LED danserom: 7 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:26

Dette er en guide for å bygge en Arduino-basert LED-musikkvisualisator, AKA et helt søtt digitalt danserom. Det er forskjellige guider rundt instruktører om rene kretsvisualisatorer, men de er vanligvis en slags forsterker for å få lysene til å pulsere og endre intensitet som respons på kraften som sendes i lydsignalet. Jeg ønsket noe mer på linje med flere strober som reagerte på forskjellige frekvenser av musikk. Sluttresultatet er det mutante stebarnet til dette og dette og litt av dette, men det er helt verdt det. Selve lydsignalet blir lest inn fra mikrofonkontakten på datamaskinen, så det kan enten godta sin egen lyd som blir matet tilbake eller lyd fra en iPod / Rock Band / karaoke / hva du enn er galne barn kan drømme om. Ja, ny musikk! Hilsen DoKashiteru og Creative Commons, jeg bringer deg en usensurert video av systemet i aksjon:

Trinn 1: Deler / verktøy

Deler: lysdioder - åpenbart. Jeg kjøpte virkelig lyse 10 mm i forskjellige farger i bulk fra eBay, men du finner dem på Digikey eller Mouser. Høyere millicandela -karakterer er bedre, spesielt hvis du vil at disse skal belyse noe og ikke bare være et fargepunkt. Handle rundt for å finne en god handel. Motstander - En for hver LED. Min krevde 470 ohm, men sørg for å sjekke karakterene på lysdiodene dine slik at du får så mye lys som mulig uten å brenne dem ut. Loddefri brødbåt - For alle kretser. Arduino - Datamaskin/kretsgrensesnittet. Et fantastisk lite brett. Kjøp den online. Wire - Mye solid -core wire. Jeg trengte mye, raskt, så jeg endte opp med å rydde ut min lokale RadioShack av disse tingene, men du burde kunne finne det mye billigere. Å ha to tråder holdt sammen som dette er ekstremt nyttig, som du vil se senere. Datamaskin - Hvor den faktiske beregningen finner sted. Ja, dette kan være litt overkill for å blinke noen få lys, men ettersom vi uunngåelig ender med å spille dansemusikken vår fra en bærbar datamaskin, så gikk det helt fint. Strømforsyning - Lysdiodene vil sannsynligvis trekke mer strøm enn arduinoen kan gi, så vi kommer til å drive dem eksternt og bytte dem med transistorer. Du bør ha en haug med disse liggende fra gammel elektronikk, eller du kan finne dem i bruktbutikker. Se planleggingssiden for hvilken spenning / strømstyrke du trenger. NPN -transistorer - Vi bruker disse som strømforsterkere / brytere. Litt strøm hentet fra arduinoen styrer mye strøm fra strømforsyningen som går gjennom lysdiodene. Finn dem på nettet eller på RadioShack. Loddejern - Ganske selvforklarende. Høyttalere / lyddeler / mann -mann lydkabel - Høyttalere for lyd, splitter og kabel for å mate signalet fra hodetelefonutgangen til høyttalerne og mikrofonkontakten. Programvare: Arduino - Last ned arduino -programvaremiljøet herfra. Behandling - Behandlingen snakker godt med arduino, og har noen fantastiske biblioteker innebygd. Last den ned herfra. Sørg for at du har den nyeste versjonen av biblioteket Minim lydbehandling herfra. Du må kanskje også få 'arduino' -biblioteket for å få dem til å kommunisere - hent det herfra og legg det i mappen Processing/libraries.

Trinn 2: Kretsdesign

Et helhetsbilde av kretsen vi bygger. De to trådene på ledningen er koblet til høye og lave spenninger, og hvert LED/motstandspar bygger dem over for å lyse opp. Lavspenningsstrengen er faktisk koblet til jord gjennom en transistor, slik at vi kan kontrollere mengden strøm som strømmer (og derfor lysstyrken til lysdiodene).

Trinn 3: Planlegging

Det viktigste trinnet er å planlegge hvilke farger du vil ha, og hvor. Takene i sovesalen min beskrives best som "vaffelformet", med firkantede fordypninger som fliser overflaten. Disse laget et veldig naturlig rutenett for å legge ut fargene, men du må komme med din egen plan. Du kan regne med opptil åtte eller så mange lysdioder til en enkelt kontrollstreng, noe som betyr at de åtte slås på og av samtidig. Med et oppsett som er utarbeidet, trenger vi nå strømberegninger. Sjekk databladene for lysdiodene dine for å finne fremoverspenningen og strømmen. Mine har et spenningsfall på ~ 3,5 volt og har en maksimal strøm på 20 milliampere. Siden jeg hadde en 12 volt strømforsyning liggende, kan vi gjøre en liten enkel kretsmatematikk ved hjelp av Ohms lov (V = IR): (12 - 3,5) = 0,02 * R R = 425 ohm. For enkelhets skyld runder vi det til 470 ohm. De fleste 5 mm lysdioder vil ha spenningsfall rundt 2 volt og strømverdier rundt 15 milliampere, men kontroller at du ikke brenner dem ut. Husk: lysintensiteten er proporsjonal med strømmen, så bruk en større motstand for å begrense strømmen hvis den er for lys. Sørg også for at strømforsyningen kan håndtere all denne strømmen - noen små er bare vurdert til noen få hundre milliampere, noe som betyr at du bare kan drive 10-20 lysdioder parallelt som vi er.

Trinn 4: Forbered lysdioder og ledninger

Det er mye lettere å feste lysdiodene til ledningene hvis vi først lodder dem sammen med motstandene. Skjær både den negative (kortere) ledningen til LED -en og den ene siden av en motstand omtrent i to, og lodd dem deretter sammen. Når dette er gjort, bøyer du den positive ledningen og motstanden utover slik at LED -lampen stikker litt opp. Se bildet for en mye tydeligere forklaring. Deretter legger du ut all ledningen og sørger for at du har nok for hver tråd å nå. Mål ut og merk hvor hver LED må gå. Nok en gang er forklaringen på selve vedlegget best gitt av bildet. Lodd lysdiodene til ledningen, og sørg for å holde polaritetene konsistente - alle de positive ledningene til den ene ledningen, og alle de negative ledningene til den andre. Når du er ferdig, tester du trådene FØR du setter dem opp - koble ledningene til strømforsyningen eller et 9 volt batteri for å sikre at alle lysene tennes. Deretter setter du opp alle ledningene! I mitt tilfelle innebar dette massevis av hvitt gaffertape og et stå på stoler. Sørg for at de frie endene kommer sammen på ett sted, hvor vi skal sette brødbrettet, arduinoen og datamaskinen. Jeg la også små origami -glober over lysdiodene for å spre lyset - bare kutt små spalter radielt utover fra hullet i ballongen for å lage fire tapper, så glir det fint. Se bildet på forrige side for effekten. Bonuspoeng hvis globene er laget av gamle forelesningsnotater.

Trinn 5: Bygg kretsen

Det er egentlig ikke så mye mer å si. Koble de positive og negative ledningene fra strømforsyningen til strømskinnene på brødbrettet, og koble arduino -jordpinnen til den samme negative skinnen. Se bildet for et godt layoutsystem. Test at alt fungerer ved å fjerne ledningene fra arduinoen (vist i blått, svart og rødt nedenfor) og koble dem til den positive kraftskinnen. Strøm flyter gjennom transistorene og lar lysdiodene slås på (hvis alt er riktig tilkoblet). Sett disse tilbake slik de skal være, og koble arduinoen til datamaskinen din med en usb-kabel. For å sette opp lydsystemet, koble høyttalerne og hann-mann-kabelen til splitteren. Send den andre enden av han-mann-kabelen inn i mikrofonkontakten på datamaskinen. Igjen, dette er litt overkill hvis du bare skal spille lyd fra datamaskinen din (spesielt hvis du kan finne ut hvordan du bruker jack), men på denne måten kan systemet blinke til Rock Band eller karaoke eller noe annet som kan sendes ut på en 3,5 mm lydkontakt. Sørg for at mikrofonen din fungerer - koble splitteren til hvilken som helst lydkilde, og åpne deretter et lydopptaksprogram for å se om du registrerer et signal. Ofte kan mikrofonen dempes, så hvis du har problemer, er det det første stedet å lete.

Trinn 6: Kodekode Kode

Åpne arduino -programvaremiljøet, og last opp StandardFirmata -eksempelskissen til brettet. Skissen lar deg kontrollere arduinoen over et serielt grensesnitt, noe som betyr at vilkårlig kode på datamaskinen kan kontrollere lysene vi nettopp har koblet til. Koden som faktisk behandler lydsignalet er (praktisk) en behandlingsskisse. Det er basert rundt det fantastiske BeatDetect -biblioteket i minim -biblioteket. BeatDetect -klassen beregner Fourier -transformasjonen av lydsignalet, og holder orden på gjennomsnittet og variansen til hver av koeffisientene de siste sekundene. Hvis verdien i noen av FFT -hyllene overstiger variansen, oppdages et slag og lyset knyttet til denne frekvensen tennes.. Hva dette betyr er at hver LED -streng vil tilsvare en annen frekvens av musikk - en streng blinker til bassslag, en annen til snarehits, en annen til høye vokalnoter og så videre for 26 forskjellige frekvenser. Last ned den vedlagte behandlingen skisse nedenfra, og endre ledPins -matrisen på linje 10 for å gjenspeile ditt eget oppsett. Det første pinnummeret tilsvarer de laveste frekvensene. Når det er gjort, er du ferdig! Koble lyddeleren til hodetelefonkontakten, start skissen og begynn å spille litt musikk. Hvis alt fungerer som forventet, vil en bølgeform -visualizer dukke opp og lysene blinker. Nyt!

Trinn 7: Feilsøking

De viktigste problemene du sannsynligvis vil støte på er å få Processing og arduinoen til å snakke med hverandre. Sørg for å installere arduino -programvaren - dette vil bringe med deg alle nødvendige serielle biblioteker. Du kan unngå problemer med kretsen ved å teste mens du går - test hver LED, deretter hver streng, deretter hvert transistorsett. Hvis alt annet mislykkes, gå tilbake til dette for å diagnostisere hvor problemet ligger. Nå som jeg har klart å squash alle feilene fra mitt eget oppsett, kan jeg ikke tenke på hva de var på toppen av hodet mitt. Legg ut eventuelle problemer du har, da jeg sannsynligvis har støtt på dem og siden har glemt det.