JackLit: 6 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

โครงการนี้ดำเนินการโดยนักศึกษาที่เป็นหุ้นส่วนระหว่าง Fremont Academy Femineers และหลักสูตร Pomona College Electronics 128 โปรเจ็กต์นี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อผสานเทคโนโลยีเฮกซ์แวร์เข้ากับแจ็กเก็ตแสนสนุกที่ส่องสว่างตามจังหวะดนตรี “JackLit” ของเราสามารถฟังเพลงผ่านไมโครโฟนและใช้รหัสการแปลง Fast Fourier เพื่อแยกแยะความถี่ในเพลงที่สามารถวัดปริมาณและใช้เพื่อแยกแยะกลุ่มแสงเฉพาะบนแจ็คเก็ต ในการทำเช่นนั้น กลุ่มแผงอิเล็กโทรลูมิเนสเซนต์ที่ต่อสายแบบขนาน จะส่องสว่างตามจังหวะของเพลงใดๆ ตามช่วงความถี่ที่ไมโครโฟนได้ยิน โปรเจ็กต์นี้ใช้เพื่อสร้างแจ็กเก็ตที่ให้ความบันเทิงซึ่งสามารถเปิดไฟตามจังหวะเพลงใดๆ ก็ได้ สามารถสวมใส่ในงานสังคมหรือนำไปใช้กับเสื้อผ้าต่างๆ เทคโนโลยีนี้สามารถนำไปใช้ในรองเท้า กางเกง หมวก ฯลฯ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อจัดแสงในการแสดงและคอนเสิร์ตได้อีกด้วย

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุ

สามารถดูวัสดุทั้งหมดได้ที่ adafruit.com และ amazon.com

• 10cmX10cm แผงเรืองแสงสีขาว (x3)
• แผงเรืองแสงสีฟ้าขนาด 10 ซม. X 10 ซม. (x4)
• 10cmX10cm แผงเรืองแสงไฟฟ้าน้ำ (x3)
• 20 ซม. X15 ซม. Aqua แผงเรืองแสง (x2)
• เทปเรืองแสงสีเขียว 100 ซม. (x3)
• เทปเรืองแสงสีแดง 100 ซม. (x4)
• เทปเรืองแสงสีน้ำเงิน 100 ซม. (x2)
• เทปเรืองแสงสีขาว 100 ซม. (x1)
• อินเวอร์เตอร์ 12 โวลต์ (x4)
• โมดูลรีเลย์ SainSmart 4 ช่อง (x1)
• แบตเตอรี่ 9 โวลต์ (x5)
• ขั้วต่อสแน็ป 9 โวลต์ (x5)
• สายไฟมากมาย
• HexWear

ขั้นตอนที่ 2: ซอฟต์แวร์ Arduino

ก่อนที่คุณจะเริ่มสร้าง JackLit คุณต้องมีเครื่องมือการเขียนโปรแกรมที่เหมาะสมเพื่อควบคุม ก่อนอื่นคุณต้องไปที่เว็บไซต์ Arduino และดาวน์โหลด Arduino IDE เมื่อเสร็จแล้ว ต่อไปนี้คือขั้นตอนที่คุณต้องปฏิบัติตามเพื่อตั้งค่าโปรแกรม Hex ของคุณ

1. (Windows เท่านั้น ผู้ใช้ Mac สามารถข้ามขั้นตอนนี้ได้) ติดตั้งไดรเวอร์โดยไปที่ https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… ดาวน์โหลดและติดตั้งไดรเวอร์ (ไฟล์.exe ที่แสดงในขั้นตอนที่ 2 ที่ ด้านบนของหน้า RedGerbera ที่เชื่อมโยง)
2. ติดตั้งไลบรารีที่จำเป็นสำหรับ Hexware เปิด Arduino IDE ภายใต้ "ไฟล์" เลือก "การตั้งค่า" ในพื้นที่ที่ให้ไว้สำหรับ URL ตัวจัดการบอร์ดเพิ่มเติม ให้วาง https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/…. จากนั้นคลิก "ตกลง" ไปที่เครื่องมือ -> บอร์ด: -> ผู้จัดการบอร์ด จากเมนูมุมซ้ายบน ให้เลือก "มีส่วนร่วม" ค้นหา จากนั้นคลิกที่ Gerbera Boards แล้วคลิก Install ออกจากและเปิด Arduino IDE ใหม่ เพื่อให้แน่ใจว่าไลบรารีได้รับการติดตั้งอย่างถูกต้อง ให้ไปที่เครื่องมือ -> บอร์ด และเลื่อนไปที่ด้านล่างของเมนู คุณควรเห็นส่วนที่ชื่อว่า "Gerbera Boards" ซึ่งควรมี HexWear ปรากฏเป็นอย่างน้อย (ถ้าไม่ใช่บอร์ดอื่นๆ เช่น mini-HexWear)

ขั้นตอนที่ 3: เค้าโครงอินเวอร์เตอร์

แผนภาพนี้แสดงวงจรที่เชื่อมต่อแบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์แบบขนานกับอินเวอร์เตอร์แล้วต่อเข้ากับแจ็คเก็ต โปรดทราบว่าสายไฟคู่ที่ออกมาจากอินเวอร์เตอร์แต่ละตัวมีกระแสไฟสลับ และเป็นสิ่งสำคัญที่สายไฟที่เชื่อมต่อแบบขนานที่มาจากอินเวอร์เตอร์อยู่ในเฟส มิฉะนั้น อัตราขยายสุทธิจะไม่เท่ากับ 1

ขั้นตอนที่ 4: เค้าโครงรีเลย์

นี่คือส่วนประกอบที่ตามมาของวงจรจากขั้นตอนที่ 3 ที่มีข้อความว่า "เป็นสวิตช์" ซึ่งเชื่อมต่อ Hex กับสวิตช์ (โมดูลรีเลย์)

ขั้นตอนที่ 5: สร้าง

เชื่อมต่อแบตเตอรี่ 9 โวลต์และอินเวอร์เตอร์ดังแสดงในรูปที่ 1 ห้าโวลต์ 9 โวลต์ควรขนานกันและเชื่อมต่อกับอินเวอร์เตอร์สี่ตัวแบบขนานด้วย สายเอาต์พุตจากอินเวอร์เตอร์ควรเชื่อมต่อแบบขนานและในเฟส จากนั้นควรวางสายคู่ขนานเอาท์พุตของอินเวอร์เตอร์ตัวใดตัวหนึ่งไว้เพื่อต่อเข้ากับแผงเรืองแสงไฟฟ้าบนแจ็คเก็ตโดยตรง อีกอันจะเชื่อมต่อกับโมดูลรีเลย์ โปรดทราบว่าอันไหนที่ไปโดยพลการเพราะเรากำลังติดต่อกับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ดังที่แสดงไว้ในขั้นตอนที่ 4 คุณควรแยกสายคู่ขนานออกเป็นสามสาย โดยแต่ละเส้นเชื่อมต่อกับสวิตช์ตัวใดตัวหนึ่งจากสี่ตัว สวิตช์ตัวเดียวจะไม่ได้ใช้งาน ดูคำแนะนำบน adafruit.com หรือ amazon.com เพื่อทราบว่าสายไฟของคุณควรเชื่อมต่อกับสวิตช์ที่ใด ควรต่อสายไฟอีกเส้นหนึ่งเข้ากับสวิตช์แต่ละตัวที่จะพักไว้เพื่อเชื่อมต่อกับแผงอิเล็กโทรลูมิเนสเซนต์บนแจ็คเก็ต ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เชื่อมต่อโมดูลรีเลย์กับ Hex อย่างเหมาะสมดังที่แสดงในขั้นตอนที่ 4 ขึ้นไป

ต่อไปยังวงจรที่รวมเข้ากับแจ็คเก็ต ตอนนี้เรามีสายไฟสามชุดที่เชื่อมต่อกับอินเวอร์เตอร์ และอีกชุดหนึ่งมีสายไฟสามเส้นที่เชื่อมต่อกับสวิตช์ พวกเขาอยู่ในชุดของสามเพราะเรามี 3 วงจรไฟฟ้าเรืองแสงบนแจ็คเก็ตขนานกัน แผงอิเล็กโทรลูมิเนสเซนต์สามารถติดกาวร้อนบนแจ็คเก็ต และเจาะรูในผ้าเพื่อร้อยสายไฟเพื่อไม่ให้ปรากฏที่ด้านนอก ขั้นตอนต่อไปคือวิธีที่ง่ายที่สุดแต่น่าเบื่อที่สุดเพราะแผงอิเล็กโทรลูมิเนสเซนต์ทั้งหมด เลือกแผงที่คุณต้องการให้แสงสว่างพร้อมกัน คุณสามารถกำหนดแผงได้สามกลุ่ม และแต่ละกลุ่มควรเชื่อมต่อแบบขนานกัน ควรมีสายอินพุตบวกในสายอินพุตแบบขนานและเชิงลบแบบขนาน แม้ว่าจะเป็นค่าบวกและค่าลบจะเป็นไปตามอำเภอใจเพราะเป็นวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ เชื่อมต่อสายไฟหนึ่งในสามสายที่มาจากอินเวอร์เตอร์เข้ากับกลุ่มไฟส่องสว่างคู่ขนานทั้งสามกลุ่ม จากนั้นเชื่อมต่อสายไฟหนึ่งในสามสายที่มาจากสวิตช์เข้ากับกลุ่มไฟส่องสว่างคู่ขนานทั้งสามกลุ่ม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ปิดสายไฟที่เปลือยเปล่าไว้เพราะจะทำให้คุณได้รับแรงกระแทกเล็กน้อย

ขั้นตอนที่ 6: การเข้ารหัส

รหัสของเราใช้ไลบรารี Arduino Fast Fourier Transform (fft) เพื่อแยกสัญญาณรบกวนออกเป็นความถี่ที่ Hex ได้ยิน คณิตศาสตร์จริงที่อยู่เบื้องหลังการแปลงฟูริเยร์นั้นค่อนข้างซับซ้อน แต่กระบวนการนั้นไม่ซับซ้อนเกินไป ประการแรก Hex จะได้ยินเสียง ซึ่งอันที่จริงแล้วเป็นการผสมผสานระหว่างความถี่ต่างๆ มากมาย Hex สามารถฟังได้ในช่วงระยะเวลาหนึ่งเท่านั้นก่อนที่จะต้องล้างข้อมูลทั้งหมดและอีกครั้ง ดังนั้นเพื่อให้ได้ยินเสียงความถี่ของเสียงนั้นต้องไม่เกินครึ่งหนึ่งของเวลาที่ Hex ฟังตั้งแต่นั้นมา Hex ต้องสามารถได้ยินมันสองครั้งเพื่อให้รู้ว่ามันเป็นความถี่ของตัวเอง หากเราต้องสร้างกราฟโทนบริสุทธิ์เป็นฟังก์ชันของแอมพลิจูดเทียบกับเวลา เราจะเห็นคลื่นไซน์ เนื่องจากในความเป็นจริงแล้ว โทนสีบริสุทธิ์นั้นไม่ธรรมดา สิ่งที่เราเห็นกลับเป็นเส้นหยักที่ค่อนข้างสับสนและไม่สม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม เราสามารถประมาณค่านี้ด้วยผลรวมของความถี่โทนเสียงบริสุทธิ์ที่แตกต่างกันจำนวนมากจนถึงระดับความแม่นยำที่ค่อนข้างสูง นี่คือสิ่งที่ไลบรารี fft ทำ: จะส่งเสียงและแบ่งออกเป็นความถี่ต่างๆ ที่ได้ยิน ในกระบวนการนี้ บางความถี่ที่ไลบรารี fft ใช้ในการประมาณเสียงจริงจะมีแอมพลิจูดมากกว่าความถี่อื่น นั่นคือบางคนดังกว่าคนอื่น ดังนั้นความถี่แต่ละความถี่ที่ Hex ได้ยินก็มีแอมพลิจูดหรือระดับเสียงที่สอดคล้องกัน

รหัสของเราใช้ fft เพื่อรับรายการแอมพลิจูดของความถี่ทั้งหมดในช่วงที่ Hex ได้ยิน ประกอบด้วยโค้ดที่พิมพ์รายการความถี่และแอมพลิจูด และสร้างกราฟด้วย เพื่อให้ผู้ใช้สามารถตรวจสอบได้ว่า Hex ได้ยินอะไรบางอย่างจริงๆ และดูเหมือนว่าจะสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงในระดับเสียงของ Hex อะไรก็ตาม การได้ยิน จากที่นั่น เนื่องจากโครงการของเรามีสวิตช์ 3 ตัว เราจึงแบ่งช่วงความถี่ออกเป็นสามส่วน ได้แก่ ต่ำ กลาง และสูง และทำให้แต่ละกลุ่มสอดคล้องกับสวิตช์ Hex จะวิ่งผ่านความถี่ที่ได้ยิน และหากมีสิ่งใดในกลุ่มต่ำ/กลาง/สูงเกินระดับหนึ่ง สวิตช์ที่สอดคล้องกับกลุ่มที่ความถี่นั้นอยู่จะเปิดขึ้นและสิ่งทั้งหมดจะหยุดเพื่อให้แสงคงอยู่ บน. สิ่งนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าจะมีการตรวจสอบความถี่ทั้งหมด จากนั้น Hex จะฟังอีกครั้งและกระบวนการทั้งหมดจะทำซ้ำ เนื่องจากเรามีสวิตช์อยู่ 3 ตัว เราจึงแบ่งความถี่ออกเป็นความถี่ต่างๆ แต่ก็สามารถปรับขนาดเป็นสวิตช์จำนวนเท่าใดก็ได้

หมายเหตุเกี่ยวกับความแปลกประหลาดบางอย่างของรหัส เหตุผลที่เมื่อเราวนซ้ำความถี่ที่เริ่มต้นที่ความถี่ที่ 10 เป็นเพราะที่ความถี่ 0 แอมพลิจูดนั้นสูงมากโดยไม่คำนึงถึงระดับเสียงเนื่องจาก DC offset ดังนั้นเราจึงเพิ่งเริ่มต้นหลังจากการชนนั้น

ดูไฟล์แนบสำหรับรหัสจริงที่เราใช้ อย่าลังเลที่จะเล่นกับมันเพื่อให้มันไวขึ้นหรือน้อยลง หรือเพิ่มกลุ่มแสงถ้าคุณต้องการ! มีความสุข!