JackLit: 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Αυτό το έργο πραγματοποιήθηκε από μαθητές που ανήκουν στη συνεργασία μεταξύ της Fremont Academy Femineers και του μαθήματος Pomona College Electronics 128. Αυτό το έργο προοριζόταν να ενσωματώσει την τεχνολογία hex-ware σε ένα διασκεδαστικό μπουφάν που φωτίζει σε ρυθμό με τη μουσική. Το "JackLit" μας μπορεί να ακούσει μουσική μέσω μικροφώνου και χρησιμοποιεί έναν κωδικό μετασχηματισμού Fast Fourier για να ταξινομήσει τις συχνότητες στη μουσική που μπορούν να ποσοτικοποιηθούν και να χρησιμοποιηθούν για να διακρίνουν συγκεκριμένες ομάδες φωτισμού στο μπουφάν. Με αυτόν τον τρόπο, ομάδες ηλεκτροφωταύγειας, ενσύρματες παράλληλα, φωτίζουν με το ρυθμό οποιουδήποτε τραγουδιού με βάση το εύρος συχνοτήτων που ακούει το μικρόφωνο. Η χρήση αυτού του έργου είναι να προσφέρει ένα διασκεδαστικό μπουφάν που μπορεί να ανάψει στο ρυθμό οποιουδήποτε τραγουδιού. Μπορεί να φορεθεί σε κοινωνικές εκδηλώσεις ή να εφαρμοστεί σε διαφορετικά είδη ένδυσης. Η τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε παπούτσια, παντελόνια, καπέλα κλπ. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία φωτισμού σε παραστάσεις και συναυλίες.

Βήμα 1: Υλικά

Όλα τα υλικά μπορείτε να τα βρείτε στα adafruit.com και amazon.com.

• 10cmX10cm λευκός πίνακας ηλεκτροφωταύγειας (x3)
• 10cmX10cm μπλε πίνακας ηλεκτροφωταύγειας (x4)
• 10cmX10cm aqua electroluminescent panel (x3)
• 20cmX15cm aqua electroluminescent panel (x2)
• 100 cm πράσινη ηλεκτροφωταύγεια ταινία (x3)
• Κόκκινη ηλεκτροφωταύγεια ταινία 100 cm (x4)
• 100 εκ. Μπλε ηλεκτροφωταύγεια ταινία (x2)
• Λευκή ηλεκτροφωταύγεια ταινία 100 cm (x1)
• Μετατροπέας 12 volt (x4)
• Μονάδα ρελέ SainSmart 4 καναλιών (x1)
• Μπαταρία 9 volt (x5)
• Ακροδέκτης 9 volt (x5)
• Πολλά σύρματα
• HexWear

Βήμα 2: Λογισμικό Arduino

Πριν ξεκινήσετε την κατασκευή του JackLit, πρέπει να έχετε τα κατάλληλα εργαλεία προγραμματισμού για να το ελέγξετε. Πρώτον, πρέπει να μεταβείτε στον ιστότοπο Arduino και να κατεβάσετε το Arduino IDE. Μόλις γίνει αυτό, εδώ είναι τα βήματα που πρέπει να ακολουθήσετε για να ρυθμίσετε το πρόγραμμα Hex σας.

1. (Μόνο για Windows, οι χρήστες Mac μπορούν να παραλείψουν αυτό το βήμα) Εγκαταστήστε το πρόγραμμα οδήγησης μεταβαίνοντας στη διεύθυνση https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… Λήψη και εγκατάσταση του προγράμματος οδήγησης (το αρχείο.exe που παρατίθεται στο Βήμα 2 στο πάνω από τη συνδεδεμένη σελίδα RedGerbera).
2. Εγκαταστήστε την απαιτούμενη βιβλιοθήκη για το Hexware. Ανοίξτε το Arduino IDE. Στην ενότητα "Αρχείο" επιλέξτε "Προτιμήσεις". Στο χώρο που παρέχεται για διευθύνσεις διευθύνσεων πρόσθετων πινάκων, επικολλήστε https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/…. Στη συνέχεια, κάντε κλικ στο "OK". Μεταβείτε στην επιλογή Εργαλεία -> Πίνακας: -> Διαχειριστής πίνακα. Από το μενού στην επάνω αριστερή γωνία, επιλέξτε "Συνεισφορά". Αναζητήστε και, στη συνέχεια, κάντε κλικ στους πίνακες Gerbera και κάντε κλικ στην επιλογή Εγκατάσταση. Κλείστε και ανοίξτε ξανά το Arduino IDE. Για να διασφαλίσετε ότι η βιβλιοθήκη έχει εγκατασταθεί σωστά, μεταβείτε στην επιλογή Εργαλεία -> Πίνακας και μεταβείτε στο κάτω μέρος του μενού. Θα πρέπει να δείτε μια ενότητα με τίτλο "Gerbera Boards", κάτω από την οποία θα πρέπει να εμφανίζεται τουλάχιστον το HexWear (αν όχι περισσότεροι πίνακες όπως το mini-HexWear).

Βήμα 3: Διάταξη μετατροπέα

Αυτό το διάγραμμα απεικονίζει το κύκλωμα που συνδέει τις μπαταρίες 9 volt παράλληλα με τους μετατροπείς και μετά με το μπουφάν. Σημειώστε ότι το ζεύγος καλωδίων που βγαίνουν από κάθε μετατροπέα μεταφέρει ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος και είναι σημαντικό τα καλώδια που συνδέονται παράλληλα από τους μετατροπείς να βρίσκονται σε φάση, διαφορετικά το καθαρό κέρδος δεν θα είναι 1.

Βήμα 4: Διάταξη ρελέ

Αυτό είναι το επόμενο συστατικό του κυκλώματος από το Βήμα 3 με την ένδειξη "σε διακόπτες" το οποίο συνδέει το Hex με τους διακόπτες (μονάδα ρελέ).

Βήμα 5: Δημιουργήστε

Συνδέστε τις μπαταρίες 9 βολτ και τους μετατροπείς όπως φαίνεται στο σχήμα 1. Πέντε 9 βολτ πρέπει να είναι παράλληλα και να συνδέονται με τέσσερις μετατροπείς επίσης παράλληλα. Τα καλώδια εξόδου από τους μετατροπείς πρέπει να συνδέονται παράλληλα και σε φάση. Ένα από τα παράλληλα καλώδια εξόδου μετατροπέα θα πρέπει στη συνέχεια να αφεθεί για να συνδεθεί απευθείας με τους ηλεκτροφωταύγειους πίνακες στο μπουφάν. Το άλλο θα συνδεθεί στη μονάδα ρελέ. Σημειώστε ότι ποια πηγαίνει όπου είναι αυθαίρετη επειδή έχουμε να κάνουμε με κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος. Όπως απεικονίζεται στο βήμα 4, θα πρέπει να χωρίσετε τα παράλληλα καλώδια σε τρία, το καθένα να συνδέεται με έναν από τους τέσσερις διακόπτες. Ένας διακόπτης θα μείνει αχρησιμοποίητος. Δείτε τις οδηγίες στο adafruit.com ή στο amazon.com για να μάθετε πού πρέπει να συνδέονται τα καλώδια σας με τους διακόπτες. Ένα άλλο καλώδιο πρέπει να συνδεθεί σε κάθε διακόπτη που θα παραμείνει στην άκρη για να συνδεθεί με τους ηλεκτροφωταύγειους πίνακες στο μπουφάν. Βεβαιωθείτε ότι έχετε συνδέσει σωστά τη μονάδα ρελέ στο εξάγωνο, όπως φαίνεται στο βήμα 4 και παραπάνω.

Προχωρώντας στο κύκλωμα ενσωματωμένο στο μπουφάν. Έχουμε τώρα ένα σύνολο τριών καλωδίων που συνδέεται με τους μετατροπείς και ένα άλλο σύνολο τριών καλωδίων που συνδέεται με τους διακόπτες. Βρίσκονται σε σετ τριών επειδή έχουμε 3 παράλληλα κυκλώματα ηλεκτροφωταύγειας επιτροπής στο μπουφάν. Τα ηλεκτροφωταύγεια πάνελ μπορούν να κολληθούν θερμά πάνω στο μπουφάν και να τρυπηθούν στο ύφασμα για να περάσουν τα καλώδια έτσι ώστε να μην φαίνονται στο εξωτερικό. Το επόμενο βήμα είναι το πιο απλό αλλά πιο κουραστικό εξαιτίας όλων των ηλεκτροφωταύγειων πάνελ. Επιλέξτε ποιοι πίνακες θέλετε να φωτίζονται ταυτόχρονα. Μπορείτε να εκχωρήσετε τρεις ομάδες πινάκων και κάθε μία θα πρέπει να συνδεθεί παράλληλα. Θα πρέπει να υπάρχουν θετικά καλώδια εισόδου παράλληλα και αρνητικά καλώδια εισόδου παράλληλα, αν και το θετικό και αρνητικό είναι αυθαίρετο επειδή είναι κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος. Συνδέστε ένα από τα τρία καλώδια που προέρχονται από τους μετατροπείς σε κάθε μία από τις τρεις ομάδες ηλεκτροφωταύγειας παράλληλου φωτισμού. Στη συνέχεια, συνδέστε ένα από τα τρία καλώδια που προέρχονται από τους διακόπτες σε κάθε μία από τις τρεις ομάδες ηλεκτροφωταύγειας παράλληλου φωτισμού. Φροντίστε να καλύψετε τα εκτεθειμένα καλώδια καθώς θα σας προκαλέσουν ελαφρύ σοκ.

Βήμα 6: Κωδικοποίηση

Ο κωδικός μας χρησιμοποιεί τη βιβλιοθήκη Arduino Fast Fourier Transform (fft) για να διασπάσει τον θόρυβο στις συχνότητες που ακούει το Hex. Τα πραγματικά μαθηματικά πίσω από το Fourier Transforms είναι κάπως περίπλοκα, αλλά η ίδια η διαδικασία δεν είναι πολύ περίπλοκη. Πρώτον, το Hex ακούει θόρυβο, ο οποίος είναι στην πραγματικότητα ένας συνδυασμός πολλών διαφορετικών συχνοτήτων. Το Hex μπορεί να ακούσει μόνο για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα προτού πρέπει να καθαρίσει όλα τα δεδομένα και ξανά, οπότε για να ακούσει έναν θόρυβο, η συχνότητα του θορύβου πρέπει να είναι το πολύ το ήμισυ του χρόνου που ακούει ο Hex το Hex πρέπει να μπορεί να το ακούσει δύο φορές για να ξέρει ότι είναι η δική του συχνότητα. Αν γράφαμε έναν καθαρό τόνο ως συνάρτηση πλάτους έναντι χρόνου, θα βλέπαμε ένα ημιτονοειδές κύμα. Δεδομένου ότι στην πραγματικότητα οι καθαροί τόνοι δεν είναι συνηθισμένοι, αυτό που βλέπουμε είναι μια αρκετά μπερδεμένη και ακανόνιστη ακατάστατη γραμμή. Ωστόσο, μπορούμε να το προσεγγίσουμε με ένα σύνολο πολλών διαφορετικών συχνοτήτων καθαρού τόνου σε αρκετά υψηλό βαθμό ακρίβειας. Αυτό κάνει η βιβλιοθήκη fft: παίρνει έναν θόρυβο και τον διασπά σε διαφορετικές συχνότητες που ακούει. Σε αυτή τη διαδικασία, ορισμένες συχνότητες που χρησιμοποιεί η βιβλιοθήκη fft για να προσεγγίσει τον πραγματικό θόρυβο έχουν μεγαλύτερα πλάτη από άλλες. δηλαδή μερικά είναι πιο δυνατά από άλλα. Έτσι, κάθε συχνότητα που μπορεί να ακούσει ο Hex έχει επίσης ένα αντίστοιχο πλάτος ή όγκο.

Ο κωδικός μας κάνει ένα fft για να πάρει μια λίστα με τα πλάτη όλων των συχνοτήτων στην περιοχή που μπορεί να ακούσει ο Hex. Περιλαμβάνει κώδικα που εκτυπώνει ταυτόχρονα μια λίστα συχνοτήτων και πλάτους, και τα γράφει επίσης, έτσι ώστε ο χρήστης να μπορεί να επαληθεύσει ότι το Hex ακούει πράγματι κάτι και ότι φαίνεται να αντιστοιχεί σε αλλαγές στο επίπεδο έντασης ό, τι κι αν είναι το Hex ακρόαση. Από εκεί, δεδομένου ότι το έργο μας έχει 3 διακόπτες, χωρίσαμε τα εύρη συχνοτήτων στα τρίτα: χαμηλά, μεσαία και υψηλά και κάναμε κάθε ομάδα να αντιστοιχεί σε έναν διακόπτη. Το Hex περνάει από τις συχνότητες που άκουσε και αν κάτι στη χαμηλή/μεσαία/υψηλή ομάδα είναι πάνω από μια ορισμένη ένταση, τότε ο διακόπτης που αντιστοιχεί στην ομάδα στην οποία ανήκει η συχνότητα ανοίγει και το όλο πράγμα σταματά για να αφήσει το φως να παραμείνει επί. Αυτό συνεχίζεται μέχρι να ελεγχθούν όλες οι συχνότητες και, στη συνέχεια, το Hex ακούει ξανά και η όλη διαδικασία επαναλαμβάνεται. Δεδομένου ότι είχαμε 3 διακόπτες, έτσι χωρίσαμε τις συχνότητες, αλλά αυτό μπορεί εύκολα να κλιμακωθεί σε οποιονδήποτε αριθμό διακοπτών.

Σημείωση για μερικές από τις παραξενιές του κώδικα. Ο λόγος που όταν επαναλαμβάνουμε τις συχνότητες που ξεκινούν από τη 10η είναι επειδή σε μια συχνότητα 0, το πλάτος είναι εξαιρετικά υψηλό ανεξάρτητα από το επίπεδο θορύβου λόγω μιας μετατόπισης DC, οπότε ξεκινάμε μετά από αυτό το χτύπημα.

Δείτε το συνημμένο αρχείο για τον πραγματικό κωδικό που χρησιμοποιήσαμε. Μη διστάσετε να παίξετε με αυτό για να το κάνετε περισσότερο ή λιγότερο ευαίσθητο ή προσθέστε περισσότερες ομάδες φωτισμού αν θέλετε! Καλα να περνατε!