Arduino Based Light Show: 7 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Έφτιαξα μια παράσταση ελεγχόμενου φωτισμού Arduino ως συμμετοχή μου στο Makers Rock, Album Art Collab. Μπορείτε να μάθετε περισσότερα για αυτό στον ακόλουθο σύνδεσμο: Makers Rock. Το εξώφυλλο που επιλέγω είναι από το άλμπουμ Judas Priest - Painkiller.

Ολόκληρο το κομμάτι είναι μια φωτεινή παράσταση που περικλείεται σε ένα ξύλινο πλαίσιο και το έργο τέχνης του άλμπουμ τοποθετείται από πάνω, έτσι ώστε το φως να διαπερνά.

Βήμα 1: Προετοιμάστε το ξύλινο πλαίσιο

Μπορείτε να φτιάξετε το πλαίσιο ή το περίβλημα με όποιον τρόπο θέλετε. Επιλέγω ξύλο καθώς είναι εύκολο να δουλέψω χρησιμοποιώντας μόνο βασικά εργαλεία.

Έφτιαξα το πλαίσιο από μερικές σανίδες παλετών που έχω σώσει. Σημείωσα 4 κομμάτια από τα καθαρά μέρη των σανίδων που είχαν μήκος 30 εκατοστά, φροντίζοντας να σημειώσω 45 μοίρες για τους αρμούς.

Έκανα όλη την κοπή χρησιμοποιώντας το πριόνι μου και λειτούργησε εντάξει. Εάν έχετε πρόσβαση σε ένα πριόνι ή ένα επιτραπέζιο πριόνι, μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε και να έχετε πολύ καλύτερα αποτελέσματα. Οι ενώσεις δεν ήταν τέλειες, αλλά με το τριβείο ζωνών μπόρεσα να ταιριάξω όμορφα τα κομμάτια.

Κατά τη δοκιμαστική εφαρμογή κατάλαβα ότι είναι πολύ φαρδιά και ότι θα πάρουν πολύ χώρο στο εσωτερικό του περιβλήματος, έτσι αποφάσισα να τα κόψω σε 2 εκατοστά πλάτος. Και πάλι χρησιμοποίησα το πριόνι μου φροντίζοντας να μην κόψω μέσα στη γραμμή.

Οι ενώσεις μιτρών δεν είχαν μεγάλη υποστήριξη από μόνες τους, έτσι έκοψα μικρά κομμάτια τριγώνου για να κολλήσω στις γωνίες ως επιπλέον στήριξη. Είμαι βέβαιος ότι υπάρχουν τόνοι καλύτερων επιλογών για να κάνω εδώ, αλλά αυτή ήταν η καλύτερη ιδέα που είχα αυτή τη στιγμή.

Ένωσα τα μίτρα με κόλλα ξύλου στη μέση των συνδέσμων και κόλλα CA στα άκρα για να λειτουργήσει ως σφιγκτήρας και να το κρατήσω στη θέση του ενώ η κόλλα ξύλου σκληραίνει. Τα μικρά τρίγωνα στήριξης κολλήθηκαν στη θέση τους χρησιμοποιώντας μόνο κόλλα CA για να γίνει πιο γρήγορη η διαδικασία.

Βήμα 2: Πρωτότυπο το κύκλωμα

Τα ηλεκτρονικά για το φως δείχνουν στο εσωτερικό, αποτελούνται από μια πλακέτα Arduino Uno με μικρόφωνο από σπασμένα ακουστικά που ακούνε τους ήχους στο δωμάτιο και στη συνέχεια αντανακλά τη συνολική ένταση του ήχου φωτίζοντας ένα από τα 5 κομμάτια λωρίδας led στο εσωτερικό.

Το κύκλωμα αποτελείται από δύο ανεξάρτητα μέρη. Το πρώτο μέρος είναι το μικρόφωνο με τον ενιαίο ενισχυτή τρανζίστορ, ενώ το δεύτερο μέρος είναι τα προγράμματα οδήγησης για τις λωρίδες LED. Τα χρειαζόμαστε αφού το Arduino και ο ενισχυτής μικροφώνου λειτουργούν σε 5V ενώ η λωρίδα LED λειτουργεί στα 12V.

Το μικρόφωνο συνδέεται στην έξοδο 5V στο Arduino μέσω αντίστασης 10k και μέσω πυκνωτή στη βάση του τρανζίστορ. Το τρανζίστορ στη συνέχεια ενισχύει το σήμα με μέσο επίπεδο 2,5V, ώστε να μπορούμε να το πάρουμε στην αναλογική είσοδο A0 στο Arduino.

Για να ενεργοποιήσετε τα 12V για τα LED, η βάση των τρανζίστορ συνδέεται με μια ψηφιακή έξοδο μέσω αντίστασης 10k και το ίδιο κύκλωμα επαναλαμβάνεται 5 φορές. Ενεργοποιώ μόνο 3 LED σε καθένα από τα τμήματα, ώστε να μπορώ να ξεφύγω χρησιμοποιώντας τα τρανζίστορ. Εάν θέλετε να τροποποιήσετε το έργο για να χρησιμοποιήσετε μεγαλύτερες λωρίδες από ό, τι θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε ορισμένα MOSFET.

Αν και μπορεί να φαίνεται ως ένα περίπλοκο κύκλωμα, είναι πραγματικά ένα πολύ απλό. Τα έχω δοκιμάσει όλα σε ένα breadboard και αφού βεβαιώθηκα ότι λειτουργεί όπως αναμενόταν, έχτισα μια ασπίδα που θα τοποθετηθεί απευθείας στο Arduino Uno.

Το σχηματικό είναι διαθέσιμο στη διεύθυνση:

Βήμα 3: Κατασκευάστε την ασπίδα Arduino

Μόλις ήμουν ευχαριστημένος με το κύκλωμα, έφτιαξα μια ασπίδα για το Arduino σε μια σανίδα. Μπορείτε να δείτε την πλήρη διαδικασία κατασκευής στο συνημμένο βίντεο για το έργο.

Βήμα 4: Προγραμματίστε το Arduino

Το κύριο αστέρι του έργου είναι ο κώδικας που έχει προγραμματιστεί στο Arduino. Αυτό είναι που σηκώνει τη βαριά ανάλυση της στάθμης του ήχου από το μικρόφωνο και τη μετατροπή τους σε ορατό φως που ακολουθεί τη μουσική. Μπορείτε να κατεβάσετε ολόκληρο τον κώδικα από τη σελίδα μου στο GitHub και μπορείτε να βρείτε τον σύνδεσμο προς αυτόν στην περιγραφή του βίντεο μαζί με το σχηματικό σχήμα για τα ηλεκτρονικά.

Με λίγα λόγια, ο κώδικας έχει 3 κύρια μέρη: ανάκτηση δείγματος μουσικής για ανάλυση, προσδιορισμό των επιπέδων ήχου και στη συνέχεια έλεγχος της εξόδου στα LED με βάση την υπολογισμένη τιμή. Ξέρω ότι αυτό μπορεί να ακούγεται σαν πυραυλική επιστήμη για κάποιους, αλλά είναι πολύ εύκολο μόλις καταλάβετε τα πράγματα.

Το σκίτσο στην αρχή ορίζει όλες τις μεταβλητές και τις σταθερές που θα χρησιμοποιήσουμε. Φρόντισα να δώσω μια εξήγηση σε καθένα από αυτά για να το καταλάβετε πιο εύκολα. Στη συνέχεια, έχουμε τη λειτουργία ρύθμισης που ξεκινά τη σειριακή επικοινωνία για σκοπούς εντοπισμού σφαλμάτων, αδειάζει και αρχικοποιεί τη συστοιχία που θα χρησιμοποιήσουμε για την ανίχνευση όγκου κορυφής σε μέγιστο και καθορίζει τις εξόδους για τα LED.

Στο τμήμα βρόχου του κώδικα, ξεκινάμε πρώτα τη δειγματοληψία του ήχου, ώστε να μπορούμε να ανιχνεύσουμε την ένταση κορυφής σε κορυφή. Σε ένα κανονικό ηχητικό κύμα, η απουσία θορύβου είναι ένα επίπεδο στο μέσο της ελάχιστης και μέγιστης τάσης που μπορεί να παράγει ο ενισχυτής. Στην περίπτωσή μας είναι 2,5V.

Μόλις ανιχνευθεί ένας ήχος, παίρνουμε ένα κύμα που κινείται πάνω -κάτω, έτσι ώστε να ανιχνεύσουμε υψηλούς θορύβους, μας ενδιαφέρει το συνδυασμένο πλάτος σε αυτό το κύμα. Έτσι, αντί για ένα κύμα που κινείται, χαρτογραφούμε τις τιμές από το 0 έως το μέγιστο σε ένα είδος ανεστραμμένης κατάστασης για να διακρίνουμε εύκολα ήχους υψηλής από χαμηλής έντασης.

Τα επόμενα δύο τμήματα του κώδικα κάνουν ακριβώς αυτό, πρώτα μετράμε το πλάτος κορυφής σε κορυφή και προσδιορίζουμε το μέγιστο αυτής της κορυφής για την περίοδο. Ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί το μικρόφωνο, όσο πιο μακριά είστε, τόσο λιγότερη ένταση μπορεί να επιλέξει, οπότε πρέπει να υπολογίσουμε έναν παράγοντα που είτε θα ενισχύσει είτε θα μειώσει το μετρημένο σήμα και θα έχει την ίδια αντίδραση σε διαφορετικά επίπεδα.

Ως τελευταίο βήμα, πολλαπλασιάζουμε τη μετρούμενη τιμή από το μικρόφωνο με τον συντελεστή που μόλις υπολογίσαμε και με βάση το αποτέλεσμα ενεργοποιούμε συγκεκριμένα LED.

Αφού συγκολλήθηκε όλο το ταμπλό σύμφωνα με το σχηματικό, φρόντισα να το δοκιμάσω πριν προχωρήσω στην προετοιμασία της πραγματικής τέχνης του άλμπουμ.

Κώδικας στο GitHub:

Βήμα 5: Προετοιμάστε το μπροστινό εξώφυλλο

Για το μπροστινό μέρος του κομματιού έχω χρησιμοποιήσει ένα φύλλο διαυγούς ακρυλικού. Έκοψα το εκτυπωμένο έργο τέχνης σε διαστάσεις και έβαλα ένα στρώμα διαφανούς κόλλας ξύλου στην επιφάνεια χωρίς το προστατευτικό κάλυμμα στο ακρυλικό. Εάν έχετε πρόσβαση στο Mod Podge ή σε κάποιο διαφανές μέσο ακρυλικής γέλης, είναι προτιμότερο να το χρησιμοποιήσετε αντί για κόλλα ξύλου, αλλά λειτουργεί σχεδόν το ίδιο.

Το κόλπο κατά την εφαρμογή της εικόνας είναι να μην χρησιμοποιείτε πολύ κόλλα όπως έκανα για να μην δημιουργηθούν ρυτίδες στο χαρτί. Λιγότερο είναι καλύτερο σε αυτή την περίπτωση, αλλά η επιφάνεια πρέπει να καλύπτεται πλήρως. Με την κόλλα ακόμα υγρή, το έργο τέχνης είναι ελάχιστα ορατό, αλλά αφού στεγνώσει πλήρως θα γίνει διαφανές.

Άφησα το πλαίσιο να θεραπευτεί για 24 ώρες και στη συνέχεια κατάλαβα την τοποθέτηση του Arduino μέσα στο πλαίσιο. Θέλω το έργο τέχνης να κρεμαστεί σε έναν τοίχο και επειδή πρέπει να συνδεθεί στην πρίζα για ρεύμα, έχω τοποθετήσει τον πίνακα στην κάτω πλευρά, έτσι ώστε το καλώδιο του προσαρμογέα ρεύματος να βγει από την πρίζα τοίχου.

Χρησιμοποίησα ένα πριόνι για να αφαιρέσω το μεγαλύτερο μέρος του υλικού και στη συνέχεια δούλεψα με μια σμίλη και ένα αρχείο. Εάν έχετε δρομολογητή χειρός, τότε αυτό θα είναι πολύ πιο γρήγορο από τη σμίλη. Έκανα επίσης μια τρύπα στο πλαίσιο, ώστε το μικρόφωνο να μπορεί να βγει και να πάρει τους ήχους από το δωμάτιο.

Πριν τελειώσω, έχω γυαλίσει το πλαίσιο έως και 240 γυαλόχαρτα και στη συνέχεια έχω εφαρμόσει μια στρώση βερνίκι ξύλου. Χρησιμοποίησα ένα κομμάτι ύφασμα για να σκουπίσω το λεκέ και μετά το σκούπισα μετά από λίγο.

Βήμα 6: Συγκεντρώστε το Light Show

Το πάχος του πλαισίου δεν ήταν αρκετό για να κρατήσει όλα τα ηλεκτρονικά στη θέση τους, έτσι έκοψα και κόλλησα δύο στρώματα μαύρης μόνωσης αφρού XPS 5mm και στις δύο πλευρές του πλαισίου. Εκτός από το να κάνει χώρο για όλα τα ηλεκτρονικά, ο αφρός έδωσε στο κομμάτι μια ωραία πολυεπίπεδη εμφάνιση από τα πλάγια.

Όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα είναι τοποθετημένα μέσα στο πλαίσιο χρησιμοποιώντας θερμή κόλλα, ξεκινώντας από το μικρόφωνο και στη συνέχεια την κύρια πλακέτα Arduino.

Στο πίσω μέρος έχω σημαδέψει και κόψει ένα φύλλο ινοσανίδας υψηλής πυκνότητας 3 mm που θα λειτουργήσει ως σανίδα στήριξης και ανακλαστήρας αφού η μία πλευρά είναι λευκή. Έχω χρησιμοποιήσει μικρές βίδες 3,5 x 16 mm για να το συνδέσω από το πίσω μέρος. Στη συνέχεια, αφαίρεσα το υπόστρωμα από την κόλλα στις λωρίδες LED και τις κόλλησα στην ίνα.

Το ακρυλικό μπροστινό μέρος είναι επίσης προσαρτημένο με τις ίδιες βίδες 16mm, αλλά βυθίζω τις οπές των βιδών με ένα τρυπάνι 6mm για να μπορέσουν να κάθονται στο ίδιο επίπεδο με το μπροστινό μέρος. Εάν έχετε δρομολογητή, μπορείτε να κάνετε μια αυλάκωση στο πλαίσιο και να περικλείσετε το ακρυλικό με αυτόν τον τρόπο.

Στο τέλος ήταν απλώς να αφαιρέσετε το άλλο προστατευτικό στρώμα από το ακρυλικό φύλλο και να το δοκιμάσετε για να βεβαιωθείτε ότι ήταν ακόμα λειτουργικό. Για να το κρεμάσω στον τοίχο, έχω προσθέσει ένα κομμάτι κορδόνι ανάμεσα σε δύο από τις σχάρες στο πίσω μέρος.

Βήμα 7: Απολαύστε το φως της παράστασης Arduino

Συνολικά είμαι πολύ ευχαριστημένος με το πώς εξελίχθηκε αυτό. Το περίβλημα θα μπορούσε να ήταν λίγο καλύτερο αν είχα τα κατάλληλα εργαλεία ξυλουργικής, αλλά εξακολουθεί να είναι μια ωραία διακόσμηση τοίχου. Από τότε που το έφτιαξα, το διασκεδάσαμε πολύ με τα παιδιά μου, αλλά ήρθε η ώρα να βρει ένα νέο σπίτι.

Θα δώσω το κομμάτι που έχω φτιάξει, οπότε δείτε το βίντεο στο YouTube για να μάθετε πώς μπορείτε να το κερδίσετε.

Δοκιμάστε τον κώδικα στο YouTube

Δημιουργία βίντεο του έργου

Αν σας άρεσε το έργο, σκεφτείτε να υποστηρίξετε τη δουλειά μου στο Patreon! Https: //www.patreon.com/taste_the_code

Το σχηματικό είναι διαθέσιμο στη διεύθυνση:

Κώδικας στο GitHub: