Настенный модуль Accustic SonicMoiré: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Этот настенный модуль "SonicMoiré" разработан для совместимости с домами вики, мы намерены использовать его как часть фасада. Его предыдущая цель заключалась в том, чтобы отфильтровать определенные частоты из спектра шума и, таким образом, уменьшить воздействие шума в комнате или уменьшить звук, который вы слышите за его пределами. Эффекты будут лучше всего, если вся ваша стена будет сделана из таких модулей (а также ваша комната будет выглядеть совершенно модно:)).

Этот проект был частью Multimodal Media Madness 2014, организованной кафедрой компьютерного архитектурного проектирования (CAAD) и группой мультимодальных вычислений RWTH Ахенского университета. Чтобы узнать больше о смарт-скинах, посетите эту страницу:

Модуль состоит из рамы (если у вас есть вики-домик, вы можете вместо этого встроить его) с двумя перфорированными пластинами на переднем конце, одну из которых можно сдвигать относительно другой. Различные образования, которые образуются при смещении дыр, должны отфильтровывать определенные частоты из спектра шума. Это называется эффектом Муара, идея основана на поглотителях Гельмгольца (перфорированные пластинчатые преобразователи).

Мы добавили подсветку для визуальных эффектов. Модуль выглядит просто завораживающе;)

Это немного больше, чем просто проект выходного дня, но мы даем вам программное обеспечение, которое мы написали, чтобы вы сэкономили время. Если вы хотите сделать этот проект еще более масштабным, вы все равно можете написать свое собственное программное обеспечение.

Материалы:

Дерево для рамы (ширина 1,8 см)

Дерево для 2 перфорированных пластин и задней пластины (2 мм)

Finnboard (древесно-волокнистая плита / картон для крепления светодиодов, 2 мм, материал для лазерных резаков / моделей. Альтернатива: тонкое дерево)

Остальной кусок дерева разрезать на 7 маленьких кубиков (2 x 2 x 1,9 см)

Ардуино Уно

Arduino SpectrumShield-v14 (Sparkfun)

Тонкий микрофон (разъем)

Малина Pi B

Кабель Micro USB USB

Кабели для подключения электроники

Резистор 470 Ом

Макетная плата

9 светодиодов RGB WS2812 (или других светодиодов, поддерживающих библиотеку Adafruit NeoPixel, которую мы использовали)

Кабели и штыри для пайки светодиодов (в случае, если вы не используете готовую светодиодную ленту)

Ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04

Винты

Маленькие привинчиваемые крючки и петли

Резинки бытовые

Тонкая и довольно прочная нить (подойдет пряжа)

2 сервопривода Hitech HS 311 (или другая модель, в зависимости от веса вашей деревянной плиты, наша <400 г)

Матовая фольга или бумага (примерно 50 х 50 см)

Краска (выбираем черный для большего контраста)

Лента и жидкий клей

Источник питания постоянного тока (6-12 В, 2 А)

Если вы используете источник питания 12 В, вам понадобится преобразователь напряжения на 6 В для светодиодов, сервоприводов и датчиков.

Инструменты:

Шейпер (или какая-то альтернатива)

Лазерный резак (или какая-то альтернатива)

Отвертка и аккумуляторная отвертка

Дрель

Паяльник и аксессуары (не нужны, если у вас есть готовые светодиодные ленты)

Шаг 1: рамка

Если у вас еще нет (вики) дома для сборки в модуле, как у нас, или вы хотите построить его просто для развлечения и взгляда, используйте рамку для встраивания модуля.

Мы используем раму, которую вы можете просто соединить и снова разобрать, пока еще ничего не прикреплено, чтобы ее было легче носить с собой. Поэтому вырежьте детали со следующими размерами (используя формирователь или что-то еще, смотрите наши изображения для большей ориентации):

2 x верхняя / нижняя пластина: 28 x 52,5 см с прибавками 15,5 x 5 см в середине боковых сторон минус 3 отверстия на 3 см в середине прибавлений в 2 см от конца.

2 x Боковая пластина: 28 x 66,5 см с отверстиями 1,9 x 15,5 см на концах, которые находятся на расстоянии 5 см от краев.

4 детали в форме U с длинной стороной 10 см и двумя сторонами 8 см, шириной 3 см. Для простоты они не имеют формы буквы U, но могут иметь углы.

Соедините детали вместе с деталями с длинными отверстиями по бокам, другими деталями как внизу и вверху и маленькими U-образными деталями, чтобы они оставались вместе. U-образные части могут соединить вместе две из этих рамок на случай, если вы захотите расширить. Если вы полностью уверены, что вам нужен только один модуль, вы, конечно, можете изменить их;)

Все подходит? Продолжать!

Примечание: «правая» и «левая» в описании теперь будут относиться к правой и левой стороне рамки, как показано на рисунке (если смотреть с задней стороны модуля, поскольку перфорированные пластины являются передней частью).

Шаг 2: перфорированные пластины

Сформируйте пластины и перфорируйте их с помощью формовщика или того, что у вас есть, мы используем макет, показанный на картинке. Если хотите, вы можете использовать другую схему расположения отверстий, отличную от нашей, без изменения эффекта, если ваши отверстия не слишком большие, а ваши отверстия имеют разные размеры. Передняя пластина должна быть 56 x 56 см, а расстояние до отверстий должно составлять 5,5 см со всех сторон, подвижная пластина меньшего размера 51 x 51 см с расстоянием всего 0,5 см.

Разберите раму и вкрутите 4 крючка в раму, всегда 2 в верхней и правой части рамы. Крючки должны находиться как можно ближе к длинному краю деталей рамы. Когда вы снова собираете рамку, расстояние до ближайшей другой пластины должно быть около 5 см (изображения могут помочь).

Прикрутите большую пластину к раме по углам, отметьте, в каком направлении повернуть вторую пластину, чтобы рисунок пластин был идентичным. Вы действительно хотите это отметить.

Теперь добавьте вторую тарелку. Поэтому протяните резиновые ленты через два отверстия в пластине, проденьте оставшуюся часть ленты в образовавшуюся петлю и повесьте пластину на крючки, которые вы накинули на раму. Примечание: какие отверстия в пластине вам нужно использовать, зависит от ваши резинки. Пластина должна висеть примерно на один ряд отверстий выше и правее рисунка большей пластины, когда резина находится в пассивном состоянии. Просто попробуйте несколько отверстий и улучшайте, пока пластина не окажется в правильном положении.

Шаг 3: немного краски

Возьмите немного краски! Черный (или другой темный цвет) создает приятный контраст со светом внутри.

Мы решили использовать аэрозольную краску, чтобы краска распределялась более равномерно. Если вы более креативны, не стесняйтесь.

Поэтому снова снимите пластины с рамы, нанесите краску на лицевую сторону обеих перфорированных пластин и подождите, пока она высохнет.

Шаг 4: фольга / бумага

Теперь приклейте матовую фольгу или бумагу к обратной стороне меньшей тарелки. Мы используем прозрачную бумагу из магазина художественных принадлежностей, но подойдет любой материал, который рассеивает свет.

Вырежьте небольшие отверстия в бумаге, чтобы резинки и нитки прошли сквозь них, и приклейте бумагу к обратной стороне тарелки (к стороне без цвета). Струны будут прикреплены на следующем шаге, поэтому посмотрите, где они должны быть раньше.

Светодиоды должны быть видны не как отдельные светодиоды позже, а как общее свечение, все из-за бумаги.

Шаг 5: сервоприводы

Вверните металлические петли в раму снизу и с левой стороны. Предполагается, что они должны быть посередине пластин и как можно ближе к краю, не касаясь перфорированной пластины меньшего размера.

Для сервопривода используйте соединение только с одной рукой и прикрепите другую металлическую петлю к его самому внешнему отверстию.

Теперь прикрепите сервоприводы к раме. Нарежьте маленькие деревянные кубики (примерно 2 x 2 x 1,9 см), прикрутите по два из них к каждому сервоприводу, как показано на рисунке. Сначала мы просверлили в них небольшие отверстия, потому что наши кубики легко раскалывались, и нам нужно было быть немного осторожнее.

С левой и нижней стороны прикрепите кусок веревки к отверстию в середине вашей меньшей тарелки и проденьте ее другой конец через металлическую петлю. Если вы хотите использовать пряжу, как мы предлагаем, возьмите ее в несколько слоев. Одного слоя может быть достаточно, но поскольку все тяги приходится на эти куски веревки, можно быть немного параноиком.

Прикрутите сервоприводы к нижней и левой части рамы, используя прикрепленные кубики (при необходимости еще раз просверлите отверстия). Плечо сервоприводов должно быть на высоте металлической петли, а сервоприводы лежат боком. Затем прикрепите шнур к петле на стыке сервопривода. Строка должна быть как можно более натянутой, когда сервопривод находится в положениях по умолчанию.

Теперь вы можете начать тестирование сервоприводов с помощью Arduino. Если вам нужна помощь, как подключить сервоприводы к вашему Arduino, обратитесь к схеме схемы на шаге 8 (Закрытие коробки).

Шаг 6: микрофон и датчик расстояния

Просверлите отверстие в верхнем конце самой внешней перфорированной пластины, достаточно большое, чтобы через него можно было вставить микрофон. Постарайтесь поставить микрофон как можно ближе к краю, чтобы он не касался второй пластины.

Поскольку наш микрофон был немного слабоват, мы поставили усилитель между микрофоном и ардуино.

Мы подумали, что было бы неплохо, если бы модуль немного взаимодействовал с людьми, поэтому мы также добавили ультразвуковой датчик расстояния. Когда люди подходят к модулю, они могут его обнаружить, устроить небольшое шоу и изменить цвет света - ну, мы немного напрасны. Это, безусловно, добавляет немного развлечений.

Шаг 7: светодиоды и блок питания

Чтобы все это выглядело действительно круто, мы добавляем подсветку. Всего 9 светодиодов делают модуль очень эффектным в темном помещении.

Поэтому подготовьте 3 полосы с 3 светодиодами в них, которые позже будут соединены, чтобы сформировать более длинную полосу. Для двух полос припаяйте кабели длиной около 14-15 см между светодиодами и к концам. Для облегчения использования мы добавили петли с обоих концов. Третья полоса подготавливается аналогично, но с кабелями и перемычками только на одном конце, свободный конец будет концом всей полосы. Будьте осторожны, если вы используете WS2812, у них есть одно ребро с меткой DI (данные в) и три края с DO (данные на выходе). Вы хотите соединить край DO с краем DI следующего светодиода. Последний светодиод на вашей третьей полосе должен иметь край DI, соединенный со светодиодом раньше, и без кабеля на краях DO.

Чтобы прикрепить светодиоды к раме, приготовьте 3 длинных прямоугольника из финишной доски (используйте лазерный резак или резак и длинную линейку, 52, 5 x 2 см). Они должны вертикально вписываться в вашу раму, поэтому сначала измерьте, ничего страшного, если они на 2-3 мм короче.

Приклейте каждую светодиодную ленту к одному из прямоугольников, начиная со среднего светодиода в середине финишной платы. Отметьте, с каких сторон находятся концы DI и DO светодиодных лент, так как вы больше не можете видеть нижнюю сторону светодиодов.

Прикрепите оставшиеся деревянные кубики к одному концу каждого светодиодного модуля с помощью степлера. Конечному модулю полосок нужен кубик на конце DO (рисунок: номер 3), один из остальных - на конце DI (2), а оставшийся - на конце DO (1).

Теперь прикрутите светодиодные модули к верхней части рамки на равном расстоянии, поместите их ближе к заднему краю (тому, что без пластин). Модуль 1 слева, 2 посередине и 3 справа. Если ваши кубики легко раскалываются, не забудьте сначала просверлить их.

Подключите модули 1 и 2 вверху и модули 2 и 3 внизу. модуль 1 теперь должен иметь свободный конец DI внизу, который вы можете подключить к вашему Arduino для тестирования. Для источника питания требуется 5 В и резистор. Обратите внимание, что для ввода данных требуется аналоговый вывод, и его следует подключать не напрямую, а с резистором 470 Ом между ними. Если не поставить один между первым светодиодом в полосе, скорее всего, он сломается. См. Схему схемы на шаге 8 (Закрытие коробки).

Если вы хотите попробовать светодиоды с использованием библиотеки Adafruit Neopixel, это довольно легко понять.

К сожалению, у Arduino пока нет источника питания. Итак, вам нужен источник питания, подключите Arduino GND к заземлению источника питания, а питание - к выводу VIN. Схема из шага 8 поможет вам.

Шаг 8: закрытие коробки

Убедитесь, что электроника подключена, как показано на схеме. Блок питания может отличаться в зависимости от входного напряжения. Однако важно помнить, что питание ваших датчиков, сервоприводов и подсветки не должно проходить через Arduino, но каждый из них получает соответствующее напряжение (Arduino 7-12 В, датчики и т. Д. 6-7 В) от питания и привязаны к общей земле. Это связано с тем, что Arduino не поддерживает токи выше 1 ампера.