LED -dansrum: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:47

Detta är en guide för att bygga en Arduino-baserad LED-musikvisualisator, AKA ett helt sött digitalt dansrum. Det finns olika guider kring instruktörer om rena kretsvisualisatorer, men de är i allmänhet en slags förstärkare för att få lamporna att pulsera och ändra intensitet som svar på effekten som förmedlas i ljudsignalen. Jag ville ha något mer i linje med flera strobes som svarade på olika musikfrekvenser. Slutresultatet är det mutanta styvbarnet till detta och detta och lite av detta, men det är helt värt det. Den faktiska ljudsignalen läses in från mikrofonuttaget på datorn, så att den antingen kan acceptera sitt eget ljud som matas tillbaka eller ljud från en iPod / Rock Band / karaoke / vad du än kan göra för dina galna barn. Ja, ny musik! Med tillstånd av DoKashiteru och Creative Commons tar jag med dig en ocensurerad video av systemet i aktion:

Steg 1: Delar / verktyg

Delar: Lysdioder - Uppenbarligen. Jag köpte riktigt ljusa 10 mm i olika färger i bulk från eBay, men du hittar dem på Digikey eller Mouser. Högre millicandela -betyg är bättre, speciellt om du vill att dessa ska belysa någonting och inte bara vara en färgpunkt. Shoppa runt för att hitta en bra affär. Motstånd - En för varje lysdiod. Min krävde 470 ohm, men se till att du kontrollerar värdena på dina lysdioder så att du får så mycket ljus som möjligt utan att bränna dem. Lödlös brödbåt - För alla kretsar. Arduino - Dator/kretsgränssnittet. En fantastisk liten tavla. Köp det online. Wire - Massor av solid -core tråd. Jag behövde mycket, snabbt, så jag slutade städa ut min lokala RadioShack med det här, men du borde kunna hitta det mycket billigare. Att ha två trådar som hålls ihop så här är extremt användbart, som du kommer att se senare. Dator - Där den faktiska beräkningen sker. Ja, det här kan vara något överkill för att blinka några lampor, men eftersom vi oundvikligen slutar spela vår dansmusik från en bärbar dator gick det ändå bra. Strömförsörjning - Lysdioderna kommer troligen att dra mer ström än arduinoen kan ge, så vi kommer att driva dem externt och byta dem med transistorer. Du bör ha ett gäng av dessa liggande från gammal elektronik, eller så kan du hitta dem i sparsamhetsbutiker. Se planeringssidan för vilken spänning / ampere du behöver. NPN -transistorer - Vi använder dessa som strömförstärkare / switchar. Lite ström från arduino styr mycket ström från strömförsörjningen som går genom lysdioderna. Hitta dem online eller på RadioShack. Lödkolv - Ganska självförklarande. Högtalare / ljuddelare / man -han -ljudkabel - Högtalare för ljud, splitter och kabel för att mata signalen från hörlursutgången till högtalarna och mikrofonuttaget. Programvara: Arduino - Ladda ner arduino -programvarumiljön härifrån. Bearbetning - Bearbetning pratar bra med arduino och har några fantastiska bibliotek inbyggda. Ladda ner det härifrån. Se till att du har den senaste versionen av biblioteket Minim ljudbearbetning härifrån. Du kan också behöva skaffa 'arduino' -biblioteket för att få dem att kommunicera - hämta det härifrån och lägg det i mappen Processing/libraries.

Steg 2: Kretsdesign

En övergripande bild av kretsen vi bygger. Trådens två trådar är anslutna till hög- och lågspänningen, och varje LED/motståndspar överbryggar dem för att tända. Lågspänningssträngen är faktiskt ansluten till jord via en transistor så att vi kan styra mängden ström som flödar (och därför ljusstyrkan på lysdioderna).

Steg 3: Planering

Det viktigaste steget är att planera ut vilka färger du vill ha, och var. Taket i min sovsal beskrivs bäst som "våffelformad", med fyrkantiga fördjupningar som kaklar ytan. Dessa gjorde ett mycket naturligt rutnät för att lägga ut färgerna, men du måste komma med din egen plan. Du kan räkna med upp till åtta LED -lampor till en enda kontrollsträng, vilket betyder att dessa 8 kommer att slås på och av samtidigt. Med en layout helt upprättad behöver vi nu strömberäkningar. Kontrollera databladen för dina lysdioder för att ta reda på framspänningen och strömmen. Min har ett spänningsfall på ~ 3,5 volt och har en maximal ström på 20 milliampere. Eftersom jag hade en 12 volt strömförsörjning liggande, kan vi göra lite enkel kretsmatematik med Ohms lag (V = IR): (12 - 3,5) = 0,02 * R R = 425 ohm. För enkelhetens skull rundar vi det till 470 ohm. De flesta 5 mm lysdioder kommer att ha spänningsfall runt 2 volt och strömvärden runt 15 milliampere, men kontrollera så att du inte bränner dem. Kom ihåg: ljusintensiteten är proportionell mot strömmen, så använd ett större motstånd för att begränsa strömmen om de är för ljusa. Se också till att strömförsörjningen kan hantera all denna ström - vissa små är bara märkta till några hundra milliampere, vilket betyder att du bara kan driva 10-20 lysdioder parallellt som vi är.

Steg 4: Förbered lysdioder och tråd

Det är mycket lättare att fästa lysdioderna på ledningarna om vi först löder dem tillsammans med motstånden. Skär både den negativa (kortare) ledningen på lysdioden och ena sidan av ett motstånd ungefär i hälften och löd dem sedan ihop. När detta är gjort, böj den positiva ledningen och motståndet utåt så att lysdioden sticker upp lite. Se bilden för en mycket tydligare förklaring. Lägg sedan ut all tråd och se till att du har tillräckligt med för varje tråd att nå. Mät upp och markera var varje LED måste gå. Återigen ges förklaringen till själva bilagan bäst av bilden. Löd lysdioderna till tråden, se till att hålla polariteterna konsekventa - alla positiva ledningar till en tråd och alla negativa leder till den andra. När du är klar testar du trådarna INNAN du sätter upp dem - anslut kablarna till din strömförsörjning eller ett 9 volt batteri för att se till att alla lampor tänds. Lägg sedan upp alla ledningar! I mitt fall innebar detta massor med massor av vit gaffertejp och en stol på stolar. Se till att de fria ändarna samlas på en plats där vi ska placera brödbrädan, arduino och dator. Jag lägger också lite origami -glober över lysdioderna för att sprida ljuset - klipp bara små slitsar radiellt utåt från hålet i ballongen för att göra fyra flikar så glider det fint. Se bilden på föregående sida för effekten. Bonuspoäng om globen är gjorda av gamla föreläsningsanteckningar.

Steg 5: Bygg kretsen

Det finns verkligen inte mycket mer att säga. Anslut de positiva och negativa ledningarna från din strömförsörjning till strömskenorna på din brödbräda och anslut arduino -jordstiftet till samma negativa skena. Se bilden för ett bra layoutsystem. Testa att allt fungerar genom att ta bort ledningarna från arduino (visas i blått, svart och rött nedan) och ansluta dem till den positiva kraftskenan. Strömmen kommer att flöda genom transistorerna och låta lysdioderna tändas (om allt är korrekt anslutet). Sätt tillbaka dessa hur de ska vara och anslut arduinoen till din dator med en usb-kabel. För att installera ljudsystemet, anslut högtalarna och han-kabeln till splitteren. Skicka den andra änden av han-kabeln till mikrofonkontakten på din dator. Återigen är detta något överkill om du bara ska spela ljud från din dator (särskilt om du kan ta reda på hur du använder jack) men på så sätt kan systemet blinka till Rock Band eller karaoke eller något annat som kan matas ut på en 3,5 mm ljuduttag. Se till att din mikrofon fungerar - anslut splitteren till någon ljudkälla och öppna sedan ett ljudinspelningsprogram för att se om du registrerar en signal. Ofta kan mikrofonen stängas av, så om du har problem är det första stället att leta.

Steg 6: Kodkod Kod

Öppna arduino -programvarumiljön och ladda upp StandardFirmata -exempelskissen till tavlan. Skissen låter dig styra arduino över ett seriellt gränssnitt, vilket innebär att godtycklig kod på datorn kan styra lamporna vi just kopplade till. Koden som faktiskt behandlar ljudsignalen är (bekvämt) en bearbetningsskiss. Det är baserat på det fantastiska BeatDetect -biblioteket i minim -biblioteket. BeatDetect -klassen beräknar Fouriers transformering av ljudsignalen och håller reda på medelvärdet och variansen för var och en av koefficienterna under de senaste sekunderna. Om värdet i någon av FFT -facken överskrider variansen detekteras ett slag och ljuset som är associerat med den frekvensen tänds.. Vad detta betyder är att varje sträng av lysdioder kommer att motsvara en annan frekvens av musik - en sträng kommer att blinka till basslag, en annan för virveltrummor, en annan till höga röstnoter, och så vidare, för 26 olika frekvenser. Ladda ner den bifogade bearbetningen skissa nerifrån och ändra ledPins -arrayen på rad 10 för att återspegla din egen inställning. Det första stiftnumret motsvarar de lägsta frekvenserna. När det är klart är du klar! Anslut ljuddelaren till hörlursuttaget, starta skissen och börja spela lite musik. Om allt fungerar som förväntat kommer en vågformsvisualisator att dyka upp och lamporna blinkar. Njut av!

Steg 7: Felsökning

De främsta problemen du sannolikt kommer att stöta på är att få Processing och arduino att prata med varandra. Se till att du installerar arduino -programvaran - detta kommer att medföra alla nödvändiga seriella bibliotek. Du kan undvika problem med kretsen genom att testa under tiden - testa varje lysdiod, sedan varje sträng, sedan varje transistoruppsättning. Om allt annat misslyckas, gå tillbaka till detta för att diagnostisera var problemet ligger. Nu när jag har lyckats krossa alla buggar från min egen installation, kan jag inte tänka på vad de var på toppen av mitt huvud. Lägg upp eventuella problem du har, eftersom jag förmodligen stötte på dem och sedan har glömt.