Spectacol de lumină bazat pe Arduino: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Am construit un spectacol de lumină controlat de Arduino ca intrare pentru Makers Rock, Album Art Collab. Puteți afla mai multe despre aceasta pe următorul link: Makers Rock. Coperta pe care o aleg este din albumul Judas Priest - Painkiller.

Întreaga piesă este un spectacol de lumini care este închis într-un cadru de lemn, iar opera de artă a albumului este pusă deasupra, astfel încât lumina să strălucească.

Pasul 1: Pregătiți cadrul din lemn

Puteți construi cadrul sau carcasa în orice mod doriți. Aleg lemnul deoarece este ușor de lucrat folosind doar instrumente de bază.

Am construit cadrul din niște plăci de paleți pe care le-am recuperat. Am marcat 4 bucăți din părțile curate ale plăcilor care măsurau 30 de centimetri lungime, asigurându-mă că marcați 45 de grade pentru articulații.

Am făcut toate tăierile folosind ferăstrăul meu și a funcționat OK. Dacă aveți acces la un ferăstrău mitre sau un ferăstrău de masă, le puteți folosi și obține rezultate mult mai bune. Îmbinările nu au fost perfecte, dar cu șlefuitorul de curea am reușit să obțin piesele să se potrivească frumos.

În timpul testului, mi-am dat seama că sunt prea largi și că vor ocupa mult spațiu în interiorul incintei, așa că am decis să le tai la 2 cm lățime. Din nou, mi-am folosit ferăstrăul cu jig, asigurându-mă că nu tăiam în interiorul liniei.

Îmbinările mitre nu au avut mult sprijin pe cont propriu, așa că am tăiat mici bucăți de triunghi pentru a le lipi în colțuri ca niște suport suplimentar. Sunt sigur că există o mulțime de opțiuni mai bune de făcut aici, dar aceasta a fost cea mai bună idee pe care am avut-o în acest moment.

Am îmbinat mitrele cu lipici pentru lemn în mijlocul îmbinărilor și lipici CA la capete pentru a acționa ca o clemă și a-l menține în loc în timp ce lipiciul pentru lemn se vindecă. Micile triunghiuri de sprijin au fost lipite în loc folosind doar adeziv CA pentru a face procesul mai rapid.

Pasul 2: Prototiparea circuitului

Componentele electronice pentru spectacolul de lumină din interior, constau dintr-o placă Arduino Uno cu un microfon dintr-o cască ruptă, care ascultă sunetele din cameră și apoi reflectă volumul total al sunetului prin iluminarea uneia dintre cele 5 bucăți de bandă led din interior.

Circuitul este format din două părți independente. Prima parte este microfonul cu amplificatorul său cu tranzistor unic, în timp ce partea a doua sunt driverele pentru benzile LED. Avem nevoie de ele, deoarece Arduino și amplificatorul de microfon funcționează pe 5V, în timp ce banda LED funcționează pe 12V.

Microfonul este conectat la ieșirea de 5V de pe Arduino printr-un rezistor de 10k și printr-un condensator la baza tranzistorului. Tranzistorul amplifică apoi semnalul cu un nivel mediu de 2,5V, astfel încât să îl putem prelua pe intrarea analogică A0 de pe Arduino.

Pentru a porni 12V pentru LED-uri, baza tranzistoarelor este conectată la o ieșire digitală printr-un rezistor de 10k și același circuit se repetă de 5 ori. Aprind doar 3 LED-uri în fiecare dintre secțiuni, așa că pot să scap folosind tranzistoarele. Dacă doriți să modificați proiectul pentru a utiliza benzi mai lungi decât va trebui să utilizați unele MOSFET-uri.

Deși ar putea părea un circuit complicat, este într-adevăr unul foarte simplu. Am testat totul pe un panou și, după ce m-am asigurat că funcționează așa cum era de așteptat, am construit un scut pentru a fi montat direct pe Arduino Uno.

Schema este disponibilă la:

Pasul 3: Construiți Scutul Arduino

Odată ce am fost mulțumit de circuit, am construit un scut pentru Arduino pe o placă de perfecționare. Puteți vedea procesul complet de construire în videoclipul atașat pentru proiect.

Pasul 4: Programați Arduino

Vedeta principală a proiectului este codul care este programat pe Arduino. Aceasta este ceea ce face ridicarea grea a analizei nivelurilor de sunet de la microfon și transformarea lor în lumină vizibilă care urmează muzicii. Puteți descărca întregul cod de pe pagina mea GitHub și puteți găsi linkul către acesta în descrierea video împreună cu schema pentru electronică.

Pe scurt, codul are 3 părți principale: preluarea unui eșantion de muzică de analizat, determinarea nivelurilor de sunet și apoi controlul ieșirii către LED-uri pe baza valorii calculate. Știu că acest lucru s-ar putea să pară științei rachetelor pentru unii, dar este foarte ușor odată ce ai pus mâna pe lucruri.

Schița de la început definește toate variabilele și constantele pe care le vom folosi. M-am asigurat să ofer o explicație fiecăruia dintre ei, astfel încât să o puteți înțelege mai ușor. După aceea, avem funcția de configurare care pornește comunicarea serială în scopuri de depanare, golește și inițializează matricea pe care o vom folosi pentru detectarea volumului de vârf la vârf și definește ieșirile pentru LED-uri.

În secțiunea buclă a codului, începem mai întâi eșantionarea sunetului, astfel încât să putem detecta volumul de vârf la vârf. Într-o undă sonoră obișnuită, absența oricărui zgomot este un nivel la punctul mediu al tensiunii minime și maxime pe care amplificatorul o poate produce. În cazul nostru, acesta este de 2,5V.

Odată ce un sunet este detectat, obținem o undă care se mișcă în sus și în jos, astfel încât să detectăm zgomote mari, ne interesează amplitudinea combinată din acea undă. Deci, în loc de o undă în mișcare, mapăm valorile de la 0 la max într-un fel de stare inversată pentru a distinge cu ușurință sunetele ridicate de cele reduse.

Următoarele două secțiuni ale codului fac exact asta, mai întâi măsurăm amplitudinea vârf-vârf și determinăm maximul acelui vârf pentru perioadă. Modul în care funcționează microfonul, cu cât vă aflați mai departe de acesta, cu atât mai puțin volum poate alege, deci trebuie să calculăm un factor care va amplifica sau micșora semnalul măsurat și va avea aceeași reacție la diferite niveluri.

Ca ultim pas, înmulțim valoarea măsurată de la microfon cu factorul pe care tocmai l-am calculat și pe baza rezultatului, aprindem LED-uri specifice.

După ce placa a fost lipită în conformitate cu schema, m-am asigurat că o testez înainte de a continua pregătirea artei albumului.

Cod pe GitHub:

Pasul 5: Pregătiți capacul frontal

Pentru partea din față a piesei am folosit o foaie de acrilic transparent. Am tăiat opera de artă tipărită la dimensiuni și am aplicat un strat de lipici din lemn transparent pe suprafață fără capacul de protecție pe acrilic. Dacă aveți acces la Mod Podge sau la un mediu de gel acrilic transparent, este mai bine să utilizați acest lucru în loc de lipici pentru lemn, dar funcționează aproape la fel.

Trucul în timpul aplicării imaginii este să nu folosești prea mult adeziv, așa cum am făcut pentru a nu primi riduri pe hârtie. Mai puțin este mai bine în acest caz, dar suprafața trebuie să fie complet acoperită. Cu lipiciul încă umed, opera de artă este abia vizibilă, dar după ce se usucă complet, va deveni transparentă.

Am lăsat cadrul să se vindece timp de 24 de ore și apoi mi-am dat seama de amplasarea Arduino în interiorul cadrului. Vreau ca piesa de artă să fie agățată de un perete și, deoarece trebuie conectată pentru alimentare, am montat placa pe partea inferioară, astfel încât firul adaptorului de alimentare să iasă din priza de perete.

Am folosit un ferăstrău pentru a îndepărta cea mai mare parte a materialului și apoi am lucrat cu o dalta și un dosar. Dacă aveți un router manual, acesta va fi mult mai rapid decât dalta. De asemenea, am făcut o gaură prin cadru, astfel încât microfonul să poată ieși și să preia sunetele din cameră.

Înainte de a termina, am șlefuit cadrul până la 240 de șmirghel și apoi am aplicat un strat de lac colorat. Am folosit o bucată de pânză pentru a șterge pata și apoi a șters-o după ceva timp.

Pasul 6: Asamblați spectacolul de lumină

Grosimea cadrului nu a fost suficientă pentru a menține toate componentele electronice la locul lor, așa că am tăiat și am lipit două straturi de izolație de spumă XPS neagră de 5 mm pe ambele părți ale cadrului. În afară de a face loc pentru toate componentele electronice, spuma a dat piesei un aspect frumos stratificat din lateral.

Toate componentele electronice sunt montate în interiorul cadrului folosind adeziv fierbinte, pornind de la microfon și apoi de placa principală Arduino.

Pe spate am marcat și tăiat o foaie de placă de fibră de densitate înaltă de 3 mm care va acționa ca o placă de fundal și un reflector, deoarece una dintre părți este albă. Am folosit șuruburi mici de 3,5 x 16 mm pentru a-l atașa din spate. Am îndepărtat apoi suportul de pe lipiciul de pe benzile cu LED-uri și le-am lipit de placa de fibră.

Fața din acril este, de asemenea, atașată cu aceleași șuruburi de 16 mm, dar contracerc găurile șuruburilor cu un burghiu de 6 mm, pentru ca acestea să stea la același nivel cu fața. Dacă aveți un router, puteți face o canelură în cadru și puteți închide acrilul în acest fel.

La sfârșit, a fost doar o chestiune de îndepărtare a celuilalt strat protector de pe foaia de acril și testarea tuturor pentru a vă asigura că este încă funcțională. Pentru a-l agăța de perete, am adăugat o bucată de sfoară între două dintre șapcile din spate.

Pasul 7: Bucurați-vă de Arduino Light Show

Una peste alta, sunt foarte încântat de modul în care s-a dovedit acest lucru. Carcasa ar fi putut fi ceva mai bună dacă aș avea instrumentele adecvate pentru prelucrarea lemnului, dar este totuși un decor frumos de perete. De când l-am construit, ne-am distrat cu copiii mei, dar este timpul să găsească o nouă casă.

Voi oferi piesa pe care am construit-o, așa că vă rugăm să consultați videoclipul de pe YouTube pentru a afla cum o puteți câștiga.

Gustă Codul pe YouTube

Creați un videoclip al proiectului

Dacă ți-a plăcut proiectul, atunci te rog să iei în considerare sprijinirea activității mele pe Patreon! Https: //www.patreon.com/taste_the_code

Schema este disponibilă la:

Cod pe GitHub: