Ako vybudovať rozsvietené ukulele!: 21 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Hrám na ukulele. Trochu priemerne (ak je to slovo), a tak som si povedal: „Ak chcete na dámy skutočne zapôsobiť, potrebujete prostriedky, ktoré ich odvedú od katastrofy, ktorá sa deje na pódiu“. Preto sa zrodilo „Light-up Ukulele“.

Tento projekt vyžaduje súpravu Concert Ukulele a do každej polohy reťazca a pražca pridáva LED diódu ovládanú Arduinom. Tiež pridáva efektný OLED displej a užívateľské rozhranie založené na rotačnom kodéri na výber režimu a intenzity reťazca LED.

Kompletné hardvérové funkcie uke:

1. Arduino MICRO na prepojenie s reťazcom LED, displejom a vstupným zariadením.
2. 48 individuálne programovateľných plnofarebných LED diód
3. OLED displej
4. Rotačný kodér pre vstup užívateľa
5. Rozhranie USB pre externé napájanie a programovanie Arduino

Softvér uke má:

1. Základné režimy ovládania svetla, ktoré prechádzajú diódami LED ich krokmi
2. Šikovný režim divadelného stanu (veľmi užitočný na predstavenia!)
3. LED ovládanie intenzity
4. Kompletná knižnica akordov všetkých akordov Ukulele prvej polohy (hodnota akordu a charakter)
5. Schopnosť zobrazovať bežiaci text (vertikálne) pomocou jedinečnej znakovej sady 4 x 6 pixelov

Tento návod popisuje dokončený prototyp. Celá sága o vývoji je k dispozícii TU, vrátane niektorých vzdelávacích (bolestivých) chýb a cennej lekcie, prečo MUSÍTE dokončiť svoj prvý návrh až do konca (bez ohľadu na to, aké škaredé veci sa stávajú). Nikdy neviete všetky veci, ktoré skutočne neviete, kým sa nedostanete na koniec (a potom stále nebudete!), Ale ste na tom oveľa lepšie a oveľa múdrejší pre ďalší dizajn.

Prototyp som postavil okolo súpravy Grizzly Concert Ukulele. Začínanie so súpravou zmierňuje starosti s telom uke (väčšinou) a eliminuje väčšinu skutočných prác luthierského typu. Tieto súpravy sú celkom kompletné a nie sú tak drahé vo veľkej schéme vecí (a menej bolestivé, pretože budete robiť chyby).

Krok 1: Vytvorte si plán

Hmatník (alebo hmatník), ktorý je súčasťou niektorých súprav, už má pražce pripevnené. To je dobré/zlé. Je to pekné ako šetrič času, ale pokiaľ ide o rozloženie vzoru vŕtačky a jeho držanie na mieste počas frézovania, je to trochu utrpenie. Potom, čo som zničil ten, ktorý je súčasťou súpravy, som sa rozhodol (dobre, nemal som inú možnosť ako kúpiť si inú súpravu) kúpiť si nový hmatník.

Pri návrhu hmatníka musíme vypočítať nárast hrúbky potrebnej na osadenie DPS a LED diód (a nezabudnite na pasívne komponenty), ale nie až tak, aby boli LED diódy príliš ďaleko od povrchu hmatníka.

Doska s plošnými spojmi LED (PCB) je navrhnutá ako jednoduchá 2 -vrstvová doska. To veľmi pomáha pri ručnej montáži reťazca LED a dodáva krčku Ukulele určitú mechanickú pevnosť (je to sklolaminát a epoxid). Rozloženie som začal v Eagle, ale kvôli obmedzeniam veľkosti dosky som skončil pomocou Altium Designer. Schéma Altium a súbory PCB sú tu.

Hmatník súpravy mal hrúbku iba 0,125 palca. Za predpokladu 0,062 palca hrubého plošného spoja a umožnenia ďalších 0,062 palca pre LED diódy to znamená, že by sme museli veľa vystrihnúť (ako vo všetkých) hmatníku. Na kompenzáciu môžeme buď čiastočne vyrezať vrecká pre LED diódy v hmatníku so zodpovedajúcim vreckom na krku pre PCB, alebo môžeme nahradiť celý hmatník (možnosť, s ktorou som išiel) hrubšou verziou od Luther Mercantile International (LMII), ktoré sú na začiatok 0,25 palca.

ALE, nezabúdajte, že budete musieť stále opracovať krk, aby ste kompenzovali nárast hrúbky hmatníka. Ďalšou výhodou, ktorú získate, je kozmetika, pretože DPS je teraz úplne vložená do hmatníka, čo výrazne uľahčuje dokončenie hrán (a vyzerá oveľa krajšie!) A zjednodušuje frézovanie krku.

Technické veci (ak chcete, ignorujte):

Mimochodom, tuhosť krku v skutočnosti až tak neohrozuje. Materiál PCB je oveľa tuhší ako pôvodné drevo hmatníka (modul mahagónu: 10,6 GPa verzus modul FR4: 24 GPa) a navyše, pretože staviame ukulele, neexistuje veľké množstvo napätia strún, ktoré by inak mohlo narušiť (skrútenie) alebo osnova) krk.

Jedna veľmi zaujímavá úvaha (ktorú by som pravdepodobne mal ešte vypočítať) je to, čo sa deje pri teplote. Vo všeobecnosti je pre drevo, rovnobežne so zrnom, tepelný koeficient rozťažnosti zhruba 3 x 10^-6/K a pre FR4 je 14 × 10^−6/K. Je tu teda dosť podstatný rozdiel. Ide o to, že v dôsledku zmeny teploty sa v krku vytvára napätie, ktoré zase deladí struny. To je niečo, čo by bolo možné kompenzovať nanesením podobnej vrstvy na opačnú stranu neutrálnej osi alebo tým, že sa FR4 čo najbližšie k neutrálnej osi. Ale to zostane na 2,0 … Niečo na modelovanie a hodnotenie.

Elektronika je umiestnená v tele uke. Otvory sú vyrezané v bočnej stene (nie v zvukovej doske!) UKE, aby sa vytvoril priestor pre displej a rotačný snímač, plus prístupovú dosku na uloženie Arduino Micro a poskytnutie prístupu k rozhraniu USB. Dizajn a umiestnenie prístupovej dosky/držiaka by sa pravdepodobne dalo zlepšiť, aby pripojenie USB vyšlo na pohodlnejšie miesto, ale v súčasnej podobe to nie je také zlé, pretože vám to pri hraní neprekáža.

Prehľad krokov je nasledujúci:

1. Zbierajte materiály
2. Získajte potrebné nástroje
3. Frézujte krk, aby sa zmestil hrubší hmatník
4. Frézujte hmatník, aby ste urobili otvory na požadovaných miestach a vytvorili vrecká pre dosku a LED diódy
5. Získajte a zostrojte DPS držiacu diódy LED
6. Vyfrézujte prístupové otvory v tele Ukulele pre OLED displej, rotačný kodér a prístupový panel
7. Vytvorte krycie plechy
8. Pripojte vodiče k doske plošných spojov; zapojte a vyskúšajte elektroniku
9. Pripevnite krk k telu Ukulele
10. Vyvŕtajte držiak prístupu, aby sa vodiče DPS dostali do tela
11. Zarovnajte a prilepte DPS a hmatník na krk
12. Vyrovnajte okraje hmatníka k krku (odstráňte prebytočný materiál)
13. Nainštalujte pražcové drôty
14. Naneste maskovanie a naneste povrchovú úpravu na Ukulele
15. Zarovnajte a pripevnite mostík
16. Nainštalujte elektroniku a vyskúšajte.
17. Nainštalujte tunery a navlečte nástroj
18. Naprogramujte ovládač Uke
19. Ohromte svet svojou úžasnosťou Ukulele!

Krok 2: Zhromaždite materiály

Náš zoznam materiálov vyzerá takto:

1. Súprava Ukulele - Použil som súpravu Grizzly Concert Ukulele (súprava Grizzly Uke v Amazone), ale zdá sa, že bude ukončená. Zimo vyrába podobný model (Zimo Uke Kit @ Amazon), ktorý vyzerá, že svoju prácu zvládne
2. Hmatník Ukulele, s drážkou (LMII Uke Fingerboards). Zasunú hmatník do vašej stupnice, čo ušetrí problémy
3. Epoxid - na prilepenie hmatníka ku krku. Vybral som epoxid, pretože je kompatibilný s materiálom DPS. Hľadaj niečo s najmenej 60 minútami životnosti. NEPOUŽÍVAJTE 5 -minútové typy, na úpravy potrebujete čas
4. Fretové drôty - dostupné aj z LMII
5. Vlastné PCB - súbory Altium sú tu. Rozhodol som sa pre normálny materiál typu FR4. Flex (polyimidové) dosky by boli zaujímavou (ak drahšou) alternatívou, pretože môžu byť oveľa tenšie
6. 48x LED diódy Neopixel (SK6812). K dispozícii od spoločností Adafruit a Digikey
7. 48x 0,1uF 0402 viečok - väčšie je prijateľné, ale musíte dávať pozor na umiestnenie
8. Pripojovací drôt - najmenej 4 až 6 farieb, aby nedošlo k zámene, používal som predovšetkým drôt 28 meradla. Sledujte pokles DC na napájacích prípojkách LED (VCC aj GROUND … ten prúd sa musí vrátiť k zdroju!)
9. Rotačný snímač-PEC16-4220F-S0024
10. Efektný drevený gombík - pre rotačný snímač (môj som získal z LMII)
11. OLED displej - od 4D systémov OLED displeje
12. Externá batéria USB - stále lacnejšia a navyše môžete nosiť so sebou náhradné diely!
13. Arduino MICRO
14. Plechová mosadz - aby doska držala arduino a lunetu pre displej
15. Rôzny spotrebný materiál vrátane: brúsneho papiera, uretánovej úpravy, nanukových tyčiniek, gumičiek, spájky, tavidla, štetcov, obojstrannej pásky (páči sa mi páska UHC od 3M) a malých mosadzných skrutiek do dreva (na dosku)
16. Voliteľné vylepšenia ukulele - lepšie tunery, lepšie struny, lepšie matice a sedlo, vložka, ak sa chcete pochváliť svojou luthiernejšou schopnosťou)

Krok 3: Získajte potrebné nástroje

Skôr alebo neskôr budete musieť získať alebo k nim získať prístup:

Náš zoznam nástrojov obsahuje:

1. Frézka - uprednostňuje sa CNC, ale možno sa zaobídete aj so smerovačom a veľkým šťastím. Použil som kombinovaný CNC mlyn/router
2. Frézovacie bity - uprednostňujú sa karbidy. Routerové bity boli vybrané pred koncovými frézami, pretože obrábame drevo, nie kov
3. Svorky - veľa z nich. Väčšinou je potrebné držať diely pri lepení
4. Spájkovačka - malá špička na povrchové spájkovanie
5. Mikroskop alebo lupa - môžete skúsiť spájkovať iba očami, ale neodporúčal by som to, minimálne 10 -krát
6. Pinzeta (na umiestnenie dielov na miesto)
7. Nástroje na praženie (pozrite sa na správne nástroje na LMII tu, ale použil som to, čo som mal doma a čo som urobil; kladivá, pilníky a rezačky)
8. Rôzne ručné nástroje, ako sú sekáče na drevo, skrutkovače, kladivo s mäkkým fúkaním alebo surovou kožou (na praženie) atď.
9. Brúsne materiály - rôzne zrnitosti brúsneho papiera

Naše softvérové nástroje zahŕňajú (niektoré sú voliteľné v závislosti od vášho rozpočtu/vynaliezavosti):

1. Softvér Arduino
2. Zdrojový kód Ukulele (https://github.com/conrad26/Ukulele)
3. Balíček rozloženia DPS - použil som Altium, pretože bezplatná verzia Eagle nepodporovala veľkosť dosky, ktorú som chcel. Altium je plnohodnotný rozvrhovací balík a nie je v cenovej kategórii pre fanúšikov. Ako prototyp som zahrnul súbory Gerber na svoje stránky, ale tieto rozhodne vyžadujú aktualizáciu
4. Software pre 3D modelovanie - Použil som SolidWorks, ale jednou bezplatnou alternatívou je FreeCAD (https://www.freecadweb.org/)
5. Softvér CAM - ako FeatureCAM od spoločnosti Autodesk na vytváranie súboru NC mill.

Kombinácia exportu 3D krokového súboru z Altium spolu s 3D modelom hmatníka eliminuje mnoho problémov so zaistením správneho súladu, nie je to však požiadavka. Starostlivé rozloženie dosiahne rovnaký výsledok.

Teraz, keď vieme, čo chceme robiť a čo na to potrebujeme, postavme Ukulele.

Krok 4: Vyfrézujte krk a umiestnite hrubší hmatník

Pred frézovaním si všimnite, že MUSÍ byť zachovaná pôvodná rovinnosť povrchu upevnenia hmatníka, inak budete mať skrútený hmatník, čo vedie k všetkým druhom problémov s vyrovnávaním pražcov.

Nechoďte tam, urobte si čas a opatrne a pevne upnite krk a pred rezaním skontrolujte zarovnanie s frézovacím vrtákom cez celý krk. Čas strávený tu vám ušetrí veľa smútku neskôr.

Jeden z dôvodov, prečo som sa rozhodol pre hrubší hmatník cez vložku v krku, bol zvýšený povrch montáže (lepenia). Ďalším dôvodom je, že zjednodušuje frézovanie krku. Jednoducho zazvučíte celý povrch do požadovanej výšky.

Krok 5: Získajte a zostrojte DPS držiacu diódy LED

Ručne som spájkoval celú zostavu. Balíky LED sa obzvlášť ľahko tavia, preto dávajte pozor, aby ste ich nepoškodili. Navrhujem nosiť statický popruh, pretože reťazec závisí od fungovania každej diódy LED.

Dizajn hmatníka je založený na LED diódach WS2812B. Rozhodol som sa urobiť iba prvú oktávu hmatníka (48 LED diód !!). Každú LED diódu je možné považovať za jeden bit v posuvnom registri. Posuvný register je taktovaný na 800 kHz. Na rýchle uvedenie vecí do prevádzky som použil knižnicu Adafruit (pozri časť o programovaní).

Začal som s návrhom v Eagle, ale veľkosť dosky je obmedzená na 4 x 5 palcov, takže som musel (alebo správnejšie som sa rozhodol) prepnúť na Altium. Altium používam v práci, takže v skutočnosti mi to veci urýchlilo. Projekt Altium, schematické súbory a súbory pcb (a časti knižnice) sú na mojom webe. Doska má lichobežníkový tvar a je asi 10 palcov dlhá. Myslím, že som sa mal pokúsiť obrys trochu viac skomprimovať (ďalšie roztočenie!) Montáž nebola zlá, ale ak si to môžete dovoliť, skutočne skutočne odporúčam slušnú spájkovačku (JBC Soldering Irons) a dobrý mikroskop. Áno, som rozmaznaný a nie, nemám také veci vo svojom domácom laboratóriu. Som lacný.

Dosky som nechal vyrobiť v Sunstone. 129 dolárov za dve dosky. Zaručený týždenný obrat. Na zásielke však nešetrite. Nevšimol som si, že som použil uzemnenie UPS a nakoniec som čakal ďalší týždeň, kým mi prišli dosky. Celkový čas montáže bol asi 2 hodiny (98 dielov).

Krok 6: Vyfrézujte hmatník

Musíme frézovať hmatník, aby sme urobili otvory na požadovaných miestach a vytvorili vrecká pre dosku a LED diódy.

V Solidworks som vytvoril 3D model dokončeného hmatníka a pomocou FeatureCAM som vytvoril rutinu CNC frézovania.

Spodná časť hmatníka (najbližšie k zvukovému otvoru) bude musieť byť tenšia, aby sa zohľadnila skoková zmena výšky medzi krkom a telom. Rozhodne stojí za to testovať montáž niekoľkokrát, aby ste si boli istí, že primerane prilieha.

Pri spätnom pohľade som mal odrezať nepoužité časti hmatníka, aby lepšie sadol na mlyn (môj lacný mlyn mal iba zdvih osi X ). Poradie operácií by malo byť nastavené tak, aby pred prvým nastavením hrúbky mlyna frézovacie vrecká, čo by malo viesť k menšiemu vylomeniu medzi vreckami.

Vykonajte manuálne úpravy podľa potreby, aby ste získali priestor pre zapojenie. Jedna dôležitá vec, ktorú je potrebné poznamenať, je, že v niektorých vreckách som prerazil do štrbiny, kam pôjde pražcový drôt. Vzhľadom na to, že je to dirigent, uistite sa, že neskončí skratovaním ničoho dôležitého. Znižuje tiež pevnosť materiálu, ktorý drží pražce na mieste. Dizajn by mal byť upravený tak, aby sa nikdy nepretínal s drážkou pre pražce.

Krok 7: Otvory pre prístup k mlynu v tele Ukulele

Prístupové otvory v tele som ručne vyfrézoval. Najťažšie je nájsť „najplochšiu“oblasť veľmi zaobleného povrchu. Obrys označte ceruzkou a postupne odfrézujte materiál, kým vám OLED displej nebude priliehať. Získal som opracovanú mosadznú lunetu a pripevnil som ju pomocou lepiacej pásky 3M VHB.

Pretože ani jeden nevyžaduje veľkú presnosť, je oveľa jednoduchšie vytvoriť otvory pre rotačný snímač a prístupový panel.

Krok 8: Vytvorte krycie dosky

Musíte tiež vyrobiť krycie dosky pre rám displeja a prístupový panel. Prístupový panel potrebuje otvor (obdĺžnikový) na konektor USB (mikro). Stačí použiť existujúci konektor na Arduine, pretože pre micro USB nie je veľa možností montáže na panel. (aj keď by som navrhoval od nuly, potom by som sa na jeden z nich pozrel)

Aby doska držala na svojom mieste, vyrobte mosadzné konzoly L a spájajte ich so zadnou stranou prístupovej dosky. To vám umožní určitú voľnosť pri určovaní polohy. Aby bolo umiestnenie správne, najskôr vytvorte montážnu dosku pre perfboard (s montážnymi otvormi) pre Arduino MICRO a pripevnite k nej konzoly L pomocou 2–56 skrutiek do stroja. Potom môžete miesto vyladiť tak, aby sa zarovnal port USB, a presne označiť miesta pre konzoly na štítku. Odstráňte konzoly z perfboardu a spájkujte ich na miesto. Nakoniec namontujte zostavu perfboard.

Na pripevnenie mosadzného prístupového panelu na miesto som použil štyri malé skrutky do mosadze.

V tomto mieste odporúčam skúšobnú montáž pred začatím finálnej montáže. Tento krok je voliteľný, ale odporúčaný. Pred lepením je oveľa jednoduchšie vykonať úpravy.

Krok 9: Pripojte vodiče k doske plošných spojov; Pripojte a vyskúšajte elektroniku

Elektroniku zatiaľ neprikladajte natrvalo. Pripojte vodiče k doske plošných spojov a dbajte na to, aby ste ponechali dostatočnú vôľu na vyvedenie prístupového otvoru. Tieto je nakoniec potrebné trvale pripevniť k doske MICRO Arduino (na fotografiách je Arduino UNO, ktoré som použil na vývoj kódu)

Krok 10: Pripevnite krk k telu ukulele

Pripevnite krk k telu Ukulele podľa pokynov, ktoré sú súčasťou súpravy Ukulele. Zvlášť sledujte zarovnanie povrchu hmatníka k telu uke.

Krok 11: Vyvŕtajte prístupový otvor na zavedenie káblov plošného spoja do tela

Akonáhle je lepidlo suché, vyvŕtajte pod uhlom ~ 1/4 (10 mm) otvor, aby drôty z DPS mohli smerovať do tela Ukulele. Dbajte na to, aby ste nepoškodili rezonančnú dosku.

Možno budete musieť vytvoriť aj malé vrecko, aby ste umožnili hrúbku drôtov pod doskou (alebo voliteľne umiestnite spojenia na vrch a zahrňte reliéf do hmatníka).

Ďalší testovací test by v tejto chvíli nezaškodil.

Krok 12: Zarovnajte a prilepte DPS a Hmatník na krk

Pred lepením navrhujem premýšľať nad upnutím (a vyskúšať ho!). Možno budete chcieť vytvoriť blok tvarovaný na spodnej strane krku, aby vám poskytol plochý upínací povrch. Hmatník je v tomto mieste väčší ako krk, takže s tým musíte počítať.

Dávajte pozor, aby sa epoxid nedostal na žiadny povrch, ktorý chcete neskôr dokončiť. Ešte lepšie pred nanesením lepidla naneste na všetky nelepené povrchy maskovanie, aby ste sa uistili, že ide iba tam, kam ste chceli.

Používajte epoxid s minimálne 60 -minútovou životnosťou … všetko budete potrebovať.

Najprv prilepte DPS na miesto a uistite sa, že prebytočné lepidlo nevytlačí na lepiaci povrch hmatníka. Toto poskytuje spôsob zarovnania hmatníka ku krku. Doska plošných spojov má hladkú spájkovaciu masku, preto som ju zdrsnil trochou brúsneho papiera, aby mal epoxid mierne vylepšenú povrchovú úpravu.

Zarovnajte a prilepte hmatník ku krku. Dávajte pozor, aby ste nenechali žiadne vrecká, ktoré by neskôr mohli rezonovať (bzučať!). Dávajte tiež pozor, aby sa vám na povrchy LED nedostalo lepidlo.

Akonáhle je lepidlo suché, možno budete chcieť zapojiť a otestovať elektroniku ešte raz. Jedna zlá LED dióda spôsobí, že budete nenávidieť život. Na prototype som mal jednu zlú LED (prvú!) A musel som urobiť nejaké kreatívne práce na dreve, aby som sa dostal k chybnej LED a vyčistil ju.

Krok 13: Vyrovnajte hrany hmatníka ku krku a pridajte drôtené drôty

Akonáhle je lepidlo suché, môžete začať s dokončovaním okrajov. Prebytočný materiál hmatníka som opatrne odrezal (pomocou mlyna) a posledný milimeter som dokončil ručným brúsením.

Pridanie pražcových drôtov je možné vykonať jednoducho kladivom (s plastovou tvárou, aby sa zabránilo poškriabaniu). Len nebuďte príliš silní. Ak ste zodpovedali pražcovému drôtu so štrbinami, mali by ísť dovnútra bez väčších ťažkostí.

To, na čo si musíte dávať pozor, je prelomenie tenkého povrchu vrecka LED. Na prototype som dovolil, aby sa niektoré vrecká s diódami LED (blízko 12. pražca, kde je miesta málo) rozšírili do otvoru pre pražce. To je zlý nápad, pretože to vytvára slabé miesto, ktoré môže (a mohlo) prasknúť po vložení pražcového drôtu.

Krok 14: Na ukulele naneste maskovanie a naneste povrchovú úpravu

Maskujte hmatník (nedokončí sa) a oblasť lepenia mosta a začnite s povrchovou úpravou.

Pri maskovaní oblasti mosta si prečítajte pokyny so svojou súpravou a potom pre istotu dvakrát skontrolujte dĺžku stupnice. Súprava, ktorú som použil pre prototyp, používala nesprávnu dĺžku stupnice, a preto poskytovala nesprávne rozmery na umiestnenie mosta (ale mala poznámku, aby ste si pozreli najnovšie pokyny na webovej stránke!). Moje črevo mi povedalo, že je to zlé, ale slepo som prijal autoritu.

Vždy je lepšie porozumieť PREČO niečo robíte, ako slepo dodržiavať pokyny.

Na záver je k dispozícii veľa návodov od Luthiers, ktorí vedia, čo robia na webe, takže pred skokom do procesu dokončovania ich odporúčam konzultovať.

To som, samozrejme, neurobil, a tak som nakoniec použil nesprávny tmel, čo malo za následok veľmi zrnitý povrch. Nerob to.

Urob si domácu úlohu.

Krok 15: Zarovnajte a pripevnite most

Tento krok je celkom jednoduchý, ale opäť si naplánujte svoj spôsob upínania a vyskúšajte si ho pred lepením vopred. Na pripevnenie mostíka som použil štandardné lepidlo na drevo.

Krok 16: Nainštalujte elektroniku a vyskúšajte si ju

Teraz je načase, aby bola vaša kabeláž pekná. Navyše nechcete, aby sa pohyboval okolo tela a vydával bzučivé zvuky alebo ešte horšie, ale lámal sa na pódiu.

Kód Arduino je možné aktualizovať prostredníctvom portu USB, takže ho naozaj nemusíte rozoberať, pokiaľ nechcete drotovať.

Krok 17: Nainštalujte tunery a navlečte nástroj

Tiež budete pravdepodobne musieť trochu vyrovnať pražce a pohrať sa s nastavením, ale prečo si robiť starosti teraz, keď ste tak blízko konca?

Vylepšil som tunery a použil som pekné struny Aquila, ktoré zvuku vôbec nepomohli. Majte to preto na pamäti, keď strieľate peniaze do projektového ukulele …

Krok 18: Programovanie Uke

Konečný kód Arduino je na Github. V kóde je niekoľko riadkov na podporu budúcich vylepšení (napríklad funkcia metronómu a „posúvače“displeja (prvok používateľského rozhrania, ktorý vyzerá ako posúvač))

Tento kód používa knižnicu Rotary Encoder Library (Rotary Encoder Arduino Library) na spracovanie vstupov používateľov z Rotary Encoder.

Využíva tiež knižnicu Adafruit Neopixel a príklad kódu, ktorý sa tu nachádza. Divadelný a dúhový režim sú odvodené z príkladov dodávaných s knižnicou. (pozri strandtest.ino).

Ovládač displeja poskytujú systémy 4D a nájdete ho na Githube tu.

Pre projekt Ukulele sú implementované dve jedinečné funkcie. Prvý implementuje knižnicu akordov a druhý zobrazuje posúvajúcu sa textovú správu pomocou vlastnej sady znakov.

Priložený diagram ukazuje umiestnenie LED hmatníka a spôsob ich zapojenia. LED 0 sa nachádza v pravom hornom rohu.

Krok 19: Ako zobraziť akord

Funkcia displayChord zobrazuje polohy prstov (zatiaľ iba prvá pozícia) pre každý akord. Akordy vybrané používateľom (koreňová poznámka a kvalita) sú uložené ako dvojica indexov. Tieto sa zase používajú na vyhľadanie prstokladov pre každý akord.

Na uloženie akordov som použil zápis „GCEA“(napr. „A“je „2100“). Akordy sú vopred vypočítané pre každú koreňovú notu a uložené v premennej zodpovedajúcej kvalite akordu. (takže A dur je uložený v prvom umiestnení poľa „majorChords“, ktoré zodpovedá „2100“).

char* majorChords = {"2100 / n", "3211 / n", "4322 / n", "0003 / n", "1114 / n", "2220 / n", "3331 / n", " 4442 / n "," 2010 / n "," 3121 / n "," 0232 / n "," 5343 / n "};

Všimnite si toho, pretože keďže ide o textový reťazec, každá číslica môže tiež predstavovať hexadecimálnu hodnotu, ktorá by zodpovedala pozíciám pražcov väčším ako 9. To znamená, že A a B budú predstavovať diódy LED 10 a 11. V prípade akordov prvej polohy to nebol problém).

LED reťazec je zapojený pozdĺžne v radoch 12 (oktáva) pozdĺž každého reťazca (začínajúc reťazcom A), následný beh 12 začína v prvom pražci nasledujúceho reťazca (pozri diagram v kroku 18). To je dôležité pre algoritmus na určenie, ktoré svetlá sa majú zapnúť pre daný akord. To znamená, že pixely 0 až 11 sú LED diódy A, 12 až 23 sú LED diódy E atď. Pri analýze A = "2100" (uloženého ako reťazec, v kóde je tiež nulový terminátor "\ n") interpretujeme to takto: na reťazci A nesvietia žiadne pixely, ani na reťazci E, pixel 0 (pražce 1) na reťazci C svietia a pixel 1 (pražci 2) na reťazci G. Všimnite si toho, že „0“je vypnutá, nie prvá LED dióda. Na základe zapojenia chceme rozsvietiť LED 24 a 37. Kód na zobrazenie akordu je uvedený nižšie.

for (int i = 0; i <4; i ++) {if (int (akord - '0')) {// algoritmus na analýzu reťazca akordov int ledNumber = int (akord - '0') + (3 - i) * 12 - 1; // pozri vyššie uvedenú diskusiu, (3-i) je obrátiť indexový pás.setPixelColor (ledNumber, 0, 125, 125); // setPixelColor (ledNumber, červená hodnota, zelená hodnota, modrá hodnota)}}

Príkaz if kontroluje, či je dióda LED vypnutá. Ak nie je, vezme sa hodnota ascii znaku, akord a odpočíta sa hodnota ascii pre '0', aby sa rozsvietilo číslo ledNumber.

strip je inštanciou triedy Adafruit_NeoPixel. Funkcia setPixelColor nastavuje farbu pre vypočítaný pixel (v tomto prípade fixovaný na (0, 125, 125).

Krok 20: Ako zobraziť posúvajúcu sa správu

Máme teda pole diód LED 12 x 4 … prečo by ste teda nemali zobrazovať niečo iné ako celkom náhodné svetelné vzory!

Prvým problémom je, že výška displeja (4) je dosť obmedzená kvôli počtu reťazcov na Uke. Horizontálne posúvanie by bolo väčšinou nečitateľné, ale vo vertikálnych orientáciách môžeme podporovať vertikálne bežiace 4 x 5 znakov.

Usporiadanie znakov do piatich „zvislých“riadkov znamená, že je možné zobraziť súčasne dva znaky, pričom medzi každým znakom je jeden riadok.

Problém bol v tom, že neexistovala štandardná sada znakov 4 x 5. Vytvoril som si vlastný pomocou priloženej tabuľky. Každý riadok som priradil jednej hexadecimálnej hodnote (4 bity predstavujúce, ktorý pixel je zapnutý alebo vypnutý). Kombinácia piatich hexadecimálnych hodnôt tvorí znak (napr. „0“je 0x69996).

Hodnoty pre každý znak sú uložené v poli v poradí ASCII. Znaková sada robí s určitými písmenami určité kompromisy, ale väčšina je dostatočne jasná. (Čmáranie v spodnej časti tabuľky sú nápady, s ktorými som sa hral, pretože ako alternatívu máme k dispozícii farbu, môžeme postave dodať „hĺbku“a prípadne získať dodatočné rozlíšenie.

Zobrazený reťazec je obsiahnutý v premennej reťazca, správe.

Vyrovnávacia pamäť je vytvorená tak, aby reprezentovala zobrazenie znakov. Myslím, že som mohol jednoducho vytvoriť veľkú vyrovnávaciu pamäť s celou sekvenciou preložených správ, najmä preto, že väčšina správ bude mať menej ako 20 znakov. Rozhodol som sa však namiesto toho vytvoriť pevný trojznakový (18 bajtov) buffer. Aktívne sa zobrazujú iba dve postavy a tretia je pohľad dopredu, kde je načítaný ďalší znak. Reťazec LED (predstavte si to ako veľký posuvný register) je nabitý 48 bitmi pre reťazec. Premrhal som nejaký pamäťový priestor, aby som to mohol jednoduchšie konceptualizovať. Každá okusovačka dostane svoje vlastné pamäťové miesto, čím sa zdvojnásobí požiadavka na pamäť, ale vzhľadom na veľkosť vyrovnávacej pamäte to nie je veľa.

Vyrovnávacia pamäť sa načíta ďalším znakom, keď sa výstupný index (ukazovateľ) dostane na hranicu znakov (outputPointer na 5, 11 alebo 17).

Na načítanie vyrovnávacej pamäte uchopíme prvý znak v „správe“ako hodnotu ASCII a odčítame 48, aby sme získali index v poli asciiFont. Hodnota v tomto indexe je uložená v codedChar.

Prvá posunutá časť správy zodpovedá LED diódam 47, 35, 23 a 11 (spodná časť displeja). Takže pre číslo nula 0x0F999F je F (vľavo) posunuté o prvé, 9 sekundy a tak ďalej.

Nasledujúca postava sa načíta tak, že každú nibble zamaskuje a posunie doprava. V prípade vyššie uvedeného príkladu algoritmus dáva (0x0F999F & 0xF00000) >> 20, potom (0x0F999F & 0x0F0000) >> 16 atď.

int index; if (outputPointer == 17 || outputPointer == 5 || outputPointer == 11) {char displayChar = message.charAt (messagePointer); // uchopenie prvého znaku správy long codedChar = asciiFont [displayChar - 48]; ak (displayChar == 32) codedChar = 0x000000; messageBuffer [bytePointer+5] = byte ((codedChar & 0xF00000) >> 20); // zamaskujte všetky okrem posledného okusovania a presuňte ho o 20 (a tak ďalej) messageBuffer [bytePointer+4] = byte ((codedChar & 0x0F0000) >> 16); // toto by malo dať jednu nibble na umiestnenie pamäte messageBuffer [bytePointer+3] = byte ((codedChar & 0x00F000) >> 12); // všetkých šesť predstavuje na znaku messageBuffer [bytePointer+2] = byte ((codedChar & 0x000F00) >> 8); messageBuffer [bytePointer+1] = byte ((codedChar & 0x0000F0) >> 4); messageBuffer [bytePointer] = byte ((codedChar & 0x00000F)); if (bytePointer == 0) {// zvládne slučku na bytePointer bytePointer = 12; } else {bytePointer -= 6; // plníme zdola nahor; POZNÁMKA: treba sa pozrieť na zvrátenie, aby ste zistili, či to uľahčuje} if (messagePointer == message.length ()-1) {// zvládnuť slučku okolo správy messagePointer = 0; } else {messagePointer += 1; // prejsť na ďalší znak}}

Akonáhle je vyrovnávacia pamäť načítaná, je otázkou sledovania, kde je výstupný ukazovateľ, a načítania reťazca LED so správnymi 48 bitmi (súčasné 4 a predchádzajúce 44). Ako už bolo spomenuté, pásik je príkladom triedy NeoPixel a setPixelColor nastavuje farbu (RGB) každého pixelu. Funkcia show () posúva zobrazené hodnoty na reťazec LED.

// slučka na nepretržité posúvanie vyrovnávacej pamäte

// chcete zapísať celý pás pri každom prechode slučkou, zmení sa iba počiatočné umiestnenie pre (int riadok = 12; riadok> 0; riadok--) {index = outputPointer + (12 riadkov); ak (index> 17) index = outputPointer+(12-riadkový) -18; // slučka, ak je väčšia ako 17 pre (int stĺpec = 4; stĺpec> 0; stĺpec-) {strip.setPixelColor (uint16_t (12*(stĺpec-1)+(riadok-1)), uint8_t (RedLED*(bitRead (messageBuffer [index], stĺpec-1))), uint8_t (GreenLED*(bitRead (messageBuffer [index], stĺpec-1))), uint8_t (BlueLED*(bitRead (messageBuffer [index], stĺpec-1)))); // na každom mieste rozsvieti LED ak je bit jedna}} // outputPointer ukazuje na aktuálny najnižší bajt v zobrazovacom reťazci if (outputPointer == 0) outputPointer = 17; else outputPointer -= 1; strip.show (); }

Krok 21: Amazing the World with Your Ukulele Awsomeness

Konečný prototyp Ukulele trval asi 6 mesiacov, kým sa rozbehol a zastavil.

Veľa nových technológií, ktoré sa môžete naučiť, a možno aj trocha práce s drevom a hudobnej teórie!

Čo robiť pre ďalšiu verziu?

1. Zbavte sa displeja a rotačného enkodéra. Vymeňte ich za modul Bluetooth pripojený k arduinu. Ovládajte ho na diaľku pomocou telefónu alebo tabletu. S Bluetooth je všetko lepšie.
2. Vzdialene aktualizujte vzory akordov v reálnom čase. Niečo najlepšie zostalo pre aplikáciu.
3. LED kryty. Aktuálna verzia nerobí nič, čo by bránilo tomu, aby sa do dier pre diódy LED dostali odpadky. Priateľ vyrobil veľa malých šošoviek, ale nikdy som neprišiel na to, ako ich prinútiť, aby správne držali na svojom mieste.
4. Alternatívne materiály na hmatníku, možno niečo jasné, pokiaľ budú pražce držať.
5. Viac svetiel! Odstráňte obmedzenie textu pridaním ďalších „riadkov“. Toto je skutočne obmedzenie spôsobené veľkosťou hmatníka a telies LED.

Opäť si pozrite sprievodný pokyn, ktorý popisuje znakovú sadu, ktorú som musel vytvoriť, aby bolo možné posúvať text.

Ďakujem veľmi pekne, že ste sa dostali až sem! Mahalo!