Ako si vyrobiť bezdrôtovú klavírnu rukavicu: 9 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Účel a funkcie:

Našim projektom nositeľnej technológie je vytvoriť bezdrôtovú rukavicu na klavír so synchronizovanými svetlami pomocou základnej elektroniky, mikroovládača, akým je napríklad HexWear, a prenosného počítača so softvérom Arduino a Max 8. Náš projekt slúži na prehrávanie poznámok z klavíra prostredníctvom reproduktora Bluetooth pohybom prstov bez pripojenia k akémukoľvek stacionárnemu systému alebo skutočnému nástroju, ako aj na posúvanie výberom nástrojov, aby všetky ich noty alebo zvuky mohli byť tiež hrané prostredníctvom bezdrôtovej rukavice na povel.

Tento projekt funguje tak, že pri použití vzduchových rukavíc na klavír obsahuje každý zo štyroch spojených prstov flexibilný snímač, ktorý určuje, či sa prst ohýba. Keď je prst ohnutý, LED na príslušnom prste sa rozsvieti a informuje používateľa, že tento prst bol dostatočne ohnutý, a pri použití softvéru Max 8 sa z počítača prehrá zodpovedajúca nota. Každý prst teda zodpovedá jedinečnej nóte a používateľ bude môcť prostredníctvom tejto rukavice na ruke bezdrôtovo prehrávať hudbu z externého zdroja. Použitím softvéru Max 8 to neobmedzuje rukavicu iba na prehrávanie klavírnej hudby, z každého zodpovedajúceho prsta je možné prehrávať ďalšie jedinečné zvuky, ktoré umožňujú ľubovoľnému používateľovi manipulovať s akýmkoľvek typom zvukov, ktoré sa mu páči.

Zoznam požadovaných materiálov:

• Senzory krátkeho ohybu Adafruit (4),
• Moduly podsvietenia LED Adafruit biele LED (4),
• Odpory 100 kΩ (4)
• Odpor 1 kΩ (1)
• Sada mikrokontroléra HexWear,
• Micro USB na USB kábel
• Externá batéria pripojená k výstupu micro USB
• AAA batérie
• Rukavice s pružnou tkaninou
• Notebook s nainštalovaným softvérom Arduino IDE a Max 8
• Spájkovačka a spájkovačka
• Škótska páska, elektrická páska a sťahovacie kravaty
• Zadarmo drôt, strihač drôtov a odstraňovač drôtov
• Reproduktor Bluetooth alebo reproduktor a kábel AUX
• Tepelne zmrštiteľné a teplom zmrštiteľné bužírky
• Drviče na drôt
• Tenká doska s plošnými spojmi,

Krok 1: Vybudujte obvod

Hlavný obvod je ten, ktorý zahŕňa paralelne niekoľko deličov napätia. Obsahuje tiež ohybné snímače, čo sú odpory, ktorých odpory sa menia v závislosti od stupňa ohybu v jednom smere. Keď je ohybový snímač ohnutý, jeho odpor sa zvýši z približne 25 kΩ až na 100 kΩ a napätie na ňom odčítané sa tiež zvýši.

Pretože však náš dizajn používa štyri flexibilné senzory, štyri LED diódy a bluetooth prepojenie, musíme kvôli obmedzenému počtu portov dostupných na HEXWear použiť aj expandér portov. Pripojíme štyri flexibilné senzory prostredníctvom analógových vstupov na HEXWear, Bluetooth mate k pinom TX a RX a pripojíme expandér portu MCP23017 k pinom SDA a SCL, ktoré potom napájajú LED diódy.

Bližšie informácie nájdete v priloženej schéme zapojenia. (Všimnite si, že Vcc v diagramoch zodpovedá kolíkom Vcc na HEXWear. Tieto môžu byť zapojené paralelne, ak nie je k dispozícii dostatok pinov, alebo je alternatívou aj externý zdroj energie podobného napätia)

Krok 2: Inštalácia ďalších knižníc:

Pretože sme použili HEXWear, na správne používanie softvéru Arduino je potrebné nainštalovať ďalšie knižnice. Na tento účel použite nasledujúce pokyny:

1) (Len Windows, používatelia systému Mac môžu tento krok preskočiť) Nainštalujte ovládač na adrese https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… Prevezmite a nainštalujte ovládač (súbor.exe uvedený v kroku 2 na adrese v hornej časti prepojenej stránky RedGerbera).

2) Nainštalujte požadovanú knižnicu pre Hexware. Otvorte Arduino IDE. V časti „Súbor“vyberte „Predvoľby“. Do priestoru určeného pre adresy URL doplnkového správcu dosiek prilepte https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/… kliknite na tlačidlo „OK“. Prejdite na Nástroje -> Doska: -> Správca rady. V ponuke v ľavom hornom rohu vyberte možnosť Prispené. Vyhľadajte a potom kliknite na dosky Gerbera a kliknite na položku Inštalovať. Ukončite a znova otvorte Arduino IDE.

Aby ste sa uistili, že je knižnica nainštalovaná správne, prejdite na Nástroje -> Doska a posuňte sa do spodnej časti ponuky. Mali by ste vidieť sekciu s názvom „Dosky Gerbera“, pod ktorou by sa mal objaviť aspoň HexWear (ak nie viac dosiek ako mini-HexWear).

Krok 3: Vytvorenie náčrtu Arduino

Skica Arduino číta hodnoty napätia na sériových odporoch v obvode a rozhoduje, či bola stanovená prahová hodnota splnená alebo nie. Ak je prahová hodnota prekročená, HexWear rozsvieti príslušnú diódu LED a odošle signál kódu ASCII do prenosného počítača, ktorý je možné v neskoršom kroku načítať a mapovať do poznámky maximálne 8. Použitím zodpovedajúcich konfigurácií zapojenia v schémach zapojenia boli správne definované všetky potrebné kolíky na HexWear.

Všimli sme si, že prahová hodnota uvedená v náčrte nebola vždy konzistentná v rôznych HEXWears. Jedno odporúčanie, ktoré máme, je použiť sériový plotter na určenie analógovej hodnoty načítanej zo senzora flexa a naznačiť, ako sa táto hodnota zmení od okamihu, keď je neohnutá v porovnaní s ohnutím. Potom ste schopní to použiť na definovanie vlastnej prahovej hodnoty, ktorá správne reaguje na správanie ohybového senzora vo vašom obvode.

Krok 4: Vytvorte patchér Max 8

Patcher Max 8 mapuje vstupy z klávesnice alebo signály prijaté cez kanál Bluetooth prenosného počítača na výstupy inštrumentálnych poznámok. Záplata Max 8, ktorú sme použili v našom projekte, je priložená a je k dispozícii na stiahnutie.

Keď používate Max, pripojte svojho bluetooth partnera k Maxovi nasledovne:

• Uistite sa, že je skica uzamknutá (zámok vľavo dole by mal byť zatvorený)
• Potvrďte, že „X“nad objektom metra je vypnuté (sivá, nie biela)
• Kliknite na tlačidlo tlače a choďte do sériového objektu a pozrite sa na dostupné porty na konzole Max
• Určte správny port podľa označeného modulu bluetooth a ak je k dispozícii viac, vyskúšajte každý, kým nemôžete potvrdiť, ktorý z nich funguje.
• Počas tohto procesu by mal váš modul bluetooth blikať načerveno a keď správne funguje, zmení sa na jasnú chamtivosť.
• Skúšajte to ďalej, kým sa na bluetooth nezobrazia zelené svetlá
• Akonáhle sa pripojíte, zamknite svoju skicu a stlačte „X“nad objektom metra, aby ste mohli začať počúvať komunikáciu bluetooth.

Krok 5: Spájkovanie expandéra portov, diód LED a rozhrania Bluetooth Mate

Vzhľadom na obrovské množstvo drôtov a ďalších elektrických súčiastok, ktoré sa v našom projekte hodia na rukavice, sú nasledujúce kroky spájkovania pre používateľa otvorenejšie.

Aby sme robustne spojili expandér portov MCP23017, spájkovali sme jeho spojenia na tenkú dosku s obvodmi, ktorú sme mohli umiestniť na našu rukavicu. Spájkovali sme drôty na naše LED diódy a potom spájkovali príslušné konce so zemou alebo doskou s plošnými spojmi, ktorá ju spájala so správnymi označenými kolíkmi expandéra portov. Potom sme pomocou tej istej dosky napájania pripojili napájanie k nášmu bluetooth mate súbežne s výkonom, ktorý sme dodávali do deviateho kolíka expandéra portov.

Na ktoromkoľvek mieste, kde bol odhalený drôt, sme použili zmršťovanie a elektrickú pásku. Priložili sme fotografie, aby ste mali lepší prehľad o tom, ako sme to urobili sami. Upozorňujeme však, že môžete použiť ľubovoľnú techniku, ktorá je pre vás najefektívnejšia.

Krok 6: Spájkovanie flexibilných senzorov

Podobne ako v predchádzajúcom kroku, tento krok nie je taký obmedzený a spájkovanie je možné vykonať, ale človek to považuje za najúčinnejšie.

Aby bola pre náš projekt zaistená najväčšia voľnosť pohybu, spájkovali sme drôty na oba konce nášho ohybného senzora a potom sme zmršťovaním zakryli všetky časti odhaleného drôtu podobne, ako sme to urobili s diódami LED.

Krok 7: Pripojenie k HEXWear vrátane použitia externého zdroja

Na pripojenie tohto množstva vodičov priamo k HEXWear sme použili krimpovacie konektory a potom ich naskrutkovali priamo na rôzne porty nášho HEXWear. Týmto spôsobom sme zaistili priame spojenie s každým z našich portov a dokázali sme ho ľahko odstrániť, ak by sme chceli vytvárať nové projekty pre naše HEXWear.

Pripojili sme tiež malý externý zdroj energie, ktorý by mohol obsahovať tri batérie AAA, aby poskytoval dostatočný výkon pre naše zariadenie HEXWear. Tento externý zdroj napájania sme pripli na náramok, aby sme zaistili, že bude vždy pripojený a výrazne nebráni pohybu.

Krok 8: Pripojenie všetkého na rukavicu

Nakoniec budete chcieť všetko správne pripevniť k rukavici, aby bol váš výrobok skutočne nositeľný. Budete chcieť pripojiť každý snímač ohybu k zodpovedajúcemu prstu, pričom palec negujete kvôli neúčelnosti jeho užitočnosti, a pripojiť zodpovedajúcu diódu LED, ktorá sa rozsvieti, k snímaču ohybu na tom istom prste. Najúčinnejším spôsobom, akým sme zaistili správne ohnutie snímača ohybu, bola páska, ale rovnako dobré bude aj prišitie na rukavicu použitím ďalšieho kusu látky.

Potom budete musieť pripojiť HEXWear, expandér portov a bluetooth k rovnakým rukaviciam. Všimli sme si, že je tiež veľmi účinné pripnúť externý zdroj energie na náramok, aby bola zaistená maximálna mobilita a aby sa nebránila mobilite/nositeľnosti. Pokiaľ ide o ostatné komponenty, odporúčame použiť zvinovacie pásky na zabalenie prebytočného drôtu na spevnenie priestoru.

Uistite sa, že máte silné spájkované spoje a žiadny nekrytý drôt, aby bola veľká flexibilita a sloboda umiestniť komponenty tam, kde majú byť, aby bol výrobok čo najviac estetický.

Krok 9: Ladenie a zábava

V celom tomto procese je veľká pravdepodobnosť chyby, preto odporúčame skontrolovať, či vaše komponenty v celom procese fungujú podľa očakávania. To znamená dôsledne používať sériový monitor na náčrte Arduino, aby ste sa uistili, že sú vaše hodnoty snímačov ohybnosti konzistentné, a kontrolovať, či je po spájkovaní čokoľvek silné spojenie a stále správne funguje a či nie sú žiadne odkryté vodiče. Vzhľadom na veľké množstvo elektrických komponentov na veľmi malom mieste budú odhalené vodiče vašim najväčším nepriateľom.

Akonáhle si úspešne postavíte pracovnú rukavicu, užívajte si! Bavte sa flákaním sa so svojim projektom a pokojne prepnite zvuky klavíra pre akékoľvek ďalšie vzorky, ktoré chcete mať skutočne jedinečný nástroj nositeľnej technológie!