Arduino Music Reactive Desktop Lamp: 8 etapas (com imagens)

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

Olá a todos!

Nesta compilação, faremos uma lâmpada LED de mesa reativa usando componentes simples e alguma programação básica do Arduino. Faz um efeito impressionante onde a luz dançará ao som de todos os sons e músicas. Concluí este projeto com um colega de equipe.

O que me inspirou a fazer isso? Durante um dos tutoriais do meu módulo, tivemos a oportunidade de aprender como um Arduino funciona e desde então fiquei fascinado pelas inúmeras possibilidades dele, aliadas ao fato de ser um hardware de código aberto. Tendo a tarefa de criar e refinar um Artefato Digital, eu queria usar a computação como uma ferramenta e um meio para expressar Arte e Cultura através deste Artefato Digital físico. Além disso, sempre tive uma queda por objetos contendo LEDs, pois acho que as tiras de LED governam uma ampla gama de possibilidades - desde a forma como são colocadas junto com o objeto, até o controle da cor. Ele pode fazer um objeto simples parecer ótimo e interativo. O que seria melhor se pudéssemos torná-lo um objeto vestível. Tenho certeza de que a maioria de vocês deve saber sobre o DJ marshmello e seu capacete icônico. Meu conceito original era refinar o capacete marshmello vestível, incorporar luzes LED - alimentadas por Arduino e sensor de movimento acelerômetro, a ele (falarei mais sobre isso nas considerações finais). No entanto, devido ao orçamento (o custo do LED é caro..) e às considerações práticas do projeto no momento, alteramos a ideia para esta lâmpada LED Marshmello reativa ao som. Definitivamente, pode ser visto como um meio que mostra a cultura pop e, sendo uma lâmpada de reatividade sonora, parece ser uma arte digital.

Esta é a nossa versão do projeto. Todos os créditos ao "Nerd Natural" do youtuber, seguimos com base no que eles fizeram e gostaríamos de agradecer por nos fornecerem detalhes de como fazer o projeto. (Nerd natural)

Etapa 1: SUPRIMENTOS PRINCIPAIS

Comecemos pelo princípio: estes são os suprimentos de que precisamos. Eles são amplamente opcionais - com base no fato de que você pode facilmente fazer sua própria improvisação e customização para seu projeto. Mesmo assim, alguns itens-chave são necessários se você quiser seguir este guia:

• Arduino Uno (ou qualquer tipo de Arduino igualmente pequeno)
• Módulo Detector de Som
• Fonte de energia externa
• Tiras de LED individualmente endereçáveis de 60 leds por metro
• Fios de ligação
• Tábua de pão

Dependendo da aparência que você deseja obter, você pode querer organizar as tiras de maneira diferente ou irradiar a luz de outra maneira. Para minha abordagem, usei os seguintes itens:

• Uma jarra de vidro reciclado (ou qualquer outra jarra que se ajuste à sua dimensão)
• Um papel cartão preto
• Placa de espuma
• Tinta spray (usada para revestir o frasco)

Todos os itens principais foram comprados da Continental Electronic (B1-25 Sim Lim Tower), as tiras de LED foram de longe a parte mais cara que custou SGD 18 por 1 metro - usamos 2 metros. O resto dos itens foram materiais reciclados ou comprados na loja de conveniência / ferragens do bairro.

Etapa 2: ALIMENTAÇÃO DOS COMPONENTES

Usei uma fonte de alimentação externa, como uma fonte de alimentação CA para CC - o cara no balcão sugeriu uma fonte de alimentação externa, pois seria melhor alimentar uma faixa de LED de 2 metros, e não queimar a porta USB. Se você estiver usando 1 metro ou menos, você dispensa a fonte de alimentação externa e apenas usa o cabo USB do Arduino Uno e conecta-o diretamente ao pc.

O principal componente do projeto é o módulo detector de som. Ele fornecerá um sinal analógico (entrada) para o Arduino, que é usado para acender as luzes RGB (saída). A fonte de alimentação externa irá alimentar todos os três componentes - Arduino, módulo detector de som e luzes LED. Conecte o VIN (ou 5V) no Arduino e o VCC na placa do detector de som à entrada positiva. Em seguida, conecte o GND do Arduino e o detector ao negativo. Isso é ilustrado no esquema anexo. Também precisamos conectar a entrada de 5 V e GND na faixa de LED à fonte de alimentação.

Usamos um breadboard como intermediário para essas conexões. A fonte de alimentação irá para a placa de ensaio da fonte de alimentação externa, que irá alimentar os três componentes conforme mencionado.

Nota: nosso tutor sugeriu o uso de um resistor para as conexões entre a potência e o módulo detector de som, de forma que nem toda a potência vá para o módulo, permitindo uma melhor entrada.

Etapa 3: DETECTOR E TIRAS

Depois de conectar todos os três componentes à energia, precisamos conectá-los uns aos outros.

O módulo detector de som se comunicará com o Arduino pelos pinos de entrada analógica - estarei usando o pino A0.

As tiras de LED precisam de um pulso digital para entender qual LED deve ser endereçado. Portanto, o pino de saída digital DI precisa ser conectado ao Arduino. Usarei o pino 6 no Arduino. Conseguimos a loja onde compramos os componentes eletrônicos para soldar toda a fiação de jumper para a faixa de LED. Conseqüentemente, não havia nenhum trabalho de solda necessário para o nosso, evitando assim o aborrecimento. O que faltava era apenas conectar um cabo macho-fêmea nele.

Da mesma forma, você pode simplesmente seguir o diagrama esquemático fornecido para obter uma visão geral das conexões.

Etapa 4: CARREGANDO O CÓDIGO

Esta é sem dúvida a parte mais importante do projeto. Você pode encontrar a fonte do código que usei aqui (link) ou minha versão dele (arquivo em anexo). O princípio básico é mapear o valor analógico obtido do sensor, para o número de LEDs a serem exibidos.

Para começar sempre, queremos garantir que todas as luzes estão funcionando conforme o esperado. Podemos fazer isso usando a função array, que permite ligar todos os LEDs individuais.

Em seguida, passamos à função principal de visualização dos sons da lâmpada. Podemos fazer isso usando a função de mapa. Isso nos permitirá exibir um certo número de LEDs, dada a entrada variável quantificável. Para minha abordagem, decidi aumentar o número de LEDs na configuração (180 definidos no código em oposição aos 120 leds que tenho). Tentei várias configurações - incluindo ajuste de sensibilidade no módulo detector de som, variações do valor baixo e máximo do microfone, etc. No entanto, não consegui atingir uma visualização desejável até ter aumentado o número de LEDs. Há também uma segunda camada de proceduralidade. O código permitirá um rastreamento mais avançado da intensidade do som com base em médias, para permitir que a luz mude de cor quando a música entrar em um pico - 'modo ALTO'.

Dependendo da aparência que você deseja alcançar, você pode querer fazer ajustes no código usado. Este vídeo (link) explica os códigos em detalhes.

Etapa 5: PREPARANDO A HABITAÇÃO

Primeiro, rolei o papel cartão preto para aproximadamente o mesmo diâmetro e circular que a abertura do frasco de vidro. Eu não tinha as ferramentas de medição adequadas. Portanto, eu improviso basicamente enrolando todo o papel cartão preto no frasco. Depois de medir o comprimento do papel cartão preto que preciso usar, cortei-o cuidadosamente seguindo a marca que forneci. Em seguida, amarrei as pontas para formar um tubo cilíndrico. O comprimento e a altura da caixa dependem da dimensão do seu frasco. Você pode usar qualquer comprimento que desejar.

Em seguida, envolvo o invólucro que fiz com a faixa de LED em torno dele, mascarando toda a superfície do invólucro. Isso foi feito apenas com o adesivo na parte de trás da tira. Certifique-se de que uma pequena fenda seja cortada para permitir que o comprimento do fio excedente deslize para dentro do invólucro para um gerenciamento mais limpo do fio e não obstrua a superfície nivelada.

Em terceiro lugar, o tubo cilíndrico oco é usado como uma vantagem, enchendo a parte eletrônica do lado de dentro. Para começar, fixei as conexões de fio no Arduino e na placa de ensaio, usando tacha azul. Em seguida, colei o comprimento do fio em excesso usando a fita 3M normal. Esta etapa é uma medida de precaução para evitar que os fios se desconectem facilmente no processo de montagem.

Em quarto lugar, a placa montada está então pronta para ser inserida na caixa. Como a eletrônica está "escondida" dentro da caixa, o layout da construção deve ser tal que permita ao usuário ter fácil acesso ao Arduino USB. Além disso, o módulo detector de som também terá que ser voltado para baixo para que o módulo possa captar facilmente a entrada de som circundante. A placa montada está, portanto, sendo configurada verticalmente para permitir isso. Parte da placa de espuma foi usada para prender a placa montada ao alojamento. Durante esta etapa, a faixa de LED será conectada (com os fios de ligação vermelho, laranja e amarelo) após a colocação dos componentes eletrônicos. Todas as conexões são feitas até este ponto, exceto aquelas para a fonte de alimentação externa - o fio vermelho e preto.

Etapa 6: O PRÓPRIO REVESTIMENTO

Já que estou baseando a lâmpada de mesa para ser uma réplica da cabeça de marshmello, tive que revestir todo o frasco de vidro - exceto os olhos e a parte da boca que tinham que ser pretos, com tinta spray branca. Um estêncil dos olhos e da boca é recortado e colado no frasco antes do trabalho de pulverização. O frasco foi deixado secar antes da colocação dos olhos e da boca de dentro do frasco. Isso foi feito com o restante do papel cartão preto (inicialmente pensei apenas em pintá-lo de preto). O efeito saiu bem, pois parecia que os olhos e a camada da boca estavam realmente sendo cortados.

A tampa de metal precisava ter uma abertura central para o acesso ao Arduino USB, módulo detector de som e fonte de alimentação conforme mencionado. Consegui fazer o corte na oficina na escola.

Etapa 7: ACABAMENTO

Agora é a montagem final da construção.

A faixa de LED é primeiro verificada para garantir que as luzes estão realmente funcionando e que todas as conexões estão corretas. Depois de verificar se os componentes estão funcionando, você pode inserir a caixa na caixa do frasco que você fez. Você pode ver pelo orifício (mesmo após a colocação da tampa), e pela colocação dos componentes eletrônicos, você pode acessar a interface USB do Arduino e a entrada de energia por baixo. O módulo detector de som também se projeta ligeiramente para fora, para melhor captura de som. Para as pernas, usei cubos recortados da placa de espuma e pintei de preto. Idealmente, você pode usar um bom suporte de madeira para sua lâmpada de mesa.

Nota: a pintura inicialmente estava mal feita como visto nas marcas d'água do primeiro protótipo, portanto, tive que raspar todo o revestimento com diluente e depois pulverizar novamente. Isso definitivamente exigiu algum esforço extra que você pode evitar.

E, finalmente, concluí o projeto. Definitivamente, foram necessárias várias tentativas e erros - para fazer o código funcionar ou em relação à alteração do processo de montagem, mas fiquei feliz com o que foi alcançado.

Etapa 8: CONCLUÍDO

Este foi um ótimo projeto e eu me diverti muito fazendo isso. Além disso, é especialmente ótimo porque é tão personalizável e permite a qualquer atualização no futuro. O código pode ser retrabalhado a qualquer momento, e você basicamente obtém uma 'nova' lâmpada a cada vez.

MELHORIAS FUTURAS

No entanto, há muito mais melhorias e / ou variações que podem ser feitas na construção.

Você pode adicionar várias entradas de botão conectadas ao Arduino. Com isso, você pode alterar o modo para implementar um recurso geral da lâmpada, por exemplo, pulsação geral. Isso permite alternar entre o modo reativo de som atual e o modo pulsante de gradiente geral. Outro botão pode ser implementado para você alterar o conjunto de cores das luzes radiantes (conjunto 1 - azul para amarelo, conjunto 2 - vermelho para roxo, etc). Ou ainda mais, você pode ter 3 camadas de proceduralidade onde há mais modos para o rastreamento avançado da intensidade do som com base em médias - 'LOW', 'NORMAL', 'HIGH'. Dessa forma, você obterá uma gama mais ampla de ondas de cores.

Também gosto de voltar ao meu conceito original, a cabeça LED marshmello vestível. Isso parecerá uma construção mais ousada, que acopla o uso de um módulo detector de som e um módulo de movimento acelerômetro. O módulo detector de som irá geral a visualização do pulso das luzes LED, enquanto o módulo de movimento do acelerômetro mudará a cor das luzes de acordo com a entrada que ele lê - grau de movimento do usuário.

Basicamente, a ideia aqui é que as limitações são infinitas e são restritas apenas pela sua visão. Obrigado por assistir / ler e divirta-se com seu Arduino!