如何自製一個拍手器來調節燈光和營造氛圍

有一天晚上，我試著在黑板上畫電路圖，但天太黑看不清了。第二天我買了一盞新燈，結果發現黑板的光線太刺眼了。我需要一盞可以輕鬆調整亮度的燈。我本來可以裝個調光器，但那樣還有什麼樂趣可言呢？身為工程師，我喜歡做一些融合了電子、機械和軟體的專案。

我和朋友們一直在聊80年代拍手燈的廣告，我突然想到我可以做一個電路，拍手的時候燈光就會變暗。我做的這個電路成本相對較低，功能也比原版強大得多——它甚至還有一個派對模式，可以隨著音響裡音樂的節拍閃爍燈光。

燈

幾乎任何燈泡都可以，但直流LED燈效果最佳。直流燈的工作電壓約為12伏，功率僅為一般交流燈的十分之一，而且交流燈需要不同的電路，並有觸電的風險。

電路板

1. 達林頓電晶體透過每秒4萬次幾乎無法察覺的開關操作來控制亮度。燈「亮」的時間越長，看起來就越亮。
2. 像手機裡那種駐極體電容式麥克風，既能拾取你想要的拍手聲，也能拾取你不想聽到的叮噹聲、砰砰聲和碰撞聲。注意：你需要將麥克風的負極接地，並將正極連接到運算放大器的輸入端。如果麥克風的引腳上沒有標示 (+) 和 (-)，請查閱產品手冊以確定哪個是哪個。
3. 在運算放大器的第一級，聲音被放大至 100 倍，經過濾波以去除像吸塵器一樣的高頻噪聲，然後發送到比較器級，比較器級通過將音量和音調與預設閾值進行比較來區分拍手聲和非拍手聲。
4. 電位器上的旋鈕控制增益，也就是放大倍率。如果設備過於靈敏，請調低增益。
5. 訊號從運算放大器傳送到微控制器，微控制器是運作拍手器軟體的核心元件。一旦偵測到拍手，微控制器就會監聽下一個訊號。 1.2 秒內第二次拍手即可切換燈的開關狀態。三次拍手後，燈的亮度會逐漸增加到最大，然後再逐漸降低到最小，直到第四次拍手將亮度鎖定在目前水平。連續四次拍手會將裝置切換到派對模式，燈的亮度會根據揚聲器播放的音樂節拍進行調整。 （要停止派對模式，您需要撥動電路板上的開關或牆壁開關。）

程式設計師

下載適用於 Windows 的 WinAVR 或適用於 Mac 的 AVRDude（兩者都是免費的），將拍板軟體從您的電腦傳輸到程式設計器，程式設計器再透過六針 ISP 連接器將其傳送到微控制器。

時間： 5小時
費用： 50美元
難度： 3/5

如需查看完整的圖文說明，請點選進入下一頁。

指示

這是對原版 Clever Clapper Chalkboard Lights 的硬體和軟體的改進版本，原始版本可以在這裡看到。

在這個版本的「聰明拍手器」中：

• 如果你拍兩下手，燈就會切換開關狀態。
• 如果你拍手三次，燈光會逐漸變亮，直到你拍第四次手才會停止。燈光停止後，此亮度等級會被存儲，並在後續的開關機過程中恢復。此外，如果在一分鐘內沒有聽到第四次拍手聲，燈光也會自動停止變亮。拍手三次後，燈光會停止變亮。
• 如果你拍手四次，燈就會進入“派對模式”，此時燈光會隨著附近收音機或其他音源播放的音樂節拍而變化。退出此模式的唯一方法是按下電路板上的按鈕開關或重新啟動整個系統。

您需要：

• 電烙鐵和焊錫
• 斜口鉗（或其他用於切割元件引腳和導線的工具）
• 剝線鉗
• 連接線
• 一些原型板。我經常使用RadioShack的276-150型電路板。
• 具備直流電壓和電阻測量功能的萬用電錶
• 該軟體可以在這裡找到。
• 您可以從[這裡](https://www.popsci.com/files/BOM_Clever/Clapper v2.0.xlsx_.zip)下載物料清單(BOM)。
• （可選）原理圖，在這裡。

除了常用的電氣工具外，您還需要一個AVR線上程式設計器（AVR ISP）。我使用的是ATAVRISP2。

您還需要一個直流電燈泡來連接電路。選擇一個電壓在 12VDC 左右的燈泡。 9VDC 到 18VDC 之間的燈泡應該都能與此電路相容。此電路無法切換交流電 (AC)。

我從Target買了一盞LED檯燈。上面是我買的檯燈的圖片，下面是電源轉接器的圖片，上面顯示了它的規格（12VDC時350mA）。

我製作了物料清單（BOM_Clever Clapper v2.0.ods），這樣就可以從同一個經銷商處訂購所有零件。我列出了 mouser.com 的零件編號，但您也可以從任何您喜歡的供應商訂購。

此外，您還需要一塊電路板來焊接所有這些元件。我使用的是RadioShack的276-150型電路板（如下圖）。

若要使用點對點接線在原型板上建立電路，請開啟 Eagle 和/或 Fritzing 電路圖。 （Fritzing 的圖示電路圖有助於展示如何將電路板連接到直流燈。）

我花了大約三個小時，以非常輕鬆的節奏，把電路組裝起來。首先，我為LM385和ATTiny85積體電路裝上了插座。這一步是可選的，但我強烈建議使用集成電路插座；當你第一次燒壞晶片（或者你懷疑燒壞了晶片，想要檢查一下的時候），它們就物超所值了。

在這裡你可以看到我是如何彎曲集成電路插座上相應的引腳，從而實現電源和接地連接。像這樣的小細節可以在元件密集的實驗板上節省大量空間。

在繼續搭建電路的過程中，我發現駐極體麥克風上沒有標記來指示哪個引腳是正極哪個引腳是負極。我下載了元件的資料手冊，發現引腳排列如下圖所示。如果駐極體麥克風裝反了，電路將無法運作。

隨著元件的不斷添加，用斜口鉗從背面剪掉元件引腳。我通常會把剪下來的接腳保存起來，組裝過程中彎成跳線。

這裡我們安裝音頻靈敏度電位器（簡稱電位器）。它用於調節運算放大器放大部分的增益。調整此電位器可控制電路對拍手的靈敏度。如果設定過高，電路可能會意外地開啟和關閉。

安裝按鈕開關時，請注意方向。輕觸開關通常是沿著底部模製的線條「切換」（見圖）。如果開關安裝方向錯誤，電路將不會響應按鈕按下操作。

接下來，斷開電源供應器。用萬用電表檢查極性，然後重新接線，包括按照下載的 Fritzing 電路圖，將你完成的 Clever Clapper v2.0 電路板連接好。

這是成品智慧拍板的上下兩張照片，包括與燈泡和電源的連接。

檢查完所有電氣連接後，插上燈和編程器。我的程式設計器顯示綠色狀態指示燈，表示我的網路服務供應商 (ISP) 連線正確。

您需要在電腦上安裝一些軟體，以便告訴程式設計器（ATAVRISP2）要編程的內容。有幾種方法可以實現這一點。在 Windows 系統中，可以使用 AVRDude 將 *.hex 檔案透過程式設計器上傳到電路板上的 ATTiny85 晶片。

1：從這裡安裝 WinAvr。

2：從您上面下載的軟體 zip 壓縮包（或直接在此處下載）中，找到位於 中的檔案“clever_clapper_v2.0_main.hex”，並將其複製到您的根目錄（C:）。

3：在執行提示字元下輸入“cmd”（不含引號）開啟命令提示字元。

4：在命令提示字元下，切換到上述 *.hex 檔案所在的目錄，在我的例子中是 C:，然後輸入以下命令並按下回車鍵。

（如果您使用其他程式設計器，則需要透過變更 -c 參數來告知 AVRDude。您只需在命令提示字元下輸入「avrdude」即可取得 AVRDude 的所有選項。）

您的輸出結果應如下所示：

（如果您熟悉 AVR 編程，那麼您在上面下載的 Zip 檔案中也包含了完整的源代碼。）

這是成品照片。 （圖中所示為可選的LED指示燈）