Akustični zidni modul SonicMoiré: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Ovaj zidni modul "SonicMoiré" dizajniran je tako da bude kompatibilan sa wikijevim kućama, namjeravamo ga koristiti kao dio fasade. Prethodna svrha mu je bila filtrirati određene frekvencije izvan spektra buke i na taj način smanjiti izloženost buci u prostoriji ili smanjiti zvuk koji čujete izvan njega. Efekti bi bili najbolji ako je cijeli zid napravljen od takvih modula (a i vaša soba bi izgledala potpuno otmjeno:)).

Ovaj projekt bio je dio Multimodalnog medijskog ludila 2014, čiji su domaćini bili katedra za arhitektonsko projektiranje pomoću računara (CAAD) i Grupa za medijsko računarstvo Univerziteta RWTH Aachen. Za više pametnih skinova provjerite ovu stranicu:

Modul se sastoji od okvira (ako slučajno imate wiki kuću, umjesto toga ga možete ugraditi) s dvije perforirane ploče na prednjem kraju od kojih se jedna može pomaknuti u odnosu na drugu. Različite formacije koje rupe grade pri pomicanju trebale bi filtrirati određene frekvencije iz spektra šuma. Ovo se naziva Moiré efekt, ideja se temelji na Helmholtz apsorberima (perforirani pločasti pretvarači).

Dodali smo pozadinsko osvjetljenje za vizualne efekte. Modul izgleda zaista hipnotički;)

Ovo je malo više posla nego samo vikend projekat, ali mi vam dajemo softver koji smo napisali kako biste uštedjeli vrijeme. Ako želite ovo učiniti još većim projektom, još uvijek možete napisati vlastiti softver.

Materijali:

Drvo za okvir (širine 1,8 cm)

Drvo za 2 perforirane ploče i stražnju ploču (2 mm)

Finnboard (ploča od kartona/kartona za pričvršćivanje LED dioda, 2 mm, materijal za laserske rezače/modele. Alternativa: tanko drvo)

Odmorite komad drveta za rezanje na 7 malih kockica (2 x 2 x 1,9 cm)

Arduino Uno

Arduino SpectrumShield-v14 (Sparkfun)

Tanak mikrofon (utičnica)

Rasberry Pi B

Micro USB USB kabel

Kablovi za povezivanje elektronike

Otpor 470 Ohma

Breadboard

9 RGB LED dioda WS2812 (ili druge LED diode koje podržavaju Adafruit NeoPixel biblioteku koju smo koristili)

Kablovi i muški spojevi za lemljenje LED dioda (u slučaju da ne koristite gotovu LED traku)

Ultrazvučni senzor udaljenosti HC-SR04

Screws

Male kuke i petlje koje se mogu vijčati

Gumene trake za domaćinstvo

Neka tanka i prilično jaka žica (pređa će poslužiti)

2 servo servera Hitech HS 311 (ili neki drugi model, ovisno o težini vaše drvene ploče, naš je <400 g)

Mat folija ili papir (oko 50 x 50 cm)

Boja (za veći kontrast biramo crnu boju)

Traka i tekuće ljepilo

DC napajanje (6-12 V, 2 A)

U slučaju da idete s napajanjem od 12 V, potreban vam je pretvarač napona na 6 V za LED diode, servo i senzore.

Alati:

Shaper (ili neka druga alternativa)

Laserski rezač (ili neka druga alternativa)

Odvijač i akumulatorski odvijač

Drill

Lemilo i pribor (nije potrebno ako imate LED trake spremne za upotrebu)

Korak 1: Okvir

U slučaju da još nemate (wiki) kuću za ugradnju u modul, poput nas, ili je želite izgraditi samo radi zabave i izgleda, upotrijebite okvir za ugradnju modula.

Koristimo okvir koji možete jednostavno spojiti i ponovo rastaviti dok još ništa nije pričvršćeno kako bismo ga lakše nosili. Stoga izrežite dijelove prema sljedećim mjerama (pomoću oblikovača ili bilo čega što imate, pogledajte naše slike za više orijentacije):

2 x Gornja/Donja ploča: 28 x 52,5 cm sa dodacima 15,5 x 5 cm na sredini stranica minus 3 x 3 cm rupe u sredini dodataka 2 cm od kraja.

2 x Bočna ploča: 28 x 66,5 cm s rupama 1,9 x 15,5 cm na krajevima, udaljenim 5 cm od rubova.

4 x U dijelova s jednom dugom stranom od 10 cm i dvjema stranicama od 8 cm širine 3 cm. Radi jednostavnosti, oni zapravo nisu oblikovani kao U, već mogu imati uglove.

Uključite dijelove zajedno s dijelovima s dugim rupama sa strane, ostale dijelove odozdo i odozgo i male U dijelove kako biste ih držali zajedno. U dijelovi mogu spojiti dva ova okvira u slučaju da želite proširiti. U slučaju da ste potpuno sigurni da želite samo jedan modul, naravno da ih možete izmijeniti;)

Sve odgovara? Nastavite!

Napomena: "desna" i "lijeva" u opisu sada će se odnositi na desnu i lijevu stranu okvira kao što je prikazano na slici (gledano sa stražnje strane modula jer su perforirane ploče prednji kraj).

Korak 2: Perforirane ploče

Oblikujte ploče i perforirajte ih svojim oblikovačem ili što god imate na raspolaganju, koristimo raspored na slici. Ako želite, trebali biste moći upotrijebiti drugačiji raspored za rupe od našeg bez mijenjanja efekta sve dok vaše rupe nisu prevelike i vaše rupe imaju različite veličine. Prednja ploča treba biti 56 x 56 cm, a udaljenost do rupa sa svih strana 5,5 cm, a pomična manja ploča 51 x 51 cm sa razmakom od samo 0,5 cm.

Odvojite okvir i uvijte 4 kuke u okvir, uvijek 2 na gornjem i desnom bočnom dijelu okvira. Kuke bi trebale biti što je moguće bliže dugom rubu okvira. Kad ponovo sastavite okvir, udaljenost do najbliže druge ploče trebala bi biti oko 5 cm (slike bi mogle pomoći).

Pričvrstite veću ploču na okvir na uglovima, označite u kojem smjeru ćete okrenuti drugu ploču tako da uzorak ploča bude identičan. Zaista želite ovo označiti.

Sada dodajte drugu ploču. Stoga povucite gumice kroz dvije rupe na ploči, zalijepite ostatak trake kroz nastalu petlju i objesite ploču na kuke koje ste utisnuli u okvir. Napomena: Koje rupe na ploči trebate koristiti ovisi o tome vaše gumice. Trebalo bi da ploča visi približno jedan red rupa iznad i desno od uzorka veće ploče kada je guma u pasivnom stanju. Samo isprobajte neke rupe i poboljšajte ih dok ploča ne dođe u pravi položaj.

Korak 3: Malo boje

Uzmi malo boje! Crna (ili neka druga tamna boja) čini lijep kontrast unutrašnjem svjetlu.

Odlučili smo upotrijebiti boju u spreju za ravnomjernije raspoređivanje boje. Ako ste kreativniji, slobodno.

Stoga ponovno uklonite ploče s okvira, nanesite boju na prednje strane obje perforirane ploče i pričekajte da se osuši.

Korak 4: Folija/papir

Sada zalijepite mat foliju ili papir na stražnju stranu manje ploče. Koristimo prozirni papir iz trgovine umjetnina, ali svaki materijal koji raspršuje svjetlost će uspjeti.

Izrežite male rupe na papiru tako da gumice i žice prolaze i zalijepite papir sa stražnje strane ploče (sa strane bez boje). Nizovi će biti pričvršćeni u sljedećem koraku, pa pogledajte gdje bi trebali biti prije.

LED diode kasnije ne bi trebale biti vidljive kao pojedinačne LED diode, već više kao ukupni sjaj, sve zbog papira.

Korak 5: Servo uređaji

Zavijte metalne petlje u okvir s donje i lijeve strane. Pretpostavlja se da su u sredini ploča i što bliže rubu bez dodirivanja manje perforirane ploče.

Za servo koristite spojnicu sa samo jednom rukom i pričvrstite drugu od svojih metalnih petlji na njenu krajnju rupu.

Sada priključite servo pogone na okvir. Izrežite male kockice drveta (oko 2 x 2 x 1,9 cm), pričvrstite ih po dva na svaki servo kao što je prikazano na slici. Prvo smo u njih izbušili male rupe jer bi nam se kockice lako podijelile i morali smo biti malo oprezniji.

Na lijevoj i donjoj strani pričvrstite komad uzice za rupu na sredini manje ploče i usmjerite njen drugi kraj kroz metalnu petlju. Ako želite koristiti pređu, predlažemo da je uzmete u nekoliko slojeva. Jedan sloj bi mogao biti dovoljan, ali kako su svi tegljači na ovim komadima žice, u redu je biti pomalo paranoičan.

Pričvrstite servo pogone na dno i lijevo okvira pomoću pričvršćenih kockica (ako je potrebno, ponovo izbušite rupe). Ruka servo pogona trebala bi biti na visini metalne petlje, a servo upravljači položeni bočno. Zatim pričvrstite žicu na petlju na servo spoju. Niz mora biti što je moguće napetiji kada je servo u zadanim položajima.

Sada možete početi testirati servosisteme s arduinom. Ako vam je potrebna pomoć kako spojiti servosisteme na vaš arduino, pogledajte raspored kola u koraku 8 (Zatvaranje kutije).

Korak 6: Mikrofon i senzor udaljenosti

Izbušite rupu na gornjem kraju krajnje perforirane ploče koja je dovoljno velika da provuče vaš mikrofon. Pazite da mikrofon postavite što bliže rubu tako da ne dodiruje drugu ploču.

Kako je naš mikrofon bio malo slab, pojačali smo pojačalo između mikrofona i arduina.

Mislili smo da bi bilo lijepo da modul malo komunicira s ljudima, pa smo dodali i ultrazvučni senzor udaljenosti. Kad ljudi priđu modulu, mogu ga otkriti i napraviti malu emisiju i promijeniti boju svjetla - pa, pomalo smo tašti. To zasigurno dodaje malo zabave.

Korak 7: LED diode i napajanje

Kako bi cijela stvar izgledala zaista super, dodajemo pozadinsko osvjetljenje. Samo 9 LED dioda čini da modul izgleda prilično spektakularno u mračnoj prostoriji.

Stoga pripremite 3 trake s 3 LED diode koje će kasnije biti povezane kako bi formirale dužu traku. Za dvije trake lemite kablove dužine oko 14-15 cm između LED dioda i do njihovih krajeva. Radi lakše upotrebe dodali smo mužjake na oba kraja. Treća traka je pripremljena slično, ali sa kablovima i utorima na samo jednom kraju, slobodni kraj će biti kraj ukupne trake. Pazite ako koristite WS2812, oni imaju jedan rub s oznakom DI (podaci u) i tri ruba s DO (izlaz podataka). Želite spojiti DO rub s DI rubom sljedeće LED. Zadnja LED dioda na vašoj trećoj traci mora imati DI rub spojen sa LED -om prije i bez kabela na DO rubovima.

Za pričvršćivanje LED dioda na okvir pripremite 3 dugačka pravokutnika od ploče (upotrijebite lasersku rezaču ili rezač & dugačko ravnalo, 52, 5 x 2 cm). Trebali bi se okomito uklopiti u okvir, pa prvo izmjerite, u redu je ako su 2-3 mm prekratki.

Zalijepite svaku LED traku na jedan od pravokutnika koji počinje sa srednjom LED diodom na sredini ploče. Označite sa kojih strana su DI i DO krajevi LED traka jer više ne možete vidjeti donju stranu LED dioda.

Pričvrstite preostale drvene kockice na jedan kraj svakog LED modula pomoću klamerice. Krajnji modul traka treba svoje kockice na kraju DO (slika: broj 3), jedan od ostalih na kraju DI (2), a preostali na kraju DO (1).

Sada pričvrstite LED module na vrh okvira na jednake udaljenosti, postavite ih blizu stražnje ivice (one bez ploča). Modul 1 je lijevo, 2 je u sredini, a 3 desno. Ako vam se kockice lako podijele, sjetite se da ih prvo probušite.

Spojite module 1 i 2 na vrhu i module 2 i 3 na dnu. Modul 1 sada bi trebao imati besplatni DI kraj na dnu koji možete povezati sa svojim arduinom za testiranje. Za napajanje mu je potrebno 5 V i nema otpornika. Imajte na umu da je za unos podataka potreban analogni pin i ne bi ga trebalo povezati izravno, već s otpornikom od 470 Ohma između. Ako ne postavite jednu između prve LED diode, najverovatnije će se srušiti. Pogledajte raspored kola u koraku 8 (Zatvaranje kutije).

Ako želite isprobati LED diode pomoću biblioteke Adafruit Neopixel, to je prilično lako razumjeti.

Nažalost, arduino još nema napajanje. Dakle, trebate napajanje, spojite arduino GND s masom za napajanje, a napajanje pomoću VIN pina. Raspored kola u koraku 8 će vam pomoći.

Korak 8: Zatvaranje kutije

Uvjerite se da je elektronika povezana kao na rasporedu kola. Napajanje može varirati ovisno o ulaznom naponu. Važno je ipak zapamtiti da napajanje, koje opskrbljuje vaše senzore, servo upravljače i pozadinsko osvjetljenje ne bi trebalo teći kroz arduino, već da svaki od njih tamo dolazi s odgovarajućim naponom (arduino 7-12 V, senzori itd. 6-7 V) iz opskrbe i priključeni su na zajedničko tlo. To je zbog činjenice da arduino ne treba graditi za rukovanje strujama većim od 1 ampera.