Módulo de parede acústica SonicMoiré: 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Este módulo de parede "SonicMoiré" foi projetado para ser compatível com wikihouses, pretendemos usá-lo como parte da fachada. Seu objetivo anterior era filtrar certas frequências fora do espectro de ruído e, portanto, reduzir a exposição ao ruído dentro da sala ou diminuir o som que você ouve fora dele. Os efeitos seriam melhores se toda a sua parede fosse feita de tais módulos (e também o seu quarto ficaria totalmente chique:)).

Este projeto fez parte do Multimodal Media Madness 2014, organizado pela cadeira de Computer Aided Architectural Design (CAAD) e pelo Media Computing Group da RWTH Aachen University. Para mais Smart Skins, verifique esta página:

O módulo consiste em uma moldura (se por acaso você tiver uma casa wiki, pode construí-la) com duas placas perfuradas na extremidade frontal, das quais uma pode ser deslocada contra a outra. As diferentes formações que os buracos constroem quando deslocados devem filtrar certas frequências do espectro de ruído. Isso se chama efeito Moiré, a ideia é baseada em absorvedores de Helmholtz (transdutores de placa perfurada).

Adicionamos alguma luz de fundo para efeitos visuais. O módulo parece realmente hipnótico;)

Este é um pouco mais de trabalho do que apenas um projeto de fim de semana, mas estamos dando a você o software que escrevemos para que você economize algum tempo. Se você gostaria de tornar este projeto ainda maior, você ainda pode escrever seu próprio software.

Materiais:

Madeira para moldura (1,8 cm de largura)

Madeira para 2 placas perfuradas e placa traseira (2 mm)

Finnboard (placa de polpa de madeira / papelão para fixar os LEDs, 2 mm, material para cortadores a laser / modelos. Alternativa: madeira fina)

Pouse um pedaço de madeira para cortar em 7 pequenos cubos (2 x 2 x 1,9 cm)

Arduino Uno

Arduino SpectrumShield-v14 (Sparkfun)

Microfone fino (conector)

Rasberry Pi B

Cabo micro USB USB

Cabos para conectar a eletrônica

Resistor de 470 ohms

Tábua de pão

9 LEDs RGB WS2812 (ou outros LEDs que suportam a biblioteca Adafruit NeoPixel que usamos)

Cabos e machos para soldar os LEDs (no caso de você não usar uma tira de LED pré-fabricada)

Sensor ultrassônico de distância HC-SR04

Parafusos

Pequenos ganchos e laços aparafusáveis

Elásticos domésticos

Algum fio fino e bastante forte (fio serve)

2 Servos Hitech HS 311 (ou outro modelo dependendo do peso da sua placa de madeira, o nosso é <400g)

Folha ou papel fosco (cerca de 50 x 50 cm)

Pinte (escolhemos preto para mais contraste)

Fita e cola líquida

Fonte de alimentação DC (6-12 V, 2 A)

Caso você opte por uma fonte de alimentação de 12 V, você precisa de um conversor de tensão para 6 V para os LEDs, servos e sensores.

Ferramentas:

Shaper (ou alguma alternativa)

Lasercutter (ou alguma alternativa)

Chave de fenda e chave de fenda sem fio

Furar

Ferro de soldar e acessórios (não são necessários se você tiver tiras de LED prontas para usar)

Etapa 1: o quadro

Caso você ainda não tenha uma casa (wiki) para construir no módulo, como nós, ou queira construí-la apenas para diversão e aparência, use uma moldura para construir o módulo.

Usamos uma moldura que você pode simplesmente conectar e desmontar novamente, enquanto nada está preso ainda, para facilitar o transporte. Portanto, corte as peças com as seguintes medidas (usando um modelador ou o que você tiver, olhe nossas fotos para mais orientação):

2 x Placa superior / inferior: 28 x 52,5 cm com acréscimos de 15,5 x 5 cm no meio dos lados menos furos de 3 x 3 cm no meio dos acréscimos a 2 cm da extremidade.

2 x Placa lateral: 28 x 66,5 cm com orifícios de 1,9 x 15,5 cm nas extremidades que ficam a 5 cm das bordas.

4 peças em U com um lado comprido de 10 cm e dois lados de 8 cm com 3 cm de largura. Para simplificar, eles não são realmente formados como um U, mas podem ter cantos.

Conecte as peças com as peças com os orifícios longos nas laterais, as outras peças como parte inferior e superior e as partes pequenas em U para mantê-los juntos. As peças U podem conectar dois desses quadros, caso você queira expandir. Caso você tenha certeza absoluta de que deseja apenas um módulo, é claro que você pode modificá-los;)

Tudo se encaixa? Prosseguir!

Nota: "direita" e "esquerda" na descrição agora se referem ao lado direito e esquerdo da moldura, conforme mostrado na imagem (visto da parte traseira do módulo, pois as placas perfuradas são a extremidade frontal).

Etapa 2: as placas perfuradas

Modele as placas e perfure-as com o seu modelador ou com o que tiver disponível, usamos o layout da imagem. Se quiser, você deve poder usar um layout diferente para os furos do que o nosso, sem alterar o efeito, desde que seus furos não sejam muito grandes e tenham tamanhos diferentes. A placa frontal deve ser de 56 x 56 cm e a distância para os furos deve ser de 5,5 cm em todos os lados, a placa móvel menor 51 x 51 cm com apenas 0,5 cm de distância.

Desmonte a estrutura e aparafuse os 4 ganchos na estrutura, sempre 2 na parte superior e lateral direita da estrutura. Os ganchos devem estar o mais próximo possível da borda longa das peças da estrutura. Ao montar a moldura novamente, a distância até a outra placa mais próxima deve ser de cerca de 5 cm (as imagens podem ajudar).

Aparafuse a placa maior à estrutura nos cantos, marque em que direção girar a segunda placa de modo que o padrão das placas seja idêntico. Você realmente quer marcar isso.

Agora adicione o segundo prato. Portanto, puxe os elásticos através de dois dos orifícios em sua placa, cole o resto da banda através do laço resultante e pendure a placa nos ganchos que você prendeu na moldura. Nota: Os orifícios na placa que você precisa usar dependem de seus elásticos. A placa deve pendurar aproximadamente uma fileira de orifícios acima e à direita do padrão da placa maior quando a borracha está em um estado passivo. Basta experimentar alguns furos e melhorar até que a placa fique na posição correta.

Etapa 3: um pouco de tinta

Pegue um pouco de tinta! Preto (ou outra cor escura) forma um bom contraste com a luz interna.

Decidimos usar tinta spray para espalhar a tinta de maneira mais uniforme. Se você for mais criativo, fique à vontade.

Portanto, remova as placas da moldura novamente, aplique a tinta nas laterais das duas placas perfuradas e espere até que seque.

Etapa 4: a folha / papel

Agora você cola a folha ou papel fosco na parte de trás do prato menor. Usamos papel transparente de uma loja de materiais de arte, mas qualquer material que espalhe luz funcionará.

Faça pequenos orifícios no papel para que os elásticos e fios passem e cole o papel na parte de trás da placa (no lado sem cor). As cordas serão presas na próxima etapa, portanto, dê uma olhada onde elas deveriam estar antes.

Os LEDs não devem ser visíveis posteriormente como LEDs individuais, mas sim como um brilho geral, tudo devido ao papel.

Etapa 5: Os Servos

Aparafuse os laços de metal em sua estrutura na parte inferior e no lado esquerdo. Eles devem estar no meio das placas e o mais próximo possível da borda, sem tocar na placa perfurada menor.

Para o servo, use uma emenda com apenas um braço e prenda outro de seus laços de metal em seu orifício mais externo.

Agora anexe os servos ao seu quadro. Corte pequenos cubos de madeira (cerca de 2 x 2 x 1,9 cm), aparafuse dois deles a cada servo como mostrado na foto. Fizemos pequenos furos neles primeiro porque nossos dados se partiriam facilmente e tínhamos que ser um pouco mais cuidadosos.

No lado esquerdo e inferior, prenda um pedaço de barbante em um orifício no meio de sua placa menor e direcione sua outra extremidade através da alça de metal. Se você quiser usar fios como sugerimos, pegue várias camadas. Uma camada pode ser suficiente, mas como todo o puxão é feito nesses pedaços de barbante, não há problema em ser um pouco paranóico.

Aparafuse os servos na parte inferior e esquerda da estrutura usando os dados anexados (perfure os orifícios novamente, se necessário). O braço dos servos deve estar na altura do laço de metal e os servos devem ser colocados de lado. Em seguida, prenda a corda ao laço na emenda servo. A corda deve estar o mais tensa possível quando o servo está em suas posições padrão.

Agora você pode começar a testar os servos com o arduino. Se precisar de ajuda para conectar os servos ao seu arduino, consulte o layout do circuito na etapa 8 (Fechando a caixa).

Etapa 6: microfone e sensor de distância

Faça um orifício na extremidade superior da placa perfurada mais externa que seja grande o suficiente para inserir o microfone. Tome cuidado para colocar o microfone o mais próximo possível da borda para que ele não toque na segunda placa.

Como nosso microfone estava um pouco fraco, colocamos um amplificador entre o microfone e o arduino.

Achamos que seria bom ter o módulo interagindo um pouco com as pessoas, então também adicionamos um sensor de distância ultrassônico. Quando as pessoas se aproximam do módulo podem detectá-lo e fazer um pequeno show e mudar a cor da luz - bem, somos um pouco vaidosos. Certamente adiciona um pouco de entretenimento.

Etapa 7: LEDs e fonte de alimentação

Para fazer com que tudo pareça muito legal, adicionamos luz de fundo. Apenas 9 LEDs tornam o módulo bastante espetacular em uma sala escura.

Portanto, prepare 3 tiras com 3 LEDs que mais tarde serão conectadas para formar uma tira mais longa. Para duas das tiras, solde cabos de cerca de 14-15 cm de comprimento entre os LEDs e as extremidades. Para facilitar o uso, adicionamos machos em ambas as extremidades. A terceira faixa é preparada de forma semelhante, mas com cabos e machos em apenas uma extremidade, a extremidade livre será a extremidade de toda a faixa. Tome cuidado se você usar o WS2812, eles têm uma aresta com a etiqueta DI (entrada de dados) e três arestas com DO (saída de dados). Você deseja conectar uma borda DO com a borda DI do próximo LED. O último LED em sua terceira faixa precisa ter sua borda DI conectada com o LED antes e nenhum cabo nas bordas DO.

Para anexar os LEDs à estrutura, prepare 3 retângulos longos de finnboard (use um cortador a laser ou cortador e régua longa, 52, 5 x 2 cm). Eles devem caber verticalmente em seu quadro, então meça primeiro, não há problema se eles forem 2-3 mm mais curtos.

Cole cada faixa de LED em um dos retângulos, começando com o LED do meio no meio do quadro. Marque os lados das extremidades DI e DO das tiras de LED, pois você não pode mais ver a parte inferior dos LEDs.

Prenda os dados de madeira restantes em uma extremidade de cada módulo de LED usando um grampeador. O módulo final das tiras precisa de seus dados na ponta DO (figura: número 3), um dos outros na ponta DI (2) e o restante na ponta DO (1).

Agora aparafuse os módulos de LED no topo de seu quadro em distâncias iguais, coloque-os próximo à borda posterior (aquele sem as placas). Módulo 1 está à esquerda, 2 está no meio e 3 à direita. Se seus dados se dividirem facilmente, lembre-se de perfurá-los primeiro.

Conecte os módulos 1 e 2 na parte superior e os módulos 2 e 3 na parte inferior. o módulo 1 agora deve ter uma extremidade DI livre na parte inferior, que você pode conectar ao seu arduino para teste. Ele precisa de 5 V e nenhum resistor para a fonte de alimentação. Observe que a entrada de dados precisa de um pino analógico e não deve ser conectada diretamente, mas com um resistor de 470 Ohm entre eles. Se você não colocar um entre o primeiro LED da faixa, é mais provável que entre em colapso. Consulte o layout do circuito na etapa 8 (Fechando a caixa).

Se você quiser experimentar os LEDs, use a biblioteca Adafruit Neopixel, é muito fácil de entender.

Infelizmente, o arduino ainda não tem fonte de alimentação. Então você precisa da fonte de alimentação, conecte o arduino GND com o aterramento da fonte de alimentação e a alimentação com o pino VIN. O layout do circuito na etapa 8 o ajudará.

Etapa 8: Fechando a caixa

Certifique-se de que os componentes eletrônicos estejam conectados como no layout do circuito. A fonte de alimentação pode variar dependendo da tensão de entrada. É importante lembrar, porém, que a alimentação, fornecendo seus sensores, servos e a luz de fundo não deve estar fluindo através do arduino, mas que cada um deles obtém a tensão apropriada (arduino 7-12 V, sensores etc. 6-7 V) de a alimentação e estão ligados ao terreno comum. Isso ocorre porque o arduino não foi construído para lidar com correntes acima de 1 Ampere.