Ultrazvučni pametni instrument: 4 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Svrha

Ovo je instrument koji koristi ultrazvučni senzor za mjerenje udaljenosti objekta (ovo može biti vaša ruka). Ovom notom se odabire nota za sviranje, u različitim režimima instrument svira različite stvari. To može biti jedna nota (za korištenje instrumenta kao bas) ili više nota u nizu (za upotrebu kao sintisajzer).

Preporučujem da to učinite samo ako imate osnovno razumijevanje elektronike i lemljenja.

Alati:

- 3D štampač sa minimalnom površinom za štampanje 12x8 cm- Laserski rezač ili CNC mašina sa minimalnom radnom površinom 300x200 mm- Oprema za brušenje- Pištolj za vruće ljepilo- Lemilica- Skidač žice

Materijali:

- Drvo (MDF) debljine 3 mm Ukupna potrebna veličina je 600x400 mm, ali svaki dio možete izrezati iz manjih dasaka, minimalna potrebna strana tada je 300x200 mm (ovo je vanjska dimenzija dijela pa imajte na umu da vanjska strana ne morate se odrezati ako koristite ovu metodu)

- Zvučnik (5W 8Ohms 93mm vanjski promjer) najvjerojatnije ćete morati urediti dimenzije otvora za zvučnike jer nisu svi zvučnici isti - Arduino (UNO) - Dupont kabeli 20 i 10 cm22x 10 cm muški - muški10x 20 cm muški - ženski 4 x 20 cm ženski - ženski (kablovi 10 cm) (kablovi 20 cm)

- Žica pribl. 2x60 cm (2 mm debljine, ali to nije toliko važno)

- 2 feritna prstena (za smanjenje buke, nije potrebno za funkciju, ali se preporučuje)- 4 dugmeta (16 mm) (dugmad 16 mm)

- 1 pedala za klavir- 20x4 LCD sa I2C adapterom (20x4 LCD uključujući I2C adapter)

- Modul audio pojačala TDA2030A (modul audio pojačala TDA 2030)

- Arduino izvor napajanja 5V ili odsječeni USB kabel za upotrebu sa baterijom napajanja- 3,5 mm port za audio priključak (priključak za audio priključak za 3,5 mm (nije potpuno isti kao ja)) (druga opcija)

- Termoskupljajuće cijevi (2 mm) (Set termoskupljajućih cijevi)- Mala ploča (opcionalno možete i lemiti žice zajedno gdje ja ovo koristim) (Mini Breadboard)

Proces dizajna i istorija

Napravio sam ovaj instrument za školski projekat, bilo mi je potrebno dizajnirati i izgraditi pametan objekt. Nakon malo brainstorminga došao sam na ideju da napravim instrument koji će svirati više nota kada je korisnik upravo dao instrument 1.

Kad sam prvi put dizajnirao ovaj instrument, izgledao je malo drugačije i imao je nekoliko drugih funkcija u odnosu na krajnji proizvod. Moj prvi kriterij za ovaj instrument bio je da treba svirati različite zvukove (poput zvuka klavira ili gitare) i svirati akorde. Međutim, nakon nekoliko revizija nisam mogao shvatiti kako reproducirati zvučne datoteke sa SD kartice, zvuk se stalno pokvario. Tako sam u kasnijoj iteraciji odlučio da bi instrument trebao reproducirati PWM signale koji također zvuče lijepo. Ovo je mjesto gdje se ovo od klavira s ultrazvučnim senzorom pretvorilo u pametnu verziju Theramina.

Prilikom programiranja nekoliko drugih funkcija shvatio sam da neću moći svirati više tonova istovremeno s jednim zvučnikom u vremenskom okviru ovog projekta. Zato sam odlučio da napravim sintisajzer koji umjesto da svira više tonova istovremeno, svira nekoliko nota u nizu.

Ovaj projekt je prvi put da sam koristio laserski rezač i morao sam koristiti Adobe Illustrator, pa se nadam da ću dovoljno dobro objasniti svoj rad.

Korak 1: Sklapanje komponenti (faza testiranja)

Prije nego što napravimo cijelu stvar, trebali bismo testirati sve naše komponente kako bi sve radilo.

Započnite lemljenjem žica kojima je potrebno lemljenje, a to su:- Konektor za audio priključak, to su 2 žice. Jedna žica je uzemljena, a druga signalna žica. Postoji vjerovatno još dostupnih veza jer stereo utikač ima signal R i L, mi samo koristimo jedan. Jedini način da provjerite koji vam je potreban je da isprobate povezivanje žice jednu po jednu i provjerite je li krug zatvoren (to možete provjeriti multimetrom).

- 2 žice na zvučniku, pozitivna i negativna. - Pozitivne i negativne žice na 4 tipke. Muški kraj žice možete umetnuti u kontaktne igle na gumbima. Upotrijebite termoskupljajuću cijev za izolaciju žica kada završite sa lemljenjem

Sada je vrijeme za spajanje žica. Slijedite dijagram i fotografije da spojite prave žice na prava mjesta.

Feritni prstenovi Budući da arduino nije napravljen za zvuk, može uhvatiti elektromagnetske smetnje. Možete dodati feritni prsten kablu audio signala i žici zvučnika. To činite omotavanjem žice 2 ili 3 puta oko feritnog prstena. To bi trebalo pomoći u smanjivanju ili potpunom uklanjanju šuštećih zvukova s instrumenta.

(opcija napajanja 1) eksterni izvor napajanja ne preko Arduina Opcionalno je dodavanje napajanja izravno u krug umjesto preko arduino priključka za napajanje. Ako to želite, trebali biste spojiti pozitivnu i negativnu žicu iz vanjskog izvora napajanja na pozitivne i negativne linije na matičnoj ploči. Trebala bi biti žica s pozitivne strane na matičnoj ploči do Vin pina (koji se nalazi osim GND pinova) na arduinu i žica s negativne strane do GND pina na arduinu. (Opcija napajanja 2) Vanjsko napajanje spojeno na arduino utičnica za struju Ako želite koristiti adapter spojen na arduino utičnicu, trebate spojiti žicu s arduino 5V pina na pozitivnu stranu matične ploče, a žicu s GND pina na negativnu stranu

Otpremanje datoteka Sada priključite arduino na računalo i učitajte program. Imajte na umu da morate staviti code.ino i pitches.h u mapu pod nazivom code. U arduino IDE (program) morate preuzeti sljedeće biblioteke ako ih nemate: LiquidCrystal_I2C iz Frank de BrabanderWire iz adafruit -a (ovo jedan bi već trebao biti ugrađen)

Korak 2: Iznošenje dokaza

Ako sve funkcionira, možete napraviti slučaj. Lasersko rezanje / CNC (pogledajte video) Prije početka rezanja možda ćete morati urediti rupice za zvučnike tako da odgovaraju zvučnicima koje imate. Imam zvučnik s malim roštiljem koji koristi 4 rupe oko otvora zvučnika. Zato uredite ovo prvo ako trebate.

Započnite rezanjem drva laserskim rezačem ili CNC strojem. Datoteka koju ćete koristiti je Case_laser_cut.aiKad dobijete dijelove koje možete provjeriti da li im pristaju, ako su veliki, samo ih malo izbrusite dok se ne spoje. Sada možete lijepiti komade drveta ljepilom za drvo. Ne biste trebali lijepiti gornji dio (dasku s rupama) jer moramo staviti sve dijelove unutra i moramo moći otvoriti kućište ako postoji problem. imajte na umu da sve zajedno stegnete dok se suši (ostavite oko 24 sata da se potpuno stvrdne).

3D ispis Sada možete ispisati kućište LCD-a i slova iznad tipki (kućište LCD.stl i slova.stl) Preporučujem sljedeće postavke:- Visina sloja 0,1 mm- Brzina 30 mm/s za slova i 60 mm/s za LCD kućište- Za kućište LCD-a upotrijebite slojeviti ventilator za hlađenje jer ima dosta prevjesa- Podrška nije potrebnaNakon što su otisci završeni, izbrusite rubove kako bi bili donekle glatki, a ako LCD ne odgovara pokušajte ga još izbrusiti Trebalo bi da stane. Nakon što je kućište završeno i dijelovi odštampani, možete početi sa sastavljanjem svega. Stavite LCD u kućište LCD -a i stavite konektor za audio utičnicu za pedalu u otvor na zadnjoj strani. Zalijepite LCD priključak i priključak na mjesto. Sada zalijepite kućište LCD -a na drvo, ljepilo možete staviti na usnu na dnu kućišta LCD -a. Sada zalijepite slova dugmadi na vrh dugmadi. Ovisno o tome koji zvučnik imate, možete ga zalijepiti na mjesto, ja imati zvučnik s malim roštiljem koji koristi 4 rupe oko otvora zvučnika. Ovisno o tome kako ste uredili otvor zvučnika za vaš zvučnik, ovaj korak bi mogao biti različit za vas. Zalijepite ultrazvučni senzor na mjesto pomoću 2 rupe na dnu. Također možete zalijepiti matične ploče, Arduino i modul audio pojačala na mjesto ali ovo nije potrebno. Ponovo sve spojite i gotovi ste, uključite napajanje i uživajte!

Korak 3: Poznati problemi i ograničenja

Ovaj instrument nije savršen Prije svega igračka nije proizvod! Arduino nije napravljen za upotrebu kao instrument pa nemojte misliti da će vrijeme biti 100% tačno. Zbog kašnjenja u radu koda, nemoguće je napraviti ovaj instrument sa tačnim mjerenjima. - Ponekad ultrazvučni senzor ima grešku koja može rezultirati puštanjem slučajne note ili sviranjem netočnih nota.

- Prilikom korištenja instrumenta preporučujem korištenje ravnog predmeta poput komada kartona ili drveta za držanje iznad senzora. Zakrivljene površine reflektiraju signale senzora pa to rezultira sviranjem netočnih nota. Možete koristiti ruku, ali držati je što je moguće ravnije i mirnije iznad senzora.- Ne prebacujete se sa automatskog isključivanja na uključeno. To je uzrokovano greškom u kodu koju još nisam pronašao. To možete riješiti pritiskom na tipku za automatsku reprodukciju i istovremeno pritisnite papučicu. Ili ga možete isključiti i ponovo uključiti.

- Kašnjenje pri sviranju note, to je zato što kôd u arduinu traje nekoliko milisekundi koje je nemoguće ukloniti jer arduino nije napravljen za izradu instrumenata.- neki kôd je na holandskom, to je zato što sam ja holandski, a neki engleski riječi nisu stale na LCD. Pokušao sam što više raditi na engleskom.

Korak 4: Poboljšanja „uradi sam“

Nakon što ste ovo izgradili, niste gotovi! Možete pokušati poboljšati vlastite vještine i dodati značajke koje nisam mogao integrirati u vremenski okvir koji sam imao. Možete pokušati:

- dodavanje više zvukova- sviranje više tonova istovremeno- dodavanje više zvučnika- dodavanje više stilova!- dodavanje LED dioda koje plešu uz vašu muziku