Espectacle de llum basat en Arduino: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

He construït un espectacle de llum controlat per Arduino com a entrada al Makers Rock, Album Art Collab. Podeu obtenir-ne més informació al següent enllaç: Makers Rock. La portada que trio és del disc Judas Priest - Painkiller.

Tota la peça és un espectacle de llum encastat en un marc de fusta i l’obra gràfica de l’àlbum es posa a la part superior perquè la llum brilli.

Pas 1: prepareu el marc de fusta

Podeu construir el marc o el recinte de la manera que vulgueu. Trio la fusta, ja que és fàcil treballar només amb eines bàsiques.

He construït el marc a partir d’unes taules de palets que he recuperat. Vaig marcar 4 trossos de les parts netes de les taules que mesuraven 30 centímetres de longitud, assegurant-me de marcar mitjadors de 45 graus per a les juntes.

Vaig fer tot el tall amb la meva serra de plantilla i va funcionar bé. Si teniu accés a una serra de mitra o a una serra de taula, podeu utilitzar-les i obtenir resultats molt millors. Les juntes no eren perfectes, però amb la polidora de cinturó vaig aconseguir que les peces encaixessin bé.

Durant l'ajust de la prova em vaig adonar que són massa amples i que ocuparan molt espai a l'interior del recinte, així que vaig decidir tallar-los a 2 cm d'ample. Una vegada més, vaig fer servir la serra de màquines assegurant-me de no tallar dins de la línia.

Les unions mitrades no tenien massa suport per si mateixes, de manera que he tallat petites peces de triangle per enganxar-les a les cantonades com a suport addicional. Estic segur que hi ha un munt de millors opcions per fer aquí, però aquesta va ser la millor idea que vaig tenir en aquest moment.

Vaig unir els miters amb cola de fusta al mig de les juntes i cola CA als extrems per tal de fer de pinça i mantenir-la al seu lloc mentre es cura la cola per a fusta. Els petits triangles de suport es van enganxar al seu lloc utilitzant només cola CA per fer el procés més ràpid.

Pas 2: Prototipar el circuit

L’electrònica per a l’espectacle de llum a l’interior consisteix en una placa Arduino Uno amb un micròfon d’un auricular trencat que escolta els sons de l’habitació i, a continuació, reflecteix el volum total de so en il·luminant una de les 5 peces de tira led que hi ha a l’interior.

El circuit està format per dues parts independents. La primera part és el micròfon amb el seu amplificador de transistor únic, mentre que la segona part són els controladors de les tires LED. Els necessitem ja que l’Arduino i l’amplificador de micròfon funcionen a 5V mentre que la tira LED funciona a 12V.

El micròfon està connectat a la sortida de 5 V de l’Arduino mitjançant una resistència de 10 k i mitjançant un condensador a la base del transistor. A continuació, el transistor amplifica el senyal amb un nivell mitjà de 2,5 V perquè puguem recollir-lo a l’entrada analògica A0 de l’Arduino.

Per encendre el 12V dels LED, la base dels transistors es connecta a una sortida digital mitjançant una resistència de 10k i es repeteix el mateix circuit 5 vegades. Estic encenent només 3 LEDs en cadascuna de les seccions per poder sortir amb els transistors. Si voleu modificar el projecte per utilitzar tires més llargues del que haureu d’utilitzar alguns MOSFET.

Tot i que pot semblar un circuit complicat, és realment molt senzill. Ho he provat tot en una taula de treball i, després d’assegurar-me que funciona com s’esperava, he construït un escut per muntar-lo directament a l’Arduino Uno.

L’esquema està disponible a:

Pas 3: Creeu l'escut Arduino

Un cop estava content amb el circuit, he construït un escut per a l’Arduino en un perfboard. Podeu veure el procés de compilació complet al vídeo adjunt del projecte.

Pas 4: programa l'Arduino

L'estrella principal del projecte és el codi que es programa a l'Arduino. Això és el que fa la forta càrrega d’analitzar els nivells sonors del micròfon i convertir-los en llum visible que segueix la música. Podeu descarregar tot el codi des de la meva pàgina de GitHub i trobareu l’enllaç a la descripció del vídeo juntament amb l’esquema de l’electrònica.

En poques paraules, el codi té tres parts principals: recuperar una mostra de música per analitzar, determinar els nivells sonors i controlar la sortida als LED en funció del valor calculat. Sé que això pot semblar ciència de coets per a alguns, però és realment fàcil un cop aconseguides les coses.

L’esbós al principi defineix totes les variables i constants que utilitzarem. M’he assegurat d’oferir una explicació a cadascun d’ells perquè pugueu entendre-la amb més facilitat. Després d’això, tenim la funció de configuració que inicia la comunicació en sèrie amb finalitats de depuració, buida i inicialitza la matriu que utilitzarem per a la detecció de volum de pic a pic i defineix les sortides dels LED.

A la secció de bucle del codi, primer comencem el mostreig de l’àudio per poder detectar el volum de pico a pic. En una ona de so regular, l'absència de soroll és un nivell en el punt mitjà de la tensió mínima i màxima que pot produir l'amplificador. En el nostre cas això és de 2,5V.

Un cop detectat un so, obtenim una ona que es mou cap amunt i cap avall de manera que, per detectar sorolls elevats, ens interessa l'amplitud combinada d'aquesta ona. Per tant, en lloc d’una ona en moviment, mapem els valors del 0 al màxim en una mena d’estat invertit per distingir fàcilment els sons elevats dels baixos.

Les dues seccions següents del codi ho fan exactament, primer mesurem l'amplitud de pic a pic i determinem el màxim d'aquest pic per al període. Com funciona el micròfon, a més distància que tingueu, menys volum pot agafar, de manera que cal calcular un factor que amplifiqui o disminueixi el senyal mesurat i tingui la mateixa reacció als diferents nivells.

Com a pas final, multipliquem el valor mesurat del micròfon pel factor que acabem de calcular i, en funció del resultat, encenem LEDs específics.

Després de soldar el tauler segons l’esquema, em vaig assegurar de provar-lo abans de continuar preparant l’art de l’àlbum.

Codi a GitHub:

Pas 5: prepareu la coberta frontal

Per a la part frontal de la peça he utilitzat un full d’acrílic transparent. He reduït l’art gràfic imprès i he aplicat una capa de cola de fusta transparent a la superfície sense la coberta protectora de l’acrílic. Si teniu accés a Mod Podge o a algun mitjà de gel acrílic clar, és millor utilitzar-lo en lloc de cola de fusta, però funciona gairebé igual.

El truc en aplicar la imatge és no fer servir massa cola com ho vaig fer per no deixar arrugues al paper. Menys és millor en aquest cas, però la superfície ha d'estar totalment coberta. Amb la cola encara mullada, l’obra artística és amb prou feines visible, però després d’assecar-se completament es tornarà transparent.

Vaig deixar el marc per curar durant 24 hores i després vaig descobrir la ubicació de l'Arduino dins del marc. Vull que l’obra d’art quedi penjada a la paret i, ja que cal endollar-la per poder alimentar-la, he muntat el tauler a la part inferior perquè el cable de l’adaptador de corrent surti de la presa de paret.

Vaig fer servir una serra de tall per eliminar la major part del material i després em vaig obrir camí amb un cisell i una llima. Si teniu un encaminador manual, serà molt més ràpid que el cisell. També he forat un forat a través del marc perquè el micròfon pugui sortir i captar els sons de l’habitació.

Abans d’acabar, he esmicolat el marc fins a un paper de vidre granulat de 240 graus i després he aplicat una capa de taca de fusta. Vaig utilitzar un tros de drap per netejar la taca i després n’he netejat al cap de temps.

Pas 6: Munteu l’espectacle de llums

El gruix del marc no era suficient per mantenir tota l’electrònica al seu lloc, així que he tallat i enganxat dues capes d’aïllament d’escuma XPS negra de 5 mm als dos costats del marc. A part de deixar lloc a tota l'electrònica, l'escuma va donar a la peça un aspecte agradable en capes des dels laterals.

Tots els components electrònics es munten dins del marc mitjançant cola calenta, a partir del micròfon i després de la placa principal Arduino.

A la part posterior he marcat i tallat una làmina de taulers de fibra d’alta densitat de 3 mm que farà de tauler de suport i de reflector ja que un dels laterals és blanc. He utilitzat cargols petits de 3,5 per 16 mm per fixar-lo des de la part posterior. Després vaig treure el suport de la cola de les tires LED i les vaig enganxar al tauler de fibra.

La part frontal d’acrílic també s’adjunta amb els mateixos cargols de 16 mm, però jo controforo els forats del cargol amb una broca de 6 mm perquè quedin a l’alçada de la part frontal. Si teniu un encaminador, podeu fer una ranura al marc i tancar l’acrílic d’aquesta manera.

Al final, només es tractava d’eliminar l’altra capa protectora de la làmina acrílica i provar-ho tot per assegurar-se que encara funcionava. Per penjar-lo a la paret, he afegit un tros de corda entre dues de les tarteres de la part posterior.

Pas 7: gaudiu del vostre espectacle de llum Arduino

Tot plegat, estic molt satisfet de com ha resultat això. El recinte podria haver estat una mica millor si tingués les eines adequades per treballar la fusta, però encara és una decoració de parets agradable. Des que el vaig construir, ens vam divertir molt amb els meus fills, però és hora que trobi una casa nova.

Regalaré la peça que he construït, així que si us plau, consulteu el vídeo a YouTube per saber com podeu guanyar-lo.

Tasta el codi a YouTube

Construeix el vídeo del projecte

Si us ha agradat el projecte, no dubteu en donar suport al meu treball a Patreon. Https: //www.patreon.com/taste_the_code

L’esquema està disponible a:

Codi a GitHub: