2017年12月22日金曜日

色を認識するライト

色を認識するライトを作ってみました。

数年前、テレビで紹介された「smart light」
下の色に合わせて、ライトの色が変化し、
ビックリした記憶があります。
買いたかったけど、かなり高価で諦めました(笑)

最近、Arduinoを始めたところ、
カラーセンサーを使用すれば、
そのようなものを作れることがわかり、
早速 挑戦してみました。

使用したものは
カラーセンサーTCS230 TCS3200
フルカラーLED 7個
Arduino pro mini(互換品 3.3V 8M㎐)

装置全体は、ダイソーの2WAY懐中電灯に
おさめることにしました。

仕組みはカラーセンサーで色の周波数を読み取り
マイコン(Arduino)内に組んだ条件式に従って、
準備した13色の中から 近い色を選び出し、
フルカラーLEDをその色で点灯させるといった感じです。

基板に7個のフルカラーLEDを
並列に取り付けました。

①を2WAY懐中電灯のテープLEDがついてたところに
ネジ留めしています。

カラーセンサーをミニブレッドボードに差し込んで
2WAY懐中電灯の下の方にネジ留めしました。

Arduinoにプログラムを書き込んでから
配線をしたところです。

赤、緑、青色のLEDにはそれぞれ抵抗を入れました。
(赤 300Ω、緑 2000Ω、青 100Ω)
緑はかなり明るく見えたので、抵抗値を高くしましたが、
ちょっと高すぎたかも?(^^;
各色の調整はプログラムの中でも行っています。

カラーセンサーを入れるため、
懐中電灯の下のネジのところを壊したので
外からネジで留めました。
下部は安定して立つように 4隅にビーズの脚を取り付けました。

 ⑥
スイッチや電池ケースも懐中電灯のものを使っています。

こんな感じになりました。

動画で撮影してみました。
桃色と紫色が同じように見えますが、実際は違って見えます。
全体的に実際の色と少し違っています(^^; 
青や水色は光が波打ってるように映っていますが、
実際はそのようには見えないです。

光り物の動画や写真撮影は難しいですね。
最初、作ったそのままで動画撮影すると
どの色も真っ白になってしまいました。
LEDに拡散キャップをかぶせたり、
ライトの上にトレーシングペーパーを巻いて拡散させたりしましたが
どうしてもダメで、結局 プログラムの中で
赤・青・緑の色指定を変更して、
ビデオ撮影しました。
ビデオ撮影した状態では、実際に見た感じでは薄暗くて
いまいちなので、撮影後、元のプログラムに戻しました。


カラーセンサーの使い方はこちらを参考にさせて頂きました。

カラーセンサーから得られるデーターそのものを
LEDを光らせるための数値として使用するのが困難だったので、
得られたデーターの条件を指定して、
LEDの色(13色)に紐付けることにしました。

例えば得られたデーターが
(R,G,B)=(350,1500,1400) なら 赤(0,255,255)に紐付け
(R,G,B)=(950,600,1300) なら 緑(255,0,255) に紐付け
(R,G,B)=(1900,900,500) なら 青(255,255,0) に紐付け
 赤(0,255,255) としていますが フルカラーLEDを使用した時は
本来の赤(255,0,0)の真逆になります。
(得られたデータはスケーリング割合2%時のデータです。)

もし、赤・緑・青の3色のみの認識で良ければ
得られたデーターの最小値の色を選択すればOKですが、
4色以上を認識させるには
もう少し、条件式が必要になってきます。
今回は(R,G,B)の数値範囲の指定や、
比率の指定、R,G,Bの差の範囲 等々で条件設定を行って、
13色を認識できるようにしました。
(赤・青・緑・ピンク・桃色・紫・水色
黄色・クリーム色・オレンジ・黄緑・黒・白)

このセンサーを使用して作られたYoutube動画も色々と見てみましたが
3色~6色くらいの認識が多かったです。
中にはこんな楽しい装置も・・・
https://www.youtube.com/watch?v=H7HTQai7Wwg
こんなの作れるようになりたいなぁ・・・

色々と調べてみると、
販売商品ではありますが、
256×256×256=1677万色を表現できるライトもありました。
https://plusstyle.jp/shopping/item?id=20
これを見ると、私が作ったものなんて
まだまだダメですね・・・
いずれ、こんなのも作れるようになりた~い!!

私の映像では紙と果物で試していますが
光る素材のもの
例えばガラス越し、金属製品、光沢紙等では
色の認識は悪く、思った色に光りませんでした。

今回使用したカラーセンサーは
こちら

フルカラーLEDは
こちら

Arduino Pro mini(互換品 3.3V)は
こちら
です。

<2018年1月2日 自分用の覚書>
2018年1月1日、親族の集まりに持って行ったところ、
途中から光り方がおかしくなってしまいました。
どうも青色LEDが光っていない感じです。
持って帰って、分解してみると
フルカラーLED 7個のうちの1個の
青色チップが壊れていたようです。
壊れた1個のLEDだけじゃなく、他の6個のLEDも光らなくなるのですね・・・
この1個を取り換え、無事に元通りになりました。

<2018年2月12日 テープLEDを使って作ってみました>
DCーDC昇圧コンバーターを使用し
カラーセンサーとArduinoには5V一定の電圧がかかるようにしました。
電池からだと電圧が変動しますが、
電圧変動するとカラーセンサーからの値が変化するようです。





これ以外の実験や工作も掲載していますので、
こちらも見てみて下さい。

2017年12月14日木曜日

ダイソーの「光るスティック」で光の3原色実験

先日、Facebook繋がりの滋賀の浅井さんが投稿されていた小さな電球、
一見、白色に光っているのですが、
振ると赤、緑、青色が見えます。

「赤、青、緑のLEDが順々に高速発振しているのかしら?」と聞いたところ
「そうです」とのお返事を頂きました。
また、この電球はもう製造されていないとのことでした。

これは、作ってみたいと思い、ダイソーの「光るスティック」で挑戦!
「光るスティック」には赤・緑・青のLEDが入っていて、
高速点滅、少しゆっくり点滅、変化のある点滅の
3つのパターンがあります。
このパターンはそのまま使用し、
LEDのみ4本足のフルカラーLEDに取り換えてみました。

ダイソーの「光るスティック」です。

上の方のスティック部を取り外し、下の青いところを分解し、
赤・緑・青のLEDを取り出し、
4本足のフルカラーLEDに取り換えます。
透明ではなく 乳白色ボディの
アノードコモンタイプの5mmのLEDを使用しました。
http://www.led-paradise.com/product/2126


<後日追記>
いくつか分解してわかったのは、配線の色とLEDの色が一致していないものがありました。
この写真の緑と青が入れ替わったり
写真のようにマイナス極が赤線になっていたりといい加減です。
基盤の位置に違いはないので、位置を見て接続した方がいいかも知れません。

 ③
こんな感じです。

LEDの足の余分なところと、
余った赤色のアノード線2本も短く切りました。

赤・緑・青のLEDが埋め込まれていた白い部分の真ん中に
φ5mmの穴を開けて、
フルカラーLEDを差し込みました。

ケースを元通りに組立てたら完成です。

<2017年12月23日追記>
上記②までの分解時の写真を撮影しました。
まず、透明部分の根元の方をニッパ等で切り取ります。

こんな感じで、ここは汚くても問題ないです。

透明部分と白のプラスチックの間に
細いマイナスドライバーを入れて
接着された状態のものを剥がします。

丁寧に1周分剥がしたら、白いプラスチックを掻き出します。


透明部分を切り取ります。

線を切断し、LEDを矢印の方向へ押し出します。

上の方の写真では、青色の首のあたりを本体から外していますが。
このピンク色のものは、そこも取り外しにくかったので、
外さない状態で、LEDをハンダ付けしました。


動画で撮影してみました。


1つ目の高速点滅のパターンでは、
ちらつきはあるものの白く見え、振ると赤・緑・青が見えます。

3つ目のパターンでは、赤・緑・青に加え、
赤+緑=黄色、 緑+青=シアン、青+赤=マゼンタの
6色の変化を見ることも出来ます。

「色の3原色、光の3原色」の詳細は
こちらをご覧ください。
http://www.eneene.com/omoshiro/01iro/
(Flashで作っているので、パソコン限定ですが・・・)





これ以外の実験や工作も掲載していますので、
こちらも見てみて下さい。

2017年12月10日日曜日

音楽に合わせて動くLED

音楽に合わせて動くLEDを作ってみました。
ダイソーで購入した試験管3本セットにテープLEDを入れて、
試験管にトレーシングペーパーを巻いて光を少し拡散させています。
サウンドセンサーとArduino UNO(互換品)で光の動きを制御しています。







昨年ダイソーで購入した試験管3本セット・・・
ガラスの試験管3本と木枠がついて100円。安い~٩(ˊᗜˋ*)و
ただ、特定のダイソーのお店にしか売ってなくって、
その後見かけなくなりました。

木枠の下にベニヤ板を貼り付け

試験管にはトレーシングペーパーを巻きました。

テープLEDはWS2812Bの1m当たり60個ついているものを
8個ずつ3本切り、24個のLEDが連続するように繋いでいます。

試験管を木枠に差しこんで、下の方はUVレジンで接着し、

サウンドセンサーとArduinoを取り付けたら完成です。
電源は5V2Aの電源アダプターを使用しました。

工作は簡単でしたが、
慣れないプログラミングに数日かかりました(苦笑)

音の変化の認識の方法は
こちらのYoutubeの説明文に書いてある
サンプルプログラムを参考にさせて頂きました。

LEDの変化パターンは、
サンプルプログラムに掲載のパターン3種類と
私が作成した16種類の計19種類のパターンが入っています。
1つのパターンが終わると、
サウンドセンサーを通して音の変化度合を調べ、
それに応じて特定のパターンが呼び出される仕組みです。

サウンドセンサーはこれを使用しました。

テープLEDはこれを使用しました。
1m当たり60個ついたもので、6.2ドルです。(今日現在の価格)

Arduino UNO(互換品)
これを使用しました。

 動画で撮影してみましたが、動画のフレームレートより、
LEDの動きの方が速いところも多々あり
 なんだかカクカクした動きに見えますが、
実際はもう少し滑らかです・・・多分(^^;


映像は装置の前にスマホを置いて、Youtubeの
ミュージカル『メリー・ポピンズ』公式PV(2分間ver.)をかけています。

この曲に合わせて、パターンを作りましたが、
もっとスローな曲をかけると、
なんだか、ぎこちない動きになってしまいました。
またスローな曲バージョンのパターンも作ってみようかな・・・(^^;




これ以外の実験や工作も掲載していますので、
こちらも見てみて下さい。

2017年12月3日日曜日

オーロラ風? イルミネーション

ここ最近、イルミネーションテープLEDにはまってしまっています(^^;

今回 たまたま、目の前にあったスプーンにLEDの光を当てて
トレーシングペーパー越しに見ると
なんとも幻想的で綺麗に見えたので
工作してみました。

私は 実際にオーロラを見たこともなく、
もっと雄大で綺麗なんだろうなぁ・・・と思いつつ、
恐れ多くも「オーロラ風? イルミネーション」と名付けてしまいました。
タイトルが気になって見て下さった方、大変申し訳ありません。

 ①
スプーンはダイソーの4つ100円のものを6つ使用することにしました。
スプーンの柄のところを取り除き、
スプーンを板の上に安定して立てるために、
ピンクの丸のところに1.2mmの穴を開けました。
穴はかなり開けにくいのですが、
まず0.8mmの細いドリル刃で、根気よく開け
その後1mm、1.2mmのドリル刃で広げていきました。
いきなり1.2mmでは開きませんでした。
穴あけが難しい時は、エポキシ系接着材などでも
結構 強力に接着できると思います。
スプーンの色が黒っぽく写っていますが、実際はよくあるシルバー色です。

穴を開けたところに木片をネジ留めし、
柄の少し残ったところにも木片を取り付けました。

スプーン6個をキャンドゥで購入した
桐まな板(35×22cm)に木工用ボンドで固定し、
スプーンの手前にはテープLEDを6個ずつ取り付けました。
(今回使用したテープLEDに関しては最後の方をご覧ください。)

テープLEDの裏側に青色のテープを貼り、
青色テープをスプーンに取り付けた木片にネジ留めしています。

テープLEDは赤丸の3つ、緑色の3つをそれぞれ直列に接続し
その2つを並列に接続しています。


まな板の周囲に高さ6cmの板で壁を作りました。


PPシート (ダイソーで購入した乳白色 両面つや消し 厚さ0.75mm)
を箱の大きさに合わせて2枚カットし、
③の壁の上に2枚重ねてネジ留めしました。


光るパターンはArduino miniで作成しています。
電源は5V 2Aの電源アダプターを使用しました。

ビデオで撮影しました。
音に合わせて色が変化しているのではなく、
音は後で付けたものです・・・(^^;


今回使用したイルミネーションテープLEDは
WS2812Bの1m当たり144個のLEDがついたものを
6個ずつ切って使っています。

AliExpressで 約1300円/mで購入しました。
こちら
実際に使ったのは、36個なので
36個/114個 × 1300円 = 410円 くらいです。

Amazonでも購入出来ますが 2480円/mとちょっと高いです。

こちら

WS2812Bは 今回Arduinoを使って、
色の変化のパターンを制御していますが、
コントローラーを使用して制御することも可能です。
Aliexpressで販売のコントローラーはこちら
Amazonで販売のコントローラーはこちら

コントローラーを使えば、プログラミングをしなくても、
テープLEDと5Vの電源に繋ぐだけで、フルカラーテープLEDを
綺麗に光らせることが出来ます。
ただ、決まったパターンのみになることと、
そのパターンの数が ものすごく多くて、
コントローラーでお気に入りのパターンを探すのは
ちょっと大変かも知れないです。




これ以外の実験や工作も掲載していますので、
こちらも見てみて下さい。