Pertunjukan Cahaya Berasaskan Arduino: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Saya telah membina pertunjukan cahaya terkawal Arduino sebagai entri saya untuk masuk ke Makers Rock, Album Art Collab. Anda boleh mengetahui lebih lanjut untuk itu di pautan berikut: Makers Rock. Sampul yang saya pilih adalah dari album Judas Priest - Painkiller.

Keseluruhan karya adalah pertunjukan cahaya yang dilapisi bingkai kayu dan karya seni album diletakkan di atas sehingga cahaya menyala.

Langkah 1: Sediakan Bingkai Kayu

Anda boleh membina bingkai atau penutup dengan cara yang anda mahukan. Saya memilih kayu kerana senang digunakan dengan hanya menggunakan alat asas.

Saya telah membina bingkai dari beberapa papan palet yang telah saya selamatkan. Saya menandakan 4 keping bahagian bersih papan yang berukuran panjang 30 sentimeter, pastikan untuk menandakan 45 darjah miter untuk sendi.

Saya melakukan semua pemotongan menggunakan jig saw saya dan ia berfungsi dengan baik. Sekiranya anda mempunyai akses ke gergaji miter atau gergaji meja daripada anda boleh menggunakannya dan memperoleh hasil yang jauh lebih baik. Sambungan tidak sempurna tetapi dengan tali pinggang saya berjaya mendapatkan potongan agar sesuai.

Semasa ujian dijalankan, saya menyedari bahawa mereka terlalu lebar dan mereka akan mengambil banyak ruang di bahagian dalam kandang jadi saya memutuskan untuk memotongnya selebar 2 cm. Sekali lagi saya menggunakan jig saw saya memastikan tidak memotong bahagian dalam garisan.

Miter bergabung tidak mempunyai banyak sokongan sendiri, jadi saya telah memotong kepingan segitiga kecil untuk merekatkan di sudut sebagai sokongan tambahan. Saya pasti ada banyak pilihan yang lebih baik untuk dilakukan di sini tetapi ini adalah idea terbaik yang saya ada ketika ini.

Saya bergabung dengan pemotong dengan gam kayu di bahagian tengah dan gam CA di hujungnya untuk bertindak sebagai penjepit dan menahannya di tempat sementara gam kayu menyembuhkan. Segitiga sokongan kecil terpaku pada tempatnya hanya menggunakan gam CA untuk mempercepat prosesnya.

Langkah 2: Prototaip Litar

Elektronik untuk pertunjukan cahaya di dalamnya, terdiri dari papan Arduino Uno dengan mikrofon dari alat dengar yang pecah yang mendengarkan suara di dalam bilik dan kemudian mencerminkan jumlah keseluruhan suara dengan menyalakan salah satu daripada 5 kepingan jalur led di dalamnya.

Litar dibuat daripada dua bahagian bebas. Bahagian pertama adalah mikrofon dengan penguat transistor tunggal manakala bahagian kedua adalah pemacu untuk jalur LED. Kami memerlukannya sejak Arduino dan penguat mikrofon berfungsi pada 5V sementara jalur LED berjalan pada 12V.

Mikrofon disambungkan ke output 5V pada Arduino melalui perintang 10k dan melalui kapasitor ke dasar transistor. Transistor kemudian menguatkan isyarat dengan tahap pertengahan 2.5V sehingga kita dapat mengambilnya pada input analog A0 pada Arduino.

Untuk menghidupkan 12V untuk LED, pangkal transistor disambungkan ke output digital melalui perintang 10k dan litar yang sama diulang 5 kali. Saya menghidupkan hanya 3 LED di setiap bahagian sehingga saya dapat melepaskan menggunakan transistor. Sekiranya anda ingin mengubah suai projek untuk menggunakan jalur yang lebih panjang daripada anda perlu menggunakan beberapa MOSFET.

Walaupun ia kelihatan seperti litar yang rumit, ia sebenarnya sangat mudah. Saya telah menguji semuanya di papan roti dan setelah memastikannya berfungsi seperti yang diharapkan, saya telah membina perisai untuk dipasang terus di Arduino Uno.

Skema boleh didapati di:

Langkah 3: Bina Arduino Shield

Setelah saya gembira dengan litar ini, saya telah membina perisai untuk Arduino di papan wangi. Anda dapat melihat proses membina penuh dalam video yang dilampirkan untuk projek tersebut.

Langkah 4: Program Arduino

Bintang utama projek ini adalah kod yang diprogramkan ke Arduino. Ini adalah apa yang dilakukan dengan berat untuk menganalisis tahap suara dari mikrofon dan mengubahnya menjadi cahaya tampak yang mengikuti muzik. Anda boleh memuat turun keseluruhan kod dari halaman GitHub saya dan anda boleh mendapatkan pautan ke dalam perihalan video bersama dengan skema untuk elektronik.

Ringkasnya kod ini mempunyai 3 bahagian utama: mengambil sampel muzik untuk dianalisis, menentukan tahap bunyi dan kemudian mengawal output ke LED berdasarkan nilai yang dikira. Saya tahu bahawa ini mungkin seperti sains roket bagi beberapa orang tetapi sangat mudah apabila anda mengetahui sesuatu.

Sketsa pada awalnya menentukan semua pemboleh ubah dan pemalar yang akan kita gunakan. Saya memastikan untuk memberikan penjelasan kepada masing-masing supaya anda dapat memahaminya dengan lebih mudah. Setelah itu kita mempunyai fungsi setup yang memulakan komunikasi bersiri untuk tujuan debug, mengosongkan dan menginisialisasi array yang akan kita gunakan untuk pengesanan volume puncak ke puncak dan menentukan output untuk LED.

Di bahagian gelung kod, pertama-tama kita memulakan pengambilan sampel audio sehingga kita dapat mengesan isipadu dari puncak ke puncak. Dalam gelombang bunyi biasa, ketiadaan kebisingan adalah tahap pada titik tengah voltan minimum dan maksimum yang dapat dihasilkan oleh penguat. Dalam kes kami iaitu 2.5V.

Setelah bunyi dikesan, kami mendapat gelombang yang bergerak ke atas dan ke bawah sehingga untuk mengesan bunyi tinggi, kami tertarik dengan gabungan amplitud dalam gelombang itu. Oleh itu, bukannya gelombang bergerak, kami memetakan nilai dari 0 hingga maksimum dalam keadaan terbalik untuk membezakan dengan mudah dari suara dengan kelantangan rendah.

Dua bahagian kod seterusnya melakukan perkara yang sama, pertama kita mengukur amplitud puncak ke puncak dan kita menentukan maksimum puncak itu untuk tempoh tersebut. Cara mikrofon berfungsi, semakin jauh dari anda, semakin sedikit kelantangannya, jadi kita perlu mengira faktor yang akan meningkatkan atau mengurangkan isyarat yang diukur dan mempunyai reaksi yang sama pada tahap yang berbeza.

Sebagai langkah terakhir, kita mengalikan nilai yang diukur dari mikrofon dengan faktor yang baru kita hitung dan berdasarkan hasilnya kita menghidupkan LED tertentu.

Setelah papan semua disolder mengikut skema, saya memastikan untuk mengujinya sebelum meneruskan penyusunan seni album yang sebenarnya.

Kod di GitHub:

Langkah 5: Sediakan Penutup Depan

Untuk bahagian depan potongan saya telah menggunakan kepingan akrilik yang jelas. Saya telah memotong karya seni yang dicetak pada dimensi dan meletakkan lapisan gam kayu lutsinar ke permukaan tanpa penutup pelindung pada akrilik. Sekiranya anda mempunyai akses ke Mod Podge atau ke medium gel akrilik yang jelas daripada lebih baik menggunakannya daripada gam kayu, tetapi ia berfungsi hampir sama.

Caranya semasa menggunakan gambar adalah tidak menggunakan terlalu banyak gam seperti yang saya lakukan agar tidak timbul kerutan di atas kertas. Lebih sedikit lebih baik dalam kes ini tetapi permukaan mesti ditutup sepenuhnya. Dengan gam masih basah, karya seni hampir tidak dapat dilihat tetapi setelah kering sepenuhnya ia akan menjadi telus.

Saya meninggalkan bingkai untuk sembuh selama 24 jam dan kemudian saya mengetahui penempatan Arduino di dalam bingkai. Saya mahu karya seni digantung di dinding dan kerana ia perlu dipasang untuk mendapatkan kuasa, saya memasang papan di bahagian bawah sehingga wayar penyesuai kuasa akan keluar dari soket dinding.

Saya menggunakan gergaji besi untuk membuang sebahagian besar bahan dan kemudian menyelesaikannya dengan pahat dan fail. Sekiranya anda mempunyai penghala tangan, daripada itu akan jauh lebih cepat daripada pahat. Saya juga menggerudi lubang melalui bingkai sehingga mikrofon dapat keluar dan mengambil suara dari bilik.

Sebelum menyelesaikannya, saya telah mengamplas bingkai hingga kertas pasir 240 grit dan kemudian menggunakan lapisan cat noda kayu. Saya menggunakan sehelai kain untuk membersihkan noda dan kemudian mengelapnya setelah beberapa lama.

Langkah 6: Himpunkan Pertunjukan Cahaya

Ketebalan bingkai tidak cukup untuk menahan semua elektronik di tempatnya, jadi saya telah memotong dan menempelkan dua lapisan penebat busa XPS hitam 5mm ke kedua-dua sisi bingkai. Selain memberi ruang untuk semua elektronik, busa itu memberikan potongan berlapis yang cantik dari sisi.

Semua komponen elektronik dipasang di dalam bingkai menggunakan lem panas, bermula dari mikrofon dan kemudian papan Arduino utama.

Di bahagian belakang saya telah menandakan dan memotong kepingan papan gentian berketumpatan tinggi 3mm yang akan berfungsi sebagai papan penyokong dan reflektor kerana salah satu sisi berwarna putih. Saya telah menggunakan skru kecil 3,5 x 16mm untuk memasangnya dari belakang. Saya kemudian mengeluarkan sokongan dari gam pada jalur LED dan melekatkannya pada papan gentian.

Bahagian depan akrilik juga dilekatkan dengan skru 16mm yang sama tetapi saya membalikkan lubang skru dengan bit gerudi 6mm agar mereka duduk rata dengan bahagian depan. Sekiranya anda mempunyai penghala, anda boleh membuat alur di bingkai dan melampirkan akrilik dengan cara itu.

Pada akhirnya, ini adalah masalah untuk mengeluarkan lapisan pelindung lain dari kepingan akrilik dan menguji semuanya untuk memastikan bahawa ia masih berfungsi. Untuk menggantungnya di dinding, saya telah menambahkan sehelai tali di antara dua lekukan di bahagian belakang.

Langkah 7: Nikmati Pertunjukan Cahaya Arduino Anda

Secara keseluruhan saya sangat gembira dengan cara ini. Kandang mungkin sedikit lebih baik jika saya mempunyai alat kerja kayu yang betul tetapi ia tetap hiasan dinding yang bagus. Sejak saya membinanya, kami bersenang-senang dengan anak-anak saya tetapi sudah tiba masanya untuk mencari rumah baru.

Saya akan memberikan karya yang saya buat, jadi sila tonton video di YouTube untuk mengetahui bagaimana anda boleh memenanginya.

Rasa Kod di YouTube

Bina video projek

Sekiranya anda menyukai projek ini, sila pertimbangkan untuk menyokong karya saya di Patreon! Https: //www.patreon.com/taste_the_code

Skema boleh didapati di:

Kod di GitHub: