Pertunjukan Cahaya Berbasis Arduino: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Saya telah membuat pertunjukan cahaya yang dikendalikan Arduino sebagai entri saya untuk ke Makers Rock, Album Art Collab. Anda dapat mempelajarinya lebih lanjut di tautan berikut: Makers Rock. Cover yang saya pilih adalah dari album Judas Priest - Painkiller.

Seluruh bagian adalah pertunjukan cahaya yang tertutup dalam bingkai kayu dan sampul album diletakkan di atas sehingga cahaya bersinar.

Langkah 1: Siapkan Bingkai Kayu

Anda dapat membangun bingkai atau selungkup dengan cara apa pun yang Anda inginkan. Saya memilih kayu karena mudah dikerjakan dengan hanya menggunakan alat-alat dasar.

Saya telah membuat bingkai dari beberapa papan palet yang telah saya selamatkan. Saya menandai 4 buah bagian bersih dari papan yang berukuran panjang 30 sentimeter, memastikan untuk menandai 45 derajat mitra untuk sambungan.

Saya melakukan semua pemotongan menggunakan jig saw dan berhasil. Jika Anda memiliki akses ke gergaji mitra atau gergaji meja daripada Anda dapat menggunakannya dan mendapatkan hasil yang jauh lebih baik. Sambungannya tidak sempurna tetapi dengan sander sabuk saya, saya bisa mendapatkan potongan agar pas.

Selama pengujian kecocokan, saya menyadari bahwa mereka terlalu lebar dan akan memakan banyak ruang di bagian dalam enklosur, jadi saya memutuskan untuk memotongnya hingga lebar 2 cm. Sekali lagi saya menggunakan gergaji jig saya untuk memastikan tidak memotong di dalam garis.

Sambungan mitra tidak memiliki banyak dukungan sendiri jadi saya telah memotong potongan segitiga kecil untuk merekatkan di sudut sebagai beberapa dukungan tambahan. Saya yakin ada banyak pilihan yang lebih baik untuk dilakukan di sini, tetapi ini adalah ide terbaik yang saya miliki saat ini.

Saya bergabung dengan mitra dengan lem kayu di tengah sambungan dan lem CA di ujungnya untuk bertindak sebagai penjepit dan menahannya di tempat sementara lem kayu mengering. Segitiga penopang kecil direkatkan dengan hanya menggunakan lem CA untuk mempercepat proses.

Langkah 2: Prototipe Sirkuit

Elektronik untuk pertunjukan cahaya di dalam, terdiri dari papan Arduino Uno dengan mikrofon dari headset rusak yang mendengarkan suara di dalam ruangan dan kemudian memantulkan total volume suara dengan menyalakan salah satu dari 5 buah strip led di dalamnya.

Sirkuit terbuat dari dua bagian independen. Bagian pertama adalah mikrofon dengan penguat transistor tunggal sedangkan bagian kedua adalah driver untuk strip LED. Kami membutuhkannya karena Arduino dan penguat mikrofon bekerja pada 5V sementara strip LED berjalan pada 12V.

Mikrofon terhubung ke output 5V pada Arduino melalui resistor 10k dan melalui kapasitor ke dasar transistor. Transistor kemudian menguatkan sinyal dengan level tengah 2.5V sehingga kita dapat mengambilnya pada input analog A0 pada Arduino.

Untuk menyalakan 12V untuk LED, basis transistor dihubungkan ke output digital melalui resistor 10k dan rangkaian yang sama diulang 5 kali. Saya menyalakan hanya 3 LED di setiap bagian sehingga saya dapat menggunakan transistor. Jika Anda ingin memodifikasi proyek untuk menggunakan strip yang lebih panjang daripada yang Anda perlukan untuk menggunakan beberapa MOSFET.

Meskipun mungkin tampak sebagai rangkaian yang rumit, sebenarnya ini adalah rangkaian yang sangat sederhana. Saya telah menguji semuanya di papan tempat memotong roti dan setelah saya memastikan itu berfungsi seperti yang diharapkan, saya telah membangun perisai untuk dipasang langsung di Arduino Uno.

Skema tersedia di:

Langkah 3: Bangun Perisai Arduino

Setelah saya puas dengan sirkuitnya, saya membuat perisai untuk Arduino di papan perf. Anda dapat melihat proses pembuatan lengkap dalam video terlampir untuk proyek tersebut.

Langkah 4: Program Arduino

Bintang utama dari proyek ini adalah kode yang diprogram ke Arduino. Inilah yang dilakukan pekerjaan berat menganalisis tingkat suara dari mikrofon dan mengubahnya menjadi cahaya tampak yang mengikuti musik. Anda dapat mengunduh seluruh kode dari halaman GitHub saya dan Anda dapat menemukan tautannya di deskripsi video bersama dengan skema untuk elektronik.

Singkatnya, kode ini memiliki 3 bagian utama: mengambil sampel musik untuk dianalisis, menentukan level suara, dan kemudian mengontrol output ke LED berdasarkan nilai yang dihitung. Saya tahu bahwa ini mungkin terdengar seperti ilmu roket bagi sebagian orang, tetapi ini sangat mudah setelah Anda menguasai sesuatu.

Sketsa di awal mendefinisikan semua variabel dan konstanta yang akan kita gunakan. Saya memastikan untuk memberikan penjelasan kepada masing-masing sehingga Anda dapat memahaminya dengan lebih mudah. Setelah itu kita memiliki fungsi setup yang memulai komunikasi serial untuk keperluan debugging, mengosongkan dan menginisialisasi array yang akan kita gunakan untuk deteksi volume puncak ke puncak dan menentukan output untuk LED.

Di bagian loop kode, pertama-tama kami memulai pengambilan sampel audio sehingga kami dapat mendeteksi volume puncak ke puncaknya. Dalam gelombang suara biasa, tidak adanya kebisingan adalah tingkat pada titik tengah tegangan minimum dan maksimum yang dapat dihasilkan penguat. Dalam kasus kami yaitu 2.5V.

Setelah suara terdeteksi, kami mendapatkan gelombang yang bergerak naik dan turun sehingga untuk mendeteksi suara tinggi, kami tertarik dengan amplitudo gabungan dalam gelombang itu. Jadi, alih-alih gelombang yang bergerak, kami memetakan nilai dari 0 hingga maksimal dalam semacam keadaan terbalik untuk dengan mudah membedakan suara volume tinggi dan rendah.

Dua bagian berikutnya dari kode melakukan hal itu, pertama-tama kita mengukur amplitudo puncak ke puncak dan kita menentukan maksimum puncak itu untuk periode tersebut. Cara kerja mikrofon, semakin jauh Anda darinya, semakin sedikit volume yang dapat dipilih sehingga kita perlu menghitung faktor yang akan memperkuat atau mengurangi sinyal yang diukur dan memiliki reaksi yang sama pada tingkat yang berbeda.

Sebagai langkah terakhir, kami mengalikan nilai terukur dari mikrofon dengan faktor yang baru saja kami hitung dan berdasarkan hasil, kami menyalakan LED tertentu.

Setelah semua papan disolder sesuai skema, saya memastikan untuk mengujinya sebelum melanjutkan menyiapkan sampul album yang sebenarnya.

Kode di GitHub:

Langkah 5: Siapkan Sampul Depan

Untuk bagian depan saya menggunakan lembaran akrilik bening. Saya telah memotong karya seni yang dicetak ke dimensi dan menerapkan lapisan lem kayu transparan ke permukaan tanpa penutup pelindung pada akrilik. Jika Anda memiliki akses ke Mod Podge atau media gel akrilik bening, lebih baik menggunakannya daripada lem kayu, tetapi cara kerjanya hampir sama.

Trik saat mengaplikasikan gambar adalah jangan terlalu banyak menggunakan lem seperti yang saya lakukan agar kertas tidak kusut. Lebih sedikit lebih baik dalam hal ini tetapi permukaan harus sepenuhnya tertutup. Dengan lem yang masih basah, karya seni hampir tidak terlihat tetapi setelah benar-benar kering akan menjadi transparan.

Saya meninggalkan bingkai untuk disembuhkan selama 24 jam dan kemudian saya menemukan penempatan Arduino di dalam bingkai. Saya ingin karya seni digantung di dinding dan karena perlu dicolokkan untuk daya, saya telah memasang papan di sisi bawah sehingga kabel adaptor daya akan keluar dari stopkontak di dinding.

Saya menggunakan gergaji besi untuk menghapus sebagian besar materi dan kemudian mengerjakannya dengan pahat dan file. Jika Anda memiliki router tangan, itu akan jauh lebih cepat daripada pahat. Saya juga mengebor lubang melalui bingkai sehingga mikrofon dapat menonjol dan menangkap suara dari ruangan.

Sebelum selesai, saya mengampelas bingkai hingga amplas 240 grit dan kemudian menerapkan lapisan pernis noda kayu. Saya menggunakan selembar kain untuk menyeka noda dan kemudian menghapusnya setelah beberapa waktu.

Langkah 6: Merakit Pertunjukan Cahaya

Ketebalan bingkai tidak cukup untuk menahan semua barang elektronik di tempatnya, jadi saya telah memotong dan merekatkan dua lapisan insulasi busa XPS hitam 5mm ke kedua sisi bingkai. Selain memberikan ruang untuk semua barang elektronik, busa memberi potongan tampilan berlapis yang bagus dari samping.

Semua komponen elektronik dipasang di dalam bingkai menggunakan lem panas, mulai dari mikrofon dan kemudian papan utama Arduino.

Di bagian belakang saya telah menandai dan memotong selembar papan serat kepadatan tinggi 3mm yang akan berfungsi sebagai papan pendukung dan reflektor karena salah satu sisinya berwarna putih. Saya telah menggunakan sekrup kecil berukuran 3,5 kali 16 mm untuk memasangnya dari belakang. Saya kemudian melepaskan bagian belakang dari lem pada strip LED dan menempelkannya ke papan serat.

Bagian depan akrilik juga dipasang dengan sekrup 16mm yang sama tetapi saya menenggelamkan lubang sekrup dengan mata bor 6mm agar mereka dapat duduk rata dengan bagian depan. Jika Anda memiliki router, Anda dapat membuat alur di bingkai dan melampirkan akrilik dengan cara itu.

Pada akhirnya itu hanya masalah melepas lapisan pelindung lainnya dari lembaran akrilik dan menguji semuanya untuk memastikan bahwa itu masih berfungsi. Untuk menggantungnya di dinding, saya telah menambahkan seutas tali di antara dua screes di bagian belakang.

Langkah 7: Nikmati Pertunjukan Cahaya Arduino Anda

Secara keseluruhan, saya sangat senang dengan hasilnya. Kandang bisa menjadi sedikit lebih baik jika saya memiliki alat pertukangan yang tepat tetapi masih merupakan dekorasi dinding yang bagus. Sejak saya membangunnya, kami bersenang-senang dengan anak-anak saya, tetapi sekarang saatnya untuk menemukan rumah baru.

Saya akan memberikan karya yang telah saya buat, jadi silakan lihat video di YouTube untuk mempelajari bagaimana Anda bisa memenangkannya.

Cicipi Kodenya di YouTube

Buat video proyek

Jika Anda menyukai proyek ini, silakan pertimbangkan untuk mendukung pekerjaan saya di Patreon!

Skema tersedia di:

Kode di GitHub: