Счетчик аплодисментов: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Примерно с 2001 года я начал брать уроки игры на барабанах. Спустя десять лет, в 2011 году, я присоединился к своей первой концертной группе, и меня зацепило. Вместе сочинять музыку и играть на концерте - это волнующе. Сейчас я уже более 5 лет в другой концертной группе. У нас два концерта в год и несколько дополнительных комиссий.

В качестве темы нашего новогоднего концерта мы хотели провести церемонию награждения лучших песен, которые мы сыграли. Ситуация заключалась в том, что мы играли по две песни в каждой категории. Например, «Лед против огня», для которого мы разыграли попурри из «Холодного сердца» и «Как приручить дракона». Затем зрители должны проголосовать за лучшую песню, которая затем получит награду, напечатанную на 3D-принтере.

Во время мозгового штурма во время подготовки у нас было много идей о том, как заставить аудиторию голосовать, от бумажных голосов до приложений. Но все эти предложения требуют остановки шоу для каждой награды, серьезно отвлекая аудиторию. Когда был предложен счетчик аплодисментов, мы все знали, что достигли золота. Но некоторые поиски в Интернете не выявили реального готового решения. Поэтому я храбро встал, объявил себя начинающим производителем и заявил, что могу легко построить его с нуля за довольно небольшой бюджет.

О боже, я был не готов к кроличьей норе, в которую упаду.

Запасы

Инструменты

• Ваша любимая аккумуляторная дрель
• Циркулярное сверло и другие биты
• отвертки
• 3D-принтер (опционально)

Случай

• Фанера. (Я выбираю мультиплекс 8 мм, но, оглядываясь назад, я должен был выбрать 12 мм или даже толще)
• 4 X магнитная дверная защелка (задним числом опционально)
• Винты

Электроника (5В)

• Ардуино Нано
• Электретный микрофонный усилитель - MAX4466 с регулируемым усилением (или аналогичный, в зависимости от ваших потребностей)
• 2 X 5V 8-канальный релейный модуль
• Трансформатор 220В на 5В
• проводов, много коротких и один четырехжильный провод длиной несколько метров для «дистанционного» управления.
• два переключателя

Электроника (220В)

• стандартные электрические кабели (идеальны остатки от строительства дома, но лучше всего гибкие)
• Розетка переменного тока с предохранителем (необязательно, но настоятельно рекомендуется)
• Лампочки на ваш выбор
• Патроны для ламп

Шаг 1: Схема 5 В: Arduino

Эта сборка состоит из трех основных частей: (1) электроника на 5 В, которая будет выполнять «тяжелые размышления»: слушать и решать, когда и какие огни включать; (2) корпус, который красиво помещается во все, скрывает все «преступления», и (3) цепь 220 В, которая контролируется схемой 5 В.

Давайте начнем со схемы 5 В, поскольку мы можем построить ее в небольшом масштабе.

Найти онлайн-ресурсы было непросто. Я представил себе десять лампочек, которые загорелись в зависимости от громкости аплодисментов, но, похоже, никто не делал этого раньше. Итак, я начал с малого; На tinkerCAD я создаю онлайн-симуляцию того, как я хотел, чтобы электронные компоненты 5V выглядели. Вы можете найти мой очень примитивный дизайн с кодом здесь: https://www.tinkercad.com/things/8mnCXXKIs9M или ниже на этой странице в виде файла «Applause_1.0.ino».

Создание черновой версии в Интернете и тестирование нескольких кодов Arduino в этой симуляции действительно помогли мне лучше понять, что нужно для этой сборки. Таким образом, я экспериментировал с добавлением способа управления поведением программы: в итоге я получил два переключателя. Один переключатель включает и выключает измерение, другой сбрасывает счет обратно на 0/10.

Я получил все необходимые компоненты: несколько светодиодов, резисторы, Arduino и, самое главное, микрофон, совместимый с Arduino.

Я построил схему и проверил все на следующей репетиции, только чтобы понять, что купленный мной микрофон слишком чувствителен для моего использования. Всего один хлопок в разумной близости или просто игра оркестра заглушили бы микрофон, давая оценку 10/10. Это побудило меня искать микрофон с переменным усилением. В итоге остановился на электретном микрофонном усилителе - MAX4466. Сзади у него есть очень маленький винт, с помощью которого вы можете установить усиление. (примечание: я также поменял Arduino uno на Arduino Nano без какой-либо особой причины).

MAX4466 показал себя лучше, но также показал максимальную производительность при хлопании в непосредственной близости, поэтому я решил также включить время хлопка в качестве переменной в формулу, а не только громкость аплодисментов. Я также написал немного более элегантного кода для этой версии программного обеспечения 2.0 (даже если я сам так говорю). Если был превышен порог громкости, загорался только первый индикатор, после которого следовала короткая пауза, во время которой ни один свет не мог включиться. После ожидания Arduino будет прислушиваться, если звук по-прежнему достаточно громкий, чтобы загорелся второй индикатор, в таком случае индикатор включается и запускается следующий период ожидания. Время ожидания увеличивалось каждый раз, когда загорался новый свет. Аплодисменты должны длиться 22,5 секунды на полной громкости, чтобы свет показывал 10/10. Вы можете найти код на tinkerCAD https://www.tinkercad.com/things/lKgWlueZDE3 или ниже как файл "Applause_2.0.ino"

Быстрый тест с подключенными релейными модулями вместо светодиодов показал мне, что реле были ВКЛЮЧЕНЫ, когда сигнал был НИЗКИЙ, и ВЫКЛЮЧЕН, когда сигнал был ВЫСОКИМ. Нет проблем, просто отключили несколько включений и выключений в коде, и мы были готовы к работе.

Со всем этим разобрались. Я мог бы начать все паять. Но мне нужно было знать, какой длины должны быть все соединения внутри коробки. Итак, давайте сначала построим внешний блок и разместим в нем все компоненты.

Шаг 2: проектирование коробки

Вторым аспектом этой сборки была ее эстетика. Счетчик аплодисментов будет в центре внимания, поэтому он должен, по крайней мере, хорошо выглядеть. Я решил построить деревянный ящик, так как у меня есть для этого базовые инструменты, и это относительно легко.

Узнав на tinkerCAD, что экспериментировать в цифровом мире очень полезно, я также разработал коробку счетчика аплодисментов в популярной программе 3D-CAD Fusion360, прежде чем покупать какие-либо необходимые материалы.

В течение нескольких итераций я окончательно остановился на этом дизайне (см. Рисунки). Это простая прямоугольная коробка, в которой из круглых отверстий на передней панели торчат фонари.

Уродливых винтов на передней панели удалось избежать, добавив опорные планки с внутренней стороны передней панели, куда позже будут ввинчиваться магнитные дверные защелки. В ретроспективе магнитная система закрытия является скорее функцией безопасности, чем действительно необходимой, поскольку стержни удерживают переднюю пластину только за счет трения, и это очень хорошо.

Я также добавил электронику в свой цифровой дизайн. Это изменило некоторые вещи, поэтому то, что я впервые разработал его в Fusion360, уже окупилось. Например, коробка должна быть немного шире, чем первоначальные 15 см, чтобы реле можно было разместить сбоку. Я также закончил моделирование и 3D-печать пластиковых держателей для розеток, которые, в свою очередь, удерживали фонари на месте. Мне показалось, что это вариант, который даст мне достаточно «простора для маневра» для будущих ошибок. (Я знаю, что эти держатели тоже можно купить как таковые, но это стоило мне в три раза больше, и у меня был ограниченный бюджет)

Я добавил сюда файл F360 с моим окончательным дизайном, чтобы вы могли ссылаться на него и поиграть с ним.

Шаг 3: создание коробки

Когда цифровой дизайн был завершен, пора было пойти в строительный магазин, купить большой лист фанеры и приступить к резке. Поскольку у меня не было таких «модных» инструментов, я однажды на выходных поехал к родителям и распилил там дрова до нужного размера.

Тем не менее, в результате моего дизайна получился довольно экзотический лист:

• 2 раза 16,6x150 см для передней и задней части
• 2 раза 16,6x10,2 см для верха и низа
• 2 раза по 10,2x148,4 см по бокам

Поддерживающие стержни на внутренней стороне передней панели остались остатками и использовались как таковые, в противном случае предпочтительная длина была бы 134 см и 12 см.

Вернувшись домой, я разложил все детали на полу и с помощью некоторых (одолженных) угловых зажимов начал предварительно просверливать отверстия и скручивать доски. Помните, что винты входят только в верхнюю, нижнюю и заднюю части глюкометра для чисто эстетической реакции.

Пилотное сверление отверстий и скручивание всех досок было делом непростой задачей из-за того, что фанера была всего 8 мм толщиной, я часто ругал себя за то, что думал, что 8 мм будет достаточно толстой.

На передней панели требовалось несколько тщательно расположенных отверстий диаметром около 5 см. Я обозначил центральную линию передней доски и начал с одной стороны. Центр первого отверстия находился на расстоянии 8 мм (толщина материала) + 75 мм (половина 150 мм) от края платы. Все остальные отверстия находятся на расстоянии 150 мм друг от друга. В конце концов, когда я отметил десятую лунку, я отклонился только на 2 мм… это был хороший день!

Единственное круглое сверло, которое я смог одолжить, было 51 мм, более чем достаточно, чтобы я с радостью начал сверление.

Направляющие передней панели были приклеены к внутренней стороне передней панели с помощью простого столярного клея.

Шаг 4: Установка розеток в коробку

Первыми компонентами, которые устанавливаются в нашу недавно построенную коробку, являются держатели розеток. Причина этого в том, что держатели должны располагаться по центру под каждым отверстием в передней панели. Потому что держатель удерживает световые розетки на месте, к которому, в свою очередь, будут прикручены лампочки, а лампочки - буквально единственное, что торчит из передней панели и, следовательно, единственное, что нельзя переместить. другая позиция внутри нашей коробки. Поскольку их положение фиксировано, они должны войти первыми, чтобы я не допустил глупой ошибки позже.

Как я упоминал ранее, есть коммерчески доступные световые розетки со встроенным кронштейном для установки их перпендикулярно стене, но они стоят в 4 раза дороже, чем простые, которые сделаны просто для подвешивания к потолку, даже не делая слабых попыток. выглядеть мило. Итак, я выбрал дешевый и напечатанный на 3D-принтере держатель для розеток. (Файл STL ниже). При создании 3D-дизайна я позаботился о том, чтобы было достаточно места для маневра, чтобы разместить розетки на разной глубине.

Я напечатал только один держатель, чтобы проверить дизайн. После этого я напечатал сразу 9 держателей, полностью заполнив всю рабочую пластину и прослужив им более 50 часов.

Я произвольно отметил верх и низ передней панели и коробки (помните, у меня было колоссальное отклонение на 2 мм между цифровым дизайном и реальностью). Затем я начал утомительный процесс центрирования одного держателя с крышкой на месте, осторожно приподнял переднюю часть, пометил ее положение карандашом и перешел к следующему держателю. Когда все было сказано и сделано, я перепроверил каждое положение, прежде чем, наконец, ввинтить их в заднюю пластину.

Замечание о винтах: у моего держателя довольно толстое основание, это сделано специально, чтобы мои 16-миллиметровые винты не высовывались из задней части моей 8-миллиметровой задней пластины. Еще одна причина выбрать более толстую фанеру. (Забудьте «живи, люби, смейся», это «живи, люби и учись»).

Во всяком случае, следующие были розетки. Я выбрал предпочтительную высоту, на которой я хотел бы, чтобы лампочки выступали над передней панелью, а затем измерил глубину, на которой должны быть гнезда, снова осторожно расположив все, когда передняя панель закрыта, подняла ее и измерила. Одна маленькая деталь: сначала мне пришлось отвинтить и отломать часть концов кабеля от всех розеток, которые служили для снятия натяжения кабелей, когда они ужасно свешивались с потолка, но, поскольку я монтировал их в специальных печатных держателях, они не выполняли для меня никакой функции. Хуже того, из-за разгрузки от натяжения кабели сопротивлялись тугому изгибу, который я их заставлял, тем самым отлично выполняя свою работу… поэтому пришлось устранить разгрузку от натяжения, чтобы гнезда вошли в держатели так, как я хотел.

Я приклеил все гнезда в держатели и дал настояться на ночь с помощью резинок, удерживающих давление. Конечно, я сказочно забыл, что купил 9 обычных лампочек и одну толстую для десятого света, этот больший свет более сферический, чем грушевидный, и для него требуется гнездо, которое размещается ближе к передней части коробки, чем все другие фонари..(Живи и учись)

Поэтому мне пришлось сломать клей (лишь слегка повредив 3D-печать), чтобы освободить гнездо и изменить его положение. После большого количества клея, чтобы зафиксировать держатель и присоединить его к розетке на нужной высоте, монтаж розеток был завершен.

Еще прикрутил к одной из сторон задней панели разъемы розеток света.

Шаг 5: Пайка низковольтной электроники

Следующим шагом будет «сухая установка» всей низковольтной электроники в коробке, чтобы понять, какой длины должны быть паяные соединения между частями.

Я начал с того, что разместил Arduino посередине между лампочками 5 и 6 и расположил реле в смежных местах сверху и снизу.

Я понял, что шурупы для дерева не войдут в отверстия в Arduino nano. Это быстро решается путем пайки нескольких гнездовых разъемов на паяемой макетной плате. Заголовки будут удерживать Arduino, а некоторые просверленные отверстия в печатной плате без проблем примут шурупы для дерева. На этой паяемой плате также находятся разъемы для подключения микрофона, разъемы (с кабелями) для подключения реле и длинный кабель для блока дистанционного управления.

О удаленном ящике; Мне понадобились два переключателя на конце очень-очень длинного кабеля. Я нахожусь далеко позади сцены как перкуссионист, в то время как измеритель будет в самом начале сцены. Я купил 20 м 4-х многожильного провода, который обычно используется для пайки светодиодных лент. Для размещения двух переключателей я спроектировал и напечатал на 3D-принтере простую коробку (файлы STL и F360 ниже), но любая прямоугольная коробка с вырезами для компонентов и проводов подойдет.

После измерения расстояния между компонентами и значительного превышения этого расстояния я нагрел паяльник и начал пайку.

Пайка всех соединений требует некоторого терпения и, прежде всего, некоторой концентрации, чтобы сделать все правильно. Я включил схему проводки, которую использовал для всех подключений, но имейте в виду, что ваша проводка может немного отличаться, если вы используете разные компоненты. (Или если я ошибся в диаграмме)

В итоге моя проводка выглядела так, как будто там пыталась гнездиться птица. Тем не менее чудом ошибок не было и при включении питания ничего не дымилось.

Со всем подключенным я мог прикрутить каждую печатную плату к задней панели на 3D-печатных стойках. Эти стойки выполняли две функции: (1) всегда полезно оставлять некоторое пространство между печатными платами и пластиной, на которой вы их устанавливаете. И (2) жаловался ли я уже на то, что у меня есть винты диаметром 16 мм и фанера толщиной 8 мм, и поэтому я постоянно подвергаюсь опасности вкрутить винты прямо через дерево? Да, стойки также позаботились о том, чтобы мои винты не доходили до другого конца фанерного ящика.

[ПРИМЕЧАНИЕ] Оглядываясь назад, я бы рекомендовал использовать 5 реле на модуль реле. Моя идея использовать два 8-канальных релейных модуля заключалась в том, чтобы учесть неисправное реле, в этом случае мне просто нужно было бы изменить соединения, и счетчик аплодисментов снова заработал. Это также немного лучше разделит соединения 220 В между двумя модулями, сделав прокладку кабелей немного более… управляемой. (Живи и учись)

Шаг 6: Подключение компонентов 220 В

После установки всех низковольтных компонентов пора приступить к серьезным работам и установить цепь главного напряжения.

Само собой разумеется, что при работе с проводами вы ни в коем случае НЕ подключаете их к электросети !!!!!

Вместе с техником, который будет устанавливать и контролировать световые шоу для нашего предстоящего концерта, мы решили использовать розетку с предохранителем в качестве источника питания для счетчика аплодисментов. Это обеспечило возможность подключения любого кабеля любой длины к нашему счетчику.

Кроме того, это добавило бы уровня безопасности нашей установке: эти разъемы оснащены предохранителем, который перегорает выше определенной силы тока, гарантируя, что ничто не загорится, если не должно.

Для установки этой заглушки нам потребовались ее точные размеры. Однако он имеет довольно сложную форму. Итак, самое простое, что я мог придумать, - это надавить вилкой питания на кусок картона и обвести контуры вилки. Затем контурные линии можно вырезать, создав шаблон, который можно перенести на дерево.

При разметке и вырезании места для вилки помните, что внутри счетчика уже установлены компоненты, которые больше нельзя перемещать, что ограничивает возможные места, где вилка может выскочить из коробки. То же самое касается выходного отверстия 20-метрового провода для «дистанционного» управления.

Обычно дырку вырезали лобзиком, но у меня нет такого приспособления, и я был нетерпеливым, поэтому просто просверлил отверстия по контурам и вырезал отверстие острым лезвием. Это работает, но я не могу рекомендовать это, так как чуть не отрезал себе пальцы.

Теперь осталось просто соединить все вместе. Я сделал электрическую схему цепи 220 В для удобства. Горячий провод подключается ко всем фонарям параллельно, а нейтральный провод прерывается реле перед подключением к фонарям. Это так просто. Просто убедитесь, что вы подключили правильный свет к правильному реле, или вам придется повторно подключить либо контрольный конец 5 В, либо провода 220 В, чтобы исправить свою ошибку.

Существует инструкция по подключению проводов к розетке с предохранителем, в которой все объясняется лучше, чем я когда-либо мог, так что прыгайте туда, но не забудьте вернуться сюда (https://www.instructables.com/id/Wire- Розетка с предохранителем на вилке переменного тока /)

[ПРИМЕЧАНИЕ] Чтобы подключить нейтральные провода к реле, расположенным по центру, я подключил один провод к разъему с предохранителем и разделил его на десять перед подключением к реле. Я планировал пропустить нейтральные кабели на реле, подключив все релейные входы параллельно друг другу. Однако клеммы реле не принимали более одного кабеля, что вынудило меня придумать другое решение. Чтобы сделать это разделение, рекомендуется использовать какой-либо соединитель. У меня этого не было (и я был нетерпеливым), и я просто связал все кабели в один большой узел, прежде чем изолировать его до чертиков. Я не рекомендую этот «узел» из соображений электробезопасности. ОСОБЕННО из-за его непосредственной близости к плате Arduino. Однако, похоже, он работает нормально.

Шаг 7: магнитные защелки (необязательно)

Этот шаг не является обязательным, поскольку направляющие передней панели в достаточной степени удерживают переднюю панель только за счет трения. Я решил включить защелки в качестве меры безопасности, чтобы передняя панель не отсоединилась, если я не хочу, чтобы она отсоединилась

Я лежал без сна много ночей, думая о том, как лучше всего удерживать переднюю панель коробки на своем месте. В конце концов, я придумал использование магнитных доводчиков дверей. Я сомневаюсь, что это официальный термин для этих изящных устройств, но вы сразу их узнаете. Магнитные защелки обычно используются для закрытия дверей шкафа без использования замка.

Я прикрепил магнитную часть к внешней оболочке измерителя аплодисментов (верхняя, нижняя, левая или правая панель). Это было сделано с помощью индивидуальной проставки и винтов, напечатанных на 3D-принтере (yadda yadda yadda, длинные винты, тонкое дерево, вы уже знаете эту историю ☺)

Металлические пластины прикручивались к дереву направляющих. Кроме того, это был первый раз, когда древесина была достаточно толстой, чтобы не было никаких пространств (ура). У меня были некоторые проблемы с определением положения металлических пластин. Я нашел решение:

1. Прикрепите магнитную часть к коробке
2. поместите металлическую пластину на магнит в идеальное положение
3. на отверстия в тарелке поместите шарик «Pritt-buddy» (что-то вроде клея типа жевательной резинки для прикрепления плакатов к стенам без кнопок, обычная жевательная резинка, вероятно, тоже подойдет)
4. спиртовым маркером нарисуйте точку на шарике Pritt-buddy на месте отверстий.
5. закройте крышку, тем самым перенеся часть чернил маркера на дерево.
6. Поднимите крышку и тадаа! Вы сделали небольшую отметку, где должны идти ваши винты
7. снимите приятелей и пластину и прикрутите ее в правильное положение, сначала попробуйте
8. шаг 8: прибыль

Я поместил в коробку четыре магнитных люциана: один внизу, один вверху, один посередине слева, один посередине справа.

Я выбрал люцианов с удерживающей способностью 6 кг. С четырьмя из них они обеспечивали достаточно прочности, чтобы поднять всю коробку только за переднюю панель.

Шаг 8: Что бы я сделал по-другому

Делая этот счетчик аплодисментов, я часто проклинал свое прошлое за принятие глупых решений, я перечислю здесь самые важные уроки, которые я усвоил:

• ИСПОЛЬЗУЙТЕ БОЛЕЕ ТОЛСТУЮ ФАНЕРА. Серьезно, сделать коробку из фанеры толщиной 8 мм возможно, но это создает множество проблем и требует некоторых компромиссов.

  • Во-первых, предварительное просверливание всех отверстий под винты является проблемой, поскольку нет допусков для сверл с неправильным углом наклона.
  • Во-вторых, у меня были винты диаметром 16 мм (я уже упоминал об этом раньше?). Это заставило меня сделать некоторые подпорки при ввинчивании в древесину, чтобы шурупы не выпирали с другой стороны, но в то же время это означало, что шурупы не проникали достаточно глубоко, чтобы обеспечить достаточное сцепление для удержания некоторых компонентов.
  • ….
  • просто используйте более толстую древесину