Akustyczny moduł ścienny SonicMoiré: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Ten moduł ścienny „SonicMoiré” został zaprojektowany tak, aby był kompatybilny z domami wiki, zamierzamy go używać jako części elewacji. dźwięk, który słyszysz poza nim. Efekty byłyby najlepsze, gdyby cała ściana była wykonana z takich modułów (a także pokój wyglądałby niesamowicie:)).

Projekt ten był częścią Multimodal Media Madness 2014, którego gospodarzem była katedra Computer Aided Architectural Design (CAAD) oraz Media Computing Group z RWTH Aachen University. Więcej inteligentnych skórek znajdziesz na tej stronie:

Moduł składa się z ramy (jeśli zdarzy ci się mieć dom wiki, możesz go w nią wbudować) z dwiema perforowanymi płytami z przodu, z których jedną można przesunąć na drugą. Różne formacje, które tworzą dziury po przesunięciu, mają odfiltrować określone częstotliwości z widma szumów. Nazywa się to efektem Moiré, idea opiera się na absorberach Helmholtza (perforowanych przetwornikach płytowych).

Dodaliśmy podświetlenie dla efektów wizualnych. Moduł wygląda naprawdę hipnotyzująco;)

To trochę więcej pracy niż tylko weekendowy projekt, ale dajemy Ci oprogramowanie, które napisaliśmy, dzięki czemu zaoszczędzisz trochę czasu. Jeśli chcesz, aby ten projekt był jeszcze większy, nadal możesz napisać własne oprogramowanie.

Materiały:

Drewno do ramy (szerokość 1,8 cm)

Drewno na 2 płyty perforowane i płytę tylną (2mm)

Finnboard (płyta/karton z miazgi drzewnej do mocowania diod LED, 2mm, materiał do wycinarek laserowych/modeli. alternatywa: cienkie drewno)

Reszta kawałka drewna do pocięcia na 7 małych kostek (2 x 2 x 1,9 cm)

Arduino Uno

Arduino SpectrumShield-v14 (Sparkfun)

Smukły mikrofon (gniazdo)

Rasberry Pi B

Kabel micro USB USB

Kable do podłączenia elektroniki

Rezystor 470 Ohm

Deska do krojenia chleba

9 diod LED RGB WS2812 (lub innych diod LED obsługujących wykorzystaną przez nas bibliotekę Adafruit NeoPixel)

Kable i męskie do lutowania diod LED (w przypadku, gdy nie używasz gotowej taśmy LED)

Ultradźwiękowy czujnik odległości HC-SR04

Śruby

Małe przykręcane haczyki i pętle

Gumki do użytku domowego

Trochę cienkiego i dość mocnego sznurka (wystarczy przędza)

2 Serwa Hitech HS 311 (lub inny model w zależności od wagi Twojej drewnianej płyty, nasz <400g)

Folia matowa lub papier (ok. 50 x 50 cm)

Farba (wybieramy czarny dla większego kontrastu)

Taśma i płynny klej

Zasilanie DC (6-12 V, 2 A)

W przypadku zasilania 12 V potrzebny jest konwerter napięcia na 6 V dla diod LED, serw i czujników.

Narzędzia:

Shaper (lub jakaś alternatywa)

Lasercutter (lub jakaś alternatywa)

Wkrętak i wkrętarka akumulatorowa

Wiertarka

Lutownica i akcesoria (nie są konieczne, jeśli masz gotowe do użycia paski LED)

Krok 1: Rama

Jeśli nie masz jeszcze domu (wiki) do wbudowania w moduł, tak jak my, lub chcesz go zbudować tylko dla zabawy i wyglądu, użyj ramy do wbudowania modułu.

Używamy ramy, którą można po prostu połączyć i ponownie rozłożyć, gdy nic nie jest jeszcze przymocowane, aby ułatwić jej noszenie. Dlatego wytnij części za pomocą następujących środków (używając frezarki lub czegokolwiek innego, spójrz na nasze zdjęcia, aby uzyskać większą orientację):

2 x Płyta górna/dolna: 28 x 52,5 cm z dodatkami 15,5 x 5 cm na środku boków minus 3 x 3 cm otwory w środku dodatków 2 cm od końca.

2 x Talerz boczny: 28 x 66,5 cm z otworami 1,9 x 15,5 cm na końcach oddalonych o 5 cm od krawędzi.

4 części w kształcie litery U z jednym długim bokiem 10 cm i dwoma bokami 8 cm o szerokości 3 cm. Dla uproszczenia nie mają one kształtu litery U, ale mogą mieć narożniki.

Połącz części razem z częściami z długimi otworami po bokach, pozostałe części jako dolną i górną oraz małe części w kształcie litery U, aby utrzymać je razem. Części w kształcie litery U mogą połączyć ze sobą dwie z tych ramek na wypadek, gdybyś chciał rozszerzyć. Jeśli jesteś całkowicie pewien, że chcesz tylko jeden moduł, możesz go oczywiście zmodyfikować;)

Wszystko pasuje? Kontyntynuj!

Uwaga: „prawa” i „lewa” w opisie będą teraz oznaczać prawą i lewą stronę ramy, jak pokazano na rysunku (patrząc od tyłu modułu, jako że perforowane płyty są przodem).

Krok 2: Płyty perforowane

Kształtuj płyty i perforuj je swoją frezarką lub czymkolwiek, co masz do dyspozycji, używamy układu na zdjęciu. Jeśli chcesz, powinieneś być w stanie użyć innego układu otworów niż nasz bez zmiany efektu, o ile twoje otwory nie są zbyt duże, a twoje otwory mają różne rozmiary. Przednia płyta powinna mieć wymiary 56 x 56 cm, a odległość do otworów powinna wynosić 5,5 cm ze wszystkich stron, ruchoma mniejsza płyta 51 x 51 cm w odległości zaledwie 0,5 cm.

Rozebrać ramę i wkręcić 4 haczyki w ramę, zawsze po 2 na górnej i prawej części ramy. Haki powinny znajdować się jak najbliżej dłuższej krawędzi elementów ramy. Po ponownym złożeniu ramki odległość do najbliższej drugiej płyty powinna wynosić około 5 cm (pomogą zdjęcia).

Przykręć większą płytkę do ramy w rogach, zaznacz w jakim kierunku obrócić drugą płytkę, aby wzór płytek był identyczny. Naprawdę chcesz to zaznaczyć.

Teraz dodaj drugi talerz. Dlatego przeciągnij gumki przez dwa otwory w płytce, przełóż resztę taśmy przez powstałą pętlę i zawieś płytkę na haczykach przyszytych do ramy. Uwaga: Które otwory w płytce należy użyć, zależą od Twoje gumki. Płytka powinna wisieć w przybliżeniu o jeden rząd otworów powyżej i po prawej stronie wzoru większej płytki, gdy guma jest w stanie pasywnym. Po prostu wypróbuj kilka otworów i poprawiaj, aż talerz znajdzie się we właściwej pozycji.

Krok 3: Trochę farby

Weź trochę farby! Czarny (lub inny ciemny kolor) stanowi ładny kontrast ze światłem w środku.

Postanowiliśmy użyć farby w sprayu, aby równomiernie rozprowadzić farbę. Jeśli jesteś bardziej kreatywny, nie krępuj się.

Dlatego ponownie zdejmij płyty z ramy, nałóż farbę na przednie strony obu perforowanych płyt i poczekaj, aż wyschnie.

Krok 4: Folia/Papier

Teraz przyklej matową folię lub papier do tylnej strony mniejszego talerza. Używamy przezroczystego papieru ze sklepu z artykułami artystycznymi, ale każdy materiał, który rozprasza światło, sprawdzi się.

Wytnij małe dziurki w papierze tak, aby przechodziły przez nie gumki i sznurki, i przyklej papier do tylnej strony talerza (po stronie bez koloru). Sznurki zostaną przymocowane w następnym kroku, więc spójrz, gdzie powinny być wcześniej.

Diody LED nie powinny być później widoczne jako pojedyncze diody LED, ale bardziej jako ogólny blask, wszystko ze względu na papier.

Krok 5: Serwa

Przykręć metalowe pętle do ramy na dole i po lewej stronie. Powinny znajdować się pośrodku płyt i jak najbliżej krawędzi, bez dotykania mniejszej perforowanej płyty.

W przypadku serwomechanizmu użyj splotu z tylko jednym ramieniem i przymocuj kolejną z metalowych pętli do najbardziej zewnętrznego otworu.

Teraz przymocuj serwa do swojej ramy. Wytnij małe kosteczki z drewna (około 2 x 2 x 1,9 cm), przykręć po dwie do każdego serwomechanizmu, jak pokazano na zdjęciu. Najpierw wywierciliśmy w nich małe dziurki, ponieważ nasze kości łatwo się rozłupują i musieliśmy być trochę bardziej ostrożni.

Po lewej i dolnej stronie przymocuj kawałek sznurka do otworu pośrodku mniejszego talerza i przeprowadź jego drugi koniec przez metalową pętlę. Jeśli chcesz użyć włóczki, jak sugerujemy, weź kilka jej warstw. Jedna warstwa może wystarczyć, ale ponieważ całe szarpnięcie odbywa się na tych kawałkach sznurka, można być trochę paranoicznym.

Przykręć serwa do dolnej i lewej strony ramy za pomocą dołączonych kostek (w razie potrzeby ponownie wywierć otwory). Ramiona serw powinny znajdować się na wysokości metalowej pętli, a serwa leżą bokiem. Następnie przymocuj sznurek do pętli przy splocie serwa. Ciąg musi być tak napięty, jak to tylko możliwe, gdy serwo znajduje się w domyślnych pozycjach.

Możesz teraz rozpocząć testowanie serw za pomocą arduino. Jeśli potrzebujesz pomocy, jak podłączyć serwa do swojego arduino, zapoznaj się z układem obwodów w kroku 8 (Zamykanie pudełka).

Krok 6: Mikrofon i czujnik odległości

Wywierć otwór w górnym końcu najbardziej zewnętrznej perforowanej płyty, który jest wystarczająco duży, aby włożyć mikrofon. Uważaj, aby mikrofon umieścić jak najbliżej krawędzi, aby nie dotykał drugiej płytki.

Ponieważ nasz mikrofon był trochę słaby, umieściliśmy wzmacniacz pomiędzy mikrofonem a arduino.

Pomyśleliśmy, że byłoby miło, gdyby moduł wchodził w interakcje z ludźmi, więc dodaliśmy również ultradźwiękowy czujnik odległości. Kiedy ludzie zbliżą się do modułu, mogą go wykryć i zrobić mały pokaz i zmienić kolor światła - cóż, jesteśmy trochę próżni. Z pewnością dodaje trochę rozrywki.

Krok 7: Diody LED i zasilacz

Aby całość wyglądała naprawdę fajnie, dodaliśmy podświetlenie. Zaledwie 9 diod LED sprawia, że moduł wygląda całkiem efektownie w ciemnym pomieszczeniu.

Dlatego przygotuj 3 paski z 3 diodami LED, które później zostaną połączone w dłuższy pasek. Do dwóch pasków przylutuj kable o długości około 14-15 cm między diodami i do końców. Dla ułatwienia dodaliśmy samce na obu końcach. Trzeci pasek jest przygotowany podobnie, ale z kablami i męskimi tylko na jednym końcu, wolny koniec będzie końcem całego paska. Uważaj, jeśli używasz WS2812, mają jedną krawędź z etykietą DI (dane wejściowe) i trzy krawędzie z DO (data out). Chcesz połączyć krawędź DO z krawędzią DI następnej diody LED. Ostatnia dioda LED na trzecim pasku musi mieć swoją krawędź DI połączoną z diodą LED przed i bez kabla na krawędziach DO.

Aby przymocować diody LED do ramy, przygotuj 3 długie prostokąty finnboard (użyj wycinarki laserowej lub cuttera i długiej linijki, 52,5 x 2 cm). Powinny pasować pionowo do ramy, więc najpierw zmierz, jeśli są o 2-3 mm za krótkie.

Przyklej każdy pasek LED do jednego z prostokątów, zaczynając od środkowej diody LED na środku deski finnboard. Zaznacz, po których stronach znajdują się końce DI i DO taśm LED, ponieważ nie widać już dolnej strony diod LED.

Przymocuj pozostałe drewniane kostki do jednego końca każdego modułu LED za pomocą zszywacza. Końcowy moduł pasków potrzebuje swojej kostki na końcu DO (rysunek nr 3), jednej z pozostałych na końcu DI (2), a pozostałej na końcu DO (1).

Teraz przykręć moduły LED do górnej części ramy w równych odległościach, umieść je blisko tylnej krawędzi (tej bez płytek). Moduł 1 jest po lewej, 2 pośrodku, a 3 po prawej. Jeśli twoje kości łatwo się rozdzielą, pamiętaj, aby najpierw w nie przewiercić.

Podłącz moduły 1 i 2 na górze, a moduły 2 i 3 na dole. moduł 1 powinien teraz mieć wolny koniec DI na dole, który możesz połączyć ze swoim arduino w celu przetestowania. Potrzebuje 5 V i nie ma rezystora do zasilania. Zwróć uwagę, że wejście danych wymaga pinu analogowego i nie powinno być połączone bezpośrednio, ale z rezystorem 470 Ohm pomiędzy. Jeśli nie umieścisz jednej pomiędzy pierwszą diodą LED w pasku, najprawdopodobniej się zawali. Zapoznaj się z układem obwodu w kroku 8 (Zamykanie obudowy).

Jeśli chcesz wypróbować diody LED, użyj biblioteki Adafruit Neopixel, jest to dość łatwe do zrozumienia.

Niestety arduino nie ma jeszcze zasilania. Więc potrzebujesz zasilania, podłącz arduino GND z masą zasilacza i zasilanie z pinem VIN. Pomoże ci układ obwodu w kroku 8.

Krok 8: Zamknięcie pudełka

Upewnij się, że elektronika jest podłączona jak na schemacie obwodu. Zasilanie może się różnić w zależności od napięcia wejściowego. Należy jednak pamiętać, że zasilanie, zasilające czujniki, serwa i podświetlenie nie powinno płynąć przez arduino, ale aby każde z nich dostało odpowiednie napięcie (arduino 7-12 V, czujniki itp. 6-7 V) z dostaw i są podłączone do wspólnej ziemi. Wynika to z tego, że arduino nie jest zbudowane do obsługi prądów powyżej 1 Ampera.