Φορητά φώτα πάρτι: 12 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Έργα Tinkercad »

Μπορείτε να φέρετε φως σε ένα πάρτι και να το κάνετε πιο διασκεδαστικό;

Αυτή ήταν η ερώτηση. Και η απάντηση είναι ΝΑΙ (φυσικά).

Αυτό το διδακτικό είναι για τη δημιουργία μιας φορητής συσκευής που ακούει μουσική και δημιουργεί οπτικοποίηση μουσικής από ομόκεντρους δακτυλίους LED Neopixel.

Έγινε μια προσπάθεια να γίνει η συσκευή να "χορέψει", δηλαδή να μετακινηθεί στο ρυθμό της μουσικής, αλλά η ανίχνευση του ρυθμού αποδείχθηκε ότι ήταν μια πιο περίπλοκη εργασία από ό, τι ακούγεται (δεν προορίζεται για λογοπαίγνιο), οπότε ο "χορός" είναι λίγο άβολος, αλλά είναι ακόμα εκεί.

Η συσκευή είναι ενεργοποιημένη με Bluetooth και θα ανταποκρίνεται σε εντολές κειμένου. Δεν είχα το χρόνο να γράψω μια εφαρμογή για τον έλεγχο του Party Lights (είτε Android είτε iOS). Εάν είστε έτοιμοι για εργασία - ενημερώστε με !!!

Αν σας αρέσει αυτό το διδακτικό, ψηφίστε το στο διαγωνισμό Make It Glow!

Προμήθειες

Για να φτιάξετε Party Lights θα χρειαστείτε:

• STM32F103RCBT6 Leaflabs Leaf Maple Mini USB ARM Cortex -M3 Module για Arduino (σύνδεσμος εδώ) - ο εγκέφαλος της συσκευής. Αυτές οι σχετικά φθηνές συσκευές είναι τόσο ισχυρές, δεν είναι σαφές γιατί θα επιστρέφατε ποτέ σε ένα Arduino.
• MSGEQ7 Band Graphic Equalizer IC DIP-8 MSGEQ7 (σύνδεσμος εδώ)
• HC-05 ή HC-06 μονάδα Bluetooth (σύνδεσμος εδώ)
• Μικρόφωνο Adafruit MAX9814 (σύνδεσμος εδώ)
• Ένας τυπικός σερβοκινητήρας (σύνδεσμος εδώ) θέλετε η συσκευή σας να "χορεύει"
• CJMCU 61 Bit WS2812 5050 RGB LED Driver Development Board (σύνδεσμος εδώ)
• TTP223 Touch Key Module Capacitive Settable Self-Lock/No-Lock Switch Board (σύνδεσμος εδώ)
• Ultra Compact 5000-mah Dual USB Outputs Super Slim Power Bank (σύνδεσμος εδώ)
• Αντιστάσεις, πυκνωτές, σύρματα, κόλλα, βίδες, σανίδες πρωτοτύπων κλπ.

Βήμα 1: Η ιδέα

Η ιδέα είναι να έχουμε μια φορητή συσκευή που θα μπορούσε να τοποθετηθεί κοντά σε μια πηγή μουσικής και που θα δημιουργούσε πολύχρωμες οπτικοποιήσεις μουσικής. Θα πρέπει να μπορείτε να ελέγχετε τη συμπεριφορά της συσκευής μέσω κουμπιών (αφής) και Bluetooth.

Προς το παρόν, τα Party Lights έχουν υλοποιήσει 7 οπτικοποιήσεις (ενημερώστε με αν έχετε περισσότερες ιδέες!):

1. Ομόκεντροι πολύχρωμοι κύκλοι
2. Σταυρός της Μάλτας
3. Παλμικά φώτα
4. Τζάκι (το προσωπικό μου αγαπημένο)
5. Φώτα πορείας
6. Ελαφριά δέντρα
7. Πλάγια τμήματα

Από προεπιλογή, η συσκευή θα κάνει κύκλους στις οπτικοποιήσεις κάθε λεπτό. Ωστόσο, ένας χρήστης μπορεί να επιλέξει να παραμείνει με μία οπτικοποίηση ή/και να τον περάσει χειροκίνητα.

Οι οπτικοποιήσεις που περιστρέφουν την παλέτα χρωμάτων τους θα μπορούσαν επίσης να "παγώσουν" εάν ο χρήστης αρέσει ένας συγκεκριμένος συνδυασμός χρωμάτων.

Και ως μερικά ακόμη χειριστήρια, ο χρήστης μπορεί να αλλάξει την ευαισθησία του μικροφώνου και να ενεργοποιήσει/απενεργοποιήσει τη λειτουργία "χορού" σερβοκινητήρα.

Βήμα 2: Σχηματική και ηχητική επεξεργασία

Ένα παγωμένο σχηματικό αρχείο περιλαμβάνεται στο πακέτο στο Github στον υποφάκελο "αρχεία".

Βασικά, ένα τσιπ MSEQ7 κάνει την επεξεργασία ήχου, χωρίζοντας ένα ηχητικό σήμα σε 7 ζώνες: 63Hz, 160Hz, 400Hz, 1kHz, 2.5kHz, 6.25kHz και 16kHz

Ο μικροελεγκτής χρησιμοποιεί αυτές τις 7 ζώνες για να δημιουργήσει διάφορες απεικονίσεις, βασικά χαρτογραφώντας αντίστοιχα πλάτη ζώνης σε ένταση φωτός LED και συνδυασμούς χρωμάτων.

Η πηγή ήχου είναι ένα μικρόφωνο με 3 επίπεδα ελέγχου κέρδους. Μπορείτε να μετακινηθείτε στις ρυθμίσεις κέρδους χρησιμοποιώντας ένα από τα κουμπιά, ανάλογα με το πόσο μακριά/δυνατά είναι η πηγή ήχου.

Ο μικροελεγκτής επιχειρεί επίσης να εκτελέσει ανίχνευση "beat" στη ζώνη "μπάσων" 63Hz. Εξακολουθώ να εργάζομαι σε έναν αξιόπιστο τρόπο για τον εντοπισμό και τη διατήρηση της ευθυγράμμισης του ρυθμού.

Η χρήση κουμπιών "αφής" ήταν ένα πείραμα. Νομίζω ότι λειτουργούν αρκετά καλά, ωστόσο, η έλλειψη σχολίων από τον Τύπο μπερδεύει κάπως.

Βήμα 3: Τροχός LED

Ο πυρήνας της απεικόνισης είναι ένας τροχός LED 61.

Λάβετε υπόψη ότι το μέρος έρχεται ως μεμονωμένα δαχτυλίδια τα οποία θα πρέπει να συνδυάσετε. Χρησιμοποίησα μάλλον καλώδια χαλκού για γραμμές ρεύματος (τα οποία επίσης συγκρατούν όμορφα τους δακτυλίους) και λεπτά καλώδια σήματος.

Τα LED είναι αριθμημένα από 0 έως 60 ξεκινώντας από το κάτω εξωτερικό LED και πηγαίνοντας δεξιόστροφα προς τα μέσα. Η κεντρική λυχνία LED είναι ο αριθμός 60.

Κάθε απεικόνιση βασίζεται σε δισδιάστατες συστοιχίες δεδομένων, οι οποίες χαρτογραφούν κάθε LED σε μια συγκεκριμένη θέση για το τμήμα απεικόνισης στόχου.

Για παράδειγμα, για ομόκεντρους κύκλους, υπάρχουν 5 τμήματα:

• Εξωτερικός κύκλος, LED 0 - 23, μήκος 24 LED
• Δεύτερος εξωτερικός κύκλος, LED 24 - 39, μήκος 16 LED
• Τρίτος κύκλος (κέντρο), LED 40 - 51, μήκος 12 LED
• Δεύτερος εσωτερικός κύκλος, LED 52 - 59, μήκος 8 LED
• Μέσα LED, LED 60, 1 LED μήκος

Η απεικόνιση χαρτογραφεί 5 από τα 7 κανάλια ήχου και ανάβει σταδιακά τις λυχνίες LED ανάλογα με τη θέση τους στην κυκλική ζώνη ανάλογη με το επίπεδο ήχου στη ζώνη.

Άλλες απεικονίσεις χρησιμοποιούν διαφορετικές δομές και μορφές δεδομένων, αλλά η ιδέα είναι πάντα να έχουμε οπτικοποιήσεις που οδηγούνται από τους πίνακες δεδομένων, όχι τόσο από τον κώδικα. Με αυτόν τον τρόπο οι απεικονίσεις θα μπορούσαν να προσαρμοστούν σε διαφορετικά σχήματα (περισσότερα ή λιγότερα LED, περισσότερες ζώνες EQ) χωρίς να αλλάξετε τον κώδικα, μόνο τις τιμές στις συστοιχίες δεδομένων.

Για παράδειγμα, έτσι μοιάζει η δομή δεδομένων για την απεικόνιση 1 στο σκίτσο:

// Οπτικοποίηση 1 & 3 - πλήρεις 5 κύκλοιconst byte TOTAL_LAYERS1 = 5; const byte LAYERS1 [TOTAL_LAYERS1] [25] = {// 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 {24, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23}, {16, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39}, {12, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51}, {8, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59}, {1, 60}};

Βήμα 4: Οπτικοποιήσεις

Μέχρι στιγμής υπάρχουν 7 οπτικοποιήσεις και ένα animation εκκίνησης:

Κινούμενα σχέδια εκκίνησης

Όταν η συσκευή είναι ενεργοποιημένη, εμφανίζεται μια μίμηση πυροτεχνημάτων. Αυτό υποτίθεται ότι ήταν μια σειρά δοκιμών LED και Servo, αλλά αργότερα εξελίχθηκε σε μια κινούμενη έκδοση μιας τέτοιας δοκιμής

Ομόκεντροι πολύχρωμοι κύκλοι

Τα φώτα περιστρέφονται γύρω από την οθόνη σε ομόκεντρους κύκλους ανάλογους με το πλάτος της αντίστοιχης ζώνης eq. Τυχαία εναλλαγή μεταξύ ρολογιού και αντίθετου ρολογιού και περιστροφή αργά των χρωμάτων πάνω στον χρωματικό τροχό 256

Σταυρός της Μάλτας

Η μία ζώνη είναι η κεντρική λυχνία LED. Μια άλλη ζώνη είναι οι κάθετες και οριζόντιες γραμμές των LED και τα υπόλοιπα τμήματα που αντιπροσωπεύουν το καθένα μια ζώνη EQ. Όλα τα τμήματα περιστρέφονται χρώματα σε μετατόπιση 128 για να παραμείνουν σε αντίθεση.

Παλμικά φώτα

Κάθε κύκλος ανάβει από κοινού όλα τα LED για μια ειδική ζώνη εξίσωσης, ενώ περιστρέφεται αργά τα χρώματα με μια μικρή μετατόπιση. Οι ζώνες EQ μετατοπίζονται προοδευτικά από τον έναν κύκλο στον επόμενο δημιουργώντας εξωτερική εξέλιξη.

Τζάκι

Οι λωρίδες είναι ημικύκλιοι που φωτίζονται από κάτω προς τα πάνω ξεκινώντας με έντονο κόκκινο και προσθέτοντας κίτρινο στην πορεία προσομοιώνοντας μια αναμμένη φωτιά σε ένα τζάκι. Περιστασιακή φωτεινή λευκή "σπίθα" αναδύεται τυχαία. Δεν υπάρχει περιστροφή χρώματος

Φώτα πορείας

Κάθε ομόκεντρος κύκλος είναι μια ξεχωριστή ζώνη EQ. Τα κορυφαία LED είναι αυτά στην κάθετη γραμμή κάτω από το κεντρικό LED. Μόλις ανάψει το LED ανάλογο με το πλάτος της ζώνης, αρχίζει να "τρέχει" γύρω από τον αντίστοιχο κύκλο μειώνοντας αργά την ένταση. Υποστηρίζονται και οι περιστροφές δεξιόστροφα και αριστερόστροφα, αλλάζοντας τυχαία.

Ελαφριά δέντρα

Τα τμήματα φωτίζονται σε ευθεία γραμμή από κάτω LED και μετά πλάγια σε ομόκεντρους ημικύκλιους που μιμούνται φοίνικες. Περιστροφή χρώματος.

Πλάγια τμήματα

Αυτή είναι μια έκδοση του προηγούμενου σταυρού της Μάλτας με μόνο 2 διαγώνια τμήματα που χρησιμοποιήθηκαν. Υποτίθεται ότι μοιάζει με το εικονίδιο για ηχητικά κύματα.

Βήμα 5: Αγγίξτε στοιχεία ελέγχου κουμπιών

Υπάρχουν 4 κουμπιά ευαίσθητα στην αφή:

1. Κάντε κύκλο στις οπτικοποιήσεις και συνεχίστε την τρέχουσα έως ότου επιλεγεί μια άλλη (από προεπιλεγμένο κύκλο οπτικοποίησης κάθε 30 δευτερόλεπτα)
2. Το τρέχον σχέδιο χρωμάτων "Freeze" / "unfreeze" - αν σας αρέσει ένας συγκεκριμένος συνδυασμός χρωμάτων μπορείτε να το παγώσετε - η περιστροφή του χρώματος απενεργοποιείται και η απεικόνιση θα συνεχιστεί μόνο με αυτήν την παλέτα χρωμάτων
3. Ρυθμίστε την ευαισθησία του μικροφώνου
4. Ενεργοποιήστε / απενεργοποιήστε τη "λειτουργία χορού"

Σε λειτουργία χορού, η συσκευή θα προσπαθήσει να ανιχνεύσει το «χτύπημα» της μουσικής που παίζει αυτήν τη στιγμή και να γυρίσει το κεφάλι σύμφωνα με το ρυθμό. Μέχρι στιγμής ο "χορός" είναι μάλλον άβολος παρά όμορφος, για να είμαι ειλικρινής.

Βήμα 6: Beat Detection και Servo "χορεύουν"

Η συσκευή προσπαθεί συνεχώς να ανιχνεύει το «χτύπημα» της τρέχουσας μελωδίας ως απόσταση μεταξύ διαδοχικών κορυφών της ζώνης 63Hz. Μόλις εντοπιστεί (και μόνο εάν η λειτουργία χορού είναι ενεργοποιημένη), η συσκευή θα ενεργοποιήσει τον σερβοκινητήρα της για να στρίψει τυχαία αριστερά ή δεξιά σύμφωνα με τον ρυθμό.

Οποιεσδήποτε φωτεινές ιδέες για το πώς να το κάνετε αυτό πιο αξιόπιστο είναι ευπρόσδεκτες!

Το σκίτσο 'Music_Test_LED' εξάγει 7 μπάντες EQ με τρόπο κατάλληλο για σχεδίαση χρησιμοποιώντας το Arduino IDE.

Βήμα 7: Τρισδιάστατα σχήματα

Ολόκληρο το συγκρότημα Party Lights σχεδιάστηκε από την αρχή χρησιμοποιώντας το Autodesk TinkerCAD.

Ο αρχικός σχεδιασμός βρίσκεται εδώ. Ο φάκελος "αρχεία/3D" στο github.com περιέχει τα μοντέλα STL.

Αυτός ο σχεδιασμός απεικονίζει πώς φαίνεται η συσκευή συναρμολογημένη.

Όλα τα εξαρτήματα εκτυπώθηκαν και στη συνέχεια συναρμολογήθηκαν/κολλήθηκαν μεταξύ τους.

Ο "θόλος" φιλοξενεί τον μικροελεγκτή, την πλακέτα Bluetooth και ένα μικρόφωνο. Ο μικροελεγκτής τοποθετείται σε σανίδα 40mm x 60 mm και υποστηρίζεται από καθορισμένες ράγες.

Το σερβο βρίσκεται στο "πόδι" του θόλου, ενώ τα κουμπιά βρίσκονται στη βάση.

Η θήκη μπαταριών εκτυπώνεται ειδικά για τον τύπο της μπαταρίας που αναφέρεται στην ενότητα Αναλώσιμα. Εάν επιλέξετε να χρησιμοποιήσετε διαφορετική μπαταρία, το διαμέρισμα θα πρέπει να επανασχεδιαστεί ανάλογα.

Βήμα 8: Τροφοδοσία

Μια εξαιρετικά συμπαγής διπλή έξοδος USB 5000 mah Super Slim Power Bank φαίνεται να παρέχει αρκετή ισχύ για ώρες λειτουργίας.

Ο χώρος της μπαταρίας έχει σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε να αποσπάται από την υπόλοιπη συσκευή και θα μπορούσε να αντικατασταθεί με αυτόν που έχει σχεδιαστεί για διαφορετικό τύπο μπαταρίας.

Το βύσμα USB τοποθετήθηκε και κολλήθηκε εν θερμώ στη θέση του για να συνδέσει την μπαταρία καθώς ολισθαίνει.

Βήμα 9: Έλεγχος Bluetooth

Προστίθεται μια μονάδα HC-05 για να παρέχει έναν τρόπο ασύρματου ελέγχου της συσκευής.

Όταν είναι ενεργοποιημένη, η συσκευή δημιουργεί μια σύνδεση Bluetooth που ονομάζεται "LEDDANCE", με την οποία μπορείτε να συνδέσετε το τηλέφωνό σας.

Στην ιδανική περίπτωση, θα πρέπει να υπάρχει μια εφαρμογή που να επιτρέπει τον έλεγχο του PartyLights (επιλογή παλέτας χρωμάτων, προσομοίωση πιέσεων κουμπιών κ.λπ.). Ωστόσο, δεν έχω γράψει ακόμα.

Εάν ενδιαφέρεστε να βοηθήσετε στη σύνταξη μιας εφαρμογής Android ή iOS για φώτα πάρτι, ενημερώστε με!

Για να ελέγξετε τη συσκευή, μπορείτε αυτήν τη στιγμή να χρησιμοποιήσετε την εφαρμογή τερματικού Bluetooth και να στείλετε τις ακόλουθες εντολές:

• LEDDBUTT - όπου το '1', '2', '3' ή '4' προσομοιώνει το πάτημα ενός αντίστοιχου κουμπιού. Π.χ.: LEDDBUTT1
• LEDDCOLRc - όπου c είναι ένας αριθμός από 0 έως 255 - θέση του επιθυμητού χρώματος σε έναν τροχό χρωμάτων. Η συσκευή θα αλλάξει στο καθορισμένο χρώμα LED.

• LEDDSTAT - επιστρέφει έναν αριθμό 3 χαρακτήρων που αποτελείται από "0" και "1" μόνο:

  • πρώτη θέση: '0' - τα χρώματα δεν περιστρέφονται, '1' - τα χρώματα περιστρέφονται
  • δεύτερη θέση: «0» - η λειτουργία χορού είναι απενεργοποιημένη, «1» - η λειτουργία χορού είναι ενεργοποιημένη
  • τρίτη θέση: «0» - το μικρόφωνο είναι σε φυσιολογικό κέρδος, «1» - το μικρόφωνο έχει υψηλό κέρδος

Βήμα 10: Ελέγξτε την εφαρμογή με βάση το Blynk

Το Blynk (blynk.io) είναι μια υγειονομική πλατφόρμα IoT. Χρησιμοποίησα το Blynk στο IoT Automatic Plant Irrigation System μου και ήταν εντυπωσιακό με την ευκολία και τη στιβαρότητα της πλατφόρμας.

Το Blynk υποστηρίζει τη σύνδεση με συσκευές άκρης μέσω Bluetooth - ακριβώς αυτό που χρειαζόμαστε για το PartyLights.

Εάν δεν το έχετε κάνει ήδη, κατεβάστε την εφαρμογή Blynk, εγγραφείτε και δημιουργήστε ξανά την εφαρμογή Blynk PartyLights χρησιμοποιώντας τα στιγμιότυπα οθόνης που επισυνάπτονται σε αυτό το βήμα. Βεβαιωθείτε ότι οι αντιστοιχίσεις εικονικών καρφιτσών είναι οι ίδιες όπως στα στιγμιότυπα οθόνης, διαφορετικά, τα κουμπιά στην εφαρμογή δεν θα λειτουργήσουν όπως προβλέπεται.

Το αρχείο "blynk_settings.h" περιέχει το προσωπικό μου UID Blynk. Όταν δημιουργείτε το έργο σας, θα εκχωρηθεί ένα νέο για εσάς που θα χρησιμοποιήσετε.

Ανεβάστε το σκίτσο του PartyLightsBlynk.ino, ενεργοποιήστε την εφαρμογή. Συνδυάστε με συσκευή Bluetooth και απολαύστε το πάρτι.

Βήμα 11: Σκίτσα και βιβλιοθήκες

Το κύριο σκίτσο και τα υποστηρικτικά αρχεία βρίσκονται στο Github.com εδώ.

Στο σκίτσο του Party Lights χρησιμοποιήθηκαν οι ακόλουθες βιβλιοθήκες:

• TaskScheduler - συνεργατική πολλαπλή εργασία - εδώ (αναπτύχθηκε από εμένα)
• AverageFilter - πρότυπο μέσο φίλτρο - εδώ (αναπτύχθηκε από εμένα)
• Το Servo - Servo control - είναι μια τυπική βιβλιοθήκη Arduino
• WS2812B -NEOPixel control - έρχεται ως μέρος του πακέτου STM32

Αυτή η σελίδα Wiki εξηγεί πώς να χρησιμοποιείτε πίνακες STM32 με το Arduino IDE.

Βήμα 12: Μελλοντικές βελτιώσεις

Μερικά πράγματα θα μπορούσαν να βελτιωθούν σε αυτόν τον σχεδιασμό, τα οποία μπορεί να λάβετε υπόψη εάν ξεκινήσετε αυτό το έργο:

• Χρησιμοποιήστε το ESP32 αντί για τον πίνακα Maple Mini. Το ESP32 διαθέτει 2 CPU, Bluetooth και WiFi στοίβες και μπορεί να λειτουργήσει στα 60MHz, 120MHz και ακόμη και 240MHz.
• Μικρότερος σχεδιασμός - η συσκευή που προκύπτει είναι μεγάλη. Θα μπορούσε να είναι πιο συμπαγές (ειδικά αν εγκαταλείψετε την ιδέα χορού και το σχετικό σερβο)
• Η ανίχνευση παλμών θα μπορούσε να βελτιωθεί απείρως. Αυτό που έρχεται φυσικά σε εμάς τους ανθρώπους, φαίνεται να είναι ένα δύσκολο έργο για έναν υπολογιστή
• Θα μπορούσαν να επινοηθούν και να εφαρμοστούν πολύ περισσότερες οπτικοποιήσεις.
• Και, φυσικά, θα μπορούσε να γραφτεί μια εφαρμογή για τον ασύρματο έλεγχο της συσκευής με ένα δροσερό περιβάλλον χρήστη.