مِسبار النغم الضوئي: مشروع أردوينو يجمع الصوت والضوء للمبتدئين

✨ مقدمة المقالة

في عالم الإلكترونيات الإبداعية، يبرز مشروع “مِسبار النغم الضوئي” كطقس تعليمي وفني يجمع بين الصوت والضوء في تجربة حسية رمزية. باستخدام لوحة أردوينو وحساس صوت، يمكن تحويل النغمات المحيطة إلى إشارات ضوئية نابضة، مما يمنح المبتدئين فرصة لفهم العلاقة بين الإشارات التناظرية والرقمية، ويحفزهم على تطوير مشاريع أكثر تعقيدًا.

🧩 المكونات المطلوبة

⚙️ مبدأ العمل

يعتمد المشروع على تحويل الصوت إلى ضوء عبر الخطوات التالية:

1. التقاط الصوت: يستخدم حساس الصوت لقياس شدة النغمات المحيطة وتحويلها إلى إشارة كهربائية.
2. المعالجة الرقمية: تقرأ لوحة أردوينو الإشارة التناظرية وتحولها إلى قيمة رقمية باستخدام analogRead().
3. التحكم في الإضاءة: يتم استخدام analogWrite() أو مكتبة NeoPixel لتغيير شدة أو لون الإضاءة حسب مستوى الصوت.

🧾 الكود الأساسي للمشروع

cpp

// تعريف المداخل والمخارج
const int micPin = A0;  // مدخل الميكروفون
const int ledPins[] = {3, 4, 5, 6, 7, 8}; // مخارج المصابيح
const int numLEDs = 6;

// مصفوفة لتخزين قراءات الصوت
int soundBuffer[10];
int bufferIndex = 0;

void setup() {
  for (int i = 0; i < numLEDs; i++) {
    pinMode(ledPins[i], OUTPUT);
  }
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // قراءة الصوت وتخزينه
  int soundLevel = analogRead(micPin);
  soundBuffer[bufferIndex] = soundLevel;
  bufferIndex = (bufferIndex + 1) % 10;

  // حساب المتوسط
  int sum = 0;
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    sum += soundBuffer[i];
  }
  int avgSound = sum / 10;

  // عرض القيمة للمراقبة
  Serial.println(avgSound);

  // تعديل النطاق حسب التجربة الواقعية
  int minLevel = 300;  // أدنى مستوى صوت فعّال
  int maxLevel = 700;  // أعلى مستوى صوت متوقع
  int numLEDsOn = map(avgSound, minLevel, maxLevel, 0, numLEDs);
  numLEDsOn = constrain(numLEDsOn, 0, numLEDs); // ضمان البقاء ضمن النطاق

  // تشغيل المصابيح حسب الصوت
  for (int i = 0; i < numLEDs; i++) {
    digitalWrite(ledPins[i], i < numLEDsOn ? HIGH : LOW);
  }

  delay(30); // تأخير بسيط لتقليل الاهتزاز
}

ملاحظة: إذا استخدمت شريط NeoPixel، ستحتاج إلى مكتبة Adafruit_NeoPixel وتعديل الكود ليتعامل مع الألوان بدلًا من الشدة فقط.

🎨 أفكار لتأثيرات ضوئية رمزية

• صوت منخفض → ضوء أزرق خافت
• صوت متوسط → ضوء أخضر نابض
• صوت مرتفع → ضوء أحمر متوهج
• نغمة حادة → وميض سريع بألوان متغيرة
• صمت → إطفاء كامل للضوء

📈 توسيع المشروع

تحكم عبر البلوتوث أو الواي فاي: لربط المشروع بتطبيقات الهاتف أو الويب.

تحليل الترددات (FFT): يمكن استخدام مكتبة تحليل فورييه لاستخراج ترددات الصوت وتمييز النغمات بدقة.

شاشة OLED: لعرض مستوى الصوت أو الترددات بشكل مرئي.

تسجيل الصوت: إضافة وحدة تخزين لتسجيل وتحليل الأصوات لاحقًا.

---

🧠 الفكرة العامة

الميكروفون يلتقط الصوت → Arduino يقرأ مستوى الصوت → يتم تشغيل عدد من المصابيح حسب شدة الصوت (مثل مؤشر صوتي أو “VU meter”).

🧩 المكونات المطلوبة

• لوحة Arduino (Uno أو Nano)
• ميكروفون تناظري (مثل KY-038 أو مشابه)
• 6 مصابيح LED (ألوان مختلفة إن أحببت)
• 6 مقاومات (220 أوم لكل LED)
• أسلاك توصيل
• مصدر طاقة (USB أو بطارية)

🔌 التوصيل خطوة بخطوة

1. الميكروفون

• VCC → إلى 5V في Arduino
• GND → إلى GND
• OUT → إلى A0 (مدخل تناظري)

2. المصابيح الستة

كل مصباح LED يتصل بمخرج رقمي مختلف من Arduino، مثلاً:

• LED1 → D3
• LED2 → D4
• LED3 → D5
• LED4 → D6
• LED5 → D7
• LED6 → D8

لكل LED:

• الطرف الموجب (الأنود) → إلى مخرج Arduino عبر مقاومة 220 أوم
• الطرف السالب (الكاثود) → إلى GND

3. المقاومات

• توضع بين كل مخرج رقمي وLED لحماية المصابيح من التيار الزائد.

🧮 كيف يعمل الكود؟

• يتم قراءة الصوت من A0.
• يتم تقسيم مستوى الصوت إلى 6 مستويات.
• كلما زاد الصوت، زاد عدد المصابيح المضيئة.

🧠 الفائدة التعليمية

• فهم الإشارات التناظرية والرقمية
• تعلم استخدام الحساسات
• برمجة التأثيرات الضوئية
• تطوير التفكير المنطقي والرمزي
• تعزيز الحس الفني والتقني لدى المبتدئين

🌀 الطقس الرمزي للمشروع

في سياق Schwila.com، يمكن اعتبار “مِسبار النغم الضوئي” طقسًا إلكترونيًا يحتفي بالصوت كرسالة، وبالضوء كاستجابة. كل نغمة تُترجم إلى لون، وكل لون يُصبح رمزًا لحالة شعورية أو طاقة محيطة. هذا المشروع لا يكتفي بالتعليم، بل يفتح بابًا للتأمل والتعبير الفني.

📚 خاتمة

مشروع “مِسبار النغم الضوئي” هو أكثر من مجرد تجربة إلكترونية؛ إنه دعوة للمبتدئين لاستكشاف العلاقة بين الصوت والضوء، بين الإشارة والمعنى. باستخدام أدوات بسيطة وكود واضح، يمكن لأي مبتدئ أن يخوض هذه الرحلة الرمزية، ويحوّل كل نغمة إلى ومضة ضوء، وكل ومضة إلى لحظة فهم.