Разбиващи чаши за вино със звук!: 10 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Здравей и добре дошъл!

Ето пълна демонстрация на проекта!

Високоговорителят достига около 130 dB в края на тръбата, така че защитата на слуха е ОБЕЗСИЛНО ИЗИСКВА!

Идеята за този проект е следната:

Искам да мога да записвам резонансна честота на чаша за вино с помощта на малък микрофон. След това искам да пресъздам същата честота при много по-голям обем, за да накарам стъклото да се счупи. Искам също така да мога да настроя честотата в случай, че микрофонът е бил леко изключен. И накрая, искам всичко да е с размерите на голямо фенерче.

Управление и работа с бутони:

- Горният ляв циферблат е въртящ се енкодер. Той може да се върти безкрайно и ще вземе посоката, в която се завърта. Това позволява изходната честота да се регулира в двете посоки. Ротационният енкодер също има бутон вътре, който ви позволява да го "щракнете". Имам това, за да нулирам изходната честота до това, което първоначално сте "уловили". По принцип просто премахва настройката ви.

- Горе вдясно е ключ за включване/изключване. Включва или изключва захранването на цялата верига.

- Долу вляво е бутонът за улавяне на микрофона. Редува се между записващи честоти, които да се игнорират, и записващи честоти за възпроизвеждане. По този начин можете да премахнете "Честотните честоти" на стаята, в която се намирате.

- Долу вдясно е бутонът за изход на високоговорителя. Докато е натиснат, високоговорителят започва да извежда честотата, която е записал преди това.

Ако и вие се интересувате от счупване на стъкло, следвайте тази инструкция и може би ще научите нещо спретнато по пътя. Този проект включва много запояване и 3D печат, така че може да е малко трудно. В същото време вече сте доста невероятни в правенето на неща (Вие сте на Instrucables, нали?).

Така че, подгответе се и …

Нека направим роботи!

Стъпка 1: Материали, инструменти и оборудване

Тъй като не е необходимо този проект да бъде направен точно както аз го направих, ще включа „задължителен“списък и „незадължителен“списък с материали, в зависимост от това колко искате да изградите! Допълнителната част ще включва 3D отпечатване на корпус за високоговорителя и електроника.

ЗАДЪЛЖИТЕЛНО:

Материали:

• Чаши за вино - всички са добре, отидох в Goodwill и намерих евтин, колкото по -тънък, толкова по -добре
• Тел (различни цветове ще бъдат полезни, използвах 12 габарит)

• 6S 22.2v Lipo батерия (наистина нямате нужда от висок mAh, използвах 1300):

  hobbyking.com/en_us/turnigy-1300mah-6s-35c…

• Някакъв конектор за батерията. Ако сте използвали горния, това е XT60:

• Високоговорител за компресиращ драйвер - Имате нужда от нещо с висока чувствителност (~ 100 dB):

  www.amazon.com/dp/B075K3P2CL/ref=psdc_1098…

• Съвместим с Arduino микрофон:

  www.amazon.com/Electret-Microphone-Amplifi…

• Arduino (Uno за неразпръскване или Nano за разпръскване):

  www.amazon.com/ELEGOO-Arduino-ATmega328P-W…

• Ротационен енкодер:

  www.amazon.com/Encoder-15%C3%9716-5-Arduin…

• Полезен е и някакъв ключ за включване/изключване (използвах тези):

  www.amazon.com/Encoder-15%C3%9716-5-Arduin…

• Бутони:

  www.adafruit.com/product/1009

• Най -малко 60W усилвател:

  www.amazon.com/KKmoon-TPA3118-Digital-Ampl…

• 5v BEC за захранване на Arduino:

  www.amazon.com/Servo-Helicopter-Airplane-R…

Инструменти / оборудване:

• ЗАЩИТА НА СЛУХА - Не се шегувам, този човек достига около 130 dB, което може да причини незабавни щети
• Поялник
• Припой
• Машини за сваляне на тел
• Шкурка
• Пистолет за горещо лепило

НЕ Е ЗАДЪЛЖИТЕЛНО:

Следното се изисква само ако и вие искате да направите пълния 3D отпечатан корпус за вашия проект

Материали:

• Съединители за куршуми:
• Термично свиване на тел:
• Много ABS нишки - не измервах колко използвах, но има два ~ 24 часа разпечатки и един ~ 8 часа печат
• Асортимент от винтове и болтове М3 - Технически вероятно можете да използвате всякакъв размер, ако искате да пробиете дупките за него. Но аз направих дизайна с винтове М3.

Инструменти / оборудване:

• 3D принтер - Използвах Ultimaker 2
• Dremel е полезен и ако принтерът остави някакви остатъци от ваша страна.

Стъпка 2: Изградете тестова верига

След това най -вероятно ще искаме да изградим веригата, използвайки джъмперни проводници и макет!

Технически тази стъпка не е задължителна, ако искате да преминете директно към запояване на Arduino Nano, но горещо бих ви препоръчал да направите това така или иначе. Това е добър начин да тествате всичките си части и да се уверите, че знаете къде отива всичко, преди да го поставите в малко затворено пространство.

В първата публикувана снимка не съм свързал платката на усилвателя или превключвателя на захранването, просто свързах щифтове 9 и 10 към мини тестов говорител, който имах, но ви насърчавам да съберете ВСИЧКО, преди да продължите.

Към веригата:

За да захранвате arduino, включете го в компютъра си с помощта на USB кабела. Ако нещо не е ясно, ще разгледам подробно всяка част по -долу по -долу.

Нека започнем с захранването:

Положителният край на батерията отива в превключвателя. Това ни позволява да включваме и изключваме веригата си, без да се налага да изключваме напълно нищо или да правим нещо твърде лудо, за да рестартираме веригата, ако е необходимо. Действителният ключ, който използвах, имаше само два терминала и превключвателят или ги свързваше, или ги оставяше отворени.

След това положителният край преминава от превключвателя към платката на усилвателя.

Отрицателният край на батерията НЕ трябва да преминава през превключвателя. Той може да отиде директно към края на захранването на усилвателя.

След това платката на усилвателя:

Платката на усилвателя има четири комплекта щифтове, всеки от които има две дупки. Не използвам функцията „Без звук“на тази дъска, така че не се притеснявайте за това. Вече описах по -горе, че Power + и Power - трябва да получават директно 22.2v от батерията. За изхода трябва да свържете това директно към проводниците на драйвера за компресия. Няма пряко значение кой проводник отива към кой щифт, но понякога превключването им ви осигурява по -добро качество на звука. И накрая, Input + и Input - отидете на пинове 10 и 9 на Arduino, отново редът не е непременно от значение.

Микрофон:

Микрофонът е супер прост. Vcc получава 5v от arduino, GND отива към GND на Arduino, а OUT отива към щифта A0 на Arduino.

Бутони:

Ако някога сте използвали бутони на Arduino преди, може да сте малко объркани да видите бутоните, свързани без резистор. Това е така, защото ги настроя да използват вътрешните резистори, които са вътре в Arduino. Това по принцип ги кара винаги да четат като ВИСОКИ, докато не натиснете бутона, след това те четат като НИСКИ. Това просто прави окабеляването по -просто и по -лесно. Ако искате повече информация, вижте тази инструкция:

www.instructables.com/id/Arduino-Button-wi…

Бутонът, който чете от микрофона, ще бъде свързан към пин 6, а бутонът, който всъщност казва на високоговорителя да започне да произвежда звук, е на щифт 5. Другите щифтове на двата бутона са свързани към GND.

Ротационен енкодер:

Ротационният енкодер, който използвах, включваше и бутон, вграден вътре в него. Така че, всъщност можете да щракнете върху циферблата и той може да се прочете като натискане на бутон.

Окабеляването за това е както следва: GND към Arduino GND, + към Arduino + 5v, SW към пин 4, DT към пин 3, CLK към пин 2

Ако искате повече информация за това как работят въртящите се енкодери, вижте тази връзка:

howtomechatronics.com/tutorials/arduino/ro…

И това е всичко за веригата!

Стъпка 3: Тестов код

Сега е време да качите код на вашия Arduino

Можете да изтеглите моето репо на GitHub, който съдържа всички файлове, от които се нуждаете:

Или съм качил само файла GlassGun.ino в долната част на тази стъпка

Сега нека поговорим малко за всичко, което се случва. Първо, аз използвам няколко различни библиотеки в този проект, които трябва да изтеглите. Библиотеките са начин за споделяне на модулен код с някого, което им позволява лесен начин да интегрират нещо в своя проект.

Използвам всичко това:

• LinkedList -
• ToneAC -
• Ротари -

Всеки от тях има инструкции как да се инсталира във вашия Arduino Directory. Ако имате нужда от повече информация за библиотеките на Arduino, разгледайте тази връзка:

www.arduino.cc/en/Guide/Libraries

Този флаг позволява на потребителя лесно да изключи или включи разпечатките на екрана към серийния ред:

// Флаг за отстраняване на грешки

булев printDebug = вярно;

Това инициализира променливите, които се използват за улавяне на честотата и връща тази, която се появи най -много:

// улавяне на честотаLinkedList freqData; LinkedList NOT_DATA; int modeHold; int modeCount = 1; int modeSubCount = 1; логическо gotData = false; boolean badData = вярно;

Това задава стойностите за извеждане на високоговорителя. freqModifier е това, което добавяме или изваждаме към изхода въз основа на настройката на въртящия се енкодер. modeValue е това, което държи записа от микрофона. Крайният изход е само modeValue + freqModifier.

// Излъчване на честота

int freqModifier = 0; int modeValue;

Настройва ротационния енкодер с помощта на библиотеката:

// Настройка чрез ротационен енкодер

int val; #define encoderButtonPin 4 #define encoderPinA 2 #define encoderPinB 3 Ротационен r = Ротационен (encoderPinA, encoderPinB);

Определя щифтовете, към които са прикрепени бутоните:

// Бутони за задействане на микрофон и високоговорител

#дефинира говорител Бутон 5 #дефинира микрофон Бутон 6

Тази стойност показва дали записаната честота е изключително висока или ниска:

// променливи на индикатора за изрязване

булево изрязване = 0;

Използва се при запис на честотата:

// променливи за съхранение на данни

байт newData = 0; байт prevData = 0;

Използва се при действителното изчисляване на честотното число въз основа на трептенията:

// честотни променливи

unsigned int timer = 0; // отчита периода на вълната unsigned int period; int честота;

Сега към действителното тяло на кода:

Тук ние настройваме бутоните за микрофон и високоговорител да не използват резистор, когато натискате бутона, както е описано по-горе в стъпката на тестовата верига (Повече информация: https://www.instructables.com/id/Arduino-Button-wi…) I също така извикайте resetMicInterupt, който прави някои настройки на ниско ниво на пиновете, за да слуша A0 пина в много различни периоди от време. Използвах тази инструкция, за да ме насочи как да получа честота от тези стойности:

www.instructables.com/id/Arduino-Frequency…

void setup () {pinMode (13, OUTPUT); // LED pin pin pinMode (microphoneButton, INPUT_PULLUP); // Микрофон Pin pin Mode (speakerButton, INPUT_PULLUP); if (printDebug) {Serial.begin (9600); } resetMicInterupt (); } void resetMicInterupt () {cli (); // прекъсвания на диабета // настройване на непрекъснато вземане на проби от аналогов извод 0 // изчистване на регистрите ADCSRA и ADCSRB ADCSRA = 0; ADCSRB = 0; ADMUX | = (1 << REFS0); // задаване на референтно напрежение ADMUX | = (1 << ADLAR); // подравняване вляво на стойността на ADC- така че можем да прочетем най-високите 8 бита само от регистъра ADCH ADCSRA | = (1 << ADPS2) | (1 << ADPS0); // настройте ADC часовник с 32 предскалителя- 16mHz/32 = 500kHz ADCSRA | = (1 << ADATE); // активиране на автоматично задействане ADCSRA | = (1 << ADIE); // разрешаване на прекъсвания, когато измерването завърши ADCSRA | = (1 << ADEN); // разрешаване на ADC ADCSRA | = (1 << ADSC); // стартиране на ADC измервания sei (); // активиране на прекъсвания} ISR (ADC_vect) {// когато новата стойност на ADC е готова prevData = newData; // съхранява предишната стойност newData = ADCH; // получава стойност от A0 if (prevData = 127) {// ако се увеличава и пресича периодът на средната точка = таймер; // получаваме период на време = 0; // нулираме таймера} ако (newData == 0 || newData == 1023) {// ако изрязва PORTB | = B00100000;/ /задайте щифт 13 с високо включване на индикатора за изрязване led clipping = 1; // в момента изрязване} timer ++; // таймер за увеличаване при скорост 38,5kHz}

Мисля, че по -голямата част от кода тук е достатъчно прост и трябва да бъде доста четим, но ще подчертая някои от по -объркващите области:

Тази част идва най -вече от Ротари библиотеката. Всичко, което се казва, е, че ако сте се преместили по посока на часовниковата стрелка, увеличете freqModifer нагоре с един, ако не сте отишли нагоре, значи трябва да сте слезли, така че вземете freqModifier надолу с един.

резултат без знак char = r.process (); // Вижте дали въртящият се енкодер се е преместил

if (резултат) {firstHold = true; if (резултат == DIR_CW) freqModifier ++; // Ако се движим по часовниковата стрелка, увеличете, в противен случай намалете else freqModifier--; if (freqModifier 50) freqModifier = 50; if (printDebug) {Serial.print ("FreqMod:"); Serial.println (freqModifier); }}

Този следващ раздел е мястото, където изпълнявам алгоритъма си върху уловените честотни данни, за да се опитам да получа най -последователното отчитане на честотата от чашата за вино. Първо, натискам кратко бутона на микрофона. Това кратко натискане на бутон улавя „Лоши данни“от микрофона. Това се равнява на стойности, които искаме да игнорираме. Ние се придържаме към тях, така че когато получим „Добри данни“, можем да ги прегледаме и да извадим всички лоши.

void getMode () {boolean doAdd = true // Първото натискане на бутона трябва да е кратко, за да се получат „лоши стойности“или стойности, които знаем, че са лоши // Това се редува между записването на „лоши данни“и „добри данни“, ако (badData) {if (printDebug) Serial.println ("Лоши данни:"); for (int j = 0; j <freqData.size (); j ++) {for (int i = 0; i <NOT_DATA.size (); i ++) {if (freqData.get (j) == NOT_DATA.get (i)) {doAdd = false; прекъсване; }} ако (doAdd) {NOT_DATA.add (freqData.get (j)); } doAdd = вярно; } if (printDebug) {Serial.println ("-----"); for (int i = 0; i <NOT_DATA.size (); i ++) {Serial.println (NOT_DATA.get (i)); } Serial.println ("-------"); }}

Тук ние преглеждаме „Добрите данни“и изваждаме всички тези, които съответстват на „Лошите данни от преди“

Всеки път, когато премахнем един елемент от списъка, трябва да се върнем една стъпка в нашия външен цикъл (j--), защото в противен случай ще пропуснем стойностите.

иначе {

if (printDebug) Serial.println ("Няма лоши данни:"); for (int j = 0; j <freqData.size (); j ++) {for (int i = 0; i <NOT_DATA.size (); i ++) {if (freqData.get (j) == NOT_DATA.get (i)) {if (printDebug) {Serial.print ("Премахнато:"); Serial.println (freqData.get (j)); } freqData.remove (j); j--; прекъсване; }}} freqData.sort (minToMax); modeHold = freqData.get (0); modeValue = modeHold; за (int i = 0; i modeSubCount) {modeSubCount = modeCount; modeValue = modeHold; } modeCount = 1; modeHold = freqData.get (i); }} modeCount = 1; modeSubCount = 1; if (printDebug) {Serial.println ("--------"); Serial.println (modeValue); Serial.println ("---------"); } NOT_DATA.clear (); } if (badData) badData = false; иначе badData = вярно; freqData.clear (); }

Стъпка 4: Настройте микрофона си

Това вероятно беше една от най -трудните стъпки за мен, защото го правех заедно с редактирането на кода, за да произведа правилната изходна честота.

Тъй като Arduino не може да чете отрицателни напрежения (като звукови вълни), вградената в микрофона верига преобразува всичко в положително напрежение. Вместо няколко миливолта положителни и няколко миливолта отрицателни, веригата се опитва да промени това на положителни 5v и 0v. Не може обаче да се знае колко силен е вашият източник на звук. За да поправят това, те добавят малък потенциометър (винт) към веригата.

Това ви позволява да „настроите“микрофона си на нивото на звука на чашите за вино.

И така, как всъщност постигате това?

Е, можете да свържете вашия Arduino към компютъра си чрез USB кабел, да отворите серийния монитор, като кликнете върху иконата в горния десен ъгъл на Arduino Editor.

Задайте скорост на предаване на 9600.

След това, когато качите кода си в Arduino, трябва да видите всички съобщения "printDebug" да се появяват в този нов прозорец.

За да настроите микрофона си правилно, бих препоръчал да получите на телефона си приложение, което чете в честоти (като това) и всъщност да разберете каква е правилната честота на стъклото ви. Завъртете стъклото с отворено приложение, намерете правилната честота, след което започнете да настройвате микрофона си, докато получите сравнително последователни резултати.

И така, процесът е следният:

1. Вържете стъклото с отворено приложение за спектрометър и вижте каква е истинската резонансна честота
2. Запишете „Лошите данни“, като натиснете бързо бутона за свързан микрофон на вашата верига
3. Задръжте бутона на микрофона на веригата си с действителния микрофон близо до стъклото и завържете стъклото с отвертка или нещо подобно
4. Погледнете изхода на серийния монитор и вижте дали е близо до истинската стойност на честотата
5. Регулирайте леко винта на потенциометъра на микрофона и повторете

Можете също така просто да стартирате скрипта „mic_test“, който постоянно ще пуска микрофона, извеждайки го на екрана. Ако го направите по този начин, ще трябва да завъртите винтовия потенциометър, докато кодът работи, за да видите къде е най -добре да го забележите.

Стъпка 5: Счупете малко стъкло

Време е да счупите старата чаша!

Първо, уверете се, че носите ЗАЩИТА НА УШИТЕ!

Има изкуство да накараш всичко да си дойде на мястото, за да се счупи стъклото.

1. Трябва да шлайфате ръба на чашата за вино
2. Трябва да настроите правилната честота
3. Трябва да оправите ъгъла
4. трябва да сте сигурни, че чашата ви не губи ценна вибрационна енергия при разклащане

Така че най -добрият начин да намеря това е:

Първо, както казах, шлайфайте ръба на чашата за вино. Ако не направите това, стъклото няма начална точка на счупване и никога няма да може да направи пукнатина. Лекото шлайфане е всичко, което се изисква, достатъчно за няколко микро-абразии.

Уверете се, че вашата честота е правилна, като поставите нещо като сламка или вратовръзка с цип в стъклото, след като сте записали честотата. Това ви позволява да видите кога честотата кара предмета да скача и да вибрира най -много.

Второ, опитайте се да насочите високоговорителя към най -широката част на стъклото точно преди стъклото да започне да се огъва обратно към шията. Това е мястото, където сламата или ципът се подскачат много, така че трябва да можете да видите коя част работи най -добре.

Накрая залепих чашата с лепенка за масата. Ако стъклото има възможност да вибрира цялото стъкло и да се отбие по масата, то губи вибрации, които в противен случай биха довели до разклащане на ръба на стъклото. Така че моята препоръка е свободно да залепите стъклото към масата със скоч. Ако го залепите твърде много, той изобщо няма да може да вибрира!

Прекарайте известно време, играейки с него, за да се опитате да получите правилните нива и не забравяйте да го запишете, за да можете да покажете на всичките си приятели!

Стъпка 6: (По избор) Припой

Значи сте решили да направите всичко, нали? Е, добре за теб! Със сигурност ми беше приятно да го правя!

Е, първо на първо място. Схемата е по същество една и съща, има само някои фини разлики.

1. Ще запоявате директно върху проводниците на високоговорителя
2. Ще добавите конекторите Bullet към високоговорителя
3. Ще добавите BEC за захранване на Arduino Nano

Една бърза бележка, не искате да запоявате към главния превключвател на захранването, докато не е вътре в кутията. Това е така, защото превключвателят трябва да се подава отгоре, за разлика от другите части, които могат да се вмъкнат отдолу. Ако запоите превключвателя, преди да е в калъфа, няма да можете да го поставите.

Положителният край на нашата батерия първо отива към превключвателя, а към BEC. Това намалява нашето напрежение от 22.2v на 5v, за да осигури захранване на Arduino. Положителният край на батерията също отива към Power+ края на нашия усилвател. Това осигурява 22.2v директно към усилвателя.

Краят на долното напрежение на BEC преминава от + към + 5v на Arduino и - към GND на Arduino.

Силно се препоръчва да използвате изолация на проводници върху конекторите с куршуми, така че те да не се допират и да късо съединение.

Също така няма да запоявате нищо конкретно. Вие просто запоявате във въздуха, това е техника, която наричам „Въздушно запояване“Доста трудно е да се вкопчиш в началото, но след време свикваш.

След като приключите с запояването, добра идея е да вземете малко горещо лепило и да покриете всички открити проводници или части. Горещото лепило прави отличен изолатор, който може да се нанася върху почти всяка електроника. Излиза с известно усилие, което го прави повторно форматиране, ако объркате. Но определено се опитайте да покриете всички крачета на бутони, заглавки на щифтове или други открити части, така че по този начин нищо да не се къса.

Стъпка 7: (По избор) Корпус за печат

Има три файла за печат с този проект:

1. Предната част, която държи високоговорителя и микрофона
2. Средният бит, който има цялата електроника, бутони и батерия
3. Капакът на батерията

Всички части са около 48-часов печат върху Ultimaker 2 на Georgia Tech. Уверете се, че отпечатвате с поддръжка, защото на този печат има някои големи надвеси.

Всички части са проектирани да са доста плътно прилепнали, така че може да изискват малко шлайфане или лек дремел, за да се оправят. Нямах проблеми с машините, които използвах.

Стъпка 8: (По избор) Боя - за допълнителна прохлада

Мислех, че би било готино да добавите малко боя към отпечатъка. Можете да направите всичко, което смятате, че изглежда страхотно с цветовете, които имате. Имах малко акрилна боя върху себе си и това изглеждаше добре. Лентата, която използвах, изглежда не държеше боята почти толкова, колкото се надявах, така че има малко кървене, но мисля, че се оказа добре.

Стъпка 9: (По избор) Сглобете

Сега, когато всички части са отпечатани, спойката е плътна и кодът работи, време е да сглобите всичко на едно място.

Открих, че е най -лесно да поставите Arduino отстрани до стената, след което платката на усилвателя може да седи плоско на дъното.

Бутоните са проектирани да подхождат на компресия. Така че те просто трябва да могат да бъдат принудени да се качат в слотовете си и да останат там. Ако обаче вашият принтер няма такъв толеранс, не се колебайте да вземете парче лента или горещо лепило, за да ги прикрепите към слотовете си.

Ротационният енкодер има свой собствен винт, така че можете просто да го затегнете отгоре с гайката, която предоставя.

Превключвателят на захранването трябва да се постави отгоре. Може да отнеме малко принуждаване, за да го вкарате, но трябва да пасне добре, след като е в слота.

След като те са на мястото си, първо трябва да поставите микрофона, а след това и високоговорителя. Също така установих, че микрофонът не трябва да се завинтва, защото компресията на отвора и високоговорителят, който е отгоре, го държаха добре.

Батерията трябва да приляга плътно в задната част на тавата, но нямах никакъв проблем да я сложа там.

Открих също, че само поставянето на винт М3 върху двата размера на отвора на капака на батерията отстрани е достатъчно, за да се задържи на място без гайка. Първоначално планирах да взема един наистина дълъг винт, който минаваше през и излизаше през другата дупка, но не исках да намеря такъв онлайн и винтът без гайки изглежда работи добре.

Стъпка 10: (По избор) Разбийте отново стъкло

В този момент не се колебайте да се насладите на славата на цялото разбито стъкло около вас. Поемете дъх, успяхте. Миришете на парчетата, докато летят навсякъде около вас.

Вече имате напълно работещо, ръчно, безупречно проектирано стъклено разбиващо се аудио оръдие. Ако някой дойде при вас с чаша вино, не се колебайте да изгоните това лошо момче и просто да разбиете това нещо точно пред тях. Честно казано, вероятно бихте им счупили ушните барабани, преди стъклото да се счупи, но без значение, така или иначе те са неработоспособни.

Но сериозно, благодаря, че отделихте време за изграждането на моя малък проект. Ако имате някакви отзиви или подобрения, които искате да направя, уведомете ме! Аз съм повече от надолу за слушане!

И за последен път…

Нека направим роботи!

Вицешампион в Аудиоконкурса 2018