JackLit: 6 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Este proyecto fue llevado a cabo por estudiantes pertenecientes a la asociación entre Fremont Academy Femineers y el curso Pomona College Electronics 128. Este proyecto tenía la intención de integrar tecnología hexagonal en una chaqueta divertida que se ilumina al ritmo de la música. Nuestro "JackLit" puede escuchar música a través de un micrófono y utiliza un código de transformación Fast Fourier para clasificar las frecuencias en la música que se pueden cuantificar y utilizar para distinguir grupos de iluminación particulares en la chaqueta. Al hacerlo, los grupos de paneles electroluminiscentes, conectados en paralelo, se iluminan con el ritmo de cualquier canción en función del rango de frecuencias que escucha el micrófono. El uso de este proyecto es proporcionar una chaqueta entretenida que pueda iluminarse al ritmo de cualquier canción. Se puede usar en eventos sociales o se puede aplicar a diferentes prendas de vestir. La tecnología podría usarse en zapatos, pantalones, sombreros, etc. También se puede usar para configurar la iluminación en espectáculos y conciertos.

Paso 1: Materiales

Todos los materiales se pueden encontrar en adafruit.com y amazon.com.

• Panel electroluminiscente blanco de 10cmX10cm (x3)
• Panel electroluminiscente azul de 10cmX10cm (x4)
• Panel electroluminiscente aqua de 10cmX10cm (x3)
• Panel electroluminiscente aqua de 20cmX15cm (x2)
• Cinta electroluminiscente verde de 100 cm (x3)
• Cinta electroluminiscente roja de 100 cm (x4)
• Cinta electroluminiscente azul de 100 cm (x2)
• Cinta electroluminiscente blanca de 100 cm (x1)
• Inversor de 12 voltios (x4)
• Módulo de relé de 4 canales SainSmart (x1)
• Batería de 9 voltios (x5)
• Conector a presión de 9 voltios (x5)
• Muchos cables
• HexWear

Paso 2: software Arduino

Antes de comenzar a construir JackLit, necesita tener las herramientas de programación adecuadas para controlarlo. Primero, debe ir al sitio web de Arduino y descargar el IDE de Arduino. Una vez hecho esto, estos son los pasos que debe seguir para configurar la programación de su Hex.

1. (Solo Windows, los usuarios de Mac pueden omitir este paso) Instale el controlador visitando https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i … Descargue e instale el controlador (el archivo.exe que se enumera en el Paso 2 en la parte superior de la página vinculada de RedGerbera).
2. Instale la biblioteca requerida para Hexware. Abra el IDE de Arduino. En "Archivo", seleccione "Preferencias". En el espacio provisto para URL adicionales del administrador de tableros, pegue https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/…. Luego haga clic en "Aceptar". Vaya a Herramientas -> Tablero: -> Administrador de tablero. En el menú de la esquina superior izquierda, seleccione "Contribuido". Busque y luego haga clic en Gerbera Boards y haga clic en Instalar. Salga y vuelva a abrir Arduino IDE. Para asegurarse de que la biblioteca esté instalada correctamente, vaya a Herramientas -> Tablero y desplácese hasta la parte inferior del menú. Debería ver una sección titulada “Tableros de Gerbera”, debajo de la cual al menos debería aparecer HexWear (si no más tableros como mini-HexWear).

Paso 3: diseño del inversor

Este diagrama ilustra el circuito que conecta las baterías de 9 voltios en paralelo a los inversores y luego a la chaqueta. Tenga en cuenta que el par de cables que salen de cada inversor transporta corriente alterna y es importante que los cables conectados en paralelo provenientes de los inversores estén en fase, de lo contrario la ganancia neta no será 1.

Paso 4: Disposición del relé

Este es el componente subsiguiente del circuito del Paso 3 etiquetado "a interruptores" que conecta el Hex a los interruptores (módulo de relé).

Paso 5: ¡Construye

Conecte las baterías de 9 voltios y los inversores como se muestra en la Figura 1. Cinco de 9 voltios deben estar en paralelo y conectarse a cuatro inversores también en paralelo. Los cables de salida de los inversores deben conectarse en paralelo y en fase. Uno de los cables paralelos de salida del inversor debe dejarse a un lado para conectarse directamente a los paneles electroluminiscentes de la chaqueta. El otro se conectará al módulo de relés. Tenga en cuenta que cuál va a dónde es arbitrario porque estamos tratando con un circuito de CA. Como se ilustra en el Paso 4, debe dividir los cables paralelos en tres, cada uno de los cuales se conecta a uno de los cuatro interruptores. Un interruptor no se utilizará. Consulte las instrucciones en adafruit.com o amazon.com para saber dónde deben conectarse sus cables a los interruptores. Se debe conectar otro cable a cada interruptor que se dejará a un lado para conectarse a los paneles electroluminiscentes de la chaqueta. Asegúrese de conectar el módulo de relé al Hex de manera apropiada como se muestra en el Paso 4 y arriba.

Pasando al circuito integrado en la chaqueta. Ahora tenemos un conjunto de tres cables que se conecta a los inversores y otro conjunto de tres cables que se conecta a los interruptores. Están en grupos de tres porque tenemos 3 circuitos paralelos de paneles electroluminiscentes en la chaqueta. Los paneles electroluminiscentes se pueden pegar en caliente sobre la chaqueta y se pueden hacer agujeros en la tela para enhebrar los cables de modo que no se vean en el exterior. El siguiente paso es el más simple pero más tedioso debido a todos los paneles electroluminiscentes. Elija qué paneles desea iluminar simultáneamente. Puede asignar tres grupos de paneles y cada uno debe conectarse en paralelo. Debe haber cables de entrada positivos en paralelo y cables de entrada negativos en paralelo, aunque cuál es positivo y negativo es arbitrario porque es un circuito de CA. Conecte uno de los tres cables que vienen de los inversores a cada uno de los tres grupos de luces paralelas electroluminiscentes. Luego, conecte uno de los tres cables que vienen de los interruptores a cada uno de los tres grupos de iluminación paralelos electroluminiscentes. Asegúrese de cubrir los cables expuestos, ya que le darán un ligero golpe.

Paso 6: codificación

Nuestro código utiliza la biblioteca Arduino Fast Fourier Transform (fft) para descomponer el ruido en las frecuencias que escucha el Hex. La matemática real detrás de las transformadas de Fourier es algo complicada, pero el proceso en sí no es demasiado complejo. Primero, el Hex oye ruido, que de hecho es una combinación de muchas frecuencias diferentes. El Hex solo puede escuchar durante una cierta cantidad de tiempo antes de tener que borrar todos los datos y nuevamente, por lo que para que escuche un ruido, la frecuencia de ese ruido tiene que ser como máximo la mitad del tiempo que el Hex escucha desde el Hex necesita poder escucharlo dos veces para que sepa que es su propia frecuencia. Si tuviéramos que graficar un tono puro en función de la amplitud frente al tiempo, veríamos una onda sinusoidal. Dado que en realidad los tonos puros no son comunes, lo que vemos en cambio es una línea ondulada bastante confusa e irregular. Sin embargo, podemos aproximarnos a esto con una suma de muchas frecuencias de tonos puros diferentes con un grado de precisión bastante alto. Esto es lo que hace la biblioteca fft: toma un ruido y lo descompone en diferentes frecuencias que oye. En este proceso, algunas frecuencias que utiliza la biblioteca fft para aproximar el ruido real tienen mayores amplitudes que otras; es decir, algunos son más ruidosos que otros. Entonces, cada frecuencia que el Hex puede escuchar también tiene una amplitud o volumen correspondiente.

Nuestro código hace un fft para obtener una lista de las amplitudes de todas las frecuencias en el rango que el Hex puede escuchar. Incluye código que imprime una lista de frecuencias y amplitudes, y las grafica también para que el usuario pueda verificar que el Hex está realmente escuchando algo, y que parece corresponder a cambios en el nivel de volumen de lo que sea que esté Hex. audiencia. A partir de ahí, dado que nuestro proyecto tiene 3 interruptores, dividimos los rangos de frecuencia en tercios: baja, media y alta e hicimos que cada grupo correspondiera a un interruptor. El Hex corre a través de las frecuencias que escuchó y si algo en el grupo bajo / medio / alto está por encima de un cierto volumen, entonces el interruptor correspondiente al grupo al que pertenece la frecuencia se enciende y todo se detiene para dejar que la luz permanezca. sobre. Esto continúa hasta que se hayan verificado todas las frecuencias, y luego el Hex vuelve a escuchar y todo el proceso se repite. Como teníamos 3 interruptores, así es como dividimos las frecuencias, pero esto se puede escalar fácilmente a cualquier número de interruptores.

Una nota sobre algunas de las rarezas del código. La razón por la que cuando iteramos a través de las frecuencias comenzando en el décimo es porque a una frecuencia de 0, la amplitud es extremadamente alta independientemente del nivel de ruido debido a un desplazamiento de CC, por lo que simplemente comenzamos después de ese golpe.

Consulte el archivo adjunto para ver el código real que usamos. ¡Siéntete libre de jugar con él para hacerlo más o menos sensible, o agrega más grupos de iluminación si quieres! ¡Divertirse!