ห้องเต้นรำ LED: 7 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:09

นี่คือคู่มือสำหรับการสร้าง Visualizer ดนตรี LED บน Arduino หรือที่เรียกว่าห้องเต้นรำดิจิตอลที่หวานชื่น มีคำแนะนำต่าง ๆ เกี่ยวกับคำแนะนำเกี่ยวกับเครื่องมือสร้างภาพวงจรบริสุทธิ์ แต่โดยทั่วไปแล้วสิ่งเหล่านี้คือเครื่องขยายเสียงบางชนิดที่จะทำให้ไฟเป็นพัลส์และเปลี่ยนความเข้มเพื่อตอบสนองต่อกำลังที่ถ่ายทอดในสัญญาณเสียง ฉันต้องการบางอย่างมากกว่านี้ในแนวของไฟแฟลชหลายอันที่ตอบสนองต่อความถี่ดนตรีที่แตกต่างกัน ผลลัพธ์ที่ได้คือลูกเลี้ยงกลายพันธุ์ของ this และ this และเพียงเล็กน้อย แต่ก็คุ้มค่าอย่างยิ่ง สัญญาณเสียงจริงจะอ่านจากแจ็คไมโครโฟนในคอมพิวเตอร์ ดังนั้นจึงสามารถรับเสียงของตัวเองที่ป้อนกลับหรือ เสียงจาก iPod / Rock Band / คาราโอเกะ / อะไรก็ตามที่คุณเด็กบ้าสามารถฝันถึงได้ เย้ เพลงใหม่! ด้วยความอนุเคราะห์จาก DoKashiteru และ Creative Commons ฉันขอนำเสนอวิดีโอที่ไม่เซ็นเซอร์ของระบบที่ใช้งานจริง:

ขั้นตอนที่ 1: ชิ้นส่วน / เครื่องมือ

อะไหล่: LEDs - แน่นอน ฉันซื้ออันที่สว่างมาก 10 มม. ในสีต่างๆ จำนวนมากจาก eBay แต่คุณสามารถหาซื้อได้จาก Digikey หรือ Mouser การจัดอันดับมิลลิแคนเดลาที่สูงกว่าจะดีกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณต้องการให้สิ่งเหล่านี้ให้แสงสว่างแก่สิ่งใดๆ ไม่ใช่แค่จุดสี ช็อปรอบ ๆ เพื่อหาข้อเสนอที่ดี ตัวต้านทาน - หนึ่งอันสำหรับ LED แต่ละอัน เหมืองต้องใช้ 470 โอห์ม แต่ให้แน่ใจว่าคุณตรวจสอบการจัดอันดับบนไฟ LED ของคุณเพื่อให้คุณได้รับแสงมากที่สุดโดยไม่ทำให้ไฟดับ เขียงหั่นขนม Solderless - สำหรับวงจรทั้งหมด Arduino - อินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์/วงจร กระดานเล็ก ๆ ที่ยอดเยี่ยม ซื้อออนไลน์ ลวด - ลวดแข็งจำนวนมาก ฉันต้องการจำนวนมาก รวดเร็ว ดังนั้นฉันจึงลงเอยด้วยการทำความสะอาด RadioShack ในพื้นที่ของฉันสำหรับสิ่งนี้ แต่คุณควรจะสามารถหามันได้ถูกกว่ามาก การมีเชือกสองเส้นไว้ด้วยกันแบบนี้มีประโยชน์มาก อย่างที่คุณเห็นในภายหลัง คอมพิวเตอร์ - ตำแหน่งที่การคำนวณเกิดขึ้นจริง ใช่ นี่อาจจะเกินความสามารถเล็กน้อยในการแฟลชไฟสองสามดวง แต่เมื่อเราจบลงด้วยการเล่นเพลงเต้นรำจากแล็ปท็อปอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ มันก็ใช้ได้ดี แหล่งจ่ายไฟ - ไฟ LED มีแนวโน้มที่จะดึงพลังงานมากกว่าที่ Arduino สามารถให้ได้ ดังนั้นเราจะเปิดเครื่องจากภายนอกและสลับกับทรานซิสเตอร์ คุณควรมีของพวกนี้อยู่รอบๆ จากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เก่าๆ หรือหาซื้อได้ตามร้านขายของมือสอง ดูหน้าการวางแผนสำหรับแรงดัน / แอมแปร์ที่คุณต้องการ ทรานซิสเตอร์ NPN - เราใช้สิ่งเหล่านี้เป็นแอมพลิฟายเออร์ / สวิตช์ปัจจุบัน กระแสไฟเพียงเล็กน้อยจาก Arduino จะควบคุมกระแสที่ดึงมาจากแหล่งจ่ายไฟที่ไหลผ่าน LED ค้นหาได้ทางออนไลน์หรือที่ RadioShack หัวแร้ง - ค่อนข้างอธิบายได้ง่าย ลำโพง / ตัวแยกสัญญาณเสียง / สายสัญญาณเสียงชาย - ชาย - ลำโพงสำหรับเสียง, ตัวแยกสัญญาณและสายเคเบิลเพื่อป้อนสัญญาณจากเอาต์พุตหูฟังไปยังลำโพงและแจ็คไมโครโฟน ซอฟต์แวร์: Arduino - ดาวน์โหลดสภาพแวดล้อมซอฟต์แวร์ Arduino จากที่นี่ การประมวลผล - การประมวลผลนั้นเข้ากันได้ดีกับ Arduino และมีไลบรารี่ที่ยอดเยี่ยมในตัว ดาวน์โหลดได้จากที่นี่ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณมีไลบรารีประมวลผลเสียง Minim เวอร์ชันล่าสุดจากที่นี่ คุณอาจจำเป็นต้องได้รับไลบรารี 'arduino' เพื่อให้พวกเขาสื่อสารกันได้ - รับจากที่นี่และติดไว้ในโฟลเดอร์การประมวลผล/ไลบรารีของคุณ

ขั้นตอนที่ 2: การออกแบบวงจร

มุมมองโดยรวมของวงจรที่เรากำลังสร้าง สายไฟสองเส้นเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าสูงและต่ำ และคู่ LED/ตัวต้านทานแต่ละตัวจะเชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อให้สว่างขึ้น สายไฟแรงดันต่ำเชื่อมต่อกับกราวด์ผ่านทรานซิสเตอร์เพื่อให้เราควบคุมปริมาณกระแสที่ไหลได้ (และความสว่างของไฟ LED)

ขั้นตอนที่ 3: การวางแผน

ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดคือการวางแผนว่าคุณต้องการสีอะไรและที่ไหน เพดานในหอพักของฉันอธิบายได้ดีที่สุดว่าเป็น "รูปทรงวาฟเฟิล" โดยมีการเยื้องเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสปูกระเบื้องพื้นผิว สิ่งเหล่านี้สร้างตารางที่เป็นธรรมชาติมากในการจัดวางสี แต่คุณจะต้องคิดแผนของคุณเอง คุณสามารถคำนวณไฟ LED ได้มากถึง 8 ดวงในสายควบคุมเดียว ซึ่งหมายความว่าทั้ง 8 ดวงจะเปิดและปิดพร้อมกัน ด้วยการจัดวางทั้งหมด ตอนนี้เราจำเป็นต้องคำนวณพลังงาน ตรวจสอบเอกสารข้อมูลสำหรับ LED ของคุณเพื่อหาแรงดันไปข้างหน้าและกระแสไฟ ของฉันมีแรงดันไฟฟ้าตก ~ 3.5 โวลต์และมีกระแสสูงสุด 20 มิลลิแอมป์ เนื่องจากฉันมีแหล่งจ่ายไฟ 12 โวลต์วางอยู่รอบๆ เราจึงสามารถทำคณิตศาสตร์วงจรง่ายๆ โดยใช้กฎของโอห์ม (V=IR): (12 - 3.5) = 0.02 * R R = 425 โอห์ม เพื่อความง่าย เราปัดเศษเป็น 470 โอห์ม ไฟ LED ขนาด 5 มม. ส่วนใหญ่จะมีแรงดันไฟตกประมาณ 2 โวลต์ และพิกัดกระแสไฟประมาณ 15 มิลลิแอมป์ แต่ให้ตรวจสอบเพื่อไม่ให้ไฟดับ ข้อควรจำ: ความเข้มของแสงเป็นสัดส่วนกับกระแสไฟ ดังนั้นให้ใช้ตัวต้านทานที่ใหญ่กว่าเพื่อจำกัดกระแสไฟหากพวกมันสว่างเกินไป ตรวจสอบให้แน่ใจด้วยว่าแหล่งจ่ายไฟสามารถรองรับกระแสไฟทั้งหมดนี้ได้ - ขนาดเล็กบางตัวได้รับการจัดอันดับเพียงไม่กี่ร้อยมิลลิแอมป์เท่านั้น ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถจ่ายไฟ LED 10-20 ดวงในแบบคู่ขนานเหมือนที่เราเป็น

ขั้นตอนที่ 4: เตรียมไฟ LED และ Wire

การต่อ LED เข้ากับสายไฟจะง่ายกว่ามาก หากเราประสานพวกมันเข้ากับตัวต้านทานก่อน ตัดทั้งขั้วลบ (สั้นกว่า) ของ LED และด้านหนึ่งของตัวต้านทานประมาณครึ่งหนึ่ง จากนั้นประสานเข้าด้วยกัน เมื่อเสร็จแล้วให้งอขั้วบวกและตัวต้านทานออกด้านนอกเพื่อให้ LED ติดขึ้นเล็กน้อย ดูภาพสำหรับคำอธิบายที่ชัดเจนยิ่งขึ้น ถัดไป จัดวางลวดทั้งหมด และตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณมีเพียงพอสำหรับแต่ละเกลียวที่จะเอื้อมถึง วัดและทำเครื่องหมายว่า LED แต่ละดวงต้องไปที่ใด อีกครั้งหนึ่ง คำอธิบายสำหรับไฟล์แนบที่แท้จริงนั้นดีที่สุดจากรูปภาพ บัดกรี LED เข้ากับสายไฟ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขั้วไฟฟ้ามีความสม่ำเสมอ - ขั้วบวกทั้งหมดไปยังสายไฟเส้นหนึ่ง และขั้วลบทั้งหมดไปยังอีกเส้นหนึ่ง เมื่อคุณทำเสร็จแล้ว ให้ทดสอบเกลียวก่อนวาง - ต่อสายไฟเข้ากับแหล่งจ่ายไฟหรือแบตเตอรี่ 9 โวลต์เพื่อให้แน่ใจว่าไฟทั้งหมดเปิดขึ้น จากนั้น วางสายไฟทั้งหมดขึ้น! ในกรณีของฉัน สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับเทปกาวสีขาวจำนวนมากและยืนบนเก้าอี้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าจุดสิ้นสุดฟรีทั้งหมดมารวมกันในที่เดียว ซึ่งเราจะใส่เขียงหั่นขนม Arduino และคอมพิวเตอร์ ฉันยังวางโอริกามิลูกโลกเล็ก ๆ ไว้บน LED เพื่อกระจายแสง - เพียงแค่ตัดรอยแยกเล็ก ๆ ออกจากรูในบอลลูนเพื่อสร้างแถบสี่แถบและมันจะลื่นอย่างสวยงาม ดูภาพในหน้าก่อนหน้าสำหรับเอฟเฟกต์ คะแนนโบนัสถ้าลูกโลกทำจากบันทึกการบรรยายเก่า

ขั้นตอนที่ 5: สร้างวงจรไฟฟ้า

ไม่มีอะไรจะพูดมากอีกแล้ว เชื่อมต่อขั้วบวกและขั้วลบจากแหล่งจ่ายไฟของคุณเข้ากับรางจ่ายไฟบนเขียงหั่นขนมของคุณ และเชื่อมต่อพินกราวด์ของ Arduino เข้ากับรางลบเดียวกัน ดูภาพสำหรับระบบการจัดวางที่ดี ทดสอบว่าทุกอย่างใช้งานได้โดยถอดลีดออกจากอาร์ดิโน (แสดงเป็นสีน้ำเงิน สีดำ และสีแดงด้านล่าง) แล้วเชื่อมต่อเข้ากับรางจ่ายไฟขั้วบวก กระแสจะไหลผ่านทรานซิสเตอร์และทำให้ไฟ LED เปิดได้ (หากทุกอย่างเชื่อมต่ออย่างถูกต้อง) นำสิ่งเหล่านี้กลับมาตามที่ควรจะเป็นและเชื่อมต่อ Arduino กับคอมพิวเตอร์ของคุณด้วยสาย USB ในการตั้งค่าระบบเสียง ให้เสียบลำโพงและสายเคเบิลตัวผู้-ตัวผู้เข้ากับตัวแยกสัญญาณ ส่งปลายอีกด้านของสายเคเบิลชาย-ชายเข้ากับแจ็คไมโครโฟนบนคอมพิวเตอร์ของคุณ อีกครั้ง นี่เป็นเรื่องเกินจริงเล็กน้อยหากคุณจะเล่นเสียงจากคอมพิวเตอร์ของคุณเท่านั้น (โดยเฉพาะถ้าคุณรู้วิธีใช้แจ็ค) แต่วิธีนี้ระบบสามารถแฟลชไปที่ Rock Band หรือคาราโอเกะหรืออย่างอื่นที่สามารถส่งออกบน แจ็คเสียง 3.5 มม. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไมโครโฟนของคุณใช้งานได้ - เสียบตัวแยกสัญญาณเข้ากับแหล่งกำเนิดเสียงใดๆ จากนั้นเปิดโปรแกรมบันทึกเสียงเพื่อดูว่าคุณกำลังลงทะเบียนสัญญาณอยู่หรือไม่ บ่อยครั้งที่สามารถปิดเสียงไมโครโฟนได้ ดังนั้นหากคุณมีปัญหา ให้มองหาที่แรก

ขั้นตอนที่ 6: รหัส รหัส รหัส

เปิดสภาพแวดล้อมซอฟต์แวร์ Arduino และอัปโหลดภาพร่างตัวอย่าง StandardFirmata ไปยังบอร์ด ภาพสเก็ตช์จะช่วยให้คุณควบคุม Arduino ผ่านอินเทอร์เฟซแบบอนุกรม ซึ่งหมายความว่ารหัสที่กำหนดเองบนคอมพิวเตอร์สามารถควบคุมไฟที่เราเพิ่งเชื่อมต่อได้ รหัสที่ประมวลผลสัญญาณเสียงจริง ๆ คือ (สะดวก) ร่างการประมวลผล มีพื้นฐานมาจากไลบรารี BeatDetect ที่ยอดเยี่ยมในไลบรารี minim คลาส BeatDetect คำนวณการแปลงฟูริเยร์ของสัญญาณเสียง และติดตามค่าเฉลี่ยและความแปรปรวนของค่าสัมประสิทธิ์แต่ละค่าในช่วงสองสามวินาทีสุดท้าย หากค่าในช่องเก็บ FFT ใดๆ มีค่าเกินความแปรปรวน ระบบจะตรวจจับจังหวะและไฟที่สัมพันธ์กับความถี่นั้นจะเปิดขึ้น. ความหมายก็คือ LED แต่ละเส้นจะสอดคล้องกับความถี่ของดนตรีที่แตกต่างกัน โดยที่สายหนึ่งจะกะพริบเป็นจังหวะเบส อีกสายสำหรับเพลงสแนร์ อีกสายสำหรับเสียงร้องสูง และอื่นๆ สำหรับความถี่ที่แตกต่างกัน 26 แบบดาวน์โหลดการประมวลผลที่แนบมา ร่างจากด้านล่าง และแก้ไขอาร์เรย์ ledPins ในบรรทัดที่ 10 เพื่อแสดงการตั้งค่าของคุณเอง หมายเลขพินแรกสอดคล้องกับความถี่ต่ำสุด เมื่อเสร็จแล้วคุณก็เสร็จแล้ว! เสียบตัวแยกสัญญาณเสียงเข้ากับแจ็คหูฟังของคุณ เริ่มการสเก็ตช์ภาพ และเริ่มเล่นเพลง หากทุกอย่างทำงานได้ตามที่คาดไว้ วิชวลไลเซอร์รูปคลื่นจะปรากฏขึ้นและไฟจะกะพริบ สนุก!

ขั้นตอนที่ 7: การแก้ไขปัญหา

ปัญหาหลักที่คุณอาจพบคือการประมวลผลและ Arduino เพื่อพูดคุยกัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้ติดตั้งซอฟต์แวร์ Arduino ซึ่งจะนำไลบรารีซีเรียลที่จำเป็นทั้งหมดมาด้วย คุณสามารถค้นหาการหลีกเลี่ยงปัญหากับวงจรโดยการทดสอบขณะใช้งาน - ทดสอบ LED แต่ละดวง จากนั้นทดสอบแต่ละเส้น จากนั้นจึงตั้งค่าทรานซิสเตอร์แต่ละชุด หากสิ่งอื่นล้มเหลว ให้กลับไปดูสิ่งนี้เพื่อวินิจฉัยว่าปัญหาอยู่ที่ใด ตอนนี้ฉันสามารถจัดการจุดบกพร่องทั้งหมดจากการตั้งค่าของฉันเองแล้ว ฉันนึกไม่ออกว่ามีอะไรอยู่ในหัวของฉัน โพสต์ปัญหาใด ๆ ที่คุณมีเนื่องจากฉันอาจพบเจอและลืมไปแล้ว