عرض ضوء اردوينو: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

لقد قمت بإنشاء عرض ضوئي متحكم فيه من Arduino باعتباره دخولي إلى Makers Rock ، Album Art Collab. يمكنك معرفة المزيد عنها على الرابط التالي: Makers Rock. الغلاف الذي أختاره هو من ألبوم Judas Priest - Painkiller.

القطعة بأكملها عبارة عن عرض ضوئي محاط بإطار خشبي ويتم وضع عمل الألبوم الفني في الأعلى حتى يضيء الضوء من خلاله.

الخطوة 1: تحضير الإطار الخشبي

يمكنك بناء الإطار أو العلبة بأي طريقة تريدها. اخترت الخشب لأنه من السهل التعامل معه باستخدام الأدوات الأساسية فقط.

لقد صنعت الإطار من بعض ألواح البليت التي أنقذتها. لقد قمت بتمييز 4 قطع من الأجزاء النظيفة للألواح التي يبلغ طولها 30 سم ، مع التأكد من وضع علامات 45 درجة على الوصلات.

لقد قمت بكل القطع باستخدام منشار الرقصة الخاص بي وعمل بشكل جيد. إذا كان لديك وصول إلى منشار ميتري أو منشار طاولة ، يمكنك استخدامه والحصول على نتائج أفضل بكثير. لم تكن الوصلات مثالية ولكن باستخدام أداة صنفرة الحزام ، تمكنت من الحصول على القطع لتناسب بشكل جيد.

أثناء الاختبار ، أدركت أنها واسعة جدًا وستشغل مساحة كبيرة داخل العلبة ، لذلك قررت قصها إلى 2 سم في العرض. مرة أخرى ، استخدمت منشار تهزهز مع التأكد من عدم قطع داخل الخط.

لم يكن لدى وصلات ميتري الكثير من الدعم من تلقاء نفسها ، لذلك قمت بقص قطع مثلث صغيرة لتلصقها في الزوايا كدعم إضافي. أنا متأكد من أن هناك الكثير من الخيارات الأفضل للقيام بها هنا ولكن هذه كانت أفضل فكرة لدي في الوقت الحالي.

انضممت إلى أدوات التخفيف بغراء الخشب في منتصف الوصلات وغراء CA في النهايات من أجل العمل كمشابك وتثبيته في مكانه بينما يعالج غراء الخشب. تم لصق مثلثات الدعم الصغيرة في مكانها باستخدام غراء CA فقط من أجل جعل العملية أسرع.

الخطوة 2: وضع النموذج الأولي للدائرة

تتكون الإلكترونيات الخاصة بعرض الضوء بالداخل من لوحة Arduino Uno مع ميكروفون من سماعة رأس مكسورة تستمع إلى الأصوات في الغرفة ثم تعكس إجمالي حجم الصوت عن طريق إضاءة واحدة من 5 قطع من شريط LED بالداخل.

الدائرة مصنوعة من جزأين مستقلين. الجزء الأول هو الميكروفون بمضخم الترانزستور الأحادي بينما الجزء الثاني هو المحرك لشرائط LED. نحن بحاجة إليها لأن Arduino ومكبر صوت الميكروفون يعملان بجهد 5 فولت بينما يعمل شريط LED على 12 فولت.

يتم توصيل الميكروفون بمخرج 5 فولت على Arduino من خلال المقاوم 10 كيلو ومن خلال مكثف إلى قاعدة الترانزستور. يقوم الترانزستور بعد ذلك بتضخيم الإشارة بمستوى متوسط يبلغ 2.5 فولت حتى نتمكن من التقاطها على الإدخال التناظري A0 على Arduino.

من أجل تشغيل 12V لمصابيح LED ، يتم توصيل قاعدة الترانزستورات بمخرج رقمي من خلال المقاوم 10k وتتكرر نفس الدائرة 5 مرات. أقوم بتشغيل 3 مصابيح LED فقط في كل قسم حتى أتمكن من الابتعاد باستخدام الترانزستورات. إذا كنت ترغب في تعديل المشروع لاستخدام شرائط أطول مما ستحتاج إلى استخدام بعض MOSFETs.

على الرغم من أنها قد تبدو كدائرة معقدة ، إلا أنها في الحقيقة بسيطة للغاية. لقد اختبرت كل شيء على لوح التجارب وبعد التأكد من أنه يعمل كما هو متوقع ، قمت ببناء درع ليتم تثبيته مباشرة على Arduino Uno.

التخطيطي متاح في:

الخطوة 3: بناء درع Arduino

بمجرد أن كنت سعيدًا بالدائرة ، قمت ببناء درع لـ Arduino على لوحة الأداء. يمكنك مشاهدة عملية الإنشاء الكاملة في الفيديو المرفق الخاص بالمشروع.

الخطوة 4: برمجة Arduino

النجم الرئيسي للمشروع هو الكود المبرمج على Arduino. هذا هو ما يفعله الرفع الثقيل لتحليل مستويات الصوت من الميكروفون وتحويلها إلى ضوء مرئي يتبع الموسيقى. يمكنك تنزيل الكود بالكامل من صفحة GitHub الخاصة بي ويمكنك العثور على الرابط الخاص به في وصف الفيديو جنبًا إلى جنب مع التخطيطي للإلكترونيات.

باختصار ، يتكون الرمز من 3 أجزاء رئيسية: استرداد عينة من الموسيقى لتحليلها ، وتحديد مستويات الصوت ثم التحكم في الإخراج إلى مصابيح LED بناءً على القيمة المحسوبة. أعلم أن هذا قد يبدو مثل علم الصواريخ بالنسبة للبعض ، لكنه سهل حقًا بمجرد الحصول على الأشياء.

يحدد الرسم في البداية جميع المتغيرات والثوابت التي سنستخدمها. لقد حرصت على تقديم شرح لكل منهم حتى تتمكن من فهمه بسهولة أكبر. بعد ذلك ، لدينا وظيفة الإعداد التي تبدأ الاتصال التسلسلي لأغراض تصحيح الأخطاء ، وتفريغ وتهيئة المصفوفة التي سنستخدمها من أجل اكتشاف الحجم من الذروة إلى الذروة وتحديد مخرجات مصابيح LED.

في قسم التكرار بالشفرة ، نبدأ أولاً في أخذ عينات من الصوت حتى نتمكن من اكتشاف مستوى الصوت من الذروة إلى الذروة. في الموجة الصوتية العادية ، يكون عدم وجود أي ضوضاء هو المستوى عند نقطة المنتصف للجهد الأدنى والأقصى الذي يمكن أن ينتجه مكبر الصوت. في حالتنا هذا 2.5 فولت.

بمجرد اكتشاف الصوت ، نحصل على موجة تتحرك لأعلى ولأسفل حتى نكتشف الضوضاء العالية ، فنحن مهتمون بالسعة المركبة في تلك الموجة. لذلك بدلاً من الموجة المتحركة ، نقوم بتعيين القيم من 0 إلى الحد الأقصى في نوع من الحالة المعكوسة للتمييز بسهولة بين الأصوات عالية الصوت منخفضة الصوت.

يقوم القسمان التاليان من الكود بعمل ذلك بالضبط ، أولاً نقيس ذروة السعة إلى الذروة ونحدد الحد الأقصى لتلك الذروة للفترة. الطريقة التي يعمل بها الميكروفون ، كلما ابتعدت عنه ، كلما قل حجم الصوت الذي يمكن اختياره ، لذلك نحتاج إلى حساب عامل من شأنه إما تضخيم الإشارة المقاسة أو تقليلها ويكون له نفس التفاعل على المستويات المختلفة.

كخطوة أخيرة ، قمنا بضرب القيمة المقاسة من الميكروفون بالعامل الذي حسبناه للتو وبناءً على النتيجة نقوم بتشغيل مصابيح LED محددة.

بعد أن تم لحام اللوحة بالكامل وفقًا للتخطيطي ، تأكدت من اختبارها قبل الشروع في إعداد صورة الألبوم الفعلية.

الكود على جيثب:

الخطوة 5: تحضير الغلاف الأمامي

بالنسبة للجزء الأمامي من القطعة ، أستخدم ورقة من الأكريليك الشفاف. لقد قطعت العمل الفني المطبوع إلى أبعاد وقمت بتطبيق طبقة من غراء الخشب الشفاف على السطح بدون الغطاء الواقي على الأكريليك. إذا كان لديك وصول إلى Mod Podge أو بعض مواد هلام الأكريليك الشفافة ، فمن الأفضل استخدامها بدلاً من غراء الخشب ، لكنها تعمل بنفس الطريقة تقريبًا.

الحيلة أثناء تطبيق الصورة هي عدم استخدام الكثير من الغراء كما فعلت حتى لا تظهر التجاعيد على الورق. الأقل هو الأفضل في هذه الحالة ولكن يجب تغطية السطح بالكامل. مع استمرار رطوبة الصمغ ، يصبح العمل الفني بالكاد مرئيًا ولكن بعد أن يجف تمامًا سيتحول إلى شفاف.

تركت الإطار للعلاج لمدة 24 ساعة ثم اكتشفت موضع Arduino داخل الإطار. أريد أن تكون القطعة الفنية معلقة على الحائط ولأنها بحاجة إلى التوصيل من أجل الطاقة ، فقد قمت بتركيب اللوحة على الجانب السفلي حتى يظهر سلك محول الطاقة من مقبس الحائط.

لقد استخدمت منشارًا لإزالة معظم المواد ثم شققت طريقي بإزميل وملف. إذا كان لديك جهاز توجيه يدوي ، فسيكون أسرع بكثير من الإزميل. لقد قمت أيضًا بحفر ثقب في الإطار حتى يتمكن الميكروفون من الخروج والتقاط الأصوات من الغرفة.

قبل الانتهاء ، قمت بصنفرة الإطار بما يصل إلى 240 حبيبة رملية ثم طبقت طبقة من ورنيش طلاء الخشب. استخدمت قطعة قماش لمسح البقعة ثم مسحها بعد فترة.

الخطوة 6: تجميع العرض الخفيف

لم يكن سمك الإطار كافيًا لتثبيت جميع الأجهزة الإلكترونية في مكانها ، لذلك قمت بقص ولصق طبقتين من عازل XPS الأسود 5 مم على جانبي الإطار. بصرف النظر عن إفساح المجال لجميع الأجهزة الإلكترونية ، أعطت الرغوة القطعة مظهرًا جميلًا متعدد الطبقات من الجانبين.

يتم تثبيت جميع المكونات الإلكترونية داخل الإطار باستخدام الغراء الساخن ، بدءًا من الميكروفون ثم لوحة Arduino الرئيسية.

على الظهر ، قمت بتمييز وقطع لوح من اللوح الليفي عالي الكثافة 3 مم والذي سيكون بمثابة لوحة داعمة وعاكس لأن أحد الجوانب أبيض. لقد استخدمت مسامير صغيرة مقاس 3.5 × 16 مم لتثبيتها من الخلف. ثم أزلت الدعم من الغراء على شرائط LED وألصقها على اللوح الليفي.

يتم إرفاق الجزء الأمامي من الأكريليك أيضًا بنفس البراغي مقاس 16 مم ، لكنني أقوم بربط فتحات المسامير بمثقاب 6 مم حتى يجلسوا في الأمام. إذا كان لديك جهاز توجيه ، فيمكنك عمل أخدود في الإطار وإحاطة الأكريليك بهذه الطريقة.

في النهاية ، كان الأمر مجرد إزالة الطبقة الواقية الأخرى من لوح الأكريليك واختبارها بالكامل للتأكد من أنها لا تزال تعمل. لتعليقها على الحائط ، أضفت قطعة من الخيط بين اثنين من المقصات على الظهر.

الخطوة 7: استمتع بعرض Arduino Light الخاص بك

بشكل عام ، أنا سعيد جدًا بكيفية حدوث ذلك. كان من الممكن أن تكون العلبة أفضل قليلاً إذا كان لديّ أدوات النجارة المناسبة لكنها لا تزال ديكورًا جميلًا للجدار. منذ أن قمت ببنائه ، استمتعنا به مع أطفالي ولكن حان الوقت للعثور على منزل جديد.

سأقدم القطعة التي قمت بإنشائها ، لذا يرجى مشاهدة الفيديو على YouTube لمعرفة كيف يمكنك الفوز بها.

تذوق الكود على موقع يوتيوب

بناء فيديو للمشروع

إذا أعجبك المشروع ، من فضلك فكر في دعم عملي على Patreon!

التخطيطي متاح في:

الكود على جيثب: