Akustični stenski modul SonicMoiré: 8 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Ta stenski modul "SonicMoiré" je zasnovan tako, da je združljiv z wiki hišami, nameravamo ga uporabiti kot del fasade. Njegov predhodni namen je bil filtrirati določene frekvence iz spektra hrupa in tako zmanjšati izpostavljenost hrupu v prostoru ali zmanjšati zvok, ki ga slišite zunaj njega. Učinki bi bili najboljši, če bi bila celotna stena narejena iz takšnih modulov (in tudi vaša soba bi bila videti popolnoma elegantna:)).

Ta projekt je bil del Multimodal Media Madness 2014, ki sta ga gostila katedra za računalniško podprto arhitekturno oblikovanje (CAAD) in Media Computing Group na univerzi RWTH v Aachenu. Za več pametnih kož si oglejte to stran:

Modul je sestavljen iz okvirja (če imate slučajno wiki hišo, ga lahko namesto tega vgradite) z dvema perforiranima ploščama na sprednjem koncu, ki ga je mogoče premakniti proti drugemu. Različne tvorbe, ki jih luknje zgradijo pri premiku, naj bi filtrirale določene frekvence iz spektra hrupa. To se imenuje Moiréjev učinek, ideja temelji na Helmholtzovih absorberjih (perforirani ploščni pretvorniki).

Za vizualne učinke smo dodali nekaj osvetlitve ozadja. Modul izgleda res hipnotično;)

To je nekoliko več dela kot le vikend projekt, vendar vam ponujamo programsko opremo, ki smo jo napisali, da prihranite nekaj časa. Če želite iz tega narediti še večji projekt, lahko še vedno napišete svojo programsko opremo.

Materiali:

Les za okvir (širina 1,8 cm)

Les za 2 perforirani plošči in hrbtno ploščo (2 mm)

Finnboard (lesena celuloza/lepenka za pritrditev LED diod, 2 mm, material za laserske rezalnike/modele. Alternativa: tanek les)

Počivajte kos lesa, da ga razrežete na 7 majhnih kock (2 x 2 x 1,9 cm)

Arduino Uno

Arduino SpectrumShield-v14 (Sparkfun)

Tanek mikrofon (vtičnica)

Rasberry Pi B

Micro USB kabel USB

Kabli za priključitev elektronike

470 ohmski upor

Ogledna plošča

9 RGB LED WS2812 (ali druge LED, ki podpirajo knjižnico Adafruit NeoPixel, ki smo jo uporabili)

Kabli in samci za spajkanje LED (v primeru, da ne uporabljate vnaprej pripravljenega LED traku)

Ultrazvočni senzor razdalje HC-SR04

Vijaki

Majhne kljuke in zanke, ki jih je mogoče odviti

Gospodinjski gumijasti trakovi

Nekaj tanke in precej močne vrvice (preja bo dovolj)

2 servomotorja Hitech HS 311 (ali drug model, odvisno od teže vaše lesene plošče, naša je <400 g)

Mat folija ali papir (približno 50 x 50 cm)

Barva (za večji kontrast izberemo črno)

Trak in tekoče lepilo

DC napajanje (6-12 V, 2 A)

Če uporabljate 12 V napajanje, potrebujete napetostni pretvornik na 6 V za LED, servomotorje in senzorje.

Orodja:

Oblikovalec (ali kakšna druga možnost)

Laserski rezalnik (ali kakšna druga možnost)

Izvijač in akumulatorski izvijač

Vrtalnik

Spajkalnik in dodatki (niso potrebni, če imate LED trakove pripravljene za uporabo)

1. korak: Okvir

Če v modulu še nimate vgrajene (wiki) hiše, tako kot mi, ali pa jo želite zgraditi zgolj za zabavo in videz, uporabite okvir za vgradnjo modula.

Za lažje prenašanje uporabljamo okvir, ki ga lahko preprosto povežete in razstavite, medtem ko še ni nič pritrjenega. Zato izrežite dele z naslednjimi ukrepi (z oblikovalcem ali karkoli že imate, si oglejte naše slike za več orientacije):

2 x Zgornja/spodnja plošča: 28 x 52,5 cm z dodatki 15,5 x 5 cm na sredini strani minus 3 x 3 cm luknjice na sredini dodatkov 2 cm od konca.

2 x Stranska plošča: 28 x 66,5 cm z luknjami 1,9 x 15,5 cm na koncih, ki so 5 cm od robov.

4 x U deli z eno dolgo stranjo 10 cm in dvema stranicama 8 cm, široki 3 cm. Zaradi preprostosti dejansko niso oblikovani kot U, ampak imajo lahko vogale.

Priključite dele skupaj z deli z dolgimi luknjami na straneh, ostale dele spodaj in zgoraj ter majhne dele U, da ostanejo skupaj. Deli U lahko povežejo dva od teh okvirjev, če se želite razširiti. Če ste popolnoma prepričani, da želite samo en modul, jih lahko seveda spremenite;)

Vse ustreza? Nadaljuj!

Opomba: "desna" in "leva" v opisu se bosta zdaj nanašala na desno in levo stran okvirja, kot je prikazano na sliki (gledano z zadnje strani modula, saj so perforirane plošče sprednji del).

2. korak: perforirane plošče

Oblikujte plošče in jih perforirajte s svojim oblikovalcem ali karkoli imate na voljo, uporabljamo postavitev na sliki. Če želite, bi lahko uporabili drugačno postavitev za luknje, kot je naša, ne da bi spremenili učinek, če vaše luknje niso prevelike in imajo vaše luknje različne velikosti. Sprednja plošča mora biti 56 x 56 cm, razdalja do lukenj pa 5,5 cm na vseh straneh, premična manjša plošča 51 x 51 cm z le 0,5 cm razdalje.

Odstranite okvir in privijte 4 kljuke v okvir, vedno 2 na zgornji in desni strani okvirja. Kljuke naj bodo čim bližje dolgemu robu okvirjev. Ko okvir ponovno sestavite, mora biti razdalja do najbližje druge plošče približno 5 cm (slike bi lahko pomagale).

Večjo ploščo privijte na okvir na vogalih, označite, v katero smer obrnite drugo ploščo, da bo vzorec plošč enak. Resnično želite to označiti.

Zdaj dodajte drugo ploščo. Zato gumijaste trakove potegnite skozi dve luknji na plošči, preostali del traku zalepite skozi nastalo zanko in ploščo obesite na kljuke, ki ste jih vtaknili v okvir. svoje gumijaste trakove. Plošča naj bi visela približno eno vrsto lukenj nad in desno od vzorca večje plošče, ko je guma v pasivnem stanju. Samo poskusite z luknjami in izboljšajte, dokler plošča ni v pravem položaju.

3. korak: Nekaj barve

Zgrabi malo barve! Črna (ali druga temna barva) je lep kontrast svetlobi v notranjosti.

Odločili smo se, da za bolj enakomerno razporeditev barve uporabimo brizgalno barvo. Če ste bolj ustvarjalni, vas prosimo.

Zato plošče znova odstranite iz okvirja, nanesite barvo na sprednji strani obeh perforiranih plošč in počakajte, da se posuši.

4. korak: Folija/papir

Zdaj nalepite mat folijo ali papir na zadnjo stran manjše plošče. Uporabljamo prozoren papir iz trgovine z umetniškimi izdelki, vendar bo deloval vsak material, ki razprši svetlobo.

V papir izrežite majhne luknje, tako da gumijasti trakovi in vrvice gredo skozi in papir prilepite na zadnjo stran plošče (na stran brez barve). Strune bodo pritrjene v naslednjem koraku, zato si oglejte, kje morajo biti prej.

Svetleče diode kasneje ne bi smele biti vidne kot posamezne LED, ampak bolj kot celoten sijaj, vse zaradi papirja.

5. korak: Servomotorji

Kovinske zanke privijte v okvir na spodnji in levi strani. Ti naj bi bili na sredini plošč in čim bližje robu, ne da bi se dotaknili manjše perforirane plošče.

Za servo uporabite spojnico samo z eno roko in pritrdite drugo kovinsko zanko na njeno zunanjo luknjo.

Zdaj pritrdite servomotorje na okvir. Odrežite majhne lesene kocke (približno 2 x 2 x 1,9 cm), privijte dve na vsak servo, kot je prikazano na sliki. V njih smo najprej izvrtali majhne luknje, ker bi se naše kocke zlahka razcepile in morali smo biti nekoliko bolj previdni.

Na levi in spodnji strani pritrdite vrvico na luknjo na sredini manjše plošče in njen drugi konec usmerite skozi kovinsko zanko. Če želite uporabiti prejo, priporočamo, da jo vzamete v več plasteh. Morda je dovolj že ena plast, a ker je vse vlečenje na teh delih niti, je v redu, da ste nekoliko paranoični.

Servomotorje privijte na spodnji in levi del okvirja s priloženimi kockami (po potrebi znova izvrtajte luknje). Roka servomotorjev mora biti na višini kovinske zanke, servomotorji pa ležijo bočno. Nato vrvico pritrdite na zanko na servo spoju. Ko je servo v privzetem položaju, mora biti niz čim bolj napet.

Zdaj lahko začnete testirati servomotorje z arduinom. Če potrebujete pomoč pri priključitvi servomotorjev na vaš arduino, si oglejte postavitev vezja v koraku 8 (Zapiranje škatle).

6. korak: Mikrofon in senzor razdalje

V zgornji konec najbolj zunanje perforirane plošče izvrtajte luknjo, ki je dovolj velika, da se skozi njo zatakne vaš mikrofon. Pazite, da mikrofon postavite čim bližje robu, da se ne dotika druge plošče.

Ker je bil naš mikrofon nekoliko šibek, smo med mikrofon in arduino postavili ojačevalnik.

Mislili smo, da bi bilo lepo, če bi modul nekoliko komuniciral z ljudmi, zato smo dodali tudi ultrazvočni senzor razdalje. Ko se ljudje približajo modulu, ga lahko zaznajo in naredijo malo predstave in spremenijo barvo svetlobe - no, malo smo zaman. Vsekakor doda malo zabave.

7. korak: LED diode in napajanje

Da bi bila vse skupaj res kul, dodamo osvetlitev ozadja. Samo 9 LED diod naredi modul precej spektakularen v temni sobi.

Zato pripravite 3 trakove s tremi LED diodami, ki bodo kasneje povezani, da tvorijo daljši trak. Pri dveh trakovih med LED in koncem spajkajte kable dolžine približno 14-15 cm. Za lažjo uporabo smo na oba konca dodali samce. Tretji trak je pripravljen podobno, vendar s kabli in samci na enem koncu, prosti konec bo konec celotnega traku. Bodite previdni, če uporabljate WS2812, saj imajo en rob z oznako DI (podatki v) in tri robove z DO (izhod podatkov). Želite povezati rob DO z robom DI naslednje LED. Zadnja LED dioda na vašem tretjem traku mora imeti svoj rob DI povezan z LED pred in brez kabla na robovih DO.

Za pritrditev LED na okvir pripravite 3 dolge pravokotnike iz plošče (uporabite laserski rezalnik ali rezalnik in dolgo ravnilo, 52, 5 x 2 cm). Morali bi se navpično prilegati vašemu okvirju, zato najprej izmerite, v redu je, če so 2-3 mm prekratki.

Vsak trak LED prilepite na enega od pravokotnikov, začenši s srednjo LED na sredini plošče. Označite, na katerih straneh sta DI in DO konca LED trakov, saj spodnje strani LED ne vidite več.

Preostale lesene kocke pritrdite na en konec vsakega LED modula s spenjalnikom. Končni modul trakov potrebuje kocke na koncu DO (slika: številka 3), enega od drugih na koncu DI (2) in preostalega na koncu DO (1).

Sedaj privijte LED module na vrh okvirja na enaki razdalji in jih postavite blizu zadnjega roba (tistega brez plošč). Modul 1 je levo, 2 je na sredini in 3 na desni. Če se vaše kocke zlahka razcepijo, ne pozabite najprej vrtati vanje.

Priključite modula 1 in 2 na vrhu in modula 2 in 3 na dnu. modul 1 bi moral imeti na dnu brezplačen konec DI, ki ga lahko povežete s svojim arduinom za testiranje. Za napajanje potrebuje 5 V in brez upora. Upoštevajte, da vnos podatkov potrebuje analogni pin in ga ne smete priključiti neposredno, ampak z uporom 470 Ohm vmes. Če prve LED diode v traku ne vstavite, se bo najverjetneje zrušila. Glejte postavitev vezja v koraku 8 (Zapiranje škatle).

Če želite preizkusiti LED, uporabite knjižnico Adafruit Neopixel, je to precej enostavno razumeti.

Na žalost arduino še nima napajanja. Torej potrebujete napajalnik, priključite arduino GND na ozemljitev napajalnika in napajanje z vtičem VIN. Pri tem vam bo v pomoč postavitev vezja v 8. koraku.

8. korak: Zapiranje škatle

Prepričajte se, da je elektronika priključena kot na shemi vezja. Napajanje se lahko razlikuje glede na vhodno napetost. Pomembno pa je vedeti, da napajanje, ki napaja vaše senzorje, servomotorje in osvetlitev ozadja, ne sme priti skozi arduino, ampak da vsak od njih doseže ustrezno napetost (arduino 7-12 V, senzorji itd. 6-7 V) od oskrbo in so pritrjeni na skupno podlago. To je posledica dejstva, da arduino ne more graditi za tokove nad 1 amperom.