Reaktywna lampa biurkowa Arduino Music: 8 kroków (ze zdjęciami)

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

Witam wszystkich!

W tej kompilacji stworzymy reaktywną lampę biurkową LED za pomocą prostych komponentów i podstawowego programowania Arduino. Daje imponujący efekt, w którym światło będzie tańczyć do wszystkich dźwięków i muzyki. Zrealizowałem ten projekt z kolegą z zespołu.

Co mnie do tego zainspirowało? Podczas jednego z samouczków mojego modułu mieliśmy okazję dowiedzieć się, jak działa Arduino i od tego czasu zafascynowały mnie niezliczone możliwości tego modułu, w połączeniu z faktem, że jest to sprzęt typu open source. Mając zadanie stworzenia i udoskonalenia cyfrowego artefaktu, chciałem użyć obliczeń jako narzędzia i medium do wyrażania sztuki i kultury poprzez ten fizyczny cyfrowy artefakt. Poza tym zawsze miałem coś do przedmiotu z diodami LED, ponieważ czuję, że taśmy LED kierują szeroką gamą możliwości - od sposobu połączenia z przedmiotem, po kontrolę koloru. Może sprawić, że prosty obiekt będzie wyglądał świetnie i interaktywnie. Co jest lepsze, gdybyśmy mogli zrobić z niego przedmiot do noszenia. Jestem pewien, że większość z Was wiedziała o DJ marshmello i jego kultowym nakryciu głowy. Moją pierwotną koncepcją było udoskonalenie nadającego się do noszenia kasku marshmello, włączenie do niego świateł LED - zasilanych przez Arduino i czujnik ruchu akcelerometru (więcej na ten temat dotkniemy w końcowych przemyśleniach). Jednak ze względu na budżet (koszt LED jest drogi…) i praktyczne względy projektowe w momencie, zmieniliśmy pomysł na tę dźwiękową, reaktywną lampę LED marshmello. Można go zdecydowanie postrzegać jako medium prezentujące popkulturę, a będąc lampą reagującą na dźwięk, wydaje się być sztuką cyfrową.

To jest nasza wersja projektu. Wszystkie zasługi dla „Naturalnego Nerda” youtubera, śledziliśmy na podstawie tego, co zrobili i chcielibyśmy im podziękować za dostarczenie nam szczegółów dotyczących tego, jak wykonać projekt. (Naturalny nerd)

Krok 1: GŁÓWNE MATERIAŁY

Po pierwsze: są to materiały, których potrzebujemy. Są one w dużej mierze opcjonalne - na tej podstawie możesz łatwo wykonać własną improwizację i dostosować do swojego projektu. Mimo to niektóre kluczowe elementy są potrzebne, jeśli chcesz postępować zgodnie z tym przewodnikiem:

• Arduino Uno (lub dowolny równie mały typ Arduino)
• Moduł detektora dźwięku
• Zewnętrzny zasilacz
• Indywidualnie adresowalne paski LED 60 diod LED na metr
• Przewody połączeniowe
• Deska do krojenia chleba

W zależności od tego, jaki wygląd chcesz uzyskać, możesz chcieć inaczej ułożyć paski lub w inny sposób promieniować światłem. Do mojego podejścia wykorzystałem następujące elementy:

• Szklany słoik z recyklingu (lub dowolny inny słoik, który pasuje do Twojego wymiaru)
• Czarny papier kartkowy
• Płyta z pianki
• Farba w sprayu (używana do powlekania słoika)

Wszystkie kluczowe elementy zostały zakupione w firmie Continental Electronic (B1-25 Sim Lim Tower), taśmy LED były zdecydowanie najdroższą częścią, która kosztowała 18 SGD za 1 metr - my użyliśmy 2 metry. Reszta przedmiotów pochodziła z materiałów pochodzących z recyklingu lub została zakupiona w pobliskim sklepie z artykułami spożywczymi/sprzętem.

Krok 2: ZASILANIE KOMPONENTÓW

Użyłem zewnętrznego zasilacza np. z zasilacza AC na DC - gość przy ladzie zasugerował zasilacz zewnętrzny bo lepiej byłoby zasilić 2 metrową taśmę LED, a nie przepalić portu USB. Jeśli używasz 1 metra lub mniej, rezygnujesz z zewnętrznego źródła zasilania i po prostu używasz kabla USB Arduino Uno i podłączasz go bezpośrednio do komputera.

Głównym elementem projektu jest moduł detektora dźwięku. Dostarczy sygnał analogowy (wejście) do Arduino, który służy do oświetlenia świateł RGB (wyjście). Zewnętrzny zasilacz będzie zasilał wszystkie trzy komponenty - Arduino, moduł detektora dźwięku i diody LED. Podłącz VIN (lub 5 V) na Arduino i VCC na płytce detektora dźwięku do dodatniego wejścia. Następnie podłącz GND do Arduino, a detektor do minusa. Ilustruje to załączony schemat. Musimy również podpiąć wejście 5V i GND na taśmie LED do źródła zasilania.

Jako pośrednika w tych połączeniach użyliśmy płytki stykowej. Zasilanie trafi do płytki stykowej z zewnętrznego źródła zasilania, które następnie zasili wspomniane trzy komponenty.

Uwaga: nasz nauczyciel zasugerował użycie rezystora do połączeń między zasilaniem a modułem detektora dźwięku, tak aby nie całe zasilanie trafiało do modułu, co pozwala na lepsze wejście.

Krok 3: DETEKTOR I PASKI

Po podłączeniu wszystkich trzech komponentów do zasilania, musimy następnie połączyć je ze sobą.

Moduł detektora dźwięku będzie komunikował się z Arduino poprzez piny wejść analogowych - będę używał pinu A0.

Taśmy LED potrzebują impulsu cyfrowego, aby zrozumieć, którą diodę LED należy zaadresować. W związku z tym cyfrowy pin wyjściowy DI należy podłączyć do Arduino. Będę używał pinu 6 w Arduino. Dotarliśmy do sklepu, w którym zakupiliśmy elektronikę do wlutowania całego okablowania zworek do taśmy LED. W związku z tym nie było potrzeby lutowania dla nas, oszczędzając kłopotów z tym. Pozostało tylko podłączyć do niego kabel męsko-żeński.

Podobnie, możesz po prostu postępować zgodnie z dostarczonym schematem, aby uzyskać przegląd połączeń.

Krok 4: PRZESYŁANIE KODU

To prawdopodobnie najważniejsza część projektu. Możesz znaleźć źródło kodu, którego użyłem tutaj (link) lub moją wersję (załączony plik). Główną zasadą jest odwzorowanie wartości analogowej uzyskanej z czujnika na liczbę wyświetlanych diod LED.

Aby rozpocząć za każdym razem, chcemy mieć pewność, że wszystkie światła działają zgodnie z oczekiwaniami. Możemy to zrobić za pomocą funkcji array, która pozwoli nam zapalić wszystkie poszczególne diody LED.

Następnie przechodzimy do głównej funkcji wizualizacji dźwięków w lampie. Możemy to zrobić za pomocą funkcji mapy. To pozwoli nam wyświetlić określoną liczbę diod LED, biorąc pod uwagę dane wejściowe zmiennej ilościowej. W moim podejściu postanowiłem podkręcić liczbę diod LED w zestawie (180 zdefiniowanych w kodzie w przeciwieństwie do 120 diod, które mam). Próbowałem różnych ustawień - w tym dostosowanie czułości modułu detektora dźwięku, zmiany wartości dolnej i maksymalnej mikrofonu itp. Jednak nie mogłem uzyskać pożądanej wizualizacji, dopóki nie napompowałem liczby diod LED. Istnieje również druga warstwa proceduralności. Kod pozwoli na bardziej zaawansowane śledzenie natężenia dźwięku w oparciu o średnie, aby światło zmieniło kolory, gdy utwór wejdzie w szczyt - „tryb WYSOKI”.

W zależności od wyglądu, który chcesz osiągnąć, możesz wprowadzić poprawki w używanym kodzie. Ten film (link) szczegółowo wyjaśnia kody.

Krok 5: PRZYGOTOWANIE OBUDOWY

Najpierw zwinąłem czarny kartonik do mniej więcej tej samej średnicy i koła, co otwór w szklanym słoiku. Nie miałem odpowiednich narzędzi pomiarowych. Dlatego improwizuję, w zasadzie wtaczając cały czarny kartonik do słoika. Po zmierzeniu długości czarnego papieru do kartek, którego potrzebuję, wycinam go ostrożnie, podążając za podanym przeze mnie oznaczeniem. Następnie skleiłem końce razem, tworząc cylindryczną rurkę. Długość i wysokość obudowy uzależniona jest od wymiarów słoika. Możesz użyć dowolnej długości.

Następnie owijam obudowę, którą zrobiłem taśmą LED wokół niej, maskując całą powierzchnię obudowy. Dokonano tego właśnie za pomocą kleju z tyłu paska. Upewniam się, że wycięto małą szczelinę, aby umożliwić wsunięcie nadmiaru przewodu do wnętrza obudowy, aby uporządkować przewody i nie zasłaniać powierzchni spłukiwanej.

Po trzecie, wydrążona cylindryczna rura jest wykorzystywana jako zaleta, wypełniając elektronikę od wewnątrz. Na początek zabezpieczyłem połączenia przewodowe na Arduino i płytce stykowej, używając niebieskiej pinezki. Następnie przykleiłem nadmiar przewodu za pomocą zwykłej taśmy 3M. Ten krok jest środkiem zapobiegawczym, aby zapobiec łatwemu rozłączeniu przewodów w procesie montażu.

Po czwarte, zmontowana płytka jest gotowa do włożenia do obudowy. Ponieważ elektronika jest „ukryta” wewnątrz obudowy, układ zabudowy musi być taki, aby użytkownik miał łatwy dostęp do Arduino USB. Co więcej, moduł detektora dźwięku będzie również musiał być skierowany w dół, aby moduł mógł łatwo wychwycić dźwięk z otoczenia. Zmontowana tablica jest więc ustawiana pionowo, aby to umożliwić. Część płyty piankowej została użyta do przytrzymania zmontowanej płyty do obudowy. W tym kroku pasek LED zostanie podłączony (z czerwonymi, pomarańczowymi, żółtymi przewodami połączeniowymi) zgodnie z rozmieszczeniem elektroniki. Wszystkie połączenia są wykonane do tego momentu, z wyjątkiem tych do zewnętrznego źródła zasilania - czerwonego i czarnego przewodu.

Krok 6: SAMA OBUDOWA

Ponieważ opieram lampę biurkową na replikę głowy marshmello, musiałem pokryć cały szklany słoik - poza oczami i ustami, które musiały być czarne, białą farbą w sprayu. Szablon oczu i ust jest wycinany i przyklejany do słoika przed natryskiem. Słoik pozostawiono do wyschnięcia przed umieszczeniem oczu i ust z wnętrza słoika. Dokonano tego przy użyciu pozostałego czarnego papieru kartonowego (początkowo myślałem o pomalowaniu go na czarno). Efekt wyszedł dobrze, bo wygląda na to, że faktycznie wycięto warstwę oczu i ust.

Metalowa pokrywa musiała mieć centralny otwór umożliwiający dostęp do Arduino USB, modułu detektora dźwięku i zasilacza, jak wspomniano. Udało mi się zrobić cięcie w warsztacie w szkole.

Krok 7: WYKOŃCZENIE

Teraz jest ostateczny montaż konstrukcji.

Pasek LED jest najpierw sprawdzany, aby upewnić się, że światła działają, a wszystkie połączenia są prawidłowe. Po upewnieniu się, że komponenty działają, możesz przystąpić do wkładania obudowy do wykonanej osłonki słoika. Widać po otworze (nawet po założeniu pokrywy) i rozmieszczeniu elementów elektronicznych, od spodu można sięgnąć zarówno do interfejsu Arduino USB, jak i do wejścia zasilania. Moduł detektora dźwięku również wystaje nieco na zewnątrz, aby lepiej rejestrować dźwięk. Do nóg użyłem kostek wyciętych z płyty piankowej i pomalowałem ją na czarno. Idealnie możesz użyć ładnego drewnianego stojaka na lampę biurkową.

Uwaga: początkowo malowanie było źle wykonane, co widać po znakach wodnych w pierwszym prototypie, dlatego musiałem zeskrobać całą powłokę za pomocą rozcieńczalnika, a następnie przemalować. To zdecydowanie wymagało dodatkowego wysiłku, którego możesz uniknąć.

I wreszcie ukończyłem projekt. Zdecydowanie wymagało to wielokrotnych prób i błędów - albo w celu uruchomienia kodu, albo w odniesieniu do zmiany procesu montażu, ale byłem zadowolony z tego, co udało się osiągnąć.

Krok 8: ZAKOŃCZONY

To był świetny projekt i świetnie się przy nim bawiłem. Co więcej, jest szczególnie świetny, ponieważ można go dostosować i umożliwia dowolną aktualizację w przyszłości. Kod można przerobić w dowolnym momencie i za każdym razem otrzymujesz „nową” lampę.

PRZYSZŁE ULEPSZENIA

Istnieje jednak o wiele więcej ulepszeń i/lub zmian, które można wprowadzić do kompilacji.

Możesz dodać różne wejścia przycisków podłączone do Arduino. Dzięki temu możesz zmienić tryb, aby wdrożyć ogólną funkcję lampy, na przykład ogólne pulsowanie. Pozwala to na przełączanie między bieżącym trybem reakcji na dźwięk a ogólnym trybem pulsowania gradientowego. Inny przycisk można zaimplementować, aby zmienić zestaw kolorów promieniujących świateł (zestaw 1 - niebieski na żółty, zestaw 2 - czerwony na fioletowy, itp.). A nawet więcej, możesz mieć 3 warstwy proceduralne, w których jest więcej trybów zaawansowanego śledzenia natężenia dźwięku w oparciu o średnie - „LOW”, „NORMAL”, „HIGH”. W ten sposób uzyskasz szerszą gamę fal kolorów.

Lubię też wracać do mojej pierwotnej koncepcji, do noszenia głowicy marshmello LED. Będzie to wyglądać na odważniejszą konstrukcję, która łączy zarówno użycie modułu detektora dźwięku, jak i modułu ruchu akcelerometru. Moduł detektora dźwięku będzie generalnie wizualizował impulsy świateł LED, natomiast moduł ruchu akcelerometru będzie zmieniał kolor świateł zgodnie z odczytanym wejściem - stopniem ruchu przez użytkownika.

Zasadniczo chodzi o to, że ograniczenia są nieskończone i ogranicza je tylko twoja wizja. Dzięki za oglądanie/czytanie i baw się dobrze ze swoim Arduino!