Světelná show založená na Arduinu: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Postavil jsem světelnou show ovládanou Arduinem jako svůj vstup do Makers Rock, Album Art Collab. Více se o tom můžete dozvědět na následujícím odkazu: Makers Rock. Obal, který jsem vybral, je z alba Judas Priest - Painkiller.

Celý kus je světelná show, která je uzavřena v dřevěném rámu a nahoře je umístěna grafika alba, aby světlo prosvítalo.

Krok 1: Připravte si dřevěný rám

Rám nebo skříň můžete postavit libovolným způsobem. Vybírám dřevo, protože se s ním snadno pracuje pouze se základními nástroji.

Postavil jsem rám z několika paletových desek, které jsem zachránil. Označil jsem 4 kusy čistých částí desek, které měřily 30 centimetrů na délku, a ujistil jsem se, že pro spoje označím 45 stupňové pokosy.

Veškeré řezání jsem provedl pomocí přímočaré pily a fungovalo to dobře. Pokud máte přístup k pokosové nebo stolní pile, můžete je použít a dosáhnout mnohem lepších výsledků. Spoje nebyly dokonalé, ale díky své pásové brusce jsem dokázal dosáhnout toho, aby kousky pěkně pasovaly.

Během zkušebního přizpůsobení jsem si uvědomil, že jsou příliš široké a že ve vnitřní části skříně zaberou hodně místa, a tak jsem se rozhodl je zkrátit na šířku 2 cm. Znovu jsem použil svou přímočarou pilu, abych se ujistil, že neříznu uvnitř čáry.

Spoje pokosu samy o sobě neměly velkou oporu, takže jsem jako další oporu nařezal malé trojúhelníkové kousky, které jsem v rozích lepil. Jsem si jistý, že zde existuje spousta lepších možností, ale v tuto chvíli to byl nejlepší nápad.

Spojil jsem mitry dřevěným lepidlem uprostřed spojů a lepidlem CA na koncích, aby fungovalo jako svorka a drželo ji na místě, zatímco lepidlo na dřevo vytvrzuje. Malé podpůrné trojúhelníky byly lepeny na místo pouze pomocí CA lepidla, aby byl proces rychlejší.

Krok 2: Prototypujte obvod

Elektronika pro světelnou show uvnitř se skládá z desky Arduino Uno s mikrofonem z rozbité náhlavní soupravy, který poslouchá zvuky v místnosti, a poté odráží celkovou hlasitost zvuku rozsvícením jednoho z 5 kusů LED pásku uvnitř.

Obvod je tvořen dvěma nezávislými částmi. První částí je mikrofon s jediným tranzistorovým zesilovačem, zatímco druhou částí jsou ovladače pro LED pásky. Potřebujeme je, protože Arduino a zesilovač mikrofonu pracují na 5V, zatímco LED pás běží na 12V.

Mikrofon je připojen k výstupu 5V na Arduinu přes odpor 10k a přes kondenzátor k základně tranzistoru. Tranzistor pak zesiluje signál se střední úrovní 2,5 V, takže jej můžeme zachytit na analogovém vstupu A0 na Arduinu.

Aby bylo možné zapnout 12V pro LED diody, je základna tranzistorů připojena k digitálnímu výstupu přes odpor 10k a stejný obvod se opakuje 5krát. V každé sekci zapínám jen 3 LED diody, abych mohl pryč pomocí tranzistorů. Pokud byste chtěli upravit projekt tak, aby používal delší pásy, než budete muset použít některé MOSFETy.

Ačkoli se to může zdát jako komplikovaný obvod, je to opravdu velmi jednoduchý. Vyzkoušel jsem to všechno na prkénku a poté, co jsem se ujistil, že to funguje podle očekávání, jsem postavil štít, který bude namontován přímo na Arduino Uno.

Schéma je k dispozici na:

Krok 3: Sestavte štít Arduino

Jakmile jsem byl s obvodem spokojený, postavil jsem štít pro Arduino na perfboard. Celý proces sestavení můžete vidět v přiloženém videu k projektu.

Krok 4: Naprogramujte Arduino

Hlavní hvězdou projektu je kód, který je naprogramován na Arduino. To je to, co dělá těžká práce při analýze úrovní zvuku z mikrofonu a jejich přeměně na viditelné světlo, které sleduje hudbu. Celý kód si můžete stáhnout z mé stránky GitHub a odkaz na něj najdete v popisu videa spolu se schématem pro elektroniku.

Stručně řečeno, kód má 3 hlavní části: načtení vzorku hudby k analýze, určení úrovní zvuku a poté ovládání výstupu do LED na základě vypočítané hodnoty. Vím, že pro někoho to může znít jako raketová věda, ale je to opravdu snadné, jakmile se něčeho zmocníte.

Skica na začátku definuje všechny proměnné a konstanty, které použijeme. Zajistil jsem, že každému z nich poskytnu vysvětlení, abyste to snáze pochopili. Poté máme funkci nastavení, která spustí sériovou komunikaci pro účely ladění, vyprázdní a inicializuje pole, které použijeme pro detekci hlasitosti od špičky k špičce, a definuje výstupy pro LED diody.

V části smyčky kódu nejprve spustíme vzorkování zvuku, abychom mohli detekovat jeho špičkovou hlasitost. V běžné zvukové vlně je absence jakéhokoli šumu úrovní ve středu minimálního a maximálního napětí, které může zesilovač produkovat. V našem případě je to 2,5V.

Jakmile je detekován zvuk, dostaneme vlnu, která se pohybuje nahoru a dolů, takže pro detekci vysokých šumů nás zajímá kombinovaná amplituda v této vlně. Namísto pohyblivé vlny tedy mapujeme hodnoty od 0 do max v jakémsi převráceném stavu, abychom snadno rozeznali zvuky s vysokou a nízkou hlasitostí.

Další dvě části kódu to přesně dělají, nejprve změříme amplitudu píku k vrcholu a určíme maximum tohoto píku za období. Jak mikrofon funguje, čím dále od něj jste, tím menší hlasitost dokáže vybrat, takže musíme vypočítat faktor, který buď zesílí nebo sníží měřený signál a bude mít stejnou reakci na různých úrovních.

Jako poslední krok vynásobíme naměřenou hodnotu z mikrofonu faktorem, který jsme právě vypočítali a na základě výsledku rozsvítíme konkrétní LED diody.

Poté, co byla deska připájena podle schématu, ujistil jsem se, že ji vyzkouším, než budu pokračovat v přípravě skutečného obalu alba.

Kód na GitHub:

Krok 5: Připravte si přední kryt

Na přední část kusu jsem použil list čirého akrylu. Vytištěné umělecké dílo jsem rozřezal na rozměry a na povrch nanesl vrstvu průhledného lepidla na dřevo bez ochranného krytu na akrylu. Pokud máte přístup k Mod Podge nebo k čirému akrylovému gelovému médiu, je lepší použít to místo lepidla na dřevo, ale funguje to téměř stejně.

Trik při nanášení obrázku je nepoužívat příliš mnoho lepidla jako já, aby na papíru nebyly vrásky. Méně je v tomto případě lepší, ale povrch musí být zcela zakryt. Když je lepidlo stále mokré, umělecká díla jsou sotva viditelná, ale po úplném zaschnutí zprůhlední.

Nechal jsem rám 24 hodin vytvrzovat a pak jsem přišel na umístění Arduina uvnitř rámu. Chci, aby umělecké dílo bylo zavěšeno na zeď, a protože je třeba jej zapojit pro napájení, namontoval jsem desku na spodní stranu, takže kabel napájecího adaptéru bude vycházet ze zásuvky.

Pílou jsem odstranil většinu materiálu a poté jsem se propracoval dlátem a pilníkem. Pokud máte ruční router, bude to mnohem rychlejší než dláto. Také jsem vyvrtal otvor skrz rám, aby mikrofon mohl trčet a zachytit zvuky z místnosti.

Před dokončením jsem rám obrousil brusným papírem o zrnitosti 240 a poté nanesl lazuru na dřevo. Použil jsem kousek látky na setření skvrny a poté ji po nějaké době setřel.

Krok 6: Sestavte světelnou show

Tloušťka rámu nestačila na to, aby udržela veškerou elektroniku na místě, a tak jsem nařízl a nalepil dvě vrstvy 5mm černé pěnové izolace XPS na obě strany rámu. Kromě toho, že pěna vytvořila místo pro veškerou elektroniku, dodávala dílu pěkný vrstvený vzhled ze stran.

Všechny elektronické součásti jsou namontovány uvnitř rámu pomocí horkého lepidla, počínaje mikrofonem a poté hlavní deskou Arduino.

Na zadní straně jsem označil a nařezal list 3 mm silné dřevovláknité desky, která bude fungovat jako podkladová deska a reflektor, protože jedna ze stran je bílá. K připevnění ze zadní strany jsem použil malé šrouby 3,5 x 16 mm. Poté jsem odstranil podložku z lepidla na LED pásech a přilepil je na dřevovláknitou desku.

Akrylová přední strana je také připevněna stejnými 16 mm šrouby, ale zahloubím otvory pro šrouby 6 mm vrtákem, aby mohly sedět v jedné rovině s přední stranou. Pokud máte router, můžete v rámu vytvořit drážku a přiložit tak akryl.

Nakonec šlo jen o to, odstranit z akrylové fólie druhou ochrannou vrstvu a vše vyzkoušet, aby se ujistil, že je stále funkční. Abych ji pověsil na zeď, přidal jsem kousek provázku mezi dva sutiny na zadní straně.

Krok 7: Užijte si svoji světelnou show Arduino

Celkově jsem velmi spokojený s tím, jak to dopadlo. Ohrada mohla být o něco lepší, kdybych měl správné nástroje pro zpracování dřeva, ale stále je to pěkná dekorace na zeď. Od té doby, co jsem ho postavil, jsme si s ním užili spoustu zábavy s mými dětmi, ale je načase, aby našel nový domov.

Budu rozdávat kus, který jsem postavil, takže se podívejte na video na YouTube, kde se dozvíte, jak ho můžete vyhrát.

Ochutnejte kód na YouTube

Vytvořte video projektu

Pokud se vám projekt líbil, zvažte prosím podporu mé práce na Patreonu! Https: //www.patreon.com/taste_the_code

Schéma je k dispozici na:

Kód na GitHub: