Arduino Music Reactive Desktop Lamp: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Chào mọi người!

Trong bản dựng này, chúng tôi sẽ tạo một đèn để bàn LED phản ứng bằng cách sử dụng các thành phần đơn giản và một số lập trình Arduino cơ bản. Nó tạo ra một hiệu ứng ấn tượng nơi ánh sáng sẽ nhảy múa theo mọi âm thanh và âm nhạc. Tôi đã hoàn thành dự án này cùng với một đồng đội.

Điều gì đã truyền cảm hứng cho tôi để làm điều này? Trong một lần hướng dẫn mô-đun của tôi, chúng tôi đã có cơ hội tìm hiểu cách thức hoạt động của Arduino và kể từ đó tôi bị cuốn hút bởi vô số khả năng của nó, cùng với thực tế rằng nó là một phần cứng mã nguồn mở. Được giao nhiệm vụ tạo và tinh chỉnh một Đồ tạo tác kỹ thuật số, tôi muốn sử dụng tính toán làm công cụ và phương tiện để thể hiện Nghệ thuật và Văn hóa thông qua Đồ tạo tác kỹ thuật số vật lý này. Ngoài ra, tôi luôn quan tâm đến đối tượng có chứa đèn LED vì tôi cảm thấy rằng các dải đèn LED chi phối nhiều khả năng - từ cách nó được đặt cùng với đối tượng, đến việc kiểm soát màu sắc. Nó có thể làm cho một đối tượng đơn giản trông tuyệt vời và tương tác. Còn gì tuyệt hơn nếu chúng ta có thể biến nó thành một vật có thể đeo được. Tôi chắc rằng hầu hết các bạn sẽ biết về DJ marshmello và chiếc mũ đội đầu mang tính biểu tượng của anh ấy. Ý tưởng ban đầu của tôi là tinh chỉnh chiếc mũ bảo hiểm marshmello có thể đeo được, kết hợp đèn LED - được cung cấp bởi Arduino và cảm biến chuyển động gia tốc vào nó (sẽ đề cập nhiều hơn về điều này trong những suy nghĩ cuối cùng). Tuy nhiên, do ngân sách (chi phí đèn LED đắt..) và những cân nhắc về dự án thực tế tại thời điểm đó, chúng tôi đã thay đổi ý tưởng thành đèn LED marshmello phản ứng âm thanh này. Nó chắc chắn có thể được coi là một phương tiện giới thiệu văn hóa đại chúng và là một ngọn đèn phản ứng âm thanh, nó dường như là một nghệ thuật kỹ thuật số.

Đây là phiên bản của chúng tôi về dự án. Tất cả các khoản tín dụng cho "Natural Nerd" của youtuber, chúng tôi đã theo dõi dựa trên những gì họ đã làm và muốn cảm ơn họ đã cung cấp cho chúng tôi chi tiết về cách thực hiện dự án. (Natural Nerd)

Bước 1: NGUỒN CUNG CẤP CHÍNH

Điều đầu tiên trước tiên: đây là những nguồn cung cấp chúng tôi cần. Chúng phần lớn là tùy chọn - trên cơ sở đó bạn có thể dễ dàng thực hiện các ứng biến và tùy chỉnh của riêng mình cho dự án của bạn. Mặc dù vậy, một số mục chính vẫn cần thiết nếu bạn muốn làm theo hướng dẫn này:

• Arduino Uno (hoặc bất kỳ loại Arduino nhỏ nào tương đương)
• Mô-đun phát hiện âm thanh
• Cung cấp điện bên ngoài
• Dải đèn LED có thể định địa chỉ riêng 60 đèn LED mỗi mét
• Dây nhảy
• Breadboard

Tùy thuộc vào giao diện bạn muốn đạt được, bạn có thể sắp xếp các dải khác nhau hoặc tỏa ánh sáng theo cách khác. Đối với cách tiếp cận của tôi, tôi đã sử dụng các mục sau:

• Một lọ thủy tinh tái chế (hoặc bất kỳ lọ nào khác phù hợp với kích thước của bạn)
• Một thẻ đen giấy
• Bảng bọt
• Sơn xịt (dùng để tráng lọ)

Tất cả các mặt hàng quan trọng đều được mua từ Continental Electronic (B1-25 Sim Lim Tower), các dải đèn LED cho đến nay là phần đắt nhất có giá 18 SGD cho 1 mét - chúng tôi đã sử dụng 2 mét. Phần còn lại của các mặt hàng là vật liệu tái chế hoặc mua từ cửa hàng tiện lợi / đồ kim khí trong khu phố.

Bước 2: Cấp nguồn cho các thành phần

Tôi đã sử dụng nguồn điện bên ngoài chẳng hạn như nguồn điện AC sang DC - anh chàng ở quầy đề xuất nguồn điện bên ngoài vì sẽ tốt hơn nếu cấp nguồn cho dải đèn LED dài 2 mét và không làm cháy cổng USB. Nếu bạn đang sử dụng từ 1 mét trở xuống, bạn không cần nguồn điện bên ngoài và chỉ cần sử dụng cáp USB của Arduino Uno và cắm trực tiếp vào máy tính.

Thành phần chính của dự án là mô-đun máy dò âm thanh. Nó sẽ cung cấp tín hiệu tương tự (đầu vào) cho Arduino, được sử dụng để thắp sáng đèn RGB (đầu ra). Nguồn điện bên ngoài sẽ cung cấp năng lượng cho cả ba thành phần - Arduino, mô-đun phát hiện âm thanh và đèn LED. Nối dây VIN (hoặc 5V) trên Arduino và VCC trên bảng mạch dò âm thanh vào đầu vào tích cực. Sau đó đấu dây GND trên Arduino và máy dò sang cực âm. Điều này được minh họa trên sơ đồ đính kèm. Chúng ta cũng cần kết nối đầu vào 5V và GND trên dải LED với nguồn điện.

Chúng tôi đã sử dụng breadboard làm trung gian cho các kết nối này. Nguồn điện sẽ đi đến breadboard từ nguồn điện bên ngoài, sau đó sẽ cấp nguồn cho ba thành phần như đã đề cập.

Lưu ý: trợ giảng của chúng tôi đề xuất sử dụng điện trở cho các kết nối giữa nguồn và mô-đun máy dò âm thanh, sao cho không phải tất cả nguồn điện sẽ chuyển đến mô-đun, cho phép đầu vào tốt hơn.

Bước 3: DETECTOR VÀ STRIPS

Sau khi kết nối cả ba thành phần với nguồn điện, chúng ta cần kết nối chúng với nhau.

Mô-đun dò âm thanh sẽ giao tiếp với Arduino qua các chân đầu vào tương tự - Tôi sẽ sử dụng chân A0.

Các dải LED cần một xung kỹ thuật số để hiểu LED nào cần giải quyết. Do đó, chân đầu ra kỹ thuật số DI cần được kết nối với Arduino. Tôi sẽ sử dụng chân 6 trên Arduino. Chúng tôi có cửa hàng nơi chúng tôi mua thiết bị điện tử để hàn tất cả các dây nối cho dải đèn LED. Do đó, không có công việc hàn nào được yêu cầu cho riêng chúng tôi, giúp tiết kiệm sự phức tạp của công việc đó. Những gì còn lại cần thiết chỉ là móc một sợi cáp nam-nữ vào nó.

Tương tự, bạn chỉ có thể làm theo sơ đồ được cung cấp để có cái nhìn tổng quan về các kết nối.

Bước 4: TẢI MÃ

Đây được cho là phần quan trọng nhất của dự án. Bạn có thể tìm nguồn của mã tôi đã sử dụng tại đây (liên kết) hoặc phiên bản của tôi (tệp đính kèm). Nguyên tắc chính là ánh xạ giá trị tương tự đạt được từ cảm biến, với số lượng đèn LED để hiển thị.

Để bắt đầu mọi lúc, chúng tôi muốn đảm bảo rằng tất cả các đèn đều hoạt động như mong đợi. Chúng ta có thể làm điều này bằng cách sử dụng hàm mảng, cho phép bạn bật tất cả các đèn LED riêng lẻ.

Sau đó, chúng ta chuyển sang chức năng chính để hình dung âm thanh trong đèn. Chúng ta có thể làm điều này bằng cách sử dụng chức năng bản đồ. Điều này sẽ cho phép chúng tôi hiển thị một số đèn LED nhất định với đầu vào biến định lượng. Đối với cách tiếp cận của tôi, tôi quyết định tăng số lượng đèn LED trong thiết lập (180 được xác định trong mã so với 120 đèn LED mà tôi có). Tôi đã thử các thiết lập khác nhau - bao gồm điều chỉnh độ nhạy trên mô-đun dò âm thanh, các biến thể của giá trị thấp và tối đa của micrô, v.v. Tuy nhiên, tôi không thể đạt được hình ảnh mong muốn cho đến khi tăng số lượng đèn LED. Ngoài ra còn có một lớp thủ tục thứ hai. Mã sẽ cho phép theo dõi nâng cao hơn cường độ âm thanh dựa trên mức trung bình, cho phép ánh sáng thay đổi màu sắc khi bài hát đi vào cao điểm - 'Chế độ CAO'.

Tùy thuộc vào giao diện bạn muốn đạt được, bạn có thể muốn thực hiện các điều chỉnh đối với mã được sử dụng. Video này (liên kết) giải thích các mã một cách chi tiết.

Bước 5: CHUẨN BỊ NHÀ Ở

Đầu tiên, tôi cuộn giấy thẻ màu đen thành hình tròn và đường kính xấp xỉ bằng với phần mở của lọ thủy tinh. Tôi không có các công cụ đo lường thích hợp. Do đó, tôi ứng biến cơ bản bằng cách cuộn toàn bộ giấy thẻ đen vào trong lọ. Sau khi đo độ dài của giấy thẻ đen mà tôi cần sử dụng, tôi cắt nó cẩn thận theo dấu mà tôi đã cung cấp. Sau đó tôi dán các đầu lại với nhau để tạo thành một ống hình trụ. Chiều dài và chiều cao của hộp phụ thuộc vào kích thước của bình của bạn. Bạn có thể sử dụng bất kỳ độ dài nào mà bạn muốn.

Tiếp theo, tôi bọc phần vỏ mà tôi đã làm với dải đèn LED xung quanh nó, che toàn bộ bề mặt của phần vỏ. Điều này đã được thực hiện chỉ với chất kết dính ở mặt sau của dải. Tôi đảm bảo rằng một khe nhỏ được cắt ra để cho phép chiều dài dây thừa có thể trượt vào bên trong vỏ để quản lý dây gọn gàng hơn và không cản trở bề mặt phẳng.

Thứ ba, Ống hình trụ rỗng được sử dụng như một lợi thế bằng cách nhồi các thiết bị điện tử vào bên trong. Để bắt đầu, tôi đã bảo đảm các kết nối dây trên Arduino và breadboard, bằng cách sử dụng chốt màu xanh lam. Sau đó, tôi dán đoạn dây thừa xuống bằng băng keo 3M bình thường. Bước này là biện pháp phòng ngừa để tránh trường hợp dây dễ bị đứt trong quá trình lắp ráp.

Thứ tư, bảng được lắp ráp sau đó đã sẵn sàng để lắp vào vỏ. Vì các thiết bị điện tử được "giấu" bên trong vỏ, bố cục của bản dựng phải là một thứ sao cho nó cho phép người dùng dễ dàng truy cập vào USB Arduino. Không chỉ vậy, mô-đun dò âm thanh cũng sẽ phải úp xuống để mô-đun dễ dàng thu nhận âm thanh đầu vào xung quanh. Do đó, bảng lắp ráp đang được thiết lập theo chiều dọc để cho phép điều đó. Một số tấm xốp được sử dụng để giữ tấm ván đã lắp ráp vào nhà ở. Trong bước này, dải đèn LED sẽ được kết nối (với các dây nhảy màu đỏ, cam, vàng) theo vị trí của thiết bị điện tử. Tất cả các kết nối đã được thực hiện cho đến thời điểm này, ngoại trừ các kết nối với nguồn điện bên ngoài - dây màu đỏ và đen.

Bước 6: BẢN THÂN

Vì tôi đang cho rằng chiếc đèn để bàn là bản sao của đầu marshmello, nên tôi đã phải phủ toàn bộ lọ thủy tinh - ngoại trừ phần mắt và miệng phải có màu đen, bằng sơn phun màu trắng. Một tấm giấy nến của mắt và miệng được cắt ra và dán lên lọ trước khi tiến hành phun. Lọ được để khô trước khi đặt mắt và miệng từ bên trong lọ. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng giấy thẻ đen còn lại (ban đầu tôi nghĩ chỉ sơn nó màu đen). Hiệu ứng xuất hiện tốt vì có vẻ như lớp mắt và miệng đã thực sự bị cắt bỏ.

Nắp kim loại cần thiết để có lỗ mở trung tâm để truy cập vào USB Arduino, mô-đun dò âm thanh và nguồn điện như đã đề cập. Tôi đã xoay sở để thực hiện việc cắt tại xưởng ở trường.

Bước 7: HOÀN TẤT LÊN

Bây giờ nó là công đoạn lắp ráp cuối cùng của công trình.

Đầu tiên, dải đèn LED được kiểm tra để đảm bảo rằng đèn thực sự hoạt động và tất cả các kết nối đều phù hợp. Sau khi đảm bảo rằng các thành phần đang hoạt động, bạn có thể tiếp tục lắp vỏ vào vỏ bình mà bạn đã làm. Bạn có thể nhìn thấy lỗ (ngay cả sau khi đặt nắp) và vị trí của các thành phần điện tử, bạn có thể tiếp cận cả giao diện Arduino USB và đầu vào nguồn từ bên dưới. Mô-đun dò âm thanh cũng hơi nhô ra ngoài để thu âm tốt hơn. Đối với chân, tôi sử dụng các hình khối cắt ra từ tấm ván xốp và sơn màu đen. Tốt nhất, bạn có thể sử dụng một số giá đỡ gỗ xinh xắn cho chiếc đèn để bàn của mình.

Lưu ý: công việc sơn ban đầu được thực hiện không tốt như nhìn thấy từ các hình mờ trong nguyên mẫu đầu tiên, do đó, tôi phải cạo bỏ toàn bộ lớp phủ bằng cách sử dụng chất mỏng hơn, sau đó sơn lại. Điều này chắc chắn mất thêm một số nỗ lực mà bạn có thể tránh.

Và cuối cùng, tôi đã hoàn thành dự án. Nó chắc chắn đã phải thử nhiều lần và sai sót - hoặc để mã hoạt động, hoặc liên quan đến việc thay đổi quy trình lắp ráp, nhưng tôi hài lòng với những gì đã đạt được.

Bước 8: HOÀN TẤT

Đây là một dự án tuyệt vời và tôi đã có một khoảng thời gian vui vẻ khi thực hiện nó. Hơn nữa, nó đặc biệt tuyệt vời vì nó có thể tùy chỉnh và cho phép cập nhật bất kỳ lúc nào trong tương lai. Mã có thể được làm lại bất kỳ lúc nào và về cơ bản bạn sẽ nhận được một đèn 'mới' mỗi lần.

CẢI TIẾN TƯƠNG LAI

Tuy nhiên, có rất nhiều cải tiến và / hoặc các biến thể có thể được thực hiện cho bản dựng.

Bạn có thể thêm các đầu vào nút khác nhau được kết nối với Arduino. Với điều này, bạn có thể thay đổi chế độ để triển khai một tính năng đèn chung, ví dụ như xung chung. Điều này cho phép chuyển đổi giữa chế độ phản ứng âm thanh hiện tại và chế độ xung gradient chung. Một nút khác có thể được thực hiện để bạn thay đổi bộ màu của đèn bức xạ (cài đặt 1 - xanh lam thành vàng, cài đặt 2 - đỏ thành tím, v.v.). Hoặc thậm chí hơn thế nữa, bạn có thể có 3 lớp quy trình trong đó có nhiều chế độ hơn để theo dõi nâng cao cường độ âm thanh dựa trên mức trung bình - 'THẤP', 'BÌNH THƯỜNG', 'CAO'. Bằng cách đó, bạn sẽ đạt được dải màu rộng hơn.

Tôi cũng muốn quay trở lại khái niệm ban đầu của mình, đầu đèn LED marshmello có thể đeo được. Điều này sẽ có vẻ giống như một bản dựng táo bạo hơn, kết hợp cả việc sử dụng mô-đun dò âm thanh và mô-đun chuyển động gia tốc kế. Mô-đun phát hiện âm thanh sẽ tổng quát hình ảnh xung của đèn LED, trong khi mô-đun chuyển động của máy đo gia tốc sẽ thay đổi màu sắc của đèn phù hợp với đầu vào mà nó đọc - mức độ chuyển động của người dùng.

Về cơ bản, ý tưởng ở đây là các giới hạn là vô tận, và là một trong những giới hạn chỉ bị hạn chế bởi tầm nhìn của bạn. Cảm ơn bạn đã xem / đọc và có thời gian tuyệt vời với Arduino của bạn!