LED-Tanzraum - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:23

Dies ist eine Anleitung zum Aufbau eines Arduino-basierten LED-Musikvisualisierers, AKA ein total süßer digitaler Tanzraum. Es gibt verschiedene Anleitungen zu Instructables über reine Schaltungsvisualisierer, aber diese sind im Allgemeinen eine Art Verstärker, um die Lichter pulsieren zu lassen und die Intensität als Reaktion auf die im Audiosignal übertragene Leistung zu ändern. Ich wollte etwas mehr in der Richtung von mehreren Stroboskopen, die auf unterschiedliche Musikfrequenzen reagieren. Das Endergebnis ist das mutierte Stiefkind von diesem und diesem und ein wenig davon, aber es ist absolut lohnenswert. Das eigentliche Audiosignal wird über die Mikrofonbuchse des Computers eingelesen, sodass es entweder seinen eigenen Ton zurückgekoppelt oder den Sound von einem iPod / Rockband / Karaoke / was auch immer Sie verrückten Kinder erträumen können. Yay neue Musik! Mit freundlicher Genehmigung von DoKashiteru und den Creative Commons bringe ich Ihnen ein unzensiertes Video des Systems in Aktion:

Schritt 1: Teile / Werkzeuge

Teile: LEDs - Offensichtlich. Ich habe wirklich helle 10 mm in verschiedenen Farben in großen Mengen bei eBay gekauft, aber Sie können sie bei Digikey oder Mouser finden. Höhere Millicandela-Werte sind besser, besonders wenn Sie möchten, dass diese alles beleuchten und nicht nur ein Farbtupfer sein. Schauen Sie sich um, um ein gutes Angebot zu finden. Widerstände - Einer für jede LED. Meine benötigte 470 Ohm, aber überprüfen Sie die Bewertungen Ihrer LEDs, damit Sie so viel Licht wie möglich erhalten, ohne sie auszubrennen. Lötfreies Steckbrett - Für alle Schaltungen. Arduino - Die Computer-/Schaltungsschnittstelle. Ein tolles kleines Brett. Kaufen Sie es online. Draht - Viel Vollkerndraht. Ich brauchte viel, schnell, also habe ich mein lokales RadioShack von diesem Zeug befreit, aber Sie sollten es viel billiger finden können. Es ist äußerst nützlich, zwei Stränge auf diese Weise zusammenzuhalten, wie Sie später sehen werden. Computer - Wo die eigentliche Berechnung stattfindet. Ja, das ist vielleicht etwas übertrieben, um ein paar Lichter zu blinken, aber da wir unsere Tanzmusik sowieso unweigerlich von einem Laptop abspielen, hat es gut geklappt. Stromversorgung - Die LEDs werden wahrscheinlich mehr Strom verbrauchen, als das Arduino liefern kann, daher werden wir sie extern mit Strom versorgen und sie mit Transistoren schalten. Sie sollten einen Haufen davon aus alter Elektronik herumliegen haben, oder Sie können sie in Secondhand-Läden finden. Sehen Sie auf der Planungsseite nach, welche Spannung / Stromstärke Sie benötigen. NPN-Transistoren - Wir verwenden diese als Stromverstärker / Schalter. Ein wenig Strom aus dem Arduino steuert viel Strom aus dem Netzteil, das durch die LEDs fließt. Finden Sie sie online oder bei RadioShack. Lötkolben - Ziemlich selbsterklärend. Lautsprecher / Audiosplitter / Audiokabel männlich-männlich - Lautsprecher für Ton, Splitter und Kabel, um das Signal vom Kopfhörerausgang zu den Lautsprechern und der Mikrofonbuchse zu führen. Software: Arduino - Laden Sie die Arduino-Softwareumgebung von hier herunter. Verarbeitung - Verarbeitung spricht gut mit Arduino und hat einige großartige Bibliotheken eingebaut. Laden Sie sie hier herunter. Stellen Sie sicher, dass Sie die neueste Version der Minim-Audioverarbeitungsbibliothek von hier haben. Möglicherweise müssen Sie auch die 'arduino'-Bibliothek besorgen, damit sie kommunizieren können - holen Sie sie sich von hier und stecken Sie sie in Ihren Processing/Libraries-Ordner.

Schritt 2: Schaltungsdesign

Eine Gesamtansicht der Strecke, die wir bauen. Die beiden Stränge des Drahtes sind mit der Hoch- und Niederspannung verbunden, und jedes LED / Widerstandspaar überbrückt sie zum Aufleuchten. Der Niederspannungsstrang ist tatsächlich über einen Transistor mit Masse verbunden, damit wir die Menge des fließenden Stroms (und damit die Helligkeit der LEDs) steuern können.

Schritt 3: Planung

Der wichtigste Schritt ist, zu planen, welche Farben Sie wo möchten. Die Decken in meinem Wohnheim lassen sich am besten als "waffelförmig" beschreiben, mit quadratischen Vertiefungen, die die Oberfläche kacheln. Diese haben ein sehr natürliches Raster zum Anordnen der Farben erstellt, aber Sie müssen sich Ihren eigenen Plan ausdenken. Sie können bis zu 8 oder so LEDs zu einem einzigen Steuerstrang zählen, was bedeutet, dass diese 8 gleichzeitig ein- und ausgeschaltet werden. Mit einem erstellten Layout benötigen wir jetzt Leistungsberechnungen. Überprüfen Sie die Datenblätter für Ihre LEDs, um die Durchlassspannung und den Strom herauszufinden. Meine haben einen Spannungsabfall von ~3,5 Volt und einen maximalen Strom von 20 Milliampere. Da ich ein 12-Volt-Netzteil herumliegen hatte, können wir mit dem Ohmschen Gesetz (V = IR) eine kleine einfache Schaltungsberechnung durchführen: (12 - 3,5) = 0,02 * R R = 425 Ohm. Der Einfachheit halber runden wir das auf 470 Ohm. Die meisten 5-mm-LEDs haben Spannungsabfälle um 2 Volt und Stromwerte um 15 Milliampere, aber überprüfen Sie, ob Sie sie nicht durchbrennen. Denken Sie daran: Die Lichtintensität ist proportional zum Strom, verwenden Sie also einen größeren Widerstand, um den Strom zu begrenzen, wenn sie zu hell sind. Stellen Sie außerdem sicher, dass das Netzteil all diesen Strom verarbeiten kann - einige kleine sind nur für einige hundert Milliampere ausgelegt, was bedeutet, dass Sie wie wir nur 10-20 LEDs parallel betreiben können.

Schritt 4: LEDs und Kabel vorbereiten

Es ist viel einfacher, die LEDs an den Drähten zu befestigen, wenn wir sie zuerst mit den Widerständen zusammenlöten. Schneiden Sie sowohl die negative (kürzere) Leitung der LED als auch eine Seite eines Widerstands etwa in zwei Hälften und löten Sie sie dann zusammen. Biegen Sie anschließend die Plusleitung und den Widerstand nach außen, so dass die LED etwas nach oben ragt. Sehen Sie sich das Bild für eine viel klarere Erklärung an. Legen Sie als Nächstes den gesamten Draht aus und stellen Sie sicher, dass Sie genug für jede Litze haben, um sie zu erreichen. Messen Sie aus und markieren Sie, wo jede LED hin muss. Auch hier ist die Erklärung für die eigentliche Befestigung am besten durch das Bild gegeben. Löten Sie die LEDs an den Draht und achten Sie darauf, dass die Polaritäten konsistent sind - alle positiven Leitungen zu einem Draht und alle negativen Leitungen zum anderen. Wenn Sie fertig sind, testen Sie die Litzen, BEVOR Sie sie anbringen - schließen Sie die Drähte an Ihre Stromversorgung oder eine 9-Volt-Batterie an, um sicherzustellen, dass alle Lichter angehen. Als nächstes legen Sie alle Drähte hoch! In meinem Fall handelte es sich dabei um jede Menge weißes Gaffer-Tape und ein Stehen auf Stühlen. Stellen Sie sicher, dass die freien Enden alle an einem Ort zusammenkommen, an dem wir das Steckbrett, das Arduino und den Computer platzieren. Ich habe auch kleine Origami-Kugeln über die LEDs gelegt, um das Licht zu streuen - schneiden Sie einfach kleine Schlitze radial nach außen vom Loch im Ballon, um vier Laschen zu machen, und es wird schön gleiten. Siehe das Bild auf der vorherigen Seite für den Effekt. Bonuspunkte, wenn die Globen aus alten Skripten hergestellt werden.

Schritt 5: Bauen Sie die Schaltung auf

Es gibt wirklich nicht viel mehr zu sagen. Verbinden Sie die positiven und negativen Leitungen von Ihrem Netzteil mit den Stromschienen auf Ihrem Steckbrett und verbinden Sie den Arduino-Erdungsstift mit derselben negativen Schiene. Siehe das Bild für ein gutes Layout-System. Testen Sie, ob alles funktioniert, indem Sie die Kabel vom Arduino (unten in Blau, Schwarz und Rot gezeigt) entfernen und an die positive Stromschiene anschließen. Strom fließt durch die Transistoren und ermöglicht das Einschalten der LEDs (wenn alles richtig angeschlossen ist). Setzen Sie diese wieder so ein, wie sie sein sollten, und verbinden Sie das Arduino mit einem USB-Kabel mit Ihrem Computer. Um das Soundsystem einzurichten, stecken Sie die Lautsprecher und das männlich-männliche Kabel in den Splitter. Stecken Sie das andere Ende des männlich-männlichen Kabels in die Mikrofonbuchse Ihres Computers. Auch dies ist etwas übertrieben, wenn Sie nur Sound von Ihrem Computer abspielen (insbesondere wenn Sie herausfinden können, wie man die Klinke verwendet), aber auf diese Weise kann das System zu Rockband oder Karaoke oder irgendetwas anderem, das auf einem ausgegeben werden kann, flashen 3,5-mm-Audiobuchse. Stellen Sie sicher, dass Ihr Mikrofon funktioniert - schließen Sie den Splitter an eine beliebige Audioquelle an und öffnen Sie dann ein Tonaufnahmeprogramm, um zu sehen, ob Sie ein Signal registrieren. Oftmals kann das Mikrofon stumm geschaltet werden. Wenn Sie also Probleme haben, ist dies der erste Ort, an dem Sie suchen müssen.

Schritt 6: Code-Code-Code

Öffnen Sie die Arduino-Softwareumgebung und laden Sie die StandardFirmata-Beispielskizze auf das Board hoch. Die Skizze ermöglicht es Ihnen, das Arduino über eine serielle Schnittstelle zu steuern, was bedeutet, dass beliebiger Code auf dem Computer die gerade angeschlossenen Lichter steuern kann. Der Code, der das Audiosignal tatsächlich verarbeitet, ist (praktisch) eine Verarbeitungsskizze. Es basiert auf der fantastischen BeatDetect-Bibliothek in der Minim-Bibliothek. Die BeatDetect-Klasse berechnet die Fourier-Transformation des Audiosignals und verfolgt den Mittelwert und die Varianz jedes der Koeffizienten für die letzten paar Sekunden. Wenn der Wert in einem der FFT-Bins die Varianz überschreitet, wird ein Schlag erkannt und das dieser Frequenz zugeordnete Licht wird eingeschaltet.. Dies bedeutet, dass jeder LED-Strang einer anderen Musikfrequenz entspricht - ein Strang blinkt zu Bassbeats, ein anderer zu Snare-Hits, ein anderer zu hohen Stimmnoten usw. für 26 verschiedene Frequenzen. Laden Sie die angehängte Verarbeitung herunter skizzieren Sie von unten und ändern Sie das ledPins-Array in Zeile 10, um Ihr eigenes Setup widerzuspiegeln. Die erste Pinnummer entspricht den niedrigsten Frequenzen. Sobald das erledigt ist, sind Sie fertig! Stecken Sie den Audio-Splitter in Ihre Kopfhörerbuchse, starten Sie die Skizze und beginnen Sie mit der Musikwiedergabe. Wenn alles wie erwartet funktioniert, wird eine Wellenform-Visualisierung angezeigt und die Lichter blinken. Genießen!

Schritt 7: Fehlerbehebung

Die Hauptprobleme, auf die Sie wahrscheinlich stoßen werden, sind, Processing und das Arduino dazu zu bringen, miteinander zu sprechen. Stellen Sie sicher, dass Sie die Arduino-Software installieren - diese bringt alle notwendigen seriellen Bibliotheken mit. Sie können Probleme mit der Schaltung vermeiden, indem Sie unterwegs testen - testen Sie jede LED, dann jeden Strang, dann jeden Transistorsatz. Wenn alles andere fehlschlägt, gehen Sie zu diesem Punkt zurück, um zu diagnostizieren, wo das Problem liegt. Nachdem ich es jetzt geschafft habe, alle Fehler aus meinem eigenen Setup zu beseitigen, kann ich mir nicht vorstellen, was sie waren. Posten Sie alle Probleme, die Sie haben, da ich wahrscheinlich auf sie gestoßen bin und sie seitdem vergessen habe.