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[项目] DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!

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本帖最后由 RRoy 于 2025-7-2 16:08 编辑

你是否曾梦想像电影里的未来音乐家一样,用手指轻触激光束就能奏出美妙的旋律?今天,给大家介绍一个酷炫的开源项目——无框激光竖琴!这个项目不仅让你亲手打造一件独特的乐器,更能让你深入了解光电、机械与音乐的奇妙结合。

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图1

项目亮点

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图2

  • 未来感十足:告别传统琴弦,用闪烁的激光束演奏,科技感与艺术感并存。 亲手打造的乐趣:从3D打印到电路焊接,每一步都充满挑战与成就感,是提升动手能力的绝佳机会。 深入理解原理:通过制作过程,你会了解激光、步进电机、光电传感器如何协同工作,将光信号转化为音乐。* 无限创意空间:掌握了基本原理,你可以进一步探索,比如增加更多音阶、优化交互方式,甚至与其他智能设备联动。

这款激光竖琴的设计灵感来源于著名音乐家让-米歇尔·雅尔的表演,它通过检测激光束的中断来实现发声。下面,我们来详细了解它的核心组件和关键步骤:

核心组件

  • “大脑”:两块Arduino(一块Leonardo,一块Uno)分别负责处理传感器数据、控制激光和电机,以及生成MIDI音符。- “眼睛”:光敏电阻(LDR)和超声波传感器,它们是检测手部动作和测量距离的关键。-  “心脏”:一台强大的3W TTL激光器,它是构建“琴弦”的核心。-  “舞者”:步进电机(NEMA 16)及驱动器,用于精确控制激光束的扫描。- “镜面反射”:一块小型镜子(可以利用旧硬盘的碟片),用于反射激光束,形成扇面。-  安全“卫士”:继电器模块,确保激光器的安全开启与关闭。- 3D打印件:盖子、外壳、镜子支架和电机支架,为项目提供结构支撑。- 其他:12V电源、电阻、红外反射传感器、木质底板、导线、热熔胶等。

关键制作步骤(部分细节与要点)

3D打印结构件:首先,利用3D打印制作激光竖琴的外壳、盖子以及内部的电机和镜子支架。这些部件的精度对后续组装非常重要。

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图3

底板与电机安装:选择一块稳固的木质底板作为支撑,这不仅能增加稳定性,还能有效减缓步进电机工作时的振动。将步进电机牢固地安装在底板上。

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图4

镜面系统搭建:切割一块薄镜片(旧硬盘的碟片就非常不错,表面平整,反射效果好),小心地将其固定在3D打印的镜子支架上,再将支架连接到步进电机。

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图5

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图6

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图7

传感器与安全电路:将光敏电阻(LDR)和超声波传感器(US-100)安装在指定位置,它们负责检测手部对激光束的阻断。同时,务必接入继电器模块,它能在激光器与电源之间形成安全屏障,防止激光意外全功率运行,这是非常关键的安全措施。

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图8

Arduino电路制作:根据提供的电路原理图,在洞洞板上焊接Arduino扩展板。这一步需要一定的焊接技巧和耐心,确保所有连接准确无误。

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图9

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图10

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图11

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图12
DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图13

组件固定与布线:将所有电子组件(Arduino、激光器、电机驱动等)有序地固定在木质底板和3D打印外壳中,并理线。良好的布线不仅美观,也便于后续的故障排查。

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图14

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图15

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图16

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图17

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图18

代码上传与调试:将项目提供的代码分别上传到Arduino Uno和Arduino Leonardo。Uno负责控制激光和电机扫描,Leonardo则处理传感器数据并发送MIDI音符。代码地址:https://github.com/cybercraftics/laser_harp

最终测试与演奏:连接Arduino Leonardo到电脑,打开你的DAW(数字音频工作站)软件,例如GarageBand。为了让激光束清晰可见,有条件的话还可以搞一台烟雾机。当你的手穿过激光束时,美妙的音符就将响起!

升级:

  • Galvo 扫描仪:用 galvo 扫描仪替换步进电机可以使竖琴能够拥有更多的弦和更亮的光束,因为目前的设置由于步进电机的速度和精度限制,仅能支持七根弦。galvo 扫描仪将实现更快和更精确的光束定位。
  • 传感器高度:将传感器安装在更高的位置将进一步提高它们检测光束中断的能力,并更好地跟踪手的高度。这会让音符的触发更准确,并可能对声音进行更动态的控制。如果你仔细观察让-米歇尔的竖琴,你会注意到传感器的位置要高得多。  

DIY一个无框激光竖琴:用光束奏响音乐!图19

这些升级可以显著提高竖琴的性能和可玩性,使其更加灵敏和多功能。

重要安全提示!

该项目使用了功率较高的3W激光器,它能够对眼睛和皮肤造成严重伤害。请务必:

  • 佩戴符合认证的激光安全眼镜。 在受控环境中进行操作。 在进行任何调整时,务必切断激光器电源。* 建议新手从低功率激光器开始熟悉。

结语

这个激光竖琴项目充满了挑战,但也带来了无与伦比的乐趣和成就感。它不仅是一件独特的乐器,更是一次探索未来科技与音乐融合的奇妙旅程。
一起动手,用光束奏响你的音乐吧!




LaserHarp2.zip

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电路原理图.zip

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