Sala de dança LED: 7 degraus

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

Este é um guia para a construção de um visualizador de música LED baseado em Arduino, também conhecido como uma sala de dança digital totalmente agradável. Existem vários guias sobre instructables sobre visualizadores de circuito puro, mas geralmente são algum tipo de amplificador para fazer as luzes pulsarem e mudar a intensidade em resposta à potência transmitida no sinal de áudio. Eu queria algo mais ao longo da linha de vários estroboscópios respondendo a diferentes frequências de música. O resultado final é o enteado mutante disso e disso e um pouco disso, mas vale totalmente a pena. O sinal de áudio real é lido a partir do conector de microfone do computador, para que possa aceitar seu próprio som realimentado ou o som de um iPod / Rock Band / karaokê / tudo o que vocês, crianças malucas, podem sonhar. Música nova! Cortesia de DoKashiteru e Creative Commons, apresento a vocês um vídeo sem censura do sistema em ação:

Etapa 1: Peças / Ferramentas

Peças: LEDs - Obviamente. Comprei no eBay, modelos realmente brilhantes de 10 mm em cores variadas, mas você pode encontrá-los no Digikey ou no Mouser. As classificações de milicandela mais altas são melhores, especialmente se você quiser que elas iluminem qualquer coisa e não apenas um ponto colorido. Compre ao redor para encontrar um bom negócio. Resistores - um para cada LED. O meu exigia 470 ohms, mas certifique-se de verificar as classificações de seus LEDs para obter o máximo de luz possível sem queimá-los. Pão sem solda - Para todos os circuitos. Arduino - A interface do computador / circuito. Uma pequena placa incrível. Compre online. Fio - Muito fio de núcleo sólido. Eu precisava de muito, rápido, então acabei limpando meu RadioShack local dessas coisas, mas você deve conseguir encontrar muito mais barato. Ter dois fios unidos dessa forma é extremamente útil, como você verá mais tarde. Computador - onde ocorre o cálculo real. Sim, pode ser um pouco exagero piscar algumas luzes, mas como inevitavelmente acabamos tocando nossa música de dança em um laptop de qualquer maneira, funcionou muito bem. Fonte de alimentação - Os LEDs provavelmente consumirão mais energia do que o arduino pode fornecer, então vamos alimentá-los externamente e trocá-los por transistores. Você deve ter um monte desses espalhados por aí com eletrônicos antigos, ou você pode encontrá-los em brechós. Consulte a página de planejamento para saber qual voltagem / amperagem você precisa. Transistores NPN - Estamos usando-os como amplificadores / interruptores de corrente. Uma pequena corrente retirada do arduino controla muita corrente retirada da fonte de alimentação que passa pelos LEDs. Encontre-os online ou no RadioShack. Ferro de soldar - Bastante autoexplicativo. Alto-falantes / divisor de áudio / cabo de áudio macho-macho - Alto-falantes para som, divisor e cabo para alimentar o sinal da saída de fone de ouvido para os alto-falantes e o conector do microfone. Software: Arduino - Baixe o ambiente de software arduino aqui. Processing - O Processing se comunica bem com o arduino e tem algumas bibliotecas incríveis integradas. Baixe-o aqui. Certifique-se de ter a versão mais recente da biblioteca de processamento de áudio Minim aqui. Você também pode precisar obter a biblioteca 'arduino' para que eles se comuniquem - obtenha-a aqui e cole-a na pasta Processamento / bibliotecas.

Etapa 2: Projeto do circuito

Uma visão geral do circuito que estamos construindo. Os dois fios do fio são conectados às tensões alta e baixa, e cada par de LED / resistor os conecta para acender. O fio de baixa tensão é na verdade conectado ao aterramento por meio de um transistor para que possamos controlar a quantidade de corrente que flui (e, portanto, o brilho dos LEDs).

Etapa 3: Planejamento

A etapa mais importante é planejar quais cores você deseja e onde. O teto do meu dormitório é melhor descrito como "em forma de waffle", com recortes quadrados cobrindo a superfície. Eles formaram uma grade muito natural para definir as cores, mas você precisará criar seu próprio plano. Você pode definir até 8 ou mais LEDs em um único fio de controle, o que significa que esses 8 serão ligados e desligados simultaneamente. Com um layout todo elaborado, agora precisamos de cálculos de potência. Verifique as planilhas de dados de seus LEDs para descobrir a tensão e a corrente direta. O meu tem uma queda de tensão de ~ 3,5 volts e uma corrente máxima de 20 miliamperes. Como eu tinha uma fonte de alimentação de 12 volts disponível, podemos fazer uma pequena matemática de circuito simples usando a Lei de Ohm (V = IR): (12 - 3,5) = 0,02 * R R = 425 ohms. Para simplificar, arredondamos para 470 ohms. A maioria dos LEDs de 5 mm terá quedas de tensão em torno de 2 volts e classificações de corrente em torno de 15 miliamperes, mas verifique para não queimá-los. Lembre-se: a intensidade da luz é proporcional à corrente, então use um resistor maior para limitar a corrente se eles estiverem muito brilhantes. Certifique-se também de que a fonte de alimentação pode suportar toda essa corrente - algumas pequenas têm apenas algumas centenas de miliamperes, o que significa que você só pode alimentar 10-20 LEDs em paralelo como nós.

Etapa 4: preparar LEDs e fios

É muito mais fácil conectar os LEDs aos fios se primeiro os soldarmos com os resistores. Corte o cabo negativo (mais curto) do LED e um lado do resistor pela metade e, em seguida, solde-os juntos. Feito isso, dobre o fio positivo e o resistor para fora de modo que o LED fique um pouco saliente. Veja a imagem para uma explicação muito mais clara. Em seguida, coloque todo o fio e certifique-se de que haja o suficiente para cada fio alcançar. Meça e marque onde cada LED precisa ir. Mais uma vez, a explicação para o anexo real é melhor dada pela imagem. Solde os LEDs no fio, certificando-se de manter as polaridades consistentes - todos os fios positivos para um fio e todos os fios negativos para o outro. Depois de terminar, teste os fios ANTES de colocá-los - conecte os fios à fonte de alimentação ou a uma bateria de 9 volts para garantir que todas as luzes acendam. Em seguida, coloque todos os fios para cima! No meu caso, isso envolveu um monte de fita isolante branca e uma posição em pé em cadeiras. Certifique-se de que todas as extremidades livres estejam todas juntas em um local, onde colocaremos a placa de ensaio, o arduino e o computador. Também coloquei pequenos globos de origami sobre os LEDs para difundir a luz - apenas corte pequenas fendas radialmente para fora do orifício no balão para fazer quatro abas e ele deslizará perfeitamente. Veja a imagem da página anterior para ver o efeito. Pontos de bônus se os globos forem feitos de anotações de palestras antigas.

Etapa 5: construir o circuito

Na verdade, não há muito mais a dizer. Conecte os fios positivo e negativo de sua fonte de alimentação aos trilhos de alimentação em sua placa de ensaio e conecte o pino de aterramento Arduino ao mesmo trilho negativo. Veja a imagem para um bom sistema de layout. Teste se tudo está funcionando removendo os fios do arduino (mostrados em azul, preto e vermelho abaixo) e conectando-os ao barramento de alimentação positivo. A corrente fluirá pelos transistores e permitirá que os LEDs acendam (se tudo estiver conectado corretamente). Coloque-os de volta como deveriam estar e conecte o arduino ao seu computador com um cabo USB. Para configurar o sistema de som, conecte os alto-falantes e o cabo macho-macho ao divisor. Envie a outra extremidade do cabo macho-macho para o conector do microfone em seu computador. Novamente, isso é um pouco exagerado se você só vai tocar som de seu computador (especialmente se você pode descobrir como usar o jack), mas desta forma o sistema pode piscar para Rock Band ou karaokê ou qualquer outra coisa que possa produzir em um Conector de áudio de 3,5 mm. Certifique-se de que o microfone esteja funcionando - conecte o divisor a qualquer fonte de áudio e abra um programa de gravação de som para ver se você está registrando um sinal. Freqüentemente, o microfone pode ser silenciado, portanto, se você tiver problemas, este é o primeiro lugar a procurar.

Etapa 6: Código Código Código

Abra o ambiente de software arduino e carregue o esboço de exemplo StandardFirmata para a placa. O esboço permitirá que você controle o arduino por meio de uma interface serial, o que significa que um código arbitrário no computador pode controlar as luzes que acabamos de conectar. O código que realmente processa o sinal de áudio é (convenientemente) um esboço de processamento. Ele é baseado na incrível biblioteca BeatDetect na biblioteca mínima. A classe BeatDetect calcula a transformada de Fourier do sinal de áudio e rastreia a média e a variância de cada um dos coeficientes nos últimos segundos. Se o valor em qualquer um dos bins FFT exceder a variância, um batimento é detectado e a luz associada a essa frequência se acenderá.. O que isso significa é que cada fio de LEDs corresponderá a uma frequência diferente de música - um fio piscará nas batidas de baixo, outro nas batidas da caixa, outro nas notas vocais agudas e assim por diante, para 26 frequências diferentes. Baixe o processamento anexado esboce a partir de baixo e modifique a matriz ledPins na linha 10 para refletir sua própria configuração. O primeiro número de pino corresponde às frequências mais baixas. Feito isso, você terminou! Conecte o divisor de áudio ao conector de fone de ouvido, comece o esboço e comece a tocar alguma música. Se tudo funcionar conforme o esperado, um visualizador de forma de onda aparecerá e as luzes piscarão. Aproveitar!

Etapa 7: Solução de problemas

Os principais problemas que você provavelmente encontrará são fazer com que o Processing e o arduino se comuniquem. Certifique-se de instalar o software arduino - isso trará com ele todas as bibliotecas seriais necessárias. Você pode evitar problemas com o circuito testando à medida que avança - teste cada LED, depois cada fio e cada conjunto de transistor. Se tudo o mais falhar, volte a diagnosticar onde está o problema. Agora que consegui eliminar todos os bugs de minha própria configuração, não consigo pensar no que eram na minha cabeça. Publique quaisquer problemas que você tenha, pois provavelmente eu os encontrei e já esqueci.