Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
«Куровская средняя общеобразовательная школа №2 с углубленным изучением отдельных предметов»
Индивидуальный проект
«Моя светомузыка»
по физике
ученика 9Б класса
Артюшина Родиона Сергеевича
Руководитель проекта: Маурина Екатерина Валерьевна,
преподаватель по физике.
2020г.
Оглавление
-
Введение
-
Основная часть. «Моя светомузыка»
-
Заключение
Источник информации:
Список литературы
1.AlexGyver Technologies
2.RODFUM
https://rodionsergeevih.wixsite.com/rodfum
Введение
В конце школьной жизни у любого человека возникают множество вопросов: «Какая профессия мне ближе? Чем я буду заниматься в жизни?» И тут надо понимать, либо ты связываешь свою жизнь с хобби, либо начинаешь искать себя в чём-то ином. Занимаясь данным проектом я попытаюсь определится со своим выбором в профессии. Моё хобби-это спаивание электрических цепей, в результате которого образуются новые вещи, нужные в быту и для элементарного отдыха. Но я никогда не сталкивался с решением нескольких задач одновременно, приводящих к нужному результату. А сделать свою светомузыку-это именно то, что получится, если соединить несколько задач. Итак, поставлена цель: сделать свою светомузыку и определится с выбором будущей профессии.
Моя светомузыка
Что же такое светомузыка? Светомузыка или как ее еще называют цветомузыка— это способности человека ассоциировать звуковые ощущения со световыми восприятиями. Также на жаргоне «светомузыкой»/«цветомузыкой» называют электронное устройство для построения световых картин, формирования цветовых зрительных образов, сопоставленных с музыкальным сопровождением.
В 2017 году я наткнулся на видеоролик в социальной сети, тогда меня просто удивила работа светомузыки, и уже тогда я решил, что обязательно попробую создать аналогичный продукт.
На следующий день я уже начинал готовиться. Расскажу немного про все компоненты, которые на тот момент уже были в моём арсенале.
-Arduino - плата (примерно в два раза меньше спичечного коробка), созданная для построения простых схем, рассчитанная для не профессиональных пользователей.
-Адресная светодиодная лента.
Расскажу об эволюции светодиодных лент и их различиях.
Обычная светодиодная лента представляет собой ленту с напаянными светодиодами и резисторами, на питание имеет два провода: плюс и минус. Напряжение бывает разное: 5 и 12 вольт постоянного тока и 220 переменного тока. Да, в розетку. Для 5 и 12 вольтовых лент нужно использовать блоки питания. Светит такая лента одним цветом, которой зависит от светодиодов.
RGB светодиодная лента. На этой ленте стоят ргб (читай эргэбэ – Рэд Грин Блю) светодиоды. Такой светодиод имеет уже 4 выхода, один общий +12 (анод), и три минуса (катода) на каждый цвет, т.е. внутри одного светодиода находится три светодиода разных цветов. Соответственно такие же выходы имеет и лента: 12, G, R, B. Подавая питание на общий 12 и любой из цветов, мы включаем этот цвет. Подадим на все три – получим белый, зелёный и красный дадут жёлтый, и так далее. Для таких лент существуют контроллеры с пультами, типичный контроллер представляет собой три полевых транзистора на каждый цвет и микроконтроллер, который управляет транзисторами, таким образом давая возможность включить любой цвет. И, как вы уже поняли, да, управлять такой лентой с ардуино очень просто. Берем три полевых транзистора, и шимконтроллеры.
Адресная светодиодная лента- вершина эволюции лент. Представляет собой ленту из адресных диодов, один такой светодиод состоит из RGB светодиода и контроллера. Да, внутри светодиода уже находится контроллер с тремя выводами от транзистора. Благодаря такой начинке у нас есть возможность управлять цветом (то есть яркостью r g b) любого светодиода в ленте и создавать потрясающие эффекты. Адресная лента может иметь 3-4 контакта для подключения, два из них всегда питание (5V и GND например), и остальные (один или два) – логические, для управления. Лента “умная” и управляется по специальному цифровому протоколу. Это означает, что если просто воткнуть в ленту питание, то не произойдет ровным счётом ничего. То есть проверить ленту без управляющего контроллера нельзя. Если вы потрогаете цифровой вход ленты, то скорее всего несколько светодиодов загорятся случайными цветами, потому что вы вносите случайные помехи, которые воспринимаются контроллерами диодов как команды. Для управления лентой используются готовые контроллеры, но гораздо интереснее рулить лентой вручную, используя, например, платформу ардуино.
-Резистор. Что такое резистор? Это пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления, предназначенный для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока, ограничения тока, поглощения электрической энергии и др. Весьма широко используемый компонент практически всех электрических и электронных устройств. В этой схеме он нужен как ограничитель тока, без него сгорит микросхема.
- Потенциометр. Это жаргонное название переменного резистора, включенного как делитель электрического напряжения. В данном проекте он нужен для регулировки темпа и громкости музыки. Можно было обойтись и без него, но об этом чуть позже.
-Конденсатор. Это двухполюсник с постоянным или переменным значением ёмкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.
Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Ёмкость конденсатора измеряется в фарадах. Для проекта нужен для уменьшения пульсации в электрической схеме, тем самым будем меньше помех в музыке. Он уберет фон при выключенной музыке, но его в схему ставить не обязательно.
-Кнопка. Она нужна для переключения режимов светомузыки, их всего 5.
А вот теперь можно и перейти к схеме. Схема очень простая и поэтому мне не составило труда спаять ее. При пайке мелких компонентов выяснилось, что у меня паяльник с толстым жалом. У меня было две проволоки медная и алюминиевая. Я намотал медную, т.к. у меди теплопроводность больше, чем у алюминия. Моя ошибка была в том, что я купил не те резисторы какие нужны были. Мне нужен был резистор на 200-500 Ом. К большому счастью у меня нашлось два резистора по 600 Ом. Я спаял их параллельно, потому что при параллельном соединении резисторов сопротивление уменьшается в 2 раза.
Получилось как раз 300 Ом. После пайки я приступил к программной части проекта. Настроил количество светодиодов в ленте, выставил яркость, которая мне нужна. Указал Arduino куда были подпаяны все выводы, настроил шаг изменения цвета. Поставил режим при запуске и тому подобное. И теперь вернемся к тому самому потенциометру. Его можно было и не ставить в схему и Arduino будет распознавать сигналы сама, но будут некоторые задержки в перенастройки светомузыки. У меня же потенциометр стоит в схеме. И я его выставил так, что мне не приходится менять сопротивление при включении другой музыки, т.е. у меня «светомузыка» может играть под любую мелодию. Подключается «Светомузыка» через провод AUX или джек 3.5 мм и конечно же через блок питания на 5 вольт 2 ампера.
После загрузки прошивки я совершил грубую ошибку, не подав дополнительное питание на адресную светодиодную ленту , и у меня сгорела из-за этого микросхема. Пришлось использовать новую Arduino. Второй запуск был успешным на все 100%. Я создал свою светомузыку.
Заключение
Целью этого проекта было создание своей светомузыки и определение будущей профессии для себя. Проект был размещён в социальной сети VK и заслужил более 1000 просмотров пользователей. Но я решил не останавливаться на достигнутом результате. Так как вся конструкция, созданная мною потребляет энергию в обычном режиме около 5W , при включении яркости на 100% потребление возрастает до 9W. Сама Arduino потребляет около 50 mA. Из-за маленького потребления электроэнергии в перспективе думаю запитать всё это от аккумуляторов формата 18650 на 4.2 вольта емкостью 3000mAч и будет уже переносная «Светомузыка». Это будет значить, что ее можно взять с собой туда ,где нет возможности подключиться к 220V. Но это уже совершенно другой проект.
Что касается с определением выбора профессии, для себя я решил, что всё же мне больше нравится работать с электрическими цепями, а программирование останется на уровне хобби. Поэтому теперь у меня есть новая цель-поступить в МТКП им. Баумана на специальность «Монтаж, техническое обслуживание и ремонт электронных приборов и устройств». Желаю удачи себе!