Проект по технологии "Светомузыкальное устройство"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение – средняя общеобразовательная школа №6 г. Орла

Творческий проект по технологии

Цветомузыка на Arduino

Работу выполнил:

Скороходов Илья

Руководитель проекта:

Настепанин Всеволод Борисович

учитель технологии ВКК

Обоснование проблемы и формулировка темы проекта

Несомненно, для многих начинающих радиолюбителей интересно создать свою собственную цветомузыку! Еще в 80-х годах прошлого века на этом самодельном устройстве была помешана вся молодежь в независимости от знаний в области физики и электроники. Кто разбирался в электронике – придумывал, что-то новое, кто не разбирался – копировали уже существующие схемы. И было абсолютно не важно, как это работает, главное, что работает и радует глаз. Сегодня огромный ассортимент светомузыкальных устройств имеется в продаже, кому лень паять микросхемы и транзисторы – можно просто светомузыку купить! А кому интересно повозиться несколько часов (дней) ради своего самоутверждения или самообразования…Я тоже загорелся такой идеей, к тому же у меня была давнишняя мечта сделать к себе в комнату настольную светомузыку.

Познания человечества в области электроники за последние десятилетия шагнули далеко вперед. Ламповые транзисторы почти полностью вытеснены полупроводниковым приборами, лампочки со спиралью активно меняются на светодиоды, а огромные монтажные платы заменены на маленькие платки с микросхемой по центру. Так вот, нашу цветомузыку мы будем делать из микроконтроллера Arduino (я использовал Arduino uno) и светодиодов. Каждый светодиод будет реагировать на заданную частоту звука. Количество светодиодов будет ограничиваться лишь количеством свободных пинов микроконтроллера.

Цель данного проекта:

- изготовить настольную светомузыку из доступных материалов.

Задачи проекта:

1. выбрать оптимальный вариант конструкции настольной светомузыки, с учётом предъявляемых требований и имеющихся материалов;

2. разработать схему для изготовления изделия;

3. изготовить настольную светомузыку с соблюдением технологической последовательности и правил техники безопасности

4. сделать экологическую и экономическую оценку проекта;

5. провести испытание и сделать выводы по проекту.

Выполненное изделие должно отвечать следующим требованиям: безопасное в использовании, оригинальное по исполнению, простое и надёжное в эксплуатации, экономически выгодное при изготовлении и экологически безопасное.

Сбор информации по теме проекта.

Цветомузыкой называют электронное устройство для построения световых картин, формирования цветовых зрительных образов, сопоставленных с музыкальным сопровождением. Светомузыка как автоматические светомузыкальные устройства (АСМУ) — относится к декоративно-оформительскому искусству и предназначено для светового сопровождения музыкального произведения, она позволяет по-новому воспринимать музыку, и предназначена дополнить звуковое восприятие световыми эффектами. В АСМУ используются автоматические алгоритмы для преобразования музыки в световые эффекты.

Светомузыка как программируемые синхронные автоматы (ПСА) — на настоящий момент, стала неотъемлемой составляющей во многих музыкальных проектах и шоу. В этих устройствах используется искусство и фантазию светорежисёра (светоинженера) запрограммировать последовательность управления световыми приборами для придания зрелищности музыкальному произведению. ПСА – допускается возможность непосредственной работы как светоинструмента.

Светомузыка как светомузыкальный инструмент (СМИ) — предназначен для непосредственного создания светового шоу светомузыкантом. Это направление на настоящий момент не получило широкого направления из-за отсутствия серьезных теоретических разработок в этом направлении.

Светомузыки без музыки не существует. Светомузыка – это устройства (или светоинструменты), работающие по заданной программе и/или использующие определённые алгоритмы (возможен гибридный вариант) для синхронного сопровождения музыки. Все остальные световые устройства относятся к устройствам световых эффектов (светодинамические устройства (СДУ) — бегущие огни и пр.) — электронные устройства для реализации световых эффектов, не связанных (синхронных) напрямую с музыкальным сопровождением.

Также, имеются, как минимум, ещё два вида визуализации музыки (звука) это:

индикаторы звукового сигнала; анализаторы спектра звукового сигнала.

Анализ прототипов

Наиболее часто цветомузыку вы можете увидеть на танцевальных площадках или спортивных аренах, в барах, кафе и других развлекательных заведениях. Сейчас небольшое световое шоу с музыкальным сопровождением можно устроить и дома. Многие люди для оформления вечеринок используют диско шары, прожекторы малой мощности или небольшие лазерные установки. Цветомузыкальное оборудование может быть 3-х видов:

• Ламповое

• Светодиодное

• Лазерное.

Их работа значительно изменит настроение любого мероприятия в лучшую сторону. В большинстве случаев устройства имеют несколько режимов работы, среди которых есть так называемый «режим звуковой активации» - это значит, что прибор будет воспроизводить заложенные в нем эффекты в такт музыке. На ряду с автоматическим режимом он является наиболее популярным для небольших вечеринок и мероприятий.

Цветомузыка имеет большую вариацию по мощности. В некоторых моделях используется комбинированный свет - мощная галогенная лампа и светодиоды. Такие приборы отличаются максимально широким функционалом и исключительными световыми возможностями. Минусом в этом случае является их дороговизна.

Рис.1 зеркальные шары 

Рис. 2 Стробоскоп (вращающая голова)

Рис. 3. Лазерный видеопроектор

Рис. 4. Светодиодная панель

Рис. 5. Настольная светомузыка

Анализ идей, выбор оптимальных идей

Рассмотрев все варианты конструкции и формы основных частей светильника, посоветовавшись с учителем я выбрал следующее:

Окончательный вариант конструкции светомузыки

Окончательный вариант конструкции выбран с учетом моих познаний в области электроники, наличия инструментов, имеющихся в наличии материалов для изготовления.

Выбор технологии изготовления изделия и инструмента.

-Arduino mini pro;

-Программатор;

-Blutooth модуль с усилителем на 3W ;

-Динамик 3W;

-АКБ;

-Плата защиты и зарядки для АКБ;

-Адресуемая светодиодная лента 60 светодиодов;

-Высокая матовая банка;

-ПВХ-труба;

-Паяльник;

-Мультиметр;

-Отвертка;

-Термоусадочная трубка;

-Компьютер;

-Изолента;

-Ножовка;

-Маркер;

-Кусачки;

-Клеевой пистолет;

-Дрель;

-Акрил;

-Коронка по дереву;

-Ленточнопильный станок

Экономическая и экологическая оценка будущего изделия.

Металлы, из которых состоит светомузыка, являются техногенными веществами, нехарактерными для биосферы. Анализ показывает, что наиболее удачным стратегическим решением переработки компьютерного лома является производственный рециклинг

Рециклинг- это переработка полезного мусора и отходов производства для их вторичного использования или возврата в производственный оборот. Рециклинг также является важным условием рационального природопользования, так как уменьшает количество сырья, необходимого для производства – его частично или полностью заменяет переработанный мусор.

Рециклинг и утилизация отходов включают в себя:

• повторное применение отходов;

• изготовление из этого сырья новых предметов;

• расщепление отходов для выделения полезных компонентов и уничтожение прочих остатков мусора;

• получение энергии за счет сжигания мусора.

Описание изготовления изделия

Шаг первый: электроника
Ардуино с помощью звукового модуля распознает тональность звука и подает команду на адресуемую светодиодную ленту.

Собираем согласно схемы.

Шаг второй: код

Загружаем программный код.

Шаг третий: корпус
Измеряем длину банки. Отрезаем ПВХ-трубу чуть меньше длины банки. Собираем корпус, в который устанавливаем выключатель и модуль зарядки.

Снизу корпуса проделываем отверстия по 22мм для трубы и 35мм для динамика. Ардуино обматываем изолентой и устанавливаем в корпус . Обматываем трубу светодиодной лентой. Фиксируем её термоклеем. Лишнюю часть обрезаем.

Шаг четвертый: ножки
Приклеиваем снизу ножки.

Экономическая и экологическая оценка готового изделия

Маркетинговые исследования показали: при подсчете затрат на изготовление светомузыки, что изготовить такое изделие самому выгоднее, чем купить, так как технология изготовления не очень сложная. В магазине не всегда подберёшь подходящее изделие, и цена в три раза больше.

Светомузыка обошлась в 975 рублей, это дешевле чем в магазине.

Экологическая оценка изделия

Светомузыка имеет в своем составе черные, цветные, драгоценные и редкоземельные материалы, из которых выполняются: блоки и другие вспомогательные устройства (черные металлы); провода для соединений, печатные платы; рисунок печатных плат (цветные и драгоценные металлы); на печатных платах установлены электроэлементы, содержащие драгоценные металлы, такие как золото, серебро и платина; в запоминающих устройствах — галлий и гадолиний.

Учитывая короткий цикл эксплуатации электронной техники и накопление больших объемов электронного лома, возникает проблема экологической оценки и выбора технологии переработки компьютерной техники. В Германии и СЩА создаются предприятия, на которых перерабатываются отходы электронной техники, извлекаются золото, серебро, медь и другие металлы и передаются предприятиям-изготовителям вычислительной техники. В стадии рассмотрения находятся вопросы экологически безопасного извлечения из отходов компьютерного лома свинца, ртути и кадмия.

В связи с этим, на повестке дня стоит задача разработки научно-обоснованной методики оценки затрат различных ресурсов на производство компьютерной техники и экологических последствий, в основе которых лежит «анализ жизненного цикла» компьютерной техники.

Металлы, из которых состоит изделие, являются техногенными веществами, нехарактерными для биосферы. Анализ показывает, что наиболее удачным стратегическим решением переработки компьютерного лома является производственный рециклинг. На предприятиях с производственным рециклингом наряду со «свежими» и «отложенными» могут быть переработаны отходы, поставляемые с других предприятий. Такой подход исключает накопление отходов, а, следовательно, необходимость в больших территориях и сокращает постоянное выделение вредных веществ (ртуть, кадмий, свинец и др.) в окружающую среду.

Выводы и анализ готового изделия

Изготовленная мною цветомузыка, соответствует задуманной идеи, конструкция отличается оригинальностью, несложностью в изготовлении. Изделие полностью готово к эксплуатации.

Изготовленная мною цветомузыка, соответствует задуманной идеи, конструкция, отличается небольшими затратами на приобретение материала для его выполнения. Цветомузыка выглядит эстетическим законченным изделием и может использоваться для подарка или сувенира.

На мой взгляд, разработанное мною изделие получилось вполне удачным. Если обратится к краткой формулировке задачи, то работа соответствует поставленной задаче, т.е. для ее изготовления мне не потребовалось много времени, она хорошо вписывается в интерьер моей комнаты, она имеет небольшие размеры, и одно из самых главных достоинств- то, что на ее изготовление не потребовалось много денег.

Как мне кажется, я обоснованно поставил краткую формулировку задачи, так как я исходил из собственных потребностей и возможностей. Проведенное мною исследование оказалось полным. Составленная мною дизайн - спецификация очень сжатая, но основные требования, предъявляемые к данному пункту, я выполнил.

Процесс изготовления в целом прошел удачно. Если подвести итоги моей работы, то я доволен процессом разработки и изготовление своей работы.

Реклама изделия

Светомузыка на Arduino, сделает ваш интерьер неповторимым и загадочным