Zidni modul za akustiku SonicMoiré: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

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

Ovaj je projekt bio dio Multimodalnog medijskog ludila 2014, čiji su domaćini bili katedra za arhitektonsko projektiranje pomoću računala (CAAD) i Grupa za medijsko računarstvo Sveučilišta RWTH u Aachenu. 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. To se naziva Moiré efekt, ideja se temelji na Helmholtzovim apsorberima (perforirani pločasti pretvarači).

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

Ovo je malo više posla nego samo vikend projekt, ali mi vam dajemo softver koji smo napisali kako biste uštedjeli vrijeme. Ako ovo želite 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

Oglasna ploča

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

Kablovi i žice za lemljenje LED dioda (u slučaju da ne koristite unaprijed pripremljenu LED traku)

Ultrazvučni senzor udaljenosti HC-SR04

Vijci

Male kuke i omče koje se mogu vijčati

Gumene vrpce za kućanstvo

Neka tanka i prilično jaka žica (pređa će poslužiti)

2 servo servera Hitech HS 311 (ili 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 upravljače i senzore.

Alati:

Shaper (ili neka alternativa)

Laserski rezač (ili neka druga alternativa)

Odvijač i akumulatorski odvijač

Bušilica

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 ponovno rastaviti dok još ništa nije pričvršćeno kako bismo ga lakše nosili. Stoga izrežite dijelove 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 s 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 koji su 5 cm od rubova.

4 x U dijela 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 se želite proširiti. U slučaju da ste potpuno sigurni da želite samo jedan modul, naravno da ih možete izmijeniti;)

Sve odgovara? Nastaviti!

Napomena: "desna" i "lijeva" u opisu sada će se odnositi na desnu i lijevu stranu okvira kako 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 učinka sve dok vaše rupe nisu prevelike i vaše rupe imaju različite veličine. Prednja ploča trebala bi biti 56 x 56 cm, a udaljenost do rupa sa svih strana 5,5 cm, pomična manja ploča 51 x 51 cm s razmakom od samo 0,5 cm.

Odvojite okvir i pričvrstite 4 kuke u okvir, uvijek 2 na gornjem i desnom bočnom dijelu okvira. Kuke trebaju biti što je moguće bliže dugom rubu okvira. Kad ponovno 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. Ovo doista želite označiti.

Sada dodajte drugu ploču. Stoga gumice provucite kroz dvije rupe na tanjuru, zalijepite ostatak gumice kroz nastalu petlju i objesite ploču na kuke koje ste utisnuli u okvir. Napomena: Koje rupe na ploči trebate koristiti ovisi o tome svoje gumice. Ploča bi trebala visjeti 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 druga tamna boja) čini lijep kontrast svjetlosti iznutra.

Odlučili smo se bojom za raspršivanje ravnomjernije rasporediti. 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 umjetninama, 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). Žice će biti pričvršćene u sljedećem koraku pa pogledajte gdje bi trebale 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 njezinu najudaljeniju rupu.

Sada pričvrstite servo pogone na okvir. Izrežite male kockice drva (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.

S lijeve i donje strane 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 servomotora trebala bi biti na visini metalne petlje, a servomotori su 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 stvarno 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 oblikovale dužu traku. Za dvije trake lemite kabele duljine 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 s kablovima i utorima na samo jednom kraju, slobodni kraj bit će kraj cijele trake. Pazite ako koristite WS2812, oni imaju jedan rub s oznakom DI (podaci u) i tri ruba s DO (podaci izlaze). Želite spojiti DO rub s DI rubom sljedeće LED. Posljednja LED dioda na vašoj trećoj traci mora imati svoj DI rub spojen sa LED -om prije i bez kabela na DO rubovima.

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

Zalijepite svaku LED traku na jedan od pravokutnika počevši od srednje LED diode na sredini ploče. Označite sa kojih su strana DI i DO kraja LED traka jer više ne možete vidjeti donju stranu LED dioda.

Preostale drvene kockice pričvrstite 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 stražnjeg ruba (onog 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 radi testiranja. Za napajanje mu je potrebno 5 V i bez otpornika. Imajte na umu da za unos podataka treba analogni pin i ne bi ga trebalo povezati izravno, već s otpornikom od 470 Ohma između. Ako ne postavite jednu između prve LED diode, najvjerojatnije će se srušiti. Pogledajte raspored kola u koraku 8 (Zatvaranje kutije).

Ako želite isprobati LED diode pomoću biblioteke Adafruit Neopixel, razumljivo je.

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

Provjerite je li elektronika spojena kao na rasporedu kruga. Napajanje može varirati ovisno o ulaznom naponu. Važno je ipak zapamtiti da napajanje, koje opskrbljuje vaše senzore, servo pogone i pozadinsko osvjetljenje ne bi smjelo prolaziti kroz arduino, već svaki od njih tamo dolazi s odgovarajućim naponom (arduino 7-12 V, senzori itd. 6-7 V) iz opskrbu i spojeni su na zajedničko tlo. To je zbog toga što arduino ne treba graditi za podnošenje struja iznad 1 ampera.