Phòng khiêu vũ LED: 7 bước

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

Đây là hướng dẫn xây dựng trình hiển thị nhạc LED dựa trên Arduino, AKA một phòng khiêu vũ kỹ thuật số hoàn toàn ngọt ngào. Có nhiều hướng dẫn xung quanh các tài liệu hướng dẫn về bộ hiển thị mạch thuần túy, nhưng chúng thường là một số loại bộ khuếch đại để làm cho đèn phát xung và thay đổi cường độ để đáp ứng với công suất được truyền tải trong tín hiệu âm thanh. Tôi muốn một cái gì đó nhiều hơn cùng với nhiều đèn nhấp nháy phản ứng với các tần số âm nhạc khác nhau. Kết quả cuối cùng là đứa con riêng đột biến của cái này và cái này và một chút cái này, nhưng nó hoàn toàn đáng giá. âm thanh từ iPod / Rock Band / karaoke / bất cứ thứ gì mà những đứa trẻ điên rồ của bạn có thể mơ ước. Được phép của DoKashiteru và Creative Commons, tôi mang đến cho bạn một video chưa được kiểm duyệt về hệ thống đang hoạt động:

Bước 1: Bộ phận / Công cụ

Bộ phận: Đèn LED - Rõ ràng. Tôi đã mua những chiếc 10mm thực sự sáng với nhiều màu sắc khác nhau từ eBay, nhưng bạn có thể tìm thấy chúng trên Digikey hoặc Mouser. Xếp hạng millicandela cao hơn sẽ tốt hơn, đặc biệt nếu bạn muốn chúng chiếu sáng bất cứ thứ gì và không chỉ là một điểm màu. Mua sắm xung quanh để tìm một thỏa thuận tốt. Điện trở - Một cho mỗi đèn LED. Yêu cầu của tôi là 470 ohms, nhưng hãy đảm bảo rằng bạn kiểm tra xếp hạng trên đèn LED của mình để bạn nhận được nhiều ánh sáng nhất có thể mà không làm cháy chúng. Breadboad không hàn - Cho tất cả các mạch. Arduino - Giao diện máy tính / mạch. Một bảng nhỏ tuyệt vời. Mua nó trực tuyến. Dây điện - Rất nhiều dây lõi đặc. Tôi cần rất nhiều, nhanh chóng, vì vậy tôi đã hoàn tất việc dọn dẹp RadioShack cục bộ của mình về thứ này, nhưng bạn có thể thấy nó rẻ hơn rất nhiều. Có hai sợi được giữ lại với nhau như thế này là cực kỳ hữu ích, như bạn sẽ thấy ở phần sau. Máy tính - Nơi tính toán thực tế diễn ra. Vâng, điều này có thể hơi quá mức cần thiết để nhấp nháy một vài đèn, nhưng vì chúng tôi chắc chắn sẽ kết thúc việc phát nhạc dance từ máy tính xách tay, nó vẫn hoạt động tốt. Nguồn cung cấp - Các đèn LED có thể sẽ tiêu thụ nhiều điện hơn so với arduino có thể cung cấp, vì vậy chúng tôi sẽ cấp nguồn cho chúng bên ngoài và chuyển đổi chúng bằng các bóng bán dẫn. Bạn nên có một loạt những thứ này nằm xung quanh từ các thiết bị điện tử cũ, hoặc bạn có thể tìm thấy chúng ở các cửa hàng tiết kiệm. Xem trang kế hoạch để biết điện áp / cường độ dòng điện bạn cần. Bóng bán dẫn NPN - Chúng tôi đang sử dụng những bóng bán dẫn này làm bộ khuếch đại / chuyển mạch hiện tại. Một ít dòng điện được rút ra từ arduino sẽ kiểm soát rất nhiều dòng điện được rút ra từ nguồn điện chạy qua các đèn LED. Tìm chúng trực tuyến hoặc tại RadioShack. Hàn sắt - Khá tự giải thích. Loa / bộ chia âm thanh / cáp âm thanh đực-đực - Loa cho âm thanh, bộ chia và cáp để cấp tín hiệu từ đầu ra tai nghe đến loa và giắc cắm micrô. Phần mềm: Arduino - Tải xuống môi trường phần mềm arduino từ đây. Xử lý - Xử lý tốt các cuộc nói chuyện với arduino và có một số thư viện tuyệt vời được tích hợp sẵn. Tải xuống từ đây. Đảm bảo bạn có phiên bản mới nhất của Thư viện xử lý âm thanh tối thiểu từ đây. Bạn cũng có thể cần lấy thư viện 'arduino' để chúng giao tiếp - lấy nó từ đây và gắn nó vào thư mục Xử lý / thư viện của bạn.

Bước 2: Thiết kế mạch

Một cái nhìn tổng thể về mạch điện mà chúng tôi đang xây dựng. Hai sợi của dây được kết nối với điện áp cao và thấp, và mỗi cặp đèn LED / điện trở cầu nối chúng sáng lên. Sợi điện áp thấp thực sự được kết nối với đất thông qua một bóng bán dẫn để chúng ta có thể kiểm soát lượng dòng điện chạy qua (và do đó là độ sáng của đèn LED).

Bước 3: Lập kế hoạch

Bước quan trọng nhất là lên kế hoạch về màu sắc bạn muốn và ở đâu. Trần nhà trong ký túc xá của tôi được mô tả tốt nhất là "hình bánh quế," với các vết lõm hình vuông ốp trên bề mặt. Chúng tạo ra một lưới rất tự nhiên để bố trí màu sắc, nhưng bạn sẽ cần phải đưa ra kế hoạch của riêng mình. Bạn có thể tính toán tối đa 8 đèn LED cho một sợi điều khiển duy nhất, nghĩa là 8 đèn đó sẽ bật và tắt đồng thời. Kiểm tra bảng dữ liệu cho đèn LED của bạn để tìm ra điện áp và dòng điện chuyển tiếp. Của tôi có điện áp rơi ~ 3,5 volt và có dòng điện tối đa 20 miliampe. Vì tôi có một nguồn điện 12 vôn nằm xung quanh, chúng ta có thể làm một phép toán mạch điện đơn giản nhỏ bằng cách sử dụng Định luật Ôm (V = IR): (12 - 3,5) = 0,02 * R R = 425 ôm. Để đơn giản, chúng tôi làm tròn số đó thành 470 ohms. Hầu hết các đèn LED 5mm sẽ có điện áp giảm xuống khoảng 2 vôn và xếp hạng dòng điện khoảng 15 miliampe, nhưng hãy kiểm tra để bạn không đốt cháy chúng. Hãy nhớ: cường độ ánh sáng tỷ lệ thuận với dòng điện, vì vậy hãy sử dụng một điện trở lớn hơn để hạn chế dòng điện nếu chúng quá sáng. Ngoài ra hãy đảm bảo rằng bộ nguồn có thể xử lý tất cả dòng điện này - một số loại nhỏ chỉ được đánh giá đến vài trăm miliampe, có nghĩa là bạn chỉ có thể cấp nguồn song song 10 - 20 đèn LED như chúng tôi.

Bước 4: Chuẩn bị đèn LED và dây điện

Việc gắn đèn LED vào dây dẫn sẽ dễ dàng hơn rất nhiều nếu lần đầu tiên chúng ta hàn chúng cùng với các điện trở. Cắt cả hai dây dẫn âm (ngắn hơn) của đèn LED và một bên của điện trở một nửa, sau đó hàn chúng lại với nhau. Khi điều này được thực hiện, uốn cong dây dẫn dương và điện trở ra ngoài để đèn LED nhô lên một chút. Xem hình để có lời giải thích rõ ràng hơn. Tiếp theo, bố trí tất cả dây và đảm bảo bạn có đủ cho mỗi sợi với tới. Đo lường và đánh dấu vị trí của mỗi đèn LED. Một lần nữa, lời giải thích cho phần đính kèm thực tế được đưa ra tốt nhất bằng hình ảnh. Hàn các đèn LED vào dây dẫn, đảm bảo giữ các cực nhất quán - tất cả các cực dương dẫn đến một dây và tất cả các cực âm dẫn đến dây kia. Khi bạn đã hoàn thành, hãy kiểm tra các sợi trước khi bạn lắp chúng lên - kết nối các dây với nguồn điện của bạn hoặc pin 9 volt để đảm bảo tất cả các đèn đều bật sáng. Tiếp theo, đặt tất cả các dây lên! Trong trường hợp của tôi, điều này liên quan đến rất nhiều và rất nhiều băng gaffer màu trắng và một chỗ đứng trên ghế. Đảm bảo rằng tất cả các đầu miễn phí đều tập hợp tại một vị trí, nơi chúng ta sẽ đặt breadboard, arduino và máy tính. Tôi cũng đặt những quả cầu origami nhỏ trên đèn LED để khuếch tán ánh sáng - chỉ cần cắt những khe nhỏ hướng tâm ra ngoài từ lỗ trên quả bóng bay để tạo thành bốn tab và nó sẽ trượt lên đẹp mắt. Xem hình ảnh trên trang trước để biết hiệu ứng. Điểm thưởng nếu quả địa cầu được làm từ các ghi chú bài giảng cũ.

Bước 5: Xây dựng mạch

Thực sự không còn nhiều điều để nói nữa. Kết nối các dây dẫn dương và âm từ bộ nguồn của bạn với các thanh nguồn trên bảng mạch của bạn, và kết nối chân nối đất của arduino với cùng một đường ray âm. Xem hình để biết hệ thống bố cục tốt. Kiểm tra xem mọi thứ có hoạt động hay không bằng cách tháo các dây dẫn ra khỏi arduino (được hiển thị bằng màu xanh lam, đen và đỏ bên dưới) và kết nối chúng với ray điện dương. Dòng điện sẽ chạy qua các bóng bán dẫn và cho phép đèn LED bật sáng (nếu mọi thứ được kết nối đúng cách). Đặt chúng lại như cũ và kết nối arduino với máy tính của bạn bằng cáp USB. Để thiết lập hệ thống âm thanh, hãy cắm loa và cáp nam-nam vào bộ chia. Đưa đầu còn lại của cáp đực-đực vào giắc cắm micrô trên máy tính của bạn. Một lần nữa, điều này hơi quá mức cần thiết nếu bạn chỉ phát âm thanh từ máy tính của mình (đặc biệt nếu bạn có thể tìm ra cách sử dụng giắc cắm) nhưng bằng cách này, hệ thống có thể flash sang Rock Band hoặc karaoke hoặc bất kỳ thứ gì khác có thể phát ra trên Giắc cắm âm thanh 3,5 mm Đảm bảo micrô của bạn đang hoạt động - cắm bộ chia vào bất kỳ nguồn âm thanh nào, sau đó mở chương trình ghi âm để xem bạn có đang đăng ký tín hiệu hay không. Thông thường, micrô có thể bị tắt tiếng, vì vậy nếu bạn gặp sự cố thì đây là nơi đầu tiên cần xem xét.

Bước 6: Mã Mã Mã Mã

Mở môi trường phần mềm arduino và tải bản phác thảo ví dụ StandardFirmata lên bảng. Bản phác thảo sẽ cho phép bạn điều khiển arduino qua một giao diện nối tiếp, có nghĩa là mã tùy ý trên máy tính có thể điều khiển các đèn mà chúng ta vừa nối. Đoạn mã thực sự xử lý tín hiệu âm thanh (thuận tiện) là một bản phác thảo Xử lý. Nó dựa trên thư viện BeatDetect tuyệt vời trong thư viện nhỏ. Lớp BeatDetect tính toán biến đổi Fourier của tín hiệu âm thanh và theo dõi giá trị trung bình và phương sai của từng hệ số trong vài giây cuối cùng. Nếu giá trị trong bất kỳ thùng FFT nào vượt quá phương sai, một nhịp sẽ được phát hiện và đèn kết hợp với tần số đó sẽ bật sáng.. Điều này có nghĩa là mỗi dải đèn LED sẽ tương ứng với một tần số âm nhạc khác nhau - một dải sẽ nhấp nháy theo nhịp bass, một dải khác để đánh bẫy, một dải khác cho các nốt cao, v.v., cho 26 tần số khác nhau. phác thảo từ bên dưới và sửa đổi mảng ledPins trên dòng 10 để phản ánh thiết lập của riêng bạn. Số pin đầu tiên tương ứng với các tần số thấp nhất. Sau khi hoàn thành, bạn đã hoàn thành! Cắm bộ chia âm thanh vào giắc cắm tai nghe của bạn, bắt đầu bản phác thảo và bắt đầu phát một số bản nhạc. Nếu mọi thứ hoạt động như mong đợi, một trình hiển thị dạng sóng sẽ bật lên và đèn sẽ nhấp nháy. Thưởng thức!

Bước 7: Khắc phục sự cố

Các vấn đề chính mà bạn có thể gặp phải là Xử lý và arduino nói chuyện với nhau. Đảm bảo rằng bạn cài đặt phần mềm arduino - phần mềm này sẽ mang theo tất cả các thư viện nối tiếp cần thiết. Bạn có thể tránh các vấn đề xảy ra với mạch bằng cách kiểm tra khi bạn đi - kiểm tra từng đèn LED, sau đó là từng sợi, sau đó là từng bộ bóng bán dẫn. Nếu vẫn không thành công, hãy quay lại bước này để chẩn đoán xem vấn đề nằm ở đâu. Đăng bất kỳ vấn đề nào bạn gặp phải, vì tôi có thể đã gặp phải chúng và đã quên.