JackLit: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Projekt ten został zrealizowany przez studentów należących do partnerstwa pomiędzy Fremont Academy Femineers a kursem Pomona College Electronics 128. Ten projekt miał na celu zintegrowanie technologii hexware z zabawną kurtką, która rozświetla się w rytm muzyki. Nasz „JackLit” jest w stanie słyszeć muzykę przez mikrofon i wykorzystuje kod szybkiej transformacji Fouriera do sortowania częstotliwości w muzyce, które można określić ilościowo i wykorzystać do rozróżnienia poszczególnych grup oświetlenia na kurtce. W ten sposób elektroluminescencyjne grupy paneli, połączone równolegle, oświetlają rytmem dowolnej piosenki w oparciu o zakres częstotliwości słyszanych przez mikrofon. Zastosowanie tego projektu ma zapewnić zabawną kurtkę, która może rozświetlić się w rytm dowolnej piosenki. Można go nosić na imprezach towarzyskich lub nakładać na różne części garderoby. Technologię tę można zastosować w butach, spodniach, czapkach itp. Można ją również wykorzystać do ustawienia oświetlenia na pokazach i koncertach.

Krok 1: Materiały

Wszystkie materiały można znaleźć na adafruit.com i amazon.com.

• 10cmX10cm biały panel elektroluminescencyjny (x3)
• 10cmX10cm niebieski panel elektroluminescencyjny (x4)
• 10cmX10cm panel elektroluminescencyjny Aqua (x3)
• 20cmX15cm panel elektroluminescencyjny Aqua (x2)
• 100 cm zielona taśma elektroluminescencyjna (x3)
• 100 cm czerwona taśma elektroluminescencyjna (x4)
• 100 cm niebieska taśma elektroluminescencyjna (x2)
• Taśma elektroluminescencyjna biała 100 cm (x1)
• falownik 12 V (x4)
• 4-kanałowy moduł przekaźnikowy SainSmart (x1)
• bateria 9 V (x5)
• złącze zatrzaskowe 9 V (x5)
• Wiele przewodów
• HexWear

Krok 2: Oprogramowanie Arduino

Zanim zaczniesz budować JackLit, musisz mieć odpowiednie narzędzia programistyczne, aby nim sterować. Najpierw musisz wejść na stronę Arduino i pobrać Arduino IDE. Gdy to zrobisz, oto kroki, które musisz wykonać, aby skonfigurować program Hex.

1. (Tylko Windows, użytkownicy komputerów Mac mogą pominąć ten krok) Zainstaluj sterownik, odwiedzając stronę https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… Pobierz i zainstaluj sterownik (plik.exe wymieniony w kroku 2 na na górze połączonej strony RedGerbera).
2. Zainstaluj wymaganą bibliotekę dla Hexware. Otwórz środowisko Arduino IDE. W sekcji „Plik” wybierz „Preferencje”. W miejscu przewidzianym na adresy URL Menedżera tablic dodatkowych wklej https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/…. Następnie kliknij "OK". Przejdź do Narzędzia -> Tablica: -> Zarządca tablicy. Z menu w lewym górnym rogu wybierz "Wkład". Wyszukaj, a następnie kliknij Tablice Gerbera i kliknij Zainstaluj. Zamknij i ponownie otwórz Arduino IDE. Aby upewnić się, że biblioteka jest poprawnie zainstalowana, przejdź do Narzędzia -> Tablica i przewiń na dół menu. Powinieneś zobaczyć sekcję zatytułowaną „Tablica Gerbera”, pod którą powinna pojawić się przynajmniej HexWear (jeśli nie więcej płyt jak mini-HexWear).

Krok 3: Układ falownika

Ten schemat ilustruje obwód łączący baterie 9 V równolegle z falownikami, a następnie z płaszczem. Należy pamiętać, że para przewodów wychodzących z każdego falownika przewodzi prąd przemienny i ważne jest, aby przewody połączone równolegle z falownikami były w fazie, w przeciwnym razie zysk netto nie będzie wynosił 1.

Krok 4: Układ przekaźników

Jest to kolejny element obwodu z kroku 3 oznaczony jako „do przełączników”, który łączy Hex z przełącznikami (moduł przekaźnika).

Krok 5: Buduj

Podłącz 9 woltowe baterie i falowniki, jak pokazano na rysunku 1. Pięć 9 woltów powinno być połączonych równolegle i równolegle do czterech falowników. Przewody wyjściowe z falowników powinny być połączone równolegle i w fazie. Jeden z równoległych przewodów wyjściowych falownika należy następnie odłożyć na bok, aby był podłączony bezpośrednio do paneli elektroluminescencyjnych na osłonie. Drugi zostanie podłączony do modułu przekaźnikowego. Zauważ, że to, gdzie idzie, jest arbitralne, ponieważ mamy do czynienia z obwodem prądu przemiennego. Jak pokazano w kroku 4, powinieneś podzielić równoległe przewody na trzy, z których każdy łączy się z jednym z czterech przełączników. Jeden przełącznik nie będzie używany. Zobacz instrukcje na adafruit.com lub amazon.com, aby dowiedzieć się, gdzie twoje przewody powinny łączyć się z przełącznikami. Do każdego przełącznika, który zostanie odłożony w celu podłączenia do paneli elektroluminescencyjnych na płaszczu, należy podłączyć kolejny przewód. Upewnij się, że podłączyłeś moduł przekaźnika do Hex odpowiednio, jak pokazano w kroku 4 i powyżej.

Przechodząc do obwodu zintegrowanego z kurtką. Mamy teraz zestaw trzech przewodów, które łączą się z falownikami i kolejny zestaw trzech przewodów, które łączą się z przełącznikami. Są one w zestawach trójek, ponieważ na płaszczu mamy 3 równoległe obwody paneli elektroluminescencyjnych. Panele elektroluminescencyjne można nakleić na gorąco na płaszcz, a w tkaninie wyciąć otwory, aby nawlec przewody tak, aby nie były widoczne na zewnątrz. Następny krok jest najprostszy, ale najbardziej żmudny ze względu na wszystkie panele elektroluminescencyjne. Wybierz, które panele chcesz oświetlać jednocześnie. Możesz przypisać trzy grupy paneli, z których każdy powinien być połączony równolegle. Powinny być równoległe dodatnie przewody wejściowe, a ujemne równolegle, chociaż dodatnie i ujemne są arbitralne, ponieważ jest to obwód prądu przemiennego. Podłącz jeden z trzech przewodów wychodzących z falowników do każdej z trzech elektroluminescencyjnych równoległych grup oświetlenia. Następnie podłącz jeden z trzech przewodów wychodzących z przełączników do każdej z trzech elektroluminescencyjnych równoległych grup oświetlenia. Pamiętaj, aby zakryć odsłonięte przewody, ponieważ spowodują lekki wstrząs.

Krok 6: Kodowanie

Nasz kod wykorzystuje bibliotekę Arduino Fast Fourier Transform (fft), aby rozbić szum na częstotliwości, które słyszy Hex. Rzeczywista matematyka stojąca za transformatami Fouriera jest nieco skomplikowana, ale sam proces nie jest zbyt skomplikowany. Po pierwsze, Hex słyszy hałas, który w rzeczywistości jest kombinacją wielu różnych częstotliwości. Hex może słuchać tylko przez pewien czas, zanim będzie musiał wyczyścić wszystkie dane i ponownie, więc aby usłyszał hałas, częstotliwość tego hałasu musi być co najwyżej połowa czasu, przez który Hex nasłuchuje od Hex musi być w stanie usłyszeć to dwa razy, aby wiedzieć, że jest to jego własna częstotliwość. Gdybyśmy mieli wykreślić czysty ton w funkcji amplitudy w funkcji czasu, zobaczylibyśmy falę sinusoidalną. Ponieważ w rzeczywistości czyste tony nie są powszechne, zamiast tego widzimy dość zagmatwaną i nieregularną falującą linię. Możemy jednak przybliżyć to za pomocą sumy wielu różnych częstotliwości czystych tonów z dość dużą dokładnością. To właśnie robi biblioteka fft: pobiera hałas i rozkłada go na różne częstotliwości, które słyszy. W tym procesie niektóre częstotliwości używane przez bibliotekę fft do przybliżenia rzeczywistego szumu mają większe amplitudy niż inne; to znaczy, niektóre są głośniejsze niż inne. Tak więc każda częstotliwość, którą słyszy Hex, ma również odpowiednią amplitudę lub głośność.

Nasz kod wykonuje fft, aby uzyskać listę amplitud wszystkich częstotliwości w zakresie, który Hex może usłyszeć. Zawiera kod, który zarówno drukuje listę częstotliwości i amplitud, jak i przedstawia je na wykresie, aby użytkownik mógł sprawdzić, czy Hex rzeczywiście coś słyszy i czy wydaje się, że odpowiada on zmianom poziomu głośności tego, czym jest Hex. przesłuchanie. Od tego momentu, ponieważ nasz projekt ma 3 przełączniki, podzieliliśmy zakresy częstotliwości na trzecie: niski, średni i wysoki, i sprawiliśmy, że każda grupa odpowiada przełącznikowi. Hex przechodzi przez częstotliwości, które usłyszał i jeśli cokolwiek w grupie niskie/średnie/wysokie przekracza określoną głośność, wówczas przełącznik odpowiadający grupie, do której należy częstotliwość, włącza się i całość zatrzymuje się, aby światło pozostało na. Trwa to, dopóki wszystkie częstotliwości nie zostaną sprawdzone, a następnie Hex nasłuchuje ponownie i cały proces się powtarza. Ponieważ mieliśmy 3 przełączniki, tak podzieliliśmy częstotliwości, ale można to łatwo przeskalować do dowolnej liczby przełączników.

Uwaga na temat niektórych osobliwości kodu. Powodem, dla którego iterujemy przez częstotliwości zaczynając od dziesiątego, jest to, że przy częstotliwości 0 amplituda jest wyjątkowo wysoka, niezależnie od poziomu szumu, z powodu przesunięcia DC, więc zaczynamy po tym uderzeniu.

Zobacz załączony plik, aby zobaczyć rzeczywisty kod, którego użyliśmy. Możesz bawić się nim, aby był bardziej lub mniej wrażliwy, lub dodaj więcej grup oświetlenia, jeśli chcesz! Baw się dobrze!