Bucky Touch: Rozsvieti sa dekodeedrónový nástroj: 12 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Jon Bumstead Nasledovať viac od autora:

O: Projekty v oblasti svetla, hudby a elektroniky. Všetky nájdete na mojom webe: www.jbumstead.com Viac o jbumstead »

Asi pred dvoma rokmi som postavil veľkú 120 -tvárovú LED geodetickú kupolu, ktorá prehráva hudbu s MIDI výstupom. Bola to však náročná konštrukcia a senzory neboli úplne spoľahlivé. Rozhodol som sa postaviť Bucky Touch, menšiu verziu mojej geodetickej kupoly, ktorá sa ľahšie stavia a ktorá modernizovala kapacitné dotykové senzory. Bucky Touch je navrhnutý tak, aby mal MIDI aj audio výstup, takže na prehrávanie Bucky Touch môžete použiť buď MIDI zariadenie (napr. Počítač alebo MIDI klávesnicu) ALEBO môžete Bucky Touch priamo pripojiť k zosilňovaču a reproduktoru.

Môj prvý prototyp v tomto projekte bol podobný, ale nemá tváre citlivé na dotyk a namiesto toho poskytuje vypínacie piny, ktoré poskytujú prístup k digitálnym vstupno-výstupným pinom, pinom TX (prenos), pinom RX (príjem) a resetovacím kolíkom a uzemňovací kolík. Túto verziu som nazval Bucky Glow. Piny vám umožňujú pripojiť Bucky Glow k senzorom (napr. Kapacitný dotykový, infračervený, ultrazvukový), motorom, MIDI konektorom a akejkoľvek ďalšej elektronike, na ktorú si spomeniete.

Tento návod prechádza montážou Bucky Touch, ktorá je v porovnaní s Bucky Glow viac ako hudobný nástroj.

Krok 1: Zoznam dodávok

Materiály:

1. Dva listy MDF s rozmermi 16 palcov x 12 palcov 0,118 palcov

2. Jeden list priesvitného bieleho plexiskla s hrúbkou 12 palcov x 12 palcov 0,118 palcov

3. Pás LED WS2801 alebo WS2811 (11 diód LED):

4. Arduino Nano:

5. Tabuľa prototypu

6. PET plast potiahnutý ITO (oxid cínu a india) - 100 mm x 200 mm

7. 11X odpory 2MOhm

8. 11X odpory 1kOhm

9. 10k odpor pre zvukový výstup

10. 2X 0,1uF kondenzátory pre zvukový výstup

11. Konektor MIDI:

12. Prepínač:

13. Tlačidlo:

14. Stereo audio konektor:

15. Kolíky záhlavia

16. 2X matice M3

17. 2X skrutky M3x12

18. Drôt obalený drôtom

19. Škótska páska

20. Spájka

21. Elektrická páska

22. MIDI na USB kábel, ak chcete hrať MIDI s počítačom

Náradie:

1. Laserová rezačka

2. 3D tlačiareň

3. Rezačky drôtov

4. Spájkovačka

5. Nožnice

6. Imbusový kľúč

7. Horúca lepiaca pištoľ

8. Nástroj na ovinutie drôtu

Krok 2: Prehľad systému

V srdci Bucky Touch je Arduino Nano. Dátový pin a hodinový pin adresovateľného LED pásika WS2081 je pripojený k pinom A0 a A1. Každá strana dodecahedronu má kapacitný dotykový senzor spojený s odporom 2,2ohm na vysielací signál prichádzajúci z pinu A2. Prijímacie kolíky sú A3, D2-D8 a D10-D12. Tu je odkaz na kapacitné dotykové senzory:

Bucky Touch má MIDI výstup aj mono audio signál. Oba tieto signály sú popísané v kroku 6. TX pin sa používa pre MIDI a signál PWM z pinu 9 sa používa pre zvuk. Na prepínanie medzi MIDI a mono výstupom je na kolíku A3 pripojený prepínač.

Arduino je naprogramované tak, aby čítalo všetky kapacitné dotykové senzory a určilo, ktoré päťuholníkové tlačidlo používateľ stlačí. Potom vydáva signály na aktualizáciu LED a produkuje zvuk, buď MIDI alebo mono, v závislosti od smeru prepnutia prepínača.

Krok 3: Návrh a rezanie podvozku

"loading =" lenivý"

Bucky Glow má MIDI aj mono audio výstup. Ak chcete preskúmať MIDI a Arduino, pozrite sa na tento odkaz. Mám rád MIDI, pretože je ľahké ho nastaviť pomocou Arduina a poskytuje zvuk z nespočetných čisto znejúcich nástrojov jediným kliknutím. Temnejšou stránkou veci je, že vyžaduje MIDI hracie zariadenie na dekódovanie signálov a ich konverziu na zvukový signál. Rozvoj vlastných analógových signálov vám tiež poskytne väčšiu kontrolu a lepšie porozumenie signálu, ktorý sa skutočne vytvára a prehráva do reproduktorov.

Vytváranie analógových zvukových signálov je náročná práca, ktorá si vyžaduje znalosti oscilačných obvodov a zložitejší návrh obvodov. Začal som navrhovať oscilátory pre tento projekt a dosiahol som určitý pokrok, keď som našiel úžasný článok od Jona Thompsona o vytváraní komplexných zvukových signálov pomocou jediného kolíka PWM na Arduine. Myslím, že to bola dokonalá stredná cesta medzi signálmi MIDI a komplikovanejším návrhom analógových obvodov. Signály sú stále vytvárané digitálne, ale v porovnaní s budovaním vlastných oscilačných obvodov som ušetril veľa času. Stále to chcem niekedy skúsiť, takže budem vďačný za akékoľvek návrhy na dobré zdroje.

Jon vysvetľuje, ako môžete jediným pinom vygenerovať 8-bitový digitálny výstup 2 MHz, ktorý je možné po vyhladení pomocou dolnopriepustného filtra previesť na analógový zvukový signál. Jeho článok tiež vysvetľuje niektoré základy Fourierovej analýzy, ktorá je potrebná na pochopenie zložitejších tvarov vĺn. Namiesto čistého tónu môžete tento prístup použiť na generovanie zaujímavejších zvukových signálov. Mne to zatiaľ funguje dostatočne dobre, ale myslím si, že s touto technikou je ešte väčší potenciál! Vo videu vyššie nájdete predbežný test prepínania medzi zvukovým a MIDI výstupom.

Pred prechodom na spájkovacie súčasti na prototypovej doske vyskúšajte MIDI a zvukový výstup na doske.

Krok 7: Spájkovanie dosky a montáž Arduina

Zbierajte odpory, kondenzátory, kolíky záhlavia a dosku prototypu. Prototypovú dosku rozložte na 50 mm x 34 mm. Pridajte rezistory 10MOhm do ľavého horného krytu a potom za kolíky záhlavia. Tieto kolíkové kolíky sa pripoja k kapacitným dotykovým senzorom. Pokračujte v pridávaní komponentov podľa schémy Bucky Touch. Mali by ste mať kolíky na kapacitný signál odosielania dotykom, jedenásť kapacitných signálov na príjem dotyku, signál MIDI, zvukový signál (z Arduina a do mono stereo konektora), 5 V a GND.

Navrhol som vlastný držiak na držanie dosky Arduino a prototypu v spodnej časti Bucky Touch. Túto časť 3D vytlačte pomocou dodaného súboru STL. Teraz zasuňte dosku Arduino Nano a prototypovú dosku. Upozorňujeme, že Arduino Nano bude musieť mať kolíky smerujúce nahor. Zasuňte dve matice M3 do držiaka. Tieto budú použité na pripojenie držiaka k základni Bucky Touch.

Na prepojenie Arduina s prototypovou doskou použite drôtik na obalenie drôtu, ako je znázornené na schéme. Pripojte tiež kapacitné dotykové vodiče k kolíkom záhlavia na prototypovej doske.

Krok 8: Zostavenie základne

Pretlačte konektor Midi, zvukový konektor a prepínač cez plochu základne s príslušnými otvormi. Zdviháky môžete buď zaskrutkovať, alebo prilepiť vzadu. Pre prepínač resetovania budete musieť vybojovať malý štvorec, aby bol v jednej rovine s prednou časťou tváre. Spájajte drôt ovíjajúci drôt na prepínače, aby ich bolo možné pripojiť k prototypovej doske a Arduinu.

Teraz je čas pripojiť steny základne k spodnej časti základne. Zasuňte jednu stenu po druhej do spojov spodnej časti základne a konektora základne (časť G). Stenu musíte zasunúť do strany s väčšími zárezmi a potom stenu stlačiť nadol. Stena by mala zapadnúť na svoje miesto. Po spojení stien s otvormi pre Arduino zasuňte zostavu dosky Arduino/prototypu na miesto a spojte ju pomocou skrutiek M3x12. Možno budete musieť krútiť maticami M3, kým nie sú v správnej polohe.

Po pripojení všetkých strán základne spájkujte vodiče zdviháka k príslušným kolíkom. V tomto mieste je dobré otestovať zvukové a MIDI signály pomocou kódu, ktorý som tu poskytol. Ak to nefunguje, skontrolujte svoje pripojenia a potom prejdite na ďalší krok.

Krok 9: Výroba vodivého plexiskla

Skúsil som niekoľko spôsobov, ako z plexiskla urobiť kľúč pre nástroj. V mojom projekte geodetickej kupoly som použil IR senzory na detekciu, keď sa ruka používateľa nachádzala blízko povrchu. Neboli však spoľahlivé kvôli IR žiareniu prostredia, presluchu medzi IR senzormi a nepresným meraniam. Pre Bucky Touch som premýšľal o troch potenciálnych riešeniach: frekvenčne kódovaných IR snímačoch, tlačidlách a kapacitnom dotyku. Tlačidlá a frekvenčne kódované infračervené senzory nefungovali kvôli problémom, o ktorých hovorím na svojej stránke Hackaday.

Výzvou pre kapacitný dotykový senzor je, že väčšina vodivého materiálu je nepriehľadná, čo by pre Bucky Touch nefungovalo, pretože svetlo musí prejsť plexisklom. Potom som objavil riešenie: plast potiahnutý ITO! Hárok 200 mm x 100 mm si môžete kúpiť od spoločnosti Adafruit za 10 dolárov.

Najprv som nastrihal plast potiahnutý ITO na pásy a prilepil ich na plexisklo v tvare „X“. Uistite sa, že vodivé strany plastu smerujú k sebe. Skontrolujte to meraním odporu pomocou multimetra. Spočiatku som pre kapacitný dotyk ohnul plast a spojil meď s spájkovacími vodičmi. VEĽKÁ CHYBA: neohýbajte plast potiahnutý ITO! Ohnutím plastu sa spojenie preruší. Namiesto toho som na plastovú pásku prilepil asi palec drôtu omotaného drôtom a fungovalo to skvele. Pamätáte si ten drôt na ovinutie drôtom z kroku 4, ktorý bol vedený cez päťuholníkovú plochu LED? Teraz je načase ich použiť pre kapacitné dotykové senzory. Vystavte drôt a prilepte ho k vodivému plastu prilepenému k plexisklu. Zopakujte to pre všetkých 11 tvárí z plexiskla.

Teraz je načase vykonať niekoľko testov, aby ste sa presvedčili, že vaše tváre z plexiskla fungujú ako kapacitné dotykové senzory.

Krok 10: Montáž plexiskla

Pridajte spoje (časť E a F) do spodnej časti Bucky Touch, ktoré spájajú spodok so všetkou elektronikou s LED diódami navrchu. Potom čiastočne zatlačte spoje šteňa (časť H) do stien Bucky Touch, aby bolo v plexiskle dostatok miesta na zasunutie. Plexisklo sa zmestí iba vtedy, ak úplne nepresuniete kĺby mláďat, takže buďte opatrní. Akonáhle umiestnite všetkých 11 plexisklových plôch, úplne zatlačte spoje pupiek dovnútra, aby sa plexisklové plochy zaistili. Malo by to priliehať.

Druhý koniec kapacitných dotykových vodičov zabaľte a spájkujte s príslušnými kolíkmi na prototypovej doske a znova vyskúšajte svoje kapacitné dotykové senzory. Nakoniec spojte hornú a spodnú časť dohromady pomocou spojov (časť E a F). Dbajte na to, aby ste neťahali za žiadne drôty. Blahoželáme, Bucky Touch je úplne zostavený!

Krok 11: Staršie prototypy

Druhá cena za zvukovú súťaž 2018