Какая первая ассоциация при упоминании слова арфа? Деревянная рама, струны, ее звук. А что если представить темное помещение, дым, лазер и электронную музыку? Все кажется непонятным и интригующим.
Теперь представляется несколько лазерных лучей, обхваченных рамой. Но если выйти за пределы данной мысли, можно представить арфу неограниченную рамкой и сделанной лишь на одном лазерном луче.
Что есть иллюзия?
К данной идее меня натолкнуло световое шоу французского композитора Жана-Мишель Жарра. Это шоу настолько меня вдохновило, что мне захотелось повторить его у себя дома.
![](https://habrastorage.org/files/31e/4f6/ef0/31e4f6ef0f97487688a1723b82215d5d.png)
Лазерная арфа впервые была использована на концерте в Китае. Прототип лазерной арфы был разработан французом Бернардом Шайнером в 1979 году. В 1981 году, когда инструмент был впервые представлен публике, он еще был в стадии разработки. С тех пор арфа претерпевала множество изменений.
Лазерная арфа похожей конструкции использовалась и Жарром. Интеллектуальную часть инструмента составляет микрокомпьютер, использующий программу Laserharp, разработанную Гуерром. Каждый луч может играть разные ноты, когда Жарр дотрагивается к «световым» струнам. Когда он перемещает руки вверх и вниз, тон ноты изменяется. Как только Жарр убирает руку с луча, воспроизведение ноты прекращается.
На данный момент идея дошла даже до цветной арфы, что выглядит, признаемся, впечатляюще. Ребята, если хотите заценить еще много чего интересного, посоветую погуглить Greig Stewart. Парень действительно интересные вещи делает.
Обоснование элементов схемы
Как уже видно из названия статьи в проекте используется Arduino Uno. Так же необходимы:
– датчик для считывания интенсивности отраженной струны. Обычный фоторезистор может сгодиться, чем же ему еще заниматься;
– элемент для настройки системы (удобного регулирования порога освещенности). Первое что приходит на ум это потенциометр;
– мотор с зеркалом для распараллеливания струн. Ну, тут уже надо задуматься и подходить к вопросу осмысленно, ведь от этого выбора будет зависеть очень много;
– лазер, который и будет обеспечивать необходимую функциональность струн арфы;
– MIDI обработчик сигналов, принимающий частоты струн.
Если говорить о последнем пункте, то тут два варианта: либо реализовывать все физически, либо виртуально. Я остановилась на втором варианте.
Для конвертирования сигналов выбрано приложение Hairless-midiserial, а для создания виртуального MIDI порта – loopMIDI. Далее сигнал будет передаваться в FL Studio, которое принимает сигнал для выбранного музыкального инструмента.
Теперь что касается двигателя. Если Вы не имеете ни малейшего понятия куда двигаться в данной теме, как и я, в принципе, ранее, и хотите круто прошариться в данной теме, то существует отличная статья Ридико Леонида Ивановича «Шаговые двигатели». Это лучшее, что можно найти на просторах интернета.
Рассматривая конкретно данный вопрос был соблазн использовать в проекте двигатель Nema 17. Кто не захочет поиграться с таким? Поверьте, осмысление того, как работают такие «малыши» у неподготовленного зрителя может занять не один вечер. По крайней мере, так было у меня. Однако, был выбран униполярный двигатель PM55L-048 плюс драйвер ULN2003. О том, как это подключать, как работает это сочетание можно с легкостью найти, поэтому не буду повторять все по десять раз. Но! Не пытайтесь запустить эту конструкцию на двигателе 28BYJ-48. Вы никогда не разгоните его до нужной скорости. И проблема будет не в Ваших руках, а в том, что он просто не годится для данной цели.
Скажу лишь еще для полного осмысления всего вышеперечисленного, что на макетной плате это все выглядело так:
Возможно кто-нибудь обратил внимание, что на схемах присутствует транзистор, о котором не было сказано. Что ж, он введен по причине включения и выключения лазера.
Сборка
Если рассматривать принцип работы в замедленном действии, то выглядит это все так:
![](https://habrastorage.org/files/722/6be/003/7226be0031da4b7c84122b36fdb1b65d.png)
Далее лазер выключается и мотор двигается снова на шаг. Опять включается лазер, происходит опрос, принятие решения, выключение лазера и поворот мотора. Когда мотор совершит шагов на один меньше, чем количество струн, что можно задать программно, шаги начнутся в обратную сторону с огромной скоростью без включения лазера. Визуально мы этого не заметим и нам все равно кажется, что мы видим одновременно несколько струн.
Так как ничего более менее мощного найти не удалось, в расход пошло то, что есть. А есть реально где-то около 5 мВт, которые не могут зажечь даже спичку. В итоге результат не совсем тот, что хотелось. Однако брать установку на несколько Вт как-то уж не хотелось, если ее, конечно, возможно просто так купить. Красиво, но как-то опасно.
![](https://habrastorage.org/files/433/469/6b4/4334696b4ba54997bff57c4ca9bed221.png)
Да-да, глядя на фото выше, можно подумать о вытравлении платы. Вроде как второй проект уже. Что ж, скажу, что я думала об этом, но пока не решилась на сей подвиг.
Далее можно посмотреть в какую красивую обертку все было завернуто. Чтобы не заморачиваться в каком же месте разместить один маленький фоторезистор, причем так, чтобы он всегда срабатывал, можно сделать каскад из элементов. Но работает система и при одном удачно расположенном около зеркала фотоэлементе. Все будет зависеть только от порога, который будет выбран. На заметку, лазер лучше отсвечивает от чего-то белого. Я использовала белые перчатки. Дополняет весь образ.
![](https://habrastorage.org/files/221/a2e/0d8/221a2e0d80594b55897b30e48c88be35.png)
Ну и, конечно, итоговый результат:
на фото лучи хорошо различимы благодаря увлажнителю воздуха (на видео слышен шум советского агрегата): чем больше в воздухе всяких частиц, тем лучше виден лазер. К сожалению, видео не передает всего эффекта. А днем лучей и вовсе не видно.
Ну так что есть иллюзия?
Да, если бы был лазер мощнее, эффект был бы более впечатляющим. Но, что есть, то есть. На мой взгляд, получилось очень даже неплохо.
А иллюзия? Иллюзия всегда создается тандемом: умелые руки и думающая голова.
Ссылка на исходный код.
Автор статьи: Анастасия Ковш
Комментарии (25)
Scratch
15.05.2016 22:31+2Первая, с недавних пор, ассоциация с арфой у меня — вот эта картинка
Кто бы мог поумать, что у арфы столько педалей!!!
krpl
16.05.2016 00:36+3А зачем крутить шаговым двигателем в обе стороны?
Лучше установть на вал двигателя гайку, и приклеить к ней
6 зеркал. Крутить непрерывно в одну сторону.nafikovr
16.05.2016 07:26+1думаю готовую систему вполне можно вынуть из лазерного принтера
NetBUG
17.05.2016 11:44В лазерном принтере реализуется растровое сканирование, зеркало массивное. Его остановить нереально мотором будет; а если модулировать питанием — глубина модуляции будет очень большой, т.е. большую часть времени лазер будет погашен.
Другое дело, что честные 50 мВт всё равно будет отлично видны, а выводить можно сколь угодно узкие лучи.nafikovr
17.05.2016 11:48не знаю как с лазерами, но на обычные светодиоды при большой скважности можно подавать заведомо большие токи.
NetBUG
17.05.2016 20:17С полупроводниковыми лазерами низя.
От большего, чем паспортный, мгновенного потока света кристалл (который является резонатором) то ли деформируется, то ли ещё что.
У светодиодов механизм повреждения, в основном, тепловой, если не вдуть в него несколько ампер :)
electronus
16.05.2016 08:55+1Полигональное зеркало из первого попавшегося лазерного принтера(погуглите картинки). Можно задействовать весь блок, поменяв ИК лазер на видимый
evgenij_byvshev
16.05.2016 08:55+1Можно из старого лазерного принтера взять готовую оптическую систему, состоящую из лазера и вращающегося зеркала
Notimer
16.05.2016 08:55-1Так уже был и не один пост как на ардуино пилили музыкальные инструменты, нет? Там в одном из них даже школьник делал.
maxsolnc
16.05.2016 09:46Дима, привет! Виват, ВМСиС! :)
Вопрос: а насколько сильная задержка вообще у такого варианта инструмента? Паузы на видео (в последней части) — это из-за непривычности инструмента, или ограничения, накладываемые мотором и его системой?ne4ta
16.05.2016 09:59Привет, Макс =) Задержка небольшая есть, не думаю, что она сильно заметна. В основном проблема в том, чтобы хорошо попасть. Лазер не очень мощный и поэтому прерывать луч приходится почти у самого зеркала. А там лучи очень близко друг к другу. Если считать задержки, то это задержка на время перемещения мотора в следующее положение и время свечения лазера. А это всего несколько миллисекунд.
madf
16.05.2016 11:45Если делать как у Жара, то, можно было проще сделать, поставить просто нужное количество лазеров и фоточувствительных элементов, а то шумно и вибрации…
Лазеры стоят не дорого: www.dx.com/p/150mw-red-dot-laser-diode-module-154145#.VzmDMeRoTIkne4ta
16.05.2016 11:50Шум на видео исходит не от двигателя, а от советского увлажнителя воздуха.
И проект из одного лазера намного интереснее. Это совсем другой эффект.
Costic
16.05.2016 14:15Берегите глаза, лазер опасный и коварный. Сетчатка сгорит, а вы и не заметите. На мой взгляд работа с лазерами так же опасна как с радиоактивными элементами.
Я бы попробовал светодиоды + оптика.
ns3230
17.05.2016 09:17Smoke on the water) Куда же без него) Как там в магазине над витриной с гиатарами было «За „Дым над водой“ — штраф 100 рублей»)
lim
17.05.2016 12:27Можно кстати вообще без механики и множества лазеров обойтись, если поставить после лазера дифракционную решетку, которая разделит луч на множество лучей. Правда детектирование пересечения луча рукой усложняется.
AnatolPe
Замечательно, давно хотел это повторить/искал но было мало информации.
Повторю в конце года, и скорее всего на 1986ВЕ92