Alternativa: tenké dřevo)

Zbytek kusu dřeva nakrájejte na 7 malých kostek (2 x 2 x 1,9 cm)

Arduino Uno

Arduino SpectrumShield-v14 (Sparkfun)

Tenký mikrofon (jack)

Rasberry Pi B

Micro USB USB kabel

Kabely pro připojení elektroniky

Odpor 470 ohmů

Prkénko

9 RGB LED WS2812 (nebo jiné LED, které podporují knihovnu Adafruit NeoPixel, kterou jsme použili)

Kabely a samci k pájení LED diod (v případě, že nepoužíváte předem vyrobený LED pásek)

Ultrazvukový snímač vzdálenosti HC-SR04

Šrouby

Malé šroubovací háčky a poutka

Gumičky do domácnosti

Nějaká tenká a docela silná šňůra (příze bude stačit)

2 serva Hitech HS 311 (nebo jiný model v závislosti na hmotnosti vaší dřevěné desky, náš je <400 g)

Matná fólie nebo papír (asi 50 x 50 cm)

Malování (pro větší kontrast volíme černou)

Páska a tekuté lepidlo

Napájení DC (6-12 V, 2 A)

V případě, že budete používat 12 V napájecí zdroj, potřebujete měnič napětí na 6 V pro LED diody, serva a senzory.

Nástroje:

Shaper (nebo nějaká alternativa)

Lasercutter (nebo nějaká alternativa)

Šroubovák a akumulátorový šroubovák

Vrtat

Páječka a příslušenství (není nutné, pokud máte LED pásky připravené k použití)

Krok 1: Rám

V případě, že ještě nemáte (wiki) dům, který byste chtěli v modulu postavit, jako my, nebo ho chcete postavit jen pro zábavu a vzhled, použijte k zabudování modulu rámeček.

Používáme rám, který můžete jednoduše spojit a znovu rozebrat, zatímco ještě není nic připevněno, aby bylo přenášení snazší. Řezejte proto díly pomocí následujících opatření (pomocí tvarovače nebo čehokoli, co máte, podívejte se na naše obrázky pro lepší orientaci):

2 x Horní/Spodní deska: 28 x 52,5 cm s přírůstky 15,5 x 5 cm uprostřed stran mínus 3 x 3 cm otvory uprostřed přírůstků 2 cm od konce.

2 x Boční deska: 28 x 66,5 cm s otvory 1,9 x 15,5 cm na koncích, které jsou 5 cm od okrajů.

4 x U díly s jednou dlouhou stranou 10 cm a dvěma stranami 8 cm, které jsou široké 3 cm. Pro jednoduchost nejsou ve skutečnosti vytvořeny jako U, ale mohou mít rohy.

Zapojte díly dohromady s díly s dlouhými otvory na bocích, ostatní části jako spodní a horní a malé U díly, aby byly pohromadě. Části U mohou spojit dva z těchto rámečků v případě, že chcete rozšířit. Pokud jste si zcela jisti, že chcete pouze jeden modul, můžete je samozřejmě upravit;)

Všechno sedí? Pokračovat!

Poznámka: „pravý“a „levý“v popisu bude nyní odkazovat na pravou a levou stranu rámu, jak je znázorněno na obrázku (při pohledu ze zadní strany modulu jsou perforované desky předním koncem).

Krok 2: Perforované desky

Tvarujte desky a děrujte je pomocí tvarovače nebo čehokoli, co můžete mít k dispozici, používáme rozvržení na obrázku. Pokud chcete, měli byste mít možnost použít jiné rozložení otvorů než naše, aniž byste změnili efekt, pokud vaše otvory nejsou příliš velké a vaše otvory mají různé velikosti. Přední deska by měla mít 56 x 56 cm a vzdálenost k otvorům by měla být 5,5 cm na všech stranách, pohyblivá menší deska 51 x 51 cm se vzdáleností pouze 0,5 cm.

Rozeberte rámeček a našroubujte 4 háčky do rámu, vždy 2 na horní a pravou boční část rámu. Háčky by měly být co nejblíže k dlouhému okraji kusů rámu. Když znovu složíte rámeček, vzdálenost k nejbližší další desce by měla být asi 5 cm (obrázky mohou pomoci).

Přišroubujte větší desku k vašemu rámu v rozích, označte, jakým směrem otočit druhou desku, aby byl vzor desek stejný. Opravdu to chcete označit.

Nyní přidejte druhý talíř. Proto protáhněte gumičky dvěma otvory ve vašem talíři, zbytek pásku protáhněte vzniklou smyčkou a zavěste talíř na háčky, které jste zašili do rámu. Poznámka: Které otvory v plechu potřebujete použít, závisí na vaše gumičky. Deska má viset přibližně jednu řadu otvorů nad a vpravo od vzoru větší desky, když je guma v pasivním stavu. Vyzkoušejte několik děr a vylepšujte, dokud nebude deska ve správné poloze.

Krok 3: Nějaká barva

Uchopte trochu barvy! Černá (nebo jiná tmavá barva) tvoří pěkný kontrast ke světlu uvnitř.

Rozhodli jsme se použít barvu ve spreji k rovnoměrnějšímu roztírání barvy. Pokud jste kreativnější, klidně.

Desky proto opět vyjměte z rámu, naneste barvu na přední strany obou děrovaných desek a počkejte, až zaschne.

Krok 4: Fólie/papír

Nyní nalepte matnou fólii nebo papír na zadní stranu menšího plechu. Používáme průhledný papír z obchodu s uměleckými potřebami, ale jakýkoli materiál, který rozptyluje světlo, bude fungovat.

Vystřihněte do papíru malé otvory, aby prošly gumičky a šňůrky, a přilepte papír na zadní stranu desky (na stranu bez barvy). V dalším kroku budou připojeny struny, takže se podívejte, kde by měly být dříve.

LED diody by neměly být později viditelné jako jednotlivé LED, ale spíše jako celková záře, to vše kvůli papíru.

Krok 5: Serva

Zašroubujte kovové smyčky do rámu na spodní a levé straně. Mají být uprostřed desek a co nejblíže okraji, aniž by se dotkly menší perforované desky.

Pro servo použijte spojku s pouze jednou rukou a připojte další z vašich kovových smyček k jejímu nejvzdálenějšímu otvoru.

Nyní připojte serva k rámu. Nakrájejte malé kostky ze dřeva (asi 2 x 2 x 1,9 cm), přišroubujte dva ke každému servu, jak je znázorněno na obrázku. Nejprve jsme do nich vyvrtali malé otvory, protože naše kostky se snadno rozdělily a museli jsme být trochu opatrnější.

Na levé a spodní straně připevněte kousek provázku k otvoru uprostřed menší desky a druhý konec nasměrujte kovovou smyčkou. Pokud chcete použít přízi, doporučujeme vzít několik vrstev. Jedna vrstva může stačit, ale protože všechny tahače jsou na těchto kouscích strun, je v pořádku být trochu paranoidní.

Pomocí přiložených kostek našroubujte serva na spodní a levou část rámu (v případě potřeby otvory znovu vyvrtejte). Rameno serva by mělo být ve výšce kovové smyčky a serva leží bokem. Poté připojte řetězec ke smyčce na spojce serva. Řetězec musí být co nejvíce napnutý, když je servo ve svých výchozích polohách.

Nyní můžete začít testovat serva s arduino. Pokud potřebujete pomoc, jak připojit serva k vašemu arduinu, podívejte se na uspořádání obvodu v kroku 8 (Zavření krabice).

Krok 6: Mikrofon a snímač vzdálenosti

Do horního konce nejvzdálenější perforované desky vyvrtejte otvor, který je dostatečně velký, aby do něj mohl vniknout mikrofon. Dávejte pozor, abyste mikrofon položili co nejblíže k okraji, aby se nedotýkal druhé desky.

Protože byl náš mikrofon trochu slabý, vložili jsme mezi mikrofon a arduino zesilovač.

Říkali jsme si, že by bylo hezké nechat modul trochu komunikovat s lidmi, proto jsme přidali také ultrazvukový senzor vzdálenosti. Když se lidé přiblíží k modulu, mohou to detekovat a udělat malou show a změnit barvu světla - no, jsme trochu ješitní. Určitě to přináší trochu zábavy.

Krok 7: LED diody a napájení

Aby to celé vypadalo opravdu skvěle, přidáme podsvícení. Díky pouhých 9 diodám LED vypadá modul v temné místnosti docela efektně.

Připravte si proto 3 pásy se 3 LED diodami, které budou později spojeny a vytvoří delší pruh. U dvou z pásků pájejte kabely o délce asi 14–15 cm mezi LED diodami a ke koncům. Pro snazší použití jsme na oba konce přidali samce. Třetí pás je připraven podobně, ale s kabely a samci pouze na jednom konci, volný konec bude koncem celého pásu. Dávejte pozor, pokud používáte WS2812, mají jednu hranu s označením DI (data in) a tři hrany s DO (data out). Chcete propojit DO hranu s DI hranou další LED. Poslední LED na vašem třetím pásku musí mít svoji DI hranu spojenou s LED diodou dříve a na hranách DO nesmí být žádný kabel.

K připevnění LED diod k rámu připravte 3 dlouhé obdélníky finnboardu (použijte laserový řezač nebo řezačku a dlouhé pravítko, 52, 5 x 2 cm). Měly by se svisle vejít do vašeho rámečku, takže nejprve změřte, je v pořádku, pokud jsou 2-3 mm příliš krátké.

Každý LED pásek nalepte na jeden z obdélníků, počínaje středním LED uprostřed finnboardu. Označte, na kterých stranách jsou konce DI a DO LED pásků, protože již nevidíte spodní stranu LED diod.

Zbývající kostky dřeva připevněte sešívačkou na jeden konec každého LED modulu. Koncový modul pásů potřebuje své kostky na konci DO (obrázek: číslo 3), jeden z ostatních na konci DI (2) a zbývající na konci DO (1).

Nyní přišroubujte LED moduly k horní části rámu ve stejných vzdálenostech a umístěte je blízko zadního okraje (ten bez desek). Modul 1 je vlevo, 2 uprostřed a 3 vpravo. Pokud se vaše kostky snadno rozdělí, nezapomeňte do nich nejprve vrtat.

Připojte moduly 1 a 2 nahoře a moduly 2 a 3 dole. modul 1 by nyní měl mít ve spodní části volný konec DI, který můžete připojit k arduinu pro testování. K napájení potřebuje 5 V a žádný odpor. Vstup dat vyžaduje analogový kolík a neměl by být připojen přímo, ale s odporem 470 Ohm mezi nimi. Pokud nedáte jednu mezi první LED diodu v pásu, s největší pravděpodobností se zhroutí. Viz rozvržení obvodu v kroku 8 (Zavření krabice).

Pokud si chcete vyzkoušet LED diody pomocí knihovny Adafruit Neopixel, je to docela snadné pochopit.

Arduino bohužel zatím nemá napájení. Potřebujete tedy napájení, připojte arduino GND k uzemnění napájecího zdroje a napájení pinem VIN. Pomůže vám rozvržení obvodu v kroku 8.

Krok 8: Zavření krabice

Ujistěte se, že je elektronika připojena jako na rozvržení obvodu. Napájení se může lišit v závislosti na vstupním napětí. Je však důležité si uvědomit, že energie dodávající vaše senzory, serva a podsvícení by neměla protékat arduino, ale že se tam každý dostane přiměřené napětí (arduino 7-12 V, senzory atd. 6-7 V) z napájení a jsou připojeny ke společné zemi. To je způsobeno tím, že arduino není konstruováno tak, aby zvládalo proudy nad 1 ampér.