Светодиодная танцевальная комната: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Это руководство по созданию светодиодного музыкального визуализатора на базе Arduino, также известного как полностью красивая цифровая танцевальная комната. Существуют различные руководства по инструкциям по визуализаторам чистых схем, но, как правило, они представляют собой своего рода усилители, которые заставляют свет пульсировать и изменять интенсивность в ответ на мощность, передаваемую в аудиосигнале. Я хотел чего-то большего, например, нескольких стробоскопов, реагирующих на разные частоты музыки. Конечным результатом является пасынок-мутант того, этого и еще немного этого, но это того стоит. Фактический аудиосигнал считывается из гнезда микрофона на компьютере, так что он может принимать либо свой собственный звук, подаваемый обратно, либо звук с iPod / рок-группы / караоке / все, что вы, сумасшедшие дети, можете придумать. Ура, новая музыка! Любезно предоставлено DoKashiteru и Creative Commons, я представляю вам видео системы в действии без цензуры:

Шаг 1: Детали / инструменты

Детали: светодиоды - очевидно. Я купил очень яркие 10-миллиметровые диски разных цветов оптом на eBay, но вы можете найти их на Digikey или Mouser. Чем выше рейтинг милликандел, тем лучше, особенно если вы хотите, чтобы они освещали что-либо, а не просто были цветным пятном. Поищите вокруг, чтобы найти выгодную сделку. Резисторы - по одному на каждый светодиод. Моему требовалось 470 Ом, но не забудьте проверить параметры светодиодов, чтобы получить как можно больше света, не перегорая. Беспаечный макет - Для всех схем. Arduino - интерфейс компьютера / схемы. Замечательная маленькая доска. Купить онлайн. Проволока - множество одножильных проводов. Мне нужно было много и быстро, поэтому в итоге я очистил свой местный RadioShack от этого материала, но вы сможете найти его намного дешевле. Как вы увидите позже, две пряди, скрепленные таким образом, чрезвычайно полезны. Компьютер - где происходят фактические вычисления. Да, это может быть немного излишним, чтобы включить несколько лампочек, но, поскольку мы неизбежно заканчиваем тем, что проигрываем танцевальную музыку с ноутбука, это сработало просто отлично. Источник питания - светодиоды, вероятно, будут потреблять больше энергии, чем может обеспечить Arduino, поэтому мы собираемся питать их от внешнего источника и переключать их с помощью транзисторов. У вас должна быть куча таких из старой электроники, или вы можете найти их в комиссионных магазинах. См. Страницу планирования, чтобы узнать, какое напряжение / сила тока вам нужно. Транзисторы NPN - мы используем их как усилители / переключатели тока. Небольшой ток, потребляемый от Arduino, контролирует большой ток, потребляемый от источника питания, который проходит через светодиоды. Найдите их в Интернете или на RadioShack. Паяльник - довольно понятно. Громкоговорители / аудиоразветвитель / аудиокабель «штекер-штекер» - динамики для звука, разветвитель и кабель для подачи сигнала с выхода наушников на динамики и разъем для микрофона. Программное обеспечение: Arduino - Загрузите программную среду arduino отсюда. Обработка - Обработка хорошо взаимодействует с Arduino и имеет несколько встроенных замечательных библиотек. Загрузите ее отсюда. Убедитесь, что у вас установлена последняя версия минимальной библиотеки обработки звука отсюда. Вам также может потребоваться библиотека arduino, чтобы заставить их общаться - возьмите ее отсюда и вставьте в папку Processing / libraries.

Шаг 2: Проектирование схемы

Общий вид схемы, которую мы строим. Две жилы провода подключены к высокому и низкому напряжению, и каждая пара светодиод / резистор соединяет их, чтобы загореться. Нить низкого напряжения фактически подключена к земле через транзистор, так что мы можем контролировать количество протекающего тока (и, следовательно, яркость светодиодов).

Шаг 3: Планирование

Самый важный шаг - спланировать, какие цвета вы хотите и где. Потолки в моем общежитии лучше всего можно описать как «вафельные» с квадратными выемками на поверхности. Это сделало очень естественную сетку для раскладки цветов, но вам нужно будет придумать свой собственный план. Вы можете подключить до 8 или около того светодиодов к одной цепи управления, что означает, что эти 8 будут включаться и выключаться одновременно. После того, как макет составлен, теперь нам нужны расчеты мощности. Проверьте таблицы данных на свои светодиоды, чтобы определить прямое напряжение и ток. У моих есть падение напряжения ~ 3,5 вольт и максимальный ток 20 миллиампер. Поскольку у меня был блок питания на 12 В, мы можем сделать небольшую простую математическую схему, используя закон Ома (V = IR): (12 - 3,5) = 0,02 * R R = 425 Ом. Для простоты округляем до 470 Ом. У большинства 5-миллиметровых светодиодов падение напряжения составляет около 2 вольт, а номинальный ток - около 15 миллиампер, но проверьте, чтобы они не сгорели. Помните: интенсивность света пропорциональна току, поэтому используйте резистор большего размера, чтобы ограничить ток, если они слишком яркие. Также убедитесь, что блок питания может выдерживать весь этот ток - некоторые маленькие из них рассчитаны только на несколько сотен миллиампер, что означает, что вы можете запитать только 10-20 светодиодов параллельно, как мы.

Шаг 4: Подготовьте светодиоды и провод

Намного проще прикрепить светодиоды к проводам, если сначала спаять их вместе с резисторами. Разрежьте отрицательный (более короткий) вывод светодиода и одну сторону резистора примерно пополам, затем спаяйте их вместе. Как только это будет сделано, согните положительный вывод и резистор наружу, чтобы светодиод немного выступал вверх. Более наглядное объяснение см. На картинке. Затем разложите всю проволоку и убедитесь, что у вас достаточно проволоки для каждой прядки. Измерьте и отметьте, где должен идти каждый светодиод. Еще раз, объяснение фактического прикрепления лучше всего дает изображение. Припаяйте светодиоды к проводу, соблюдая полярность - все положительные выводы к одному проводу, а все отрицательные выводы к другому. После того, как вы закончите, проверьте жилы, ПРЕЖДЕ чем их закрепить - подключите провода к источнику питания или 9-вольтовой батарее, чтобы убедиться, что все индикаторы загорелись. Затем вставьте все провода! В моем случае это было связано с большим количеством белой клейкой ленты и стоянием на стульях. Убедитесь, что все свободные концы собраны в одном месте, где мы собираемся разместить макет, Arduino и компьютер. Я также поместил маленькие глобусы оригами на светодиоды, чтобы рассеять свет - просто сделайте небольшие прорези радиально наружу от отверстия в воздушном шаре, чтобы сделать четыре выступа, и он будет красиво скользить. См. Изображение на предыдущей странице, чтобы увидеть эффект. Бонусные баллы, если глобусы сделаны из старых конспектов лекций.

Шаг 5: Постройте схему

Больше сказать особо нечего. Подключите положительный и отрицательный выводы источника питания к шинам питания на макетной плате и подключите контакт заземления Arduino к той же отрицательной шине. См. Картинку для хорошей системы компоновки. Убедитесь, что все работает, отсоединив провода от Arduino (показаны синим, черным и красным цветом ниже) и подключив их к положительной шине питания. Ток будет течь через транзисторы и позволит светодиодам включиться (если все подключено правильно). Верните их в исходное положение и подключите Arduino к компьютеру с помощью USB-кабеля. Чтобы настроить звуковую систему, подключите динамики и штекерный кабель к разветвителю. Вставьте другой конец кабеля «папа-папа» в гнездо для микрофона на компьютере. Опять же, это немного излишне, если вы собираетесь воспроизводить звук только со своего компьютера (особенно если вы можете понять, как использовать разъем), но таким образом система может переключаться на Rock Band или караоке или что-нибудь еще, что может выводиться на Аудиоразъем 3,5 мм. Убедитесь, что ваш микрофон работает - подключите разветвитель к любому источнику звука, затем откройте программу записи звука, чтобы проверить, регистрируете ли вы сигнал. Часто микрофон можно отключить, поэтому, если у вас есть проблемы, это первое место, куда нужно обратить внимание.

Шаг 6: Код Код Код

Откройте программную среду arduino и загрузите на плату пример скетча StandardFirmata. Скетч позволит вам управлять Arduino через последовательный интерфейс, то есть произвольный код на компьютере может управлять только что подключенными лампами. Код, который на самом деле обрабатывает аудиосигнал, является (удобно) скетчем обработки. Он основан на замечательной библиотеке BeatDetect в минимальной библиотеке. Класс BeatDetect вычисляет преобразование Фурье звукового сигнала и отслеживает среднее значение и дисперсию каждого из коэффициентов за последние несколько секунд. Если значение в любом из элементов разрешения FFT превышает дисперсию, биение обнаруживается, и включается свет, связанный с этой частотой.. Это означает, что каждая нить светодиодов будет соответствовать разной частоте музыки: одна нить будет мигать для басовых ударов, другая - для малых ударов, третья - для высоких вокальных нот и так далее, для 26 различных частот. набросайте снизу и измените массив ledPins в строке 10, чтобы отразить вашу собственную настройку. Номер первого контакта соответствует самым низким частотам. Как только это будет сделано, все готово! Подключите аудиоразветвитель к разъему для наушников, запустите набросок и включите музыку. Если все работает, как ожидалось, появится визуализатор формы сигнала, а индикаторы будут мигать. Наслаждаться!

Шаг 7. Устранение неполадок

Основные проблемы, с которыми вы, вероятно, столкнетесь, - это заставить Processing и arduino общаться друг с другом. Убедитесь, что вы установили программное обеспечение arduino - оно принесет с собой все необходимые последовательные библиотеки. Вы можете избежать проблем со схемой, проверяя на ходу - проверяйте каждый светодиод, затем каждую жилу, затем каждый набор транзисторов. Если все остальное не помогло, вернитесь к этому, чтобы определить причину проблемы. Теперь, когда мне удалось устранить все ошибки из моей собственной установки, я не могу придумать, какие они были у меня в голове. Опубликуйте любые проблемы, которые у вас есть, поскольку я, вероятно, сталкивался с ними и с тех пор забыл.