Arduino Music Reactive Desktop Lamp: 8 Βήματα (με Εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Καλησπέρα σε όλους!

Σε αυτήν την κατασκευή, θα φτιάξουμε μια αντιδραστική επιτραπέζια λάμπα χρησιμοποιώντας απλά εξαρτήματα και βασικό προγραμματισμό Arduino. Κάνει ένα εντυπωσιακό αποτέλεσμα όπου το φως θα χορέψει σε όλους τους ήχους και τη μουσική. Ολοκλήρωσα αυτό το έργο με έναν συμπαίκτη μου.

Τι με ενέπνευσε να το κάνω αυτό; Κατά τη διάρκεια ενός σεμιναρίου της ενότητας μου, μας δόθηκε η ευκαιρία να μάθουμε πώς λειτουργεί ένα Arduino και έκτοτε γοητεύτηκα από τις αμέτρητες δυνατότητές του, σε συνδυασμό με το γεγονός ότι πρόκειται για υλικό ανοιχτού κώδικα. Έχοντας αναλάβει να δημιουργήσω και να βελτιώσω ένα ψηφιακό αντικείμενο, ήθελα να χρησιμοποιήσω τον υπολογισμό ως εργαλείο και μέσο έκφρασης της Τέχνης και του Πολιτισμού μέσω αυτού του φυσικού ψηφιακού τεχνουργήματος. Επίσης, είχα πάντα μια αίσθηση για αντικείμενο που περιέχει LED καθώς πιστεύω ότι οι λωρίδες LED διέπουν ένα ευρύ φάσμα δυνατοτήτων - από τον τρόπο που συνδυάζονται με το αντικείμενο, μέχρι τον έλεγχο του χρώματος. Θα μπορούσε να κάνει ένα απλό αντικείμενο να φαίνεται υπέροχο και διαδραστικό. Τι καλύτερο είναι αν μπορούσαμε να το κάνουμε ένα φορετό αντικείμενο. Είμαι σίγουρος ότι οι περισσότεροι από εσάς θα γνωρίζατε για τον DJ marshmello και τα εμβληματικά του καλύμματα κεφαλής. Η αρχική μου ιδέα ήταν να βελτιώσω το φορετό κράνος marshmello, να ενσωματώσω φώτα LED - που τροφοδοτούνται από Arduino και επιταχυνσιόμετρο αισθητήρα κίνησης, σε αυτό (θα το αγγίξω περισσότερο στις τελευταίες σκέψεις). Ωστόσο, λόγω του προϋπολογισμού (το κόστος του LED είναι ακριβό..) και των πρακτικών εκτιμήσεων του έργου εκείνη τη στιγμή, αλλάξαμε την ιδέα σε αυτήν την ηχητική αντίδραση marshmello λαμπτήρα LED. Σίγουρα μπορεί να θεωρηθεί ως ένα μέσο που προβάλλει την ποπ κουλτούρα και, ως ηχητικό φωτιστικό, φαίνεται ότι είναι μια ψηφιακή τέχνη.

Αυτή είναι η δική μας έκδοση του έργου. Όλες οι πιστώσεις στο "Natural Nerd" του youtuber, ακολουθήσαμε με βάση αυτό που είχαν κάνει και θα θέλαμε να τους ευχαριστήσουμε που μας έδωσαν λεπτομέρειες για το πώς να κάνουμε το έργο. (Natural Nerd)

Βήμα 1: ΚΥΡΙΕΣ ΠΡΟΜΗΘΕΙΕΣ

Πρώτα πράγματα πρώτα: αυτά είναι τα εφόδια που χρειαζόμαστε. Είναι σε μεγάλο βαθμό προαιρετικά - με βάση ότι μπορείτε εύκολα να κάνετε τον δικό σας αυτοσχεδιασμό και προσαρμογή στο έργο σας. Ακόμα κι έτσι, χρειάζονται ορισμένα βασικά στοιχεία εάν θέλετε να ακολουθήσετε αυτόν τον οδηγό:

• Arduino Uno (ή οποιοσδήποτε εξίσου μικρός τύπος Arduino)
• Ενότητα ανιχνευτή ήχου
• Εξωτερική παροχή ρεύματος
• Ατομικά διευθυνσιοδοτούμενες λωρίδες LED 60 led ανά μέτρο
• Καλώδια βραχυκυκλωτήρων
• Breadboard

Ανάλογα με την εμφάνιση που θέλετε να επιτύχετε, μπορεί να θέλετε να τακτοποιήσετε τις λωρίδες διαφορετικά ή να εκπέμπουν το φως με άλλο τρόπο. Για την προσέγγισή μου, χρησιμοποίησα τα ακόλουθα στοιχεία:

• Ένα ανακυκλωμένο γυάλινο βάζο (ή οποιοδήποτε άλλο βάζο ταιριάζει στη διάστασή σας)
• Μαύρο χαρτί
• Πίνακας αφρού
• Χρώμα ψεκασμού (χρησιμοποιείται για την επικάλυψη του βάζου)

Όλα τα βασικά είδη αγοράστηκαν από την Continental Electronic (B1-25 Sim Lim Tower), οι λωρίδες LED ήταν μακράν το πιο ακριβό μέρος που κόστισε 18 SGD για 1 μέτρο - χρησιμοποιήσαμε 2 μέτρα. Τα υπόλοιπα αντικείμενα ήταν είτε ανακυκλωμένα υλικά είτε αγοράστηκαν από το κατάστημα ψιλικών/ υλικού της γειτονιάς.

Βήμα 2: Τροφοδοσία των συστατικών

Χρησιμοποίησα ένα εξωτερικό τροφοδοτικό όπως μια πηγή τροφοδοσίας AC σε DC - ο τύπος στον πάγκο πρότεινε μια εξωτερική τροφοδοσία ρεύματος, καθώς θα ήταν καλύτερα να τροφοδοτήσω μια λωρίδα LED 2 μέτρων και να μην κάψω τη θύρα USB. Εάν χρησιμοποιείτε 1 μέτρο ή λιγότερο, το κάνετε χωρίς την εξωτερική τροφοδοσία ρεύματος και απλώς χρησιμοποιήστε το καλώδιο USB του Arduino Uno και συνδέστε το απευθείας στον υπολογιστή.

Το κύριο συστατικό του έργου είναι η μονάδα ανίχνευσης ήχου. Θα παρέχει ένα αναλογικό σήμα (είσοδος) στο Arduino, το οποίο χρησιμοποιείται για να ανάψει τα φώτα RGB (έξοδος). Το εξωτερικό τροφοδοτικό θα τροφοδοτήσει και τα τρία εξαρτήματα - Arduino, μονάδα ανίχνευσης ήχου και φώτα LED. Συνδέστε το VIN (ή 5V) στο Arduino και το VCC στην πλακέτα ανιχνευτή ήχου στη θετική είσοδο. Στη συνέχεια, συνδέστε το GND στο Arduino και τον ανιχνευτή στο αρνητικό. Αυτό απεικονίζεται στο συνημμένο σχήμα. Πρέπει επίσης να συνδέσουμε την είσοδο 5V και GND στη λωρίδα LED στην πηγή τροφοδοσίας.

Χρησιμοποιήσαμε ένα breadboard ως ενδιάμεσο για αυτές τις συνδέσεις. Η τροφοδοσία θα μεταφερθεί στο breadboard από την εξωτερική πηγή ενέργειας, η οποία στη συνέχεια θα τροφοδοτήσει τα τρία εξαρτήματα όπως αναφέρθηκε.

Σημείωση: ο δάσκαλος μας πρότεινε τη χρήση αντίστασης για τις συνδέσεις μεταξύ μονάδας ισχύος και ανιχνευτή ήχου, έτσι ώστε να μην πηγαίνει όλη η ισχύς στη μονάδα, επιτρέποντας καλύτερη είσοδο.

Βήμα 3: ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ ΚΑΙ ΛΩΡΙΕΣ

Αφού συνδέσουμε και τα τρία στοιχεία στην τροφοδοσία, πρέπει στη συνέχεια να τα συνδέσουμε μεταξύ τους.

Η μονάδα ανιχνευτή ήχου θα επικοινωνεί με το Arduino μέσω των αναλογικών ακίδων εισόδου - θα χρησιμοποιώ τον πείρο A0.

Οι λωρίδες LED χρειάζονται έναν ψηφιακό παλμό για να καταλάβουν ποια LED πρέπει να απευθυνθούν. Έτσι, η ψηφιακή ακίδα εξόδου DI πρέπει να συνδεθεί με το Arduino. Θα χρησιμοποιήσω τον πείρο 6 στο Arduino. Πήραμε το κατάστημα από το οποίο αγοράσαμε τα ηλεκτρονικά για να κολλήσουμε όλες τις καλωδιώσεις για τη λωρίδα LED. Ως εκ τούτου, δεν χρειαζόταν δουλειά συγκόλλησης για τη δική μας, εξοικονομώντας την ταλαιπωρία αυτής. Αυτό που έμενε ήταν να συνδέσουμε ένα καλώδιο αρσενικό-θηλυκό σε αυτό.

Ομοίως, μπορείτε απλά να ακολουθήσετε το σχηματικό διάγραμμα που παρέχεται για να πάρετε μια επισκόπηση των συνδέσεων.

Βήμα 4: ΑΝΕΒΑΣΗ ΤΟΥ ΚΩΔΙΚΟΥ

Αυτό είναι αναμφισβήτητα το πιο σημαντικό μέρος του έργου. Μπορείτε να βρείτε την πηγή του κώδικα που χρησιμοποίησα εδώ (σύνδεσμος) ή την έκδοσή μου (συνημμένο αρχείο). Η κύρια αρχή είναι η χαρτογράφηση της αναλογικής τιμής που επιτυγχάνεται από τον αισθητήρα, στον αριθμό των LED που πρέπει να εμφανίζονται.

Για να ξεκινάμε κάθε φορά, θέλουμε να διασφαλίσουμε ότι όλα τα φώτα λειτουργούν όπως αναμενόταν. Μπορούμε να το κάνουμε αυτό χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση πίνακα, η οποία θα σας επιτρέψει να ενεργοποιήσετε όλες τις μεμονωμένες λυχνίες LED.

Στη συνέχεια, προχωράμε στην κύρια λειτουργία απεικόνισης των ήχων στη λάμπα. Μπορούμε να το κάνουμε αυτό χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση χάρτη. Αυτό θα μας επιτρέψει να εμφανίσουμε έναν συγκεκριμένο αριθμό LED με την ποσοτικοποιήσιμη μεταβλητή είσοδο. Για την προσέγγισή μου, αποφάσισα να αυξήσω τον αριθμό των LED στην εγκατάσταση (180 που ορίζονται στον κώδικα σε αντίθεση με τα 120 led που έχω). Δοκίμασα διάφορες ρυθμίσεις - συμπεριλαμβανομένης της προσαρμογής στην ευαισθησία στη μονάδα ανίχνευσης ήχου, παραλλαγές της χαμηλής και της μέγιστης τιμής του μικροφώνου, κλπ. Ωστόσο, δεν κατάφερα να επιτύχω μια επιθυμητή απεικόνιση μέχρι να αντλήσω τον αριθμό των LED. Υπάρχει επίσης ένα δεύτερο επίπεδο διαδικαστικότητας. Ο κώδικας επιτρέπει την πιο προηγμένη παρακολούθηση της έντασης του ήχου με βάση τους μέσους όρους, ώστε το φως να αλλάζει χρώματα όταν το τραγούδι μπαίνει σε μια κορυφή - «Υ HIGHΗΛΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ».

Ανάλογα με την εμφάνιση που θέλετε να επιτύχετε, ίσως θελήσετε να κάνετε προσαρμογές στον χρησιμοποιούμενο κώδικα. Αυτό το βίντεο (σύνδεσμος) εξηγεί λεπτομερώς τους κωδικούς.

Βήμα 5: ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΤΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ

Αρχικά, έστρωσα το μαύρο χαρτί στην ίδια περίπου κυκλική και διάμετρο με το άνοιγμα του γυάλινου βάζου. Δεν είχα τα κατάλληλα εργαλεία μέτρησης. Ως εκ τούτου, αυτοσχεδιάζω τυλίγοντας βασικά ολόκληρο το χαρτί μαύρης κάρτας στο βάζο. Αφού μέτρησα το μήκος του χαρτιού μαύρης κάρτας που πρέπει να χρησιμοποιήσω, το έκοψα προσεκτικά ακολουθώντας το σημάδι που έδωσα. Στη συνέχεια, έδεσα τα άκρα μεταξύ τους για να σχηματίσω έναν κυλινδρικό σωλήνα. Το μήκος και το ύψος του περιβλήματος εξαρτάται από τη διάσταση του βάζου σας. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε μήκος θέλετε.

Στη συνέχεια, τυλίγω το περίβλημα που είχα κάνει με τη λωρίδα LED γύρω του, καλύπτοντας ολόκληρη την επιφάνεια του περιβλήματος. Αυτό έγινε ακριβώς με την κόλλα στο πίσω μέρος της λωρίδας. Βεβαιωθώ ότι μια μικρή σχισμή είναι κομμένη ώστε να επιτρέπεται η ολίσθηση του πλεονάζοντος μήκους σύρματος στο εσωτερικό του περιβλήματος για πιο προσεγμένη διαχείριση σύρματος και να μην εμποδίζει την επιφάνεια έκπλυσης.

Τρίτον, ο κοίλος κυλινδρικός σωλήνας χρησιμοποιείται ως πλεονέκτημα γεμίζοντας τα ηλεκτρονικά στο εσωτερικό. Για αρχή, εξασφάλισα τις συρμάτινες συνδέσεις στο Arduino και το breadboard, χρησιμοποιώντας μπλε τάκα. Στη συνέχεια, κατέγραψα το πλεονάζον μήκος σύρματος χρησιμοποιώντας την κανονική ταινία 3Μ. Αυτό το βήμα είναι ένα προληπτικό μέτρο για να αποτραπεί η εύκολη αποσύνδεση των καλωδίων κατά τη διαδικασία συναρμολόγησης.

Τέταρτον, η συναρμολογημένη σανίδα είναι στη συνέχεια έτοιμη να εισαχθεί στο περίβλημα. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρονικά είναι "κρυμμένα" μέσα στο περίβλημα, η διάταξη της κατασκευής πρέπει να είναι τέτοια ώστε να επιτρέπει στον χρήστη να έχει εύκολη πρόσβαση στο USB Arduino. Όχι μόνο αυτό, η μονάδα ανίχνευσης ήχου θα πρέπει επίσης να είναι στραμμένη προς τα κάτω για την ευκολία της μονάδας να πάρει την εισερχόμενη ήχο που περιβάλλει. Συνεπώς, ο συναρμολογημένος πίνακας εγκαθίσταται κάθετα για να το κάνει αυτό. Κάποια από την σανίδα αφρού χρησιμοποιήθηκαν για να συγκρατήσουν τη συναρμολογημένη σανίδα στο περίβλημα. Κατά τη διάρκεια αυτού του βήματος, η λωρίδα LED θα συνδεθεί (με τα κόκκινα, πορτοκαλί, κίτρινα καλώδια) μετά την τοποθέτηση των ηλεκτρονικών. Όλες οι συνδέσεις γίνονται μέχρι αυτό το σημείο, εκτός από αυτές στην εξωτερική πηγή τροφοδοσίας - το κόκκινο και μαύρο καλώδιο.

Βήμα 6: Η ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΥΤΗ ΤΗΝ

Δεδομένου ότι βασίζω το φωτιστικό της επιφάνειας εργασίας ως αντίγραφο του κεφαλιού του marshmello, έπρεπε να καλύψω ολόκληρο το γυάλινο βάζο - εκτός από το μάτι και το στόμα που έπρεπε να είναι μαύρο, με το λευκό χρώμα σπρέι. Ένα στένσιλ των ματιών και του στόματος κόβεται και επικολλάται στο βάζο πριν από την εργασία ψεκασμού. Το βάζο αφέθηκε να στεγνώσει πριν από την τοποθέτηση των ματιών και του στόματος από το εσωτερικό του βάζου. Αυτό έγινε χρησιμοποιώντας το υπόλοιπο χαρτί μαύρης κάρτας (αρχικά σκέφτηκα να το βάψω μόνο μαύρο). Το αποτέλεσμα αποδείχθηκε καλά καθώς φαίνεται ότι τα μάτια και το στόμα ήταν πραγματικά κομμένα.

Το μεταλλικό καπάκι έπρεπε να έχει κεντρικό άνοιγμα για την πρόσβαση στο Arduino USB, μονάδα ανίχνευσης ήχου και τροφοδοτικό όπως αναφέρθηκε. Κατάφερα να κάνω την κοπή στο εργαστήριο στο σχολείο.

Βήμα 7: ΤΕΛΕΙΩΣΗ

Τώρα είναι η τελευταία συναρμολόγηση της κατασκευής.

Η λωρίδα LED ελέγχεται πρώτα για να διασφαλιστεί ότι τα φώτα λειτουργούν πραγματικά και ότι όλες οι συνδέσεις είναι σωστές. Αφού βεβαιωθείτε ότι τα εξαρτήματα λειτουργούν, μπορείτε να συνεχίσετε για να τοποθετήσετε το περίβλημα στο περίβλημα του βάζου που φτιάξατε. Μπορείτε να δείτε από την τρύπα (ακόμη και μετά την τοποθέτηση του καπακιού) και την τοποθέτηση των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, μπορείτε να φτάσετε τόσο στη διεπαφή USB Arduino όσο και στην είσοδο ισχύος από κάτω. Η μονάδα ανιχνευτή ήχου προεξέχει ελαφρώς προς τα έξω επίσης, για καλύτερη λήψη ήχου. Για τα πόδια, χρησιμοποίησα κύβους κομμένους από την σανίδα αφρού και το έβαψα μαύρο. Στην ιδανική περίπτωση, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κάποιο ωραίο ξύλινο σταντ για τον επιτραπέζιο λαμπτήρα σας.

Σημείωση: η βαφή αρχικά έγινε άσχημα, όπως φαίνεται από τα υδατογραφήματα στο πρώτο πρωτότυπο, επομένως, έπρεπε να αφαιρέσω ολόκληρη την επίστρωση χρησιμοποιώντας λεπτότερο τότε, και την ξαναέπνεα. Αυτό σίγουρα χρειάστηκε κάποια επιπλέον προσπάθεια την οποία μπορείτε να κοιτάξετε για να αποφύγετε.

Και τελικά, ολοκλήρωσα το έργο. Χρειάστηκε σίγουρα επανειλημμένη δοκιμή και λάθη - είτε για να ξεκινήσει ο κώδικας, είτε όσον αφορά την αλλαγή της διαδικασίας συναρμολόγησης, αλλά ήμουν ευχαριστημένος με αυτό που επιτεύχθηκε.

Βήμα 8: ΟΛΟΚΛΗΡΟ

Αυτό ήταν ένα υπέροχο έργο και πέρασα καλά διασκεδάζοντας. Επιπλέον, είναι ιδιαίτερα υπέροχο καθώς είναι τόσο προσαρμόσιμο και επιτρέπει οποιαδήποτε στιγμή ενημέρωση στο μέλλον. Ο κώδικας μπορεί να επαναλειτουργηθεί ανά πάσα στιγμή και ουσιαστικά παίρνετε μια «νέα» λάμπα κάθε φορά.

ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΒΕΛΤΙΩΣΕΙΣ

Ωστόσο, υπάρχουν πολύ περισσότερες βελτιώσεις ή/και παραλλαγές που μπορούν να γίνουν στην κατασκευή.

Μπορείτε να προσθέσετε διάφορες εισόδους κουμπιών που είναι συνδεδεμένες στο Arduino. Με αυτό, μπορείτε να αλλάξετε τη λειτουργία για να εφαρμόσετε μια γενική λειτουργία λυχνίας, για παράδειγμα με γενικό παλμό. Αυτό επιτρέπει την εναλλαγή μεταξύ της τρέχουσας λειτουργίας αντίδρασης ήχου και της γενικής λειτουργίας παλμού κλίσης. Ένα άλλο κουμπί μπορεί να εφαρμοστεί για να αλλάξετε το σύνολο χρωμάτων των φώτων ακτινοβολίας (σετ 1 - μπλε σε κίτρινο, σετ 2 - κόκκινο σε μοβ, κλπ). Or ακόμη περισσότερο, μπορείτε να έχετε 3 επίπεδα διαδικασίας όπου υπάρχουν περισσότερες λειτουργίες για την προηγμένη παρακολούθηση της έντασης του ήχου με βάση τους μέσους όρους - 'LOW', 'NORMAL', 'HIGH'. Με αυτόν τον τρόπο, θα επιτύχετε ένα ευρύτερο φάσμα χρωματικών κυμάτων.

Μου αρέσει επίσης να επιστρέφω στην αρχική μου ιδέα, τη φορετή κεφαλή LED marshmello. Αυτό θα μοιάζει με μια πιο τολμηρή κατασκευή, η οποία συνδυάζει τη χρήση μονάδας ανίχνευσης ήχου και μονάδας κίνησης επιταχυνσιόμετρου. Η μονάδα ανίχνευσης ήχου θα γενικεύσει την οπτική απεικόνιση των φώτων LED, ενώ η μονάδα κίνησης του επιταχυνσιόμετρου θα αλλάξει το χρώμα των φώτων σύμφωνα με την είσοδο που διαβάζει - βαθμός κίνησης του χρήστη.

Βασικά, η ιδέα εδώ είναι ότι οι περιορισμοί είναι ατελείωτοι και είναι ένας που περιορίζεται μόνο από το όραμά σας. Ευχαριστούμε που παρακολουθήσατε/διαβάσατε και περάστε υπέροχα με το Arduino σας!