Spectacle de lumière basé sur Arduino : 7 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

J'ai construit un spectacle de lumière contrôlé par Arduino comme entrée pour le Makers Rock, Album Art Collab. Vous pouvez en savoir plus sur le lien suivant: Makers Rock. La pochette que j'ai choisie est tirée de l'album Judas Priest - Painkiller.

La pièce entière est un spectacle de lumière qui est enfermé dans un cadre en bois et la pochette de l'album est placée sur le dessus pour que la lumière brille à travers.

Étape 1: préparer le cadre en bois

Vous pouvez construire le cadre ou l'enceinte comme vous le souhaitez. J'ai choisi le bois car il est facile à travailler en utilisant uniquement des outils de base.

J'ai construit le cadre à partir de planches de palettes que j'ai récupérées. J'ai marqué 4 morceaux des parties propres des planches qui mesuraient 30 centimètres de long, en veillant à marquer des onglets à 45 degrés pour les joints.

J'ai fait toutes les coupes avec ma scie sauteuse et ça a bien fonctionné. Si vous avez accès à une scie à onglet ou à une scie à table, vous pouvez les utiliser et obtenir de bien meilleurs résultats. Les jointures n'étaient pas parfaites, mais avec ma ponceuse à bande, j'ai pu obtenir des pièces bien ajustées.

Lors du test d'ajustement, je me suis rendu compte qu'ils sont trop larges et qu'ils prendront beaucoup de place à l'intérieur de l'enceinte, j'ai donc décidé de les couper à 2 cm de largeur. Encore une fois, j'ai utilisé ma scie sauteuse en veillant à ne pas couper à l'intérieur de la ligne.

Les joints à onglet n'avaient pas beaucoup de support en eux-mêmes, j'ai donc coupé de petits morceaux triangulaires à coller dans les coins comme support supplémentaire. Je suis sûr qu'il y a une tonne de meilleures options à faire ici, mais c'était la meilleure idée que j'avais pour le moment.

J'ai joint les onglets avec de la colle à bois au milieu des joints et de la colle CA aux extrémités afin de faire office de pince et de la maintenir en place pendant que la colle à bois durcit. Les petits triangles de support ont été collés en place en utilisant uniquement de la colle CA afin d'accélérer le processus.

Étape 2: prototyper le circuit

L'électronique du spectacle de lumière à l'intérieur se compose d'une carte Arduino Uno avec un microphone provenant d'un casque cassé qui écoute les sons dans la pièce, puis reflète le volume sonore total en allumant l'un des 5 morceaux de bande LED à l'intérieur.

Le circuit est composé de deux parties indépendantes. La première partie est le microphone avec son amplificateur à transistor unique tandis que la seconde partie sont les pilotes pour les bandes LED. Nous en avons besoin car l'Arduino et l'amplificateur du microphone fonctionnent sur 5V tandis que la bande LED fonctionne sur 12V.

Le microphone est connecté à la sortie 5V de l'Arduino via une résistance de 10k et via un condensateur à la base du transistor. Le transistor amplifie ensuite le signal avec un niveau moyen de 2,5V afin que nous puissions le capter sur l'entrée analogique A0 de l'Arduino.

Afin d'allumer le 12V pour les LED, la base des transistors est connectée à une sortie numérique via une résistance de 10k et le même circuit est répété 5 fois. Je n'allume que 3 LED dans chacune des sections pour pouvoir m'en sortir en utilisant les transistors. Si vous souhaitez modifier le projet pour utiliser des bandes plus longues que vous aurez besoin d'utiliser certains MOSFET.

Bien que cela puisse sembler un circuit compliqué, il est en réalité très simple. J'ai tout testé sur une maquette et après m'être assuré que cela fonctionne comme prévu, j'ai construit un bouclier à monter directement sur l'Arduino Uno.

Le schéma est disponible sur:

Étape 3: Construisez le bouclier Arduino

Une fois que j'étais satisfait du circuit, j'ai construit un bouclier pour l'Arduino sur un perfboard. Vous pouvez voir le processus de construction complet dans la vidéo ci-jointe pour le projet.

Étape 4: programmer l'Arduino

La principale star du projet est le code qui est programmé sur l'Arduino. C'est ce qui fait la lourde tâche d'analyser les niveaux sonores du microphone et de les transformer en lumière visible qui suit la musique. Vous pouvez télécharger l'intégralité du code à partir de ma page GitHub et vous pouvez trouver le lien vers celui-ci dans la description de la vidéo avec le schéma de l'électronique.

En résumé, le code comporte 3 parties principales: récupérer un échantillon de musique à analyser, déterminer les niveaux sonores puis contrôler la sortie vers les LED en fonction de la valeur calculée. Je sais que cela peut sembler sorcier pour certains, mais c'est vraiment facile une fois que vous avez mis la main sur les choses.

Le croquis au début définit toutes les variables et constantes que nous allons utiliser. Je me suis assuré de fournir une explication à chacun d'eux afin que vous puissiez le comprendre plus facilement. Après cela, nous avons la fonction de configuration qui démarre la communication série à des fins de débogage, vide et initialise le tableau que nous allons utiliser pour la détection de volume crête à crête et définit les sorties pour les LED.

Dans la section de boucle du code, nous commençons d'abord l'échantillonnage de l'audio afin que nous puissions détecter son volume de crête à crête. Dans une onde sonore régulière, l'absence de tout bruit est un niveau au milieu de la tension minimale et maximale que l'amplificateur peut produire. Dans notre cas, c'est 2.5V.

Une fois qu'un son est détecté, nous obtenons une onde qui monte et descend, donc pour détecter des bruits élevés, nous nous intéressons à l'amplitude combinée de cette onde. Ainsi, au lieu d'une onde en mouvement, nous mappons les valeurs de 0 à max dans une sorte d'état inversé pour distinguer facilement les sons à volume élevé des sons à faible volume.

Les deux sections suivantes du code font exactement cela, d'abord nous mesurons l'amplitude crête à crête et nous déterminons le maximum de ce pic pour la période. La façon dont le microphone fonctionne, plus vous vous en éloignez, moins il peut capter de volume, nous devons donc calculer un facteur qui amplifiera ou diminuera le signal mesuré et aura la même réaction sur les différents niveaux.

Enfin, nous multiplions la valeur mesurée par le microphone par le facteur que nous venons de calculer et, en fonction du résultat, nous allumons des LED spécifiques.

Une fois la carte soudée selon le schéma, je me suis assuré de la tester avant de procéder à la préparation de la pochette de l'album.

Code sur GitHub:

Étape 5: préparer le capot avant

Pour le devant de la pièce, j'ai utilisé une feuille d'acrylique transparent. J'ai découpé l'œuvre imprimée aux dimensions et appliqué une couche de colle à bois transparente sur la surface sans la housse de protection sur l'acrylique. Si vous avez accès à Mod Podge ou à un médium en gel acrylique transparent, il est préférable de l'utiliser à la place de la colle à bois, mais cela fonctionne presque de la même manière.

L'astuce lors de l'application de l'image est de ne pas utiliser trop de colle comme je l'ai fait pour ne pas avoir de plis sur le papier. Moins c'est mieux dans ce cas mais la surface doit être entièrement recouverte. Avec la colle encore humide, l'œuvre d'art est à peine visible, mais une fois complètement sèche, elle deviendra transparente.

J'ai laissé le cadre durcir pendant 24 heures, puis j'ai compris le placement de l'Arduino à l'intérieur du cadre. Je veux que l'œuvre d'art soit accrochée à un mur et comme elle doit être branchée pour l'alimentation, j'ai monté la carte sur la face inférieure afin que le fil de l'adaptateur secteur vienne de la prise murale.

J'ai utilisé une scie à métaux pour enlever la plupart des matériaux, puis j'ai travaillé avec un ciseau et une lime. Si vous avez une défonceuse manuelle, ce sera beaucoup plus rapide que le ciseau. J'ai également percé un trou dans le cadre pour que le microphone puisse dépasser et capter les sons de la pièce.

Avant de terminer, j'ai poncé le cadre avec du papier de verre grain 240, puis j'ai appliqué une couche de laque pour bois. J'ai utilisé un chiffon pour essuyer la tache, puis l'essuyer après un certain temps.

Étape 6: Assemblez le spectacle de lumière

L'épaisseur du cadre n'était pas suffisante pour maintenir tous les composants électroniques en place, j'ai donc coupé et collé deux couches d'isolant en mousse XPS noire de 5 mm des deux côtés du cadre. En plus de faire de la place pour tous les appareils électroniques, la mousse a donné à la pièce un bel aspect superposé sur les côtés.

Tous les composants électroniques sont montés à l'intérieur du cadre à l'aide de colle chaude, en commençant par le microphone puis la carte principale Arduino.

Au dos, j'ai marqué et découpé une feuille de panneaux de fibres à haute densité de 3 mm qui servira de panneau d'appui et de réflecteur puisque l'un des côtés est blanc. J'ai utilisé de petites vis de 3,5 x 16 mm pour le fixer par l'arrière. J'ai ensuite retiré le support de la colle sur les bandes LED et les ai collées sur le panneau de fibres.

La façade en acrylique est également fixée avec les mêmes vis de 16 mm, mais j'ai fraisé les trous de vis avec un foret de 6 mm pour qu'ils affleurent la façade. Si vous avez une toupie, vous pouvez faire une rainure dans le cadre et enfermer l'acrylique de cette façon.

À la fin, il s'agissait simplement d'enlever l'autre couche protectrice de la feuille acrylique et de la tester pour s'assurer qu'elle était toujours fonctionnelle. Pour l'accrocher au mur, j'ai ajouté un morceau de ficelle entre deux des éboulis au dos.

Étape 7: Profitez de votre spectacle de lumière Arduino

Dans l'ensemble, je suis super content de la façon dont cela s'est passé. L'enceinte aurait pu être un peu mieux si j'avais eu les bons outils de menuiserie, mais c'est quand même une belle décoration murale. Depuis que je l'ai construit, nous nous sommes beaucoup amusés avec mes enfants, mais il est temps qu'il trouve une nouvelle maison.

Je vais offrir la pièce que j'ai construite, veuillez donc regarder la vidéo sur YouTube pour savoir comment vous pouvez la gagner.

Goûtez le code sur YouTube

Construire une vidéo du projet

Si vous avez aimé le projet, merci d'envisager de soutenir mon travail sur Patreon !https://www.patreon.com/taste_the_code

Le schéma est disponible sur:

Code sur GitHub: