JackLit: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Этот проект был выполнен студентами, участвующими в партнерстве между Fremont Academy Femineers и курсом электроники 128 Pomona College. Этот проект был призван интегрировать технологию hex-ware в забавную куртку, которая светится в ритме музыки. Наш «JackLit» способен слышать музыку через микрофон и использует код быстрого преобразования Фурье для сортировки частот в музыке, которые можно количественно определить и использовать для различения определенных групп освещения на куртке. При этом группы электролюминесцентных панелей, соединенные параллельно, подсвечиваются в ритме любой песни в зависимости от диапазона частот, который слышит микрофон. Использование этого проекта заключается в создании развлекательного жакета, который может загореться в ритме любой песни. Его можно носить на светских мероприятиях или наносить на разные предметы одежды. Эту технологию можно использовать в обуви, брюках, головных уборах и т. Д. Ее также можно использовать для настройки освещения на шоу и концертах.

Шаг 1: материалы

Все материалы можно найти на сайтах adafruit.com и amazon.com.

• Белая электролюминесцентная панель 10 см X 10 см (x3)
• Синяя электролюминесцентная панель 10 см X 10 см (x4)
• Аква-электролюминесцентная панель 10 см X 10 см (x3)
• Аква-электролюминесцентная панель 20смX15см (x2)
• Зеленая электролюминесцентная лента 100 см (x3)
• Красная электролюминесцентная лента 100 см (x4)
• Синяя электролюминесцентная лента 100 см (2 шт.)
• Белая электролюминесцентная лента 100 см (x1)
• Инвертор 12 вольт (x4)
• 4-канальный релейный модуль SainSmart (1 шт.)
• Батарея 9 вольт (x5)
• Разъем с защелкой на 9 В (x5)
• Много проводов
• HexWear

Шаг 2: программное обеспечение Arduino

Прежде чем вы начнете создавать JackLit, вам необходимо иметь подходящие инструменты программирования для управления им. Во-первых, вам нужно перейти на сайт Arduino и загрузить Arduino IDE. Как только это будет сделано, вот шаги, которые вам нужно выполнить, чтобы настроить свой Hex.

1. (Только для Windows, пользователи Mac могут пропустить этот шаг). Установите драйвер, посетив https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i. Загрузите и установите драйвер (файл.exe, указанный на шаге 2 на вверху связанной страницы RedGerbera).
2. Установите необходимую библиотеку для Hexware. Откройте IDE Arduino. В разделе «Файл» выберите «Настройки». В поле, предназначенном для URL-адресов дополнительных плат, вставьте https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/…. Затем нажмите «ОК». Перейдите в Инструменты -> Доска: -> Менеджер доски. В меню в верхнем левом углу выберите «Внесено». Найдите, а затем нажмите Gerbera Boards и нажмите Install. Закройте и снова откройте Arduino IDE. Чтобы убедиться, что библиотека установлена правильно, перейдите в Инструменты -> Плата и прокрутите меню вниз. Вы должны увидеть раздел под названием «Доски с герберами», в котором должно быть хотя бы HexWear (если не больше досок, таких как mini-HexWear).

Шаг 3: Схема инвертора

На этой схеме показана схема подключения 9-вольтовых батарей параллельно к инверторам, а затем к кожуху. Обратите внимание, что пара проводов, выходящих из каждого инвертора, переносит переменный ток, и важно, чтобы провода, подключенные параллельно, идущие от инверторов, были синфазными, в противном случае чистое усиление не будет равно 1.

Шаг 4: Схема реле

Это следующий компонент схемы с шага 3, помеченный как «к переключателям», который соединяет шестигранник с переключателями (релейный модуль).

Шаг 5: Сборка

Подключите 9-вольтовые батареи и инверторы, как показано на рисунке 1. Пять 9-вольтных батарей должны быть подключены параллельно и подключены к четырем инверторам также параллельно. Выходные провода от инверторов следует подключать параллельно и синфазно. Затем следует отложить один из выходных параллельных проводов инвертора для прямого подключения к электролюминесцентным панелям на кожухе. Другой будет подключен к релейному модулю. Обратите внимание, что куда идти, произвольно, потому что мы имеем дело с цепью переменного тока. Как показано на шаге 4, вы должны разделить параллельные провода на три, каждый из которых подключается к одному из четырех переключателей. Один переключатель останется неиспользованным. См. Инструкции на adafruit.com или amazon.com, чтобы узнать, где ваши провода должны подключаться к переключателям. К каждому переключателю следует подключить еще один провод, который будет отведен для подключения к электролюминесцентным панелям на кожухе. Убедитесь, что модуль реле правильно подключен к шестиграннику, как показано в шаге 4 и выше.

Переходим к схеме, встроенной в куртку. Теперь у нас есть набор из трех проводов, который подключается к инверторам, и еще один набор из трех проводов, который подключается к переключателям. Они находятся в наборах по три, потому что у нас есть 3 параллельные цепи электролюминесцентных панелей на кожухе. Электролюминесцентные панели можно приклеить к куртке горячим способом, а в ткани прорезать отверстия, чтобы пропустить провода, чтобы они не были видны снаружи. Следующий шаг самый простой, но самый утомительный из-за всех электролюминесцентных панелей. Выберите, какие панели вы хотите освещать одновременно. Вы можете назначить три группы панелей, каждая из которых должна быть подключена параллельно. Должны быть положительные входные провода параллельно, а отрицательные входные провода - параллельно, хотя положительный и отрицательный провода произвольны, потому что это цепь переменного тока. Подключите один из трех проводов, идущих от инверторов, к каждой из трех электролюминесцентных параллельных осветительных групп. Затем подключите один из трех проводов, идущих от переключателей, к каждой из трех групп параллельного электролюминесцентного освещения. Обязательно прикрывайте оголенные провода, так как они могут слегка ударить вас током.

Шаг 6: кодирование

Наш код использует библиотеку быстрого преобразования Фурье (fft) Arduino, чтобы разбить шум на частоты, которые слышит Hex. Фактическая математика, лежащая в основе преобразований Фурье, несколько сложна, но сам процесс не слишком сложен. Во-первых, Hex слышит шум, который на самом деле представляет собой комбинацию множества разных частот. Hex может прослушивать только определенное количество времени, прежде чем он должен очистить все данные и снова, поэтому для того, чтобы он услышал шум, частота этого шума должна быть не больше половины времени, которое слушает Hex с тех пор, как Hex должен слышать его дважды, чтобы знать, что это его собственная частота. Если бы мы изобразили чистый тон как функцию амплитуды от времени, мы бы увидели синусоидальную волну. Поскольку на самом деле чистые тона не распространены, вместо этого мы видим довольно запутанную и нерегулярную волнистую линию. Однако мы можем аппроксимировать это с помощью суммы множества различных частот чистого тона с довольно высокой степенью точности. Это то, что делает библиотека fft: она берет шум и разбивает его на разные частоты, которые он слышит. В этом процессе некоторые частоты, которые библиотека fft использует для аппроксимации фактического шума, имеют большие амплитуды, чем другие; то есть одни громче других. Таким образом, каждая частота, которую может слышать Hex, также имеет соответствующую амплитуду или громкость.

Наш код делает fft, чтобы получить список амплитуд всех частот в диапазоне, который может слышать Hex. Он включает в себя код, который распечатывает список частот и амплитуд, а также отображает их в виде графиков, чтобы пользователь мог убедиться, что Hex действительно что-то слышит и что это, похоже, соответствует изменениям уровня громкости любого Hex. слух. Отсюда, поскольку в нашем проекте есть 3 переключателя, мы разбили частотные диапазоны на трети: низкий, средний и высокий и сделали каждую группу соответствующей переключателю. Hex пробегает частоты, которые он слышал, и если что-то в группе низких / средних / высоких превышает определенный уровень громкости, то включается переключатель, соответствующий группе, которой принадлежит частота, и все это приостанавливается, чтобы свет оставался на. Это продолжается до тех пор, пока не будут проверены все частоты, а затем Hex снова прослушивает, и весь процесс повторяется. Поскольку у нас было 3 переключателя, мы разделили частоты таким образом, но это можно легко масштабировать до любого количества переключателей.

Замечание о некоторых странностях кода. Причина, по которой мы перебираем частоты, начиная с 10-й, заключается в том, что при частоте 0 амплитуда чрезвычайно высока независимо от уровня шума из-за смещения постоянного тока, поэтому мы просто начинаем после этого удара.

Смотрите в прикрепленном файле фактический код, который мы использовали. Не стесняйтесь поиграть с ним, чтобы сделать его более или менее чувствительным, или добавьте больше групп освещения, если хотите! Повеселись!