Show de luzes baseado em Arduino: 7 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Eu construí um show de luzes controlado pelo Arduino como minha entrada para o Makers Rock, Album Art Collab. Você pode aprender mais sobre ele no seguinte link: Rock do Makers. A capa que escolhi é do álbum Judas Priest - Painkiller.

A peça inteira é um show de luzes que é encerrado em uma moldura de madeira e a capa do álbum é colocada em cima para que a luz brilhe.

Etapa 1: preparar a moldura de madeira

Você pode construir a estrutura ou o gabinete da maneira que desejar. Escolhi a madeira porque é fácil de trabalhar usando apenas ferramentas básicas.

Eu construí a estrutura com algumas tábuas de paletes que resgatei. Marquei 4 peças das partes limpas das tábuas que mediam 30 centímetros de comprimento, certificando-se de marcar esquadrias de 45 graus para as juntas.

Fiz todo o corte usando minha serra vertical e funcionou bem. Se você tiver acesso a uma serra de esquadria ou de mesa, poderá usá-las e obter resultados muito melhores. As junções não eram perfeitas, mas com minha lixadeira de cinta consegui fazer com que as peças se encaixassem perfeitamente.

Durante o teste de encaixe percebi que eles são muito largos e que ocuparão muito espaço no interior do gabinete, então decidi cortá-los para 2 cm de largura. Novamente usei minha serra, tomando cuidado para não cortar dentro da linha.

As juntas de esquadria não tinham muito suporte sozinhas, então cortei pequenos pedaços de triângulo para colar nos cantos como um suporte extra. Tenho certeza de que existem muitas opções melhores para fazer aqui, mas esta foi a melhor ideia que tive no momento.

Juntei as mitras com cola de madeira no meio das juntas e cola CA nas pontas para funcionar como uma pinça e segurá-la no lugar enquanto a cola de madeira cura. Os pequenos triângulos de suporte foram colados no lugar usando apenas cola CA para tornar o processo mais rápido.

Etapa 2: protótipo do circuito

A eletrônica para o show de luzes interno consiste em uma placa Arduino Uno com um microfone de um fone de ouvido quebrado que escuta os sons na sala e então reflete o volume total do som acendendo uma das 5 peças de led dentro.

O circuito é composto por duas partes independentes. A primeira parte é o microfone com seu amplificador de transistor único, enquanto a segunda parte são os drivers para as tiras de LED. Precisamos deles, pois o Arduino e o amplificador de microfone funcionam com 5V, enquanto a faixa de LED funciona com 12V.

O microfone é conectado à saída de 5 V do Arduino por meio de um resistor de 10k e por meio de um capacitor à base do transistor. O transistor então amplifica o sinal com um nível médio de 2,5 V para que possamos captá-lo na entrada analógica A0 do Arduino.

Para acender os 12V dos LEDs, a base dos transistores é conectada a uma saída digital através de um resistor de 10k e o mesmo circuito é repetido 5 vezes. Estou ligando apenas 3 LEDs em cada uma das seções, então posso usar os transistores. Se você quiser modificar o projeto para usar tiras mais longas, precisará usar alguns MOSFETs.

Embora possa parecer um circuito complicado, é realmente muito simples. Eu testei tudo em uma placa de ensaio e depois de ter certeza de que funciona como esperado, construí um escudo para ser montado diretamente no Arduino Uno.

O esquema está disponível em:

Etapa 3: construir o escudo do Arduino

Uma vez que fiquei feliz com o circuito, construí um escudo para o Arduino em uma perfboard. Você pode ver o processo completo de construção no vídeo em anexo para o projeto.

Etapa 4: programar o Arduino

A principal estrela do projeto é o código programado no Arduino. Isso é o que faz o trabalho pesado de analisar os níveis de som do microfone e transformá-los em luz visível que segue a música. Você pode baixar o código completo da minha página GitHub e você pode encontrar o link para ele na descrição do vídeo junto com o esquema para a eletrônica.

Em poucas palavras, o código tem 3 partes principais: recuperar uma amostra de música para analisar, determinar os níveis de som e, em seguida, controlar a saída para os LEDs com base no valor calculado. Eu sei que isso pode soar como ciência do foguete para alguns, mas é muito fácil quando você pega as coisas.

O esboço no início define todas as variáveis e constantes que usaremos. Fiz questão de dar uma explicação a cada um deles para que você pudesse entender mais facilmente. Depois disso, temos a função de configuração que inicia a comunicação serial para fins de depuração, esvazia e inicializa o array que vamos usar para a detecção de volume de pico a pico e define as saídas para os LEDs.

Na seção de loop do código, primeiro iniciamos a amostragem do áudio para que possamos detectar seu volume de pico a pico. Em uma onda sonora regular, a ausência de qualquer ruído é um nível no ponto médio da tensão mínima e máxima que o amplificador pode produzir. No nosso caso isso é 2,5V.

Assim que um som é detectado, obtemos uma onda que se move para cima e para baixo para detectar ruídos altos, estamos interessados na amplitude combinada dessa onda. Portanto, em vez de uma onda em movimento, mapeamos os valores de 0 a máx. Em uma espécie de estado invertido para distinguir facilmente sons de volume alto de baixo.

As próximas duas seções do código fazem exatamente isso, primeiro medimos a amplitude de pico a pico e determinamos o máximo desse pico para o período. Da maneira como o microfone funciona, quanto mais longe você estiver dele, menos volume ele pode selecionar, então precisamos calcular um fator que amplificará ou diminuirá o sinal medido e terá a mesma reação nos diferentes níveis.

Como uma etapa final, multiplicamos o valor medido do microfone pelo fator que acabamos de calcular e, com base no resultado, ligamos LEDs específicos.

Depois que a placa foi soldada de acordo com o esquema, fiz questão de testá-la antes de prosseguir com a preparação da arte do álbum.

Código no GitHub:

Etapa 5: preparar a capa frontal

Para a frente da peça, usei uma folha de acrílico transparente. Eu cortei a arte impressa nas dimensões e apliquei uma camada de cola de madeira transparente na superfície sem a capa protetora no acrílico. Se você tiver acesso ao Mod Podge ou a algum meio de gel acrílico transparente, é melhor usar isso em vez de cola de madeira, mas funciona quase da mesma forma.

O truque ao aplicar a imagem é não usar muita cola como eu fiz para não deixar o papel amassado. Menos é melhor neste caso, mas a superfície deve ser totalmente coberta. Com a cola ainda úmida, a arte mal é visível, mas depois de totalmente seca, ela ficará transparente.

Deixei o frame curar por 24 horas e então descobri o posicionamento do Arduino dentro do frame. Quero que a obra de arte seja pendurada na parede e, como precisa ser conectada à energia, montei a placa na parte inferior para que o fio do adaptador de energia saia da tomada.

Usei uma serra para remover a maior parte do material e, em seguida, trabalhei com um cinzel e uma lima. Se você tiver um roteador de mão, será muito mais rápido do que o cinzel. Também fiz um orifício na moldura para que o microfone pudesse se destacar e captar os sons da sala.

Antes de terminar, lixei a moldura até uma lixa 240 e, em seguida, apliquei uma camada de verniz para madeira. Usei um pedaço de pano para limpar a mancha e depois limpei depois de algum tempo.

Etapa 6: montar o show de luzes

A espessura da moldura não era suficiente para manter todos os componentes eletrônicos no lugar, então cortei e colei duas camadas de isolamento de espuma XPS preta de 5 mm em ambos os lados da moldura. Além de abrir espaço para todos os componentes eletrônicos, a espuma dava à peça uma bela aparência de camadas nas laterais.

Todos os componentes eletrônicos são montados dentro da estrutura usando cola quente, começando pelo microfone e depois pela placa principal do Arduino.

Na parte de trás, marquei e cortei uma folha de fibra de madeira de alta densidade de 3 mm que funcionará como uma placa de apoio e um refletor, já que um dos lados é branco. Usei pequenos parafusos de 3,5 por 16 mm para prendê-lo na parte de trás. Em seguida, removi a proteção da cola nas tiras de LED e colei-as na placa de fibra.

A frente de acrílico também é fixada com os mesmos parafusos de 16 mm, mas eu escarinho os orifícios dos parafusos com uma broca de 6 mm para que fiquem nivelados com a frente. Se você tiver uma tupia, pode fazer uma ranhura na moldura e fechar o acrílico dessa forma.

No final, foi apenas uma questão de remover a outra camada protetora da folha de acrílico e testar tudo para ter certeza de que ainda estava funcional. Para pendurá-lo na parede, acrescentei um pedaço de barbante entre duas das telas nas costas.

Etapa 7: Aproveite o show de luzes do Arduino

Em suma, estou super satisfeito com o resultado. O gabinete poderia ter sido um pouco melhor se eu tivesse as ferramentas de marcenaria adequadas, mas ainda assim é uma bela decoração de parede. Desde que eu o construí, nos divertimos muito com meus filhos, mas é hora de encontrar um novo lar.

Estarei distribuindo a peça que construí, então confira o vídeo no YouTube para saber como você pode ganhá-la.

Experimente o código no YouTube

Construir vídeo do projeto

Se você gostou do projeto, considere apoiar meu trabalho no Patreon! Https: //www.patreon.com/taste_the_code

O esquema está disponível em:

Código no GitHub: