Ултразвуков интелигентен инструмент: 4 стъпки (със снимки)

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

Предназначение

Това е инструмент, който използва ултразвуков сензор за измерване на разстоянието до обект (това може да е вашата ръка). С това се избира нота за свирене, в различни режими инструментът свири на различни неща. Това може да бъде една нота (за използване на инструмента като бас) или няколко ноти в последователност (за използване като синтезатор).

Препоръчвам ви да направите това само ако имате основни познания по електроника и запояване.

Инструменти:

- 3D принтер с минимална площ за печат 12x8 cm- Лазерна резачка или CNC машина с минимална работна площ 300x200 мм- Шлифовъчно оборудване- Пистолет за горещо лепило- Поялник- Машина за сваляне на тел

Материали:

- Дърво (MDF) с дебелина 3 мм Общият необходим размер е 600x400 мм, но можете да изрежете всяка част от по -малки дъски, минималната необходима страна след това е 300x200 мм (това е външното измерение на необходимата част, така че имайте предвид, че външната страна не трябва да се отреже, ако използвате този метод)

- Високоговорител (5W 8Ohms 93mm външен диаметър) най -вероятно ще трябва да редактирате размерите на отвора на високоговорителя, тъй като не всички високоговорители са еднакви - Arduino (UNO) - Dupont кабели 20 и 10 cm22x 10cm мъжки - мъжки 10x 20 см мъжки - женски 4 x 20 см женски - женски (10 см кабели) (20 см кабели)

- Тел прибл. 2x60 см (дебелина 2 мм, но това няма особено значение)

- 2 феритни пръстена (за намаляване на шума, не задължително за функция, но препоръчително)- 4 бутона (16 мм) (бутони 16 мм)

- 1 педал за пиано- 20x4 LCD с I2C адаптер (20x4 LCD вкл. I2C адаптер)

- TDA2030A аудио усилвател модул (TDA 2030 аудио усилвател модул)

- Източник на захранване Arduino 5V или отрязан USB кабел за използване с банка за захранване- 3,5 мм порт за аудио жак (3,5 мм порт за аудио жак (не е точно същия, който използвам)) (2-ри вариант)

- Термосвиваеми тръби (2 мм) (Комплект термосвиващи се тръби)- Малка дъска (по избор можете също да запоявате проводниците заедно, където използвам това) (Мини табла)

Процес на проектиране и история

Направих този инструмент за училищен проект, трябваше да проектирам и изградя умен обект. След малко мозъчна атака дойдох с идеята да създам инструмент, който да свири на няколко ноти, когато потребителят току -що даде инструмента 1.

Когато за първи път проектирах този инструмент, той изглеждаше малко по -различно и имаше няколко други функции, които крайният продукт. Първите ми критерии за този инструмент са, че той трябва да може да възпроизвежда различни звуци (като звук на пиано или китара) и да свири акорди. Въпреки това след няколко редакции не можах да разбера как да възпроизвеждам звуковите файлове от SD карта, звукът продължаваше да се обърква. Така че в по -късна итерация реших, че инструментът трябва просто да възпроизвежда ШИМ сигнали, които също звучат приятно. Това е точката, в която това се превърна от пиано с ултразвуков сензор в интелигентна версия на Theramin.

При програмирането на няколко други функции разбрах, че няма да мога да свиря няколко тона едновременно с един говорител в рамките на времевия период на този проект. Затова реших да го направя синтезатор, който вместо да свири няколко тона едновременно, свири няколко ноти в последователност.

Този проект за първи път използвах лазерен нож и трябваше да използвам Adobe Illustrator, така че се надявам да мога да обясня работата си достатъчно добре.

Стъпка 1: Сглобяване на компонентите (фаза на тестване)

Преди да изградим цялото нещо, трябва да тестваме всички наши компоненти, така че всичко да работи.

Започнете с запояване на проводниците, които се нуждаят от запояване, това са:- конекторът за аудио жак, това са 2 проводника. Единият проводник е заземен, а другият е сигнален проводник. Вероятно има още налични връзки, защото стерео жакът има R и L сигнал, ние просто използваме такъв. Единственият начин да проверите кой от вас се нуждае е да тествате свързването на проводника към един по един и да видите дали веригата е затворена (можете да тествате това с мултицет).

- 2 проводника на високоговорителя, положителни и отрицателни. - Положителните и отрицателните проводници на 4 -те бутона за натискане. Можете да поставите мъжкия край на проводника към контактните щифтове на бутоните. Използвайте тръбите с термосвиваема тръба, за да изолирате проводниците, когато приключите запояването

Сега е време да свържете проводниците. Следвайте схемата и снимките, за да свържете правилните проводници към правилните места.

Феритни пръстени Тъй като arduino не е създаден за аудио, той може да улавя електромагнитни смущения. Можете да добавите феритен пръстен към кабела за аудио сигнал и проводника на високоговорителя. Можете да направите това, като обвиете проводника 2 или 3 пъти около феритен пръстен, което би трябвало да помогне за намаляване или напълно премахване на съскащи звуци от инструмента.

(опция за захранване 1) допълнителен източник на захранване не през Arduino Не е задължително да се добави захранване директно във веригата, вместо през порта за захранване на arduino. Ако искате това, трябва да свържете положителните и отрицателните проводници от външния източник на захранване към положителните и отрицателните линии на макета. Трябва да има проводник от положителната страна на макета към щифта Vin (разположен освен щифтовете GND) на arduino и проводник от отрицателната страна към щифт GND на arduino. (Опция за захранване 2) Външно захранване, свързано към гнездо за захранване arduino Ако искате да използвате адаптер, свързан към гнездото за захранване arduino, трябва да свържете проводник от щифта 5V на arduino към положителната страна на макета и проводник от щифт GND към отрицателната страна

Качване на файлове Сега включете arduino във вашия компютър и качете програмата. Имайте предвид, че трябва да поставите code.ino и pitches.h в папка с име code. In arduino IDE (програмата) трябва да изтеглите следните библиотеки, ако ги нямате: LiquidCrystal_I2C от Frank de BrabanderWire от adafruit (това трябва вече да е вграден)

Стъпка 2: Изграждане на случая

Ако всичко работи, можете да направите случая. Лазерно рязане / CNC (вижте видеото) Преди да започнете да режете, може да се наложи да редактирате отворите (ите) на високоговорителя, за да отговарят на високоговорителя, който имате. Имам високоговорител с малка скара, която използва 4 -те дупки около отвора на високоговорителя. Затова първо редактирайте това, ако имате нужда.

Започнете с рязане на дървесината с лазерна резачка или машина с ЦПУ. Файлът, който ще използвате, е Case_laser_cut.ai След като имате частите, които можете да тествате дали са подходящи за тях, ако са големи, просто ги шлайфайте малко, докато се поберат заедно. Вече можете да залепите дървените парчета заедно с лепило за дърво. Не трябва да залепвате горната част (дъската с отвори), тъй като трябва да поставим всички части и трябва да можем да отворим кутията, ако има проблем. имайте предвид, че стегнете всичко заедно, докато изсъхне (оставете го за около 24 часа, за да се втвърди напълно).

3D печат Сега можете да отпечатате корпуса на LCD и буквите над бутоните (Case LCD.stl и letters.stl) Препоръчвам тези настройки:- Височина на слоя 0,1 mm- Скорост 30 mm/s за буквите и 60 mm/s за lcd корпус- Използвайте слоен охлаждащ вентилатор за корпуса на LCD дисплея, тъй като има много надвеси- Не се нуждае от поддръжка След като отпечатъците приключат, шлайфайте ръбовете, за да ги направите донякъде гладки и ако lcd не е подходящ, опитайте да го шлайфате още малко, След като кутията е свършена и частите са отпечатани, можете да започнете да сглобявате всичко. Поставете LCD в корпуса на lcd и поставете конектора на аудио жака за педала в отвора на гърба. Залепете съединителя на lcd и жака на място. Сега залепете корпуса на lcd към дървото, можете да поставите лепилото върху ръба в долната част на корпуса на lcd. Сега залепете буквите на бутоните отгоре на бутоните. В зависимост от това кой говорител можете да го залепите на място, аз има високоговорител с малка скара, която използва 4 -те дупки около отвора на високоговорителя. В зависимост от това как сте редактирали отвора на високоговорителя за вашия високоговорител, тази стъпка може да бъде различна за вас. Залепете ултразвуковия сензор на място, като използвате 2 отвора в долната част. Можете също така да залепите платката (ите), Arduino и модула за аудио усилвател на място но това не е необходимо. Свържете отново всичко и сте готови, включете захранването и се наслаждавайте!

Стъпка 3: Известни проблеми и ограничения

Този инструмент не е перфектен Първо играчката не е продукт! Arduino не е създаден да се използва като инструмент, така че не мислете, че времето ще бъде 100% правилно. Поради забавяне на операциите в кода е невъзможно да се направи този инструмент с точен график. - Понякога ултразвуковият сензор има проблем, който може да доведе до възпроизвеждане на произволна нота или до неверни ноти.

- Когато използвате инструмента, препоръчвам да използвате плосък предмет като парче картон или дърво, за да държите над сензора. Извитите повърхности отразяват сигналите от сензора, така че това води до свирене на неточни ноти. Можете да използвате ръката си, но да я държите възможно най-плоска и стабилна над сензора.- Не превключвате обратно от автоматично изключване към включено. Това се дължи на грешка в кода, която все още не съм намерил. Можете да го разрешите, като натиснете бутона за автоматично възпроизвеждане и едновременно натиснете педала. Или можете да го изключите и включите отново.

- Закъснение при свирене на нота, това е така, защото кодът в arduino отнема няколко милисекунди, което е невъзможно да бъде премахнато, тъй като arduino не е направено за производство на инструменти. думите не се поберат на LCD дисплея. Опитах се да правя колкото се може повече на английски.

Стъпка 4: Подобрения „Направи си сам“

След като изградите това, не сте готови! Можете да опитате да подобрите собствените си умения и да добавите към това функции, които не можах да интегрирам във времевата рамка, която имах. Нещо, което можете да опитате:

- добавяне на множество звуци- възпроизвеждане на няколко тона едновременно- добавяне на още високоговорители- Добавяне на още стилове!- Добавяне на светодиоди, които танцуват с вашата музика