Jak zrobić wizualizator dźwięku częstotliwości dla kostiumu (Projekt Arduino): 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

W tym instruktażu przedstawię wskazówki, plany i kody, aby stworzyć ekscytujący wizualizator audio wbudowany w kombinezon z pianki z włókna szklanego. Po drodze podzielę się pomocnymi krokami i dodatkowymi kodami, które niektórzy chcący wdrożyć biblioteki arduino FFT do swoich projektów mogą uznać za wartościowe.

Krok 1: Materiały i ceny

Przed wykonaniem kombinezonu piankowego najpierw stworzyłem tablicę, aby dowiedzieć się, jak działać biblioteka FFT. Potrzebne materiały to:

1. 2x 30 neopikselowych pasków WS2812B……………………………………………………………….3,22 USD za pasek
2. Arduino uno (używany chiński)………………………………………………………………………Już posiadane
3. Podłącz przewody…………………………………………………………………………………………. Już posiadane
4. Zasilanie zewnętrzne………………………………………………………………………………. Już posiadane
5. Powierzchnia montażowa (używany Karton)………………………………………………………Już posiadane
6. Moduł wzmacniacza audio LM386……………………………………………………………….. 8,98 USD za 5 jednostek
7. Złącze żeńskie 3.5mm Stereo Audio męski na AV 3-śrubowe złącze ………. 6.50 dolarów za 5 jednostek
8. Gniazdo stereo 3,5 mm żeńskie do żeńskiego……………………………………………….. 5,99 dolarów za 6 jednostek
9. Deska do krojenia chleba…………………………………………………………………………………………Już posiadane

Aby ostatecznie dostosować konfigurację do skafandra z mikrofonem, potrzebne są:

1. 19 neopikselowy pasek…………………………………………………………………………Wycięty z 5m 300 diod LED za 26,67 USD
2. 5 neopikselowy pasek…………………………………………………………………………..wycięty z tej samej rolki
3. Arduino nano (używany chiński)……………………………………………………….3,00 USD (5 za 15 USD)
4. Podłącz przewody…………………………………………………………………………………. Już posiadane
5. Akumulator litowo-jonowy Talentcell 6000 mAh……………………………….29,99 USD
6. Złącze żeńskie 3,5 mm stereo audio męskie na 3-śrubowe złącze AV… 6,50 USD za 5 jednostek
7. Gniazdo stereo 3,5 mm żeńskie do żeńskiego……………………………………….. 5,99 dolarów za 6 jednostek
8. Przełączniki………………………………………………………………………………………. Wyciągnięty z rozbitego auta
9. Kostium……………………………………………………………………………….50 USD za różne przedmioty

Krok 2: Montaż i okablowanie

Zacznij od dwóch pasków po 30 pasków LED WS2812 i przytnij je na 5 odcinków pasków LED wzdłuż linii cięcia. Przyklej te paski do płaskiej powierzchni. W moim przykładzie użyłem kartonu. Następnie połącz elementy razem, jak pokazano. Upewnij się, że poświęcono wystarczająco dużo czasu, aby zapewnić dobre punkty lutowania. Aby upewnić się, że wszystkie działają poprawnie, użyj przykładów z biblioteki Neopixel Adafruit (przykład "Straintest" działa świetnie).

Krok 3: Kod Arduino

Do tego projektu potrzebne są tylko dwie biblioteki.

Do FFT użyłem ArduinoFFT firmy Open Music Lab https://wiki.openmusiclabs.com/wiki/ArduinoFFT. Upewnij się, że dokładnie postępujesz zgodnie z instrukcjami instalacji, w przeciwnym razie nie zadziała. Po prawidłowym zainstalowaniu nadal otrzymywałem komunikaty o błędach dotyczące "nieprawidłowej biblioteki", jednak wszystko nadal działało dla mnie. Skomentuj, jeśli zidentyfikujesz to, co przegapiłem. Do neopikseli wykorzystałem bibliotekę Adafruit NeoPixel (jak wcześniej wspomniałem). Do instalacji zalecam użycie Menedżera Biblioteki w oprogramowaniu arduino.

Plik SuitFFT to kod działający w kombinezonie ze wszystkimi dodatkowymi danymi wejściowymi z mojego kontrolera. LightShowFFT jest przeznaczony dla tablicy 60 LED z wejściem aux.

Oba te kody można przyspieszyć, zmniejszając N. N w moich przykładach wynosi 256 i stwierdziłem, że jest to więcej niż odpowiednie dla moich projektów. Eksperymentalnie odkryłem, że pełne spektrum audio działało znacznie powyżej 9 kHz, jak widać na testach w następnym kroku!

Krok 4: Co robi FFT

FFT lub szybka transformata Fouriera pobiera sygnał i przekształca go w domenę częstotliwości. To, co pokazuje każde ze świateł, to pojemnik częstotliwości. Ponieważ FFT jest matematycznie złożonym obliczeniem, można przyspieszyć działanie kodu, ograniczając liczbę próbek. Jednak rozdzielczość częstotliwości ucierpi. Z braku słów, FFT w Arduino to balans między: częstotliwością próbkowania, liczbą próbek, czasem pętli i innymi. Zachęcam innych do zabawy z ustawieniami, aby znaleźć to, co najlepiej sprawdza się w ich własnym projekcie.

Teraz czas na uszycie garnituru.

Krok 5: Porady dotyczące kostiumów

Mój kostium był zrobiony z pianki, gdzie wiele innych opublikowanych materiałów instruktażowych lepiej omawiało ten temat. Różnica w stosunku do mojej polegała na tym, że wykonałem dodatkowe kroki w celu uzyskania bondo, włókna szklanego i malowania. Wskazówki dotyczące tego są następujące.

• Wykonaj świetną pracę przygotowawczą (taśmowanie, maskowanie itp.), ponieważ później robi to ogromną różnicę
• Zawsze mieszaj bondo i włókno szklane w małych ilościach
• Użyj Bondo, aby wypełnić puste przestrzenie
• Użyj żywicy z włókna szklanego do uszczelnienia i wzmocnienia
• Użyj tkaniny z włókna szklanego, aby lepiej usztywnić słabe punkty
• NIE spiesz się i bądź cierpliwy w swojej pracy
• Do szlifowania
  • Ziarno 40-100 do usuwania materiału
  • Ziarno 100-400 do przygotowania podkładu
  • Ziarno 400-1000 do szlifowania podkładu
  • Ziarno 1000-3000 do szlifowania farby

Do zamontowania pasków neopikselowych użyłem gorącego kleju do zamocowania pasków na miejscu. Kilka wyzwań to teraz zasilanie baterią, wykrywanie mikrofonu, obsługa kontrolera i nie tylko.

Krok 6: Tworzenie lub wybieranie kontrolera, podłączanie go i kod

Można użyć dowolnego przełącznika lub przełączników. W moim projekcie zauważyłem, że sterowanie oknami Hondy Prelude 96 działa świetnie. Po wyjęciu przełączników z obudowy za pomocą multimetru ustawionego w tryb ciągłości zorientowałem się, który przewód co zrobił, gdy przełączniki zostały wciśnięte (zauważ, że czasami przełączniki przerywają ciągłość). Postanowiłem włączyć przełączaną blokadę okna, zablokować elementy sterujące przed przypadkowymi uderzeniami, okno w górę i w dół w celu regulacji jasności i ostatni przełącznik dla „trybów światła”.

Aby przełączniki działały poprawnie, potrzebne są rezystory obniżające. Normalnie rezystory 50-100 kΩ będą działać, ale kilka przełączników musiało użyć znacznie niższego rezystora (około 300 Ω), aby zmienić napięcie na tyle, aby Arduino prawidłowo przerwało wejście cyfrowe (mniej niż 0,3 * Vcc dla niskiego i większego niż 0,6 * Vcc dla wysokiego). Każdy, kto to robi, musi przełączać się za pomocą przełącznika, najlepiej najpierw z płytą chlebową, aby upewnić się, że kontroler działa poprawnie.

Po znalezieniu przełącznika zlutowałem elementy razem, korzystając z pokazanego schematu. Użyj płytki drukowanej PCB, aby lepiej naprawić komponenty. Zobacz zdjęcie, aby uzyskać szczegółowy wygląd. Matryca z 19 diodami spływa wzdłuż grzbietu mojego garnituru, a druga z przodu jako wskaźnik tego, co się dzieje.

Aby przymocować kontroler do kombinezonu, przykleiłem go gorącym klejem. Następnie wykonałem mniejsze kliny z pianki i wkleiłem je na gorąco, aby podtrzymać kontroler.

Krok 7: Ostatnie poprawki

Aby zakończyć, wytnij szczeliny w piance, aby poprowadzić drut. Zabezpiecz przewody gorącym klejem. Za dodatkowe szlify kupiłem też kilka dodatkowych przedmiotów, aby „przypieczętować umowę”. Pomyślałem… jeśli zamierzasz wyjść śmiesznie wyglądać w jasnym garniturze, zrób dodatkowy krok!

Krok 8: To wszystko! (Plus wskazówki dotyczące rozwiązywania problemów)

Dzięki odwiedzeniu mojego instruktażu i miłej zabawy, majsterkowicze!

Wskazówki dotyczące rozwiązywania problemów z doświadczenia projektowego:

• Jeśli światła zachowują się dziwnie (migotanie światła, nie wszystkie prawidłowo działające, nietypowe kolory)

  • Słabe zasilanie świateł

    • Wiele zasilaczy
    • Nie łącz, więc mogą neopiksele razem
    • Uruchom dodatkowe linie energetyczne do pasków

  • Problem z kodem

    • Sprawdź, czy liczba świateł jest poprawna
    • Sprawdź, czy kod poprawnie wyświetla światła i pojemniki częstotliwości

  • Słabe zasilanie Arduino

    Zwiększ zasilanie

  • Wyłączone napięcie z Arduino do neopikseli

    Użyj tego samego zasilacza do zasilania obu

• Świeci się, ale nie FFT

  • Sprawdź przewód od wzmacniacza i moc wzmacniacza, uziemienie i wejście
  • Zwiększenie/zmniejszenie wzmocnienia wzmacniacza
  • Słaba moc światła