JackLit: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Dự án này được thực hiện bởi các sinh viên thuộc sự hợp tác giữa các Nữ sinh Học viện Fremont và khóa 128 của Trường Cao đẳng Điện tử Pomona. Dự án này nhằm tích hợp công nghệ hex-ware vào một chiếc áo khoác vui nhộn chiếu sáng theo nhịp điệu của âm nhạc. “JackLit” của chúng tôi có thể nghe nhạc qua micrô và sử dụng mã chuyển đổi Fourier nhanh để sắp xếp các tần số trong âm nhạc có thể được định lượng và được sử dụng để phân biệt các nhóm ánh sáng cụ thể trên áo khoác. Khi làm như vậy, các nhóm bảng điều khiển điện phát quang, được nối dây song song, chiếu sáng theo nhịp điệu của bất kỳ bài hát nào dựa trên dải tần số mà micrô nghe được. Công dụng của dự án này là cung cấp một chiếc áo khoác giải trí có thể phát sáng theo nhịp điệu của bất kỳ bài hát nào. Nó có thể được mặc tại các sự kiện xã hội hoặc áp dụng cho các mặt hàng quần áo khác nhau. Công nghệ này có thể được sử dụng trong giày, quần, mũ, v.v. Nó cũng có thể được sử dụng để thiết lập ánh sáng tại các buổi biểu diễn và buổi hòa nhạc.

Bước 1: Vật liệu

Tất cả các tài liệu có thể được tìm thấy tại adafruit.com và amazon.com.

• Bảng điều khiển điện phát quang màu trắng 10cmX10cm (x3)
• Bảng điều khiển điện phát quang màu xanh 10cmX10cm (x4)
• Bảng điều khiển điện phát quang nước 10cmX10cm (x3)
• Bảng điều khiển điện phát quang thủy tinh 20cmX15cm (x2)
• Băng phát quang điện 100 cm màu xanh lá cây (x3)
• Băng phát quang điện màu đỏ 100 cm (x4)
• Băng phát quang điện 100 cm màu xanh lam (x2)
• Băng phát quang điện trắng 100 cm (x1)
• Biến tần 12 volt (x4)
• Mô-đun chuyển tiếp SainSmart 4 kênh (x1)
• Pin 9 volt (x5)
• Đầu nối snap 9 volt (x5)
• Rất nhiều dây
• HexWear

Bước 2: Phần mềm Arduino

Trước khi bắt đầu xây dựng JackLit, bạn cần có các công cụ lập trình phù hợp để kiểm soát nó. Đầu tiên, bạn cần truy cập trang web Arduino và tải xuống Arduino IDE. Sau khi hoàn tất, đây là các bước bạn cần làm theo để thiết lập lập trình Hex của mình.

1. (Chỉ dành cho Windows, người dùng Mac có thể bỏ qua bước này) Cài đặt trình điều khiển bằng cách truy cập https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… Tải xuống và cài đặt trình điều khiển (tệp.exe được liệt kê ở Bước 2 tại đầu trang RedGerbera được liên kết).
2. Cài đặt thư viện cần thiết cho Hexware. Mở Arduino IDE. Trong “Tệp”, chọn “Tùy chọn”. Trong không gian được cung cấp cho URL Trình quản lý bảng bổ sung, hãy dán https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/…. Sau đó nhấp vào “OK”. Vào Tools -> Board: -> Board Manager. Từ menu góc trên bên trái, hãy chọn “Đã đóng góp”. Tìm kiếm, sau đó bấm vào Bảng đồng tiền và bấm Cài đặt. Thoát và mở lại Arduino IDE. Để đảm bảo rằng thư viện được cài đặt đúng cách, hãy đi tới Công cụ -> Bảng và cuộn xuống cuối trình đơn. Bạn sẽ thấy một phần có tên “Bảng đồng tiền”, trong đó ít nhất phải xuất hiện HexWear (nếu không có nhiều bảng như mini-HexWear).

Bước 3: Bố cục Biến tần

Sơ đồ này minh họa mạch kết nối song song pin 9 volt với bộ nghịch lưu và sau đó nối với áo khoác. Lưu ý rằng cặp dây dẫn ra khỏi mỗi bộ biến tần mang dòng điện xoay chiều và điều quan trọng là các dây nối song song đến từ bộ biến tần phải cùng pha, nếu không độ lợi thuần sẽ không bằng 1.

Bước 4: Bố cục chuyển tiếp

Đây là thành phần tiếp theo của mạch từ Bước 3 có nhãn “tới công tắc” kết nối Hex với công tắc (mô-đun rơle).

Bước 5: Xây dựng

Kết nối pin 9 vôn và bộ biến tần như trong Hình 1. Năm 9 vôn phải mắc song song và kết nối với bốn bộ biến tần cũng song song. Các dây đầu ra từ bộ biến tần nên được kết nối song song và cùng pha. Sau đó, một trong các dây song song của đầu ra biến tần nên được đặt sang một bên để được kết nối thẳng với các tấm phát quang điện trên áo khoác. Cái còn lại sẽ được kết nối với mô-đun rơle. Lưu ý rằng cái nào đi đâu là tùy ý vì chúng ta đang xử lý mạch điện xoay chiều. Giống như minh họa trong Bước 4, bạn nên chia các dây song song thành ba, mỗi dây kết nối với một trong bốn công tắc. Một công tắc sẽ không được sử dụng. Xem hướng dẫn trên adafruit.com hoặc amazon.com để biết dây của bạn nên kết nối với công tắc ở đâu. Một dây khác nên được kết nối với mỗi công tắc sẽ được đặt sang một bên để kết nối với các tấm phát quang điện trên áo khoác. Đảm bảo kết nối mô-đun chuyển tiếp với Hex một cách thích hợp như được hiển thị trong Bước 4 trở lên.

Chuyển sang mạch tích hợp vào áo khoác. Bây giờ chúng ta có một bộ ba dây kết nối với bộ biến tần và một bộ ba dây khác kết nối với công tắc. Chúng nằm trong bộ ba vì chúng ta có 3 mạch điện phát quang song song trên áo khoác. Các tấm phát quang điện có thể được dán nóng vào áo khoác và cắt các lỗ trên vải để luồn dây điện sao cho chúng không lộ ra bên ngoài. Bước tiếp theo là bước đơn giản nhất nhưng tẻ nhạt nhất vì tất cả các tấm phát quang điện. Chọn bảng nào bạn muốn chiếu sáng đồng thời. Bạn có thể chỉ định ba nhóm bảng và mỗi nhóm phải được kết nối song song. Cần có dây đầu vào dương song song và dây đầu vào âm song song, mặc dù dương và âm là tùy ý vì nó là mạch xoay chiều. Nối một trong ba dây đến từ bộ nghịch lưu với từng nhóm trong ba nhóm chiếu sáng song song phát quang điện. Sau đó, kết nối một trong ba dây đến từ các công tắc với mỗi trong ba nhóm chiếu sáng song song phát quang điện. Nhớ che các dây điện lộ ra ngoài vì chúng sẽ khiến bạn bị giật nhẹ.

Bước 6: Mã hóa

Mã của chúng tôi sử dụng thư viện Arduino Fast Fourier Transform (fft) để chia nhỏ tiếng ồn thành các tần số mà Hex nghe được. Phép toán thực tế đằng sau Biến đổi Fourier hơi phức tạp, nhưng bản thân quá trình này không quá phức tạp. Đầu tiên, Hex nghe thấy tiếng ồn, thực chất là sự kết hợp của nhiều tần số khác nhau. Hex chỉ có thể nghe trong một khoảng thời gian nhất định trước khi nó phải xóa tất cả dữ liệu và lặp đi lặp lại, vì vậy để nó nghe thấy tiếng ồn, tần số của tiếng ồn đó phải bằng một nửa thời gian mà Hex nghe kể từ đó. Hex cần phải có khả năng nghe nó hai lần để biết rằng đó là tần số riêng của nó. Nếu chúng ta vẽ biểu đồ của một giai điệu thuần túy như một hàm của biên độ so với thời gian, chúng ta sẽ thấy một sóng hình sin. Vì trong thực tế, các tông màu thuần không phổ biến, những gì chúng ta thấy thay vào đó là một đường uốn lượn khá khó hiểu và không đều. Tuy nhiên, chúng ta có thể ước tính điều này với tổng nhiều tần số âm thuần khác nhau với độ chính xác khá cao. Đây là những gì thư viện fft thực hiện: nó thu nhận một tiếng ồn và chia nhỏ thành các tần số khác nhau mà nó nghe thấy. Trong quá trình này, một số tần số mà thư viện fft sử dụng để ước tính tiếng ồn thực tế có biên độ lớn hơn các tần số khác; nghĩa là, một số to hơn những cái khác. Vì vậy, mỗi tần số mà Hex có thể nghe được cũng có một biên độ hoặc âm lượng tương ứng.

Mã của chúng tôi thực hiện một bước lệch để có được danh sách các biên độ của tất cả các tần số trong phạm vi mà Hex có thể nghe thấy. Nó bao gồm mã in ra danh sách tần số và biên độ, đồng thời vẽ biểu đồ để người dùng có thể xác minh rằng Hex đang thực sự nghe thấy điều gì đó và nó dường như tương ứng với những thay đổi trong mức âm lượng của bất kỳ Hex nào. thính giác. Từ đó, vì dự án của chúng tôi có 3 công tắc, chúng tôi đã chia tần số thành ba phần: thấp, trung bình và cao và làm cho mỗi nhóm tương ứng với một công tắc. Hex chạy qua các tần số mà nó nghe thấy và nếu bất kỳ thứ gì trong nhóm thấp / trung bình / cao vượt quá một âm lượng nhất định, thì công tắc tương ứng với nhóm có tần số đó sẽ bật và toàn bộ nội dung tạm dừng để đèn ở lại. trên. Điều này tiếp tục cho đến khi tất cả các tần số đã được kiểm tra, sau đó Hex sẽ lắng nghe lại và toàn bộ quá trình lặp lại. Vì chúng tôi có 3 công tắc, đây là cách chúng tôi chia tần số, nhưng điều này có thể dễ dàng được chia tỷ lệ cho bất kỳ số công tắc nào.

Một lưu ý về một số điều kỳ lạ của mã. Lý do mà khi chúng ta lặp lại các tần số bắt đầu từ tần số thứ 10 là bởi vì ở tần số 0, biên độ cực kỳ cao bất kể mức độ tiếng ồn do độ lệch DC, vì vậy chúng ta chỉ bắt đầu sau đoạn băng đó.

Xem tệp đính kèm để biết mã thực mà chúng tôi đã sử dụng. Hãy thoải mái chơi với nó để làm cho nó nhạy hơn hoặc ít hơn, hoặc thêm nhiều nhóm ánh sáng hơn nếu bạn muốn! Chúc vui vẻ!