Espectáculo de luces basado en Arduino: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

He creado un espectáculo de luces controlado por Arduino como mi entrada para el Makers Rock, Album Art Collab. Puede obtener más información en el siguiente enlace: Makers Rock. La portada que elijo es del álbum Judas Priest - Painkiller.

Toda la pieza es un espectáculo de luces encerrado en un marco de madera y la obra de arte del álbum se coloca en la parte superior para que la luz brille.

Paso 1: preparar el marco de madera

Puede construir el marco o el cerramiento de la forma que desee. Elijo madera porque es fácil de trabajar utilizando solo herramientas básicas.

Construí el marco con algunas tablas de paleta que salvé. Marqué 4 piezas de las partes limpias de las tablas que medían 30 centímetros de largo, asegurándome de marcar ingletes de 45 grados para las juntas.

Hice todo el corte con mi sierra caladora y funcionó bien. Si tiene acceso a una sierra para cortar ingletes o una sierra de mesa, puede usarlas y obtener resultados mucho mejores. Las uniones no eran perfectas, pero con mi lijadora de banda pude hacer que las piezas encajaran bien.

Durante la prueba de ajuste me di cuenta de que son demasiado anchos y que ocuparán mucho espacio en el interior del recinto, así que decidí cortarlos a 2 cm de ancho. Nuevamente usé mi sierra de calar asegurándome de no cortar dentro de la línea.

Las uniones de inglete no tenían mucho soporte por sí solas, así que corté pequeñas piezas triangulares para pegarlas en las esquinas como un soporte adicional. Estoy seguro de que hay un montón de mejores opciones para hacer aquí, pero esta fue la mejor idea que tuve en este momento.

Uní los ingletes con pegamento para madera en el medio de las uniones y pegamento CA en los extremos para actuar como una abrazadera y mantenerlo en su lugar mientras se cura el pegamento para madera. Los pequeños triángulos de soporte se pegaron en su lugar usando solo pegamento CA para acelerar el proceso.

Paso 2: Prototipo del circuito

La electrónica para el espectáculo de luces en el interior, consiste en una placa Arduino Uno con un micrófono de un auricular roto que escucha los sonidos en la habitación y luego refleja el volumen total del sonido encendiendo una de las 5 piezas de tira de led en el interior.

El circuito está formado por dos partes independientes. La primera parte es el micrófono con su amplificador de transistor único, mientras que la segunda parte son los controladores de las tiras de LED. Los necesitamos ya que el Arduino y el amplificador de micrófono funcionan con 5V mientras que la tira de LED funciona con 12V.

El micrófono está conectado a la salida de 5V en el Arduino a través de una resistencia de 10k y a través de un condensador a la base del transistor. Luego, el transistor amplifica la señal con un nivel medio de 2.5V para que podamos captarla en la entrada analógica A0 en el Arduino.

Para encender los 12V para los LED, la base de los transistores se conecta a una salida digital a través de una resistencia de 10k y el mismo circuito se repite 5 veces. Estoy encendiendo solo 3 LED en cada una de las secciones para poder usar los transistores. Si desea modificar el proyecto para usar tiras más largas de las, necesitará usar algunos MOSFET.

Aunque pueda parecer un circuito complicado, en realidad es muy sencillo. Lo probé todo en una placa y después de asegurarme de que funciona como se esperaba, construí un escudo para montarlo directamente en el Arduino Uno.

El esquema está disponible en:

Paso 3: construye el Arduino Shield

Una vez que estuve satisfecho con el circuito, construí un escudo para Arduino en una placa perfilada. Puede ver el proceso de compilación completo en el video adjunto del proyecto.

Paso 4: programa el Arduino

La estrella principal del proyecto es el código que está programado en Arduino. Esto es lo que hace el trabajo pesado de analizar los niveles de sonido del micrófono y convertirlos en luz visible que sigue la música. Puede descargar el código completo desde mi página de GitHub y puede encontrar el enlace en la descripción del video junto con el esquema de la electrónica.

En pocas palabras, el código tiene 3 partes principales: recuperar una muestra de música para analizar, determinar los niveles de sonido y luego controlar la salida a los LED en función del valor calculado. Sé que esto puede sonar como ciencia espacial para algunos, pero es realmente fácil una vez que te haces con las cosas.

El boceto al principio define todas las variables y constantes que usaremos. Me aseguré de dar una explicación a cada uno de ellos para que puedas entenderlo más fácilmente. Después de eso, tenemos la función de configuración que inicia la comunicación en serie con fines de depuración, vacía e inicializa la matriz que usaremos para la detección de volumen de pico a pico y define las salidas para los LED.

En la sección de bucle del código, primero comenzamos el muestreo del audio para que podamos detectar su volumen pico a pico. En una onda de sonido regular, la ausencia de ruido es un nivel en el punto medio del voltaje mínimo y máximo que puede producir el amplificador. En nuestro caso eso es 2.5V.

Una vez que se detecta un sonido, obtenemos una onda que se mueve hacia arriba y hacia abajo, por lo que para detectar ruidos altos, estamos interesados en la amplitud combinada en esa onda. Entonces, en lugar de una onda en movimiento, mapeamos los valores de 0 a máximo en una especie de estado invertido para distinguir fácilmente los sonidos de volumen alto de bajo.

Las siguientes dos secciones del código hacen exactamente eso, primero medimos la amplitud de pico a pico y determinamos el máximo de ese pico para el período. La forma en que funciona el micrófono, cuanto más lejos esté de él, menos volumen puede captar, por lo que debemos calcular un factor que amplificará o disminuirá la señal medida y tendrá la misma reacción en los diferentes niveles.

Como paso final, multiplicamos el valor medido del micrófono por el factor que acabamos de calcular y en función del resultado encendemos LED específicos.

Después de que toda la placa estuviera soldada según el esquema, me aseguré de probarla antes de continuar con la preparación de la carátula real del álbum.

Código en GitHub:

Paso 5: prepare la portada

Para el frente de la pieza, utilicé una hoja de acrílico transparente. Corté la obra de arte impresa a las dimensiones y apliqué una capa de pegamento para madera transparente a la superficie sin la cubierta protectora del acrílico. Si tiene acceso a Mod Podge o algún medio de gel acrílico transparente, es mejor usarlo en lugar de pegamento para madera, pero funciona casi igual.

El truco a la hora de aplicar la imagen es no usar demasiado pegamento como hice yo para que no se arruguen las hojas. Menos es mejor en este caso, pero la superficie debe estar completamente cubierta. Con el pegamento todavía húmedo, la obra de arte es apenas visible, pero después de que se seque por completo se volverá transparente.

Dejé que el marco se curara durante 24 horas y luego descubrí la ubicación del Arduino dentro del marco. Quiero que la obra de arte se cuelgue en una pared y, dado que debe enchufarse para la alimentación, he montado la placa en la parte inferior para que el cable del adaptador de corriente salga del enchufe de la pared.

Usé una sierra para metales para quitar la mayor parte del material y luego me abrí camino con un cincel y una lima. Si tiene un enrutador manual, será mucho más rápido que el cincel. También hice un agujero en el marco para que el micrófono sobresaliera y captara los sonidos de la habitación.

Antes de terminar, lijé el marco hasta un papel de lija de grano 240 y luego apliqué una capa de barniz de tinte para madera. Usé un paño para limpiar la mancha y luego la limpié después de un tiempo.

Paso 6: arma el espectáculo de luces

El grosor del marco no era suficiente para mantener todos los componentes electrónicos en su lugar, así que corté y pegué dos capas de aislamiento de espuma XPS negra de 5 mm a ambos lados del marco. Además de dejar espacio para todos los componentes electrónicos, la espuma le dio a la pieza un bonito aspecto en capas desde los lados.

Todos los componentes electrónicos se montan dentro del marco con pegamento caliente, comenzando desde el micrófono y luego desde la placa Arduino principal.

En la parte posterior he marcado y cortado una hoja de tablero de fibra de alta densidad de 3 mm que actuará como tablero de respaldo y reflector ya que uno de los lados es blanco. He utilizado pequeños tornillos de 3,5 por 16 mm para fijarlo desde la parte posterior. Luego quité el respaldo del pegamento en las tiras de LED y las pegué al tablero de fibra.

El frente de acrílico también se fija con los mismos tornillos de 16 mm, pero avellano los orificios de los tornillos con una broca de 6 mm para que queden al ras con el frente. Si tiene un enrutador, puede hacer una ranura en el marco y encerrar el acrílico de esa manera.

Al final, solo fue cuestión de quitar la otra capa protectora de la lámina acrílica y probarla para asegurarse de que aún funcionaba. Para colgarlo en la pared, agregué un trozo de cuerda entre dos de los listones de la parte posterior.

Paso 7: disfruta de tu espectáculo de luces Arduino

En general, estoy muy contento de cómo resultó esto. El recinto podría haber sido un poco mejor si hubiera tenido las herramientas adecuadas para trabajar la madera, pero sigue siendo una bonita decoración de pared. Desde que lo construí, nos divertimos muchísimo con mis hijos, pero es hora de que encuentre un nuevo hogar.

Regalaré la pieza que construí, así que mira el video en YouTube para saber cómo puedes ganarlo.

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El esquema está disponible en:

Código en GitHub: