Instrument inteligent cu ultrasunete: 4 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Scop

Acesta este un instrument care utilizează un senzor cu ultrasunete pentru a măsura distanța unui obiect (aceasta ar putea fi mâna ta). Cu aceasta este selectată o notă pentru a juca, în diferite moduri instrumentul joacă diferite lucruri. Aceasta ar putea fi o singură notă (pentru utilizarea instrumentului ca bas) sau note multiple în ordine (pentru utilizare ca sintetizator).

Vă recomand să faceți acest lucru numai dacă aveți o înțelegere de bază despre electronică și lipire.

Instrumente:

- Imprimantă 3D cu o suprafață minimă de imprimare de 12x8cm - Freză laser sau mașină CNC cu o suprafață minimă de lucru de 300x200mm - Echipament de șlefuit - Pistol de adeziv la cald - Fier de lipit - Dispozitiv de sârmă

Materiale:

- Lemn (MDF) grosime 3mm Dimensiunea totală necesară este de 600x400mm, dar puteți tăia fiecare parte din scânduri mai mici, partea minimă necesară atunci este de 300x200mm (aceasta este dimensiunea exterioară a unei piese necesare, deci rețineți că exteriorul nu trebuie eliminat dacă utilizați această metodă)

- Difuzor (5W 8Ohms 93mm diametru exterior) cel mai probabil va trebui să editați dimensiunile orificiului difuzoarelor, deoarece nu toate difuzoarele sunt la fel - Arduino (UNO) - Cabluri Dupont 20 și 10 cm 22x 10cm tată - tată 10x 20cm tată - tată 4 x 20cm feminin - feminin (cabluri de 10cm) (cabluri de 20cm)

- Sârmă aprox. 2x60cm (2mm grosime, dar acest lucru nu prea contează atât de mult)

- 2 inele de ferită (pentru reducerea zgomotului, nu necesară funcționării, dar recomandate) - 4 butoane (16 mm) (butoane de 16 mm)

- 1 pedală de pian - LCD 20x4 cu adaptor I2C (LCD 20x4 incl. Adaptor I2C)

- Modul amplificator audio TDA2030A (modul amplificator audio TDA2030A)

- Sursă de alimentare Arduino 5V sau cablul USB tăiat pentru a fi utilizat cu o bancă de alimentare - Port audio Jack de 3,5 mm (port audio Jack de 3,5 mm (nu exact la fel ca și eu)) (a doua opțiune)

- Tuburi termocontractabile (2 mm) (set de tuburi termocontractabile) - Pană mică (opțională, de asemenea, puteți lipi firele împreună unde folosesc acest lucru) (Mini panou)

Procesul de proiectare și istorie

Am făcut acest instrument pentru un proiect școlar, trebuia să proiectez și să construiesc un obiect inteligent. După un pic de brainstorming, am venit cu ideea de a construi un instrument care să cânte mai multe note atunci când utilizatorul tocmai a dat instrumentului 1.

Când am proiectat acest instrument pentru prima dată, arăta puțin diferit și avea câteva alte funcții decât produsul final. Primul meu criteriu pentru acest instrument în care ar trebui să fie capabil să redea diferite sunete (cum ar fi un sunet de pian sau chitară) și să cânte la acorduri. Cu toate acestea, după câteva revizuiri, nu mi-am dat seama cum să redau fișierele de sunet de pe o cartelă SD, sunetul s-a încurcat. Deci, într-o iterație ulterioară, am decis că instrumentul ar trebui să redea doar semnale PWM, care sună și ele frumos. Acesta este punctul în care acest lucru s-a transformat de la un pian cu senzor cu ultrasunete la o versiune inteligentă a unui Theramin.

Când am programat câteva alte funcții, mi-am dat seama că nu voi putea reda mai multe tonuri în același timp cu un difuzor în intervalul de timp al acestui proiect. Așa că am decis să îl fac un sintetizator care, în loc să redea mai multe tonuri în același timp, să redea câteva note în ordine.

Acest proiect este prima dată când am folosit un dispozitiv de tăiat cu laser și a trebuit să folosesc Adobe Illustrator, așa că sper să-mi explic suficient de bine munca.

Pasul 1: Asamblarea componentelor (faza de testare)

Înainte de a construi totul, ar trebui să testăm toate componentele noastre, astfel încât totul să funcționeze.

Începeți prin lipirea firelor care necesită lipire, acestea sunt: - Conectorul jack audio, acestea sunt 2 fire. Un fir este masa și celălalt este un fir de semnal. Probabil că sunt disponibile mai multe conexiuni, deoarece o mufă stereo conține un semnal R și L, doar o folosim. Singura modalitate de a verifica care aveți nevoie este să testați conectarea firului la unul câte unul și să vedeți dacă circuitul este închis (puteți testa acest lucru cu un multimetru).

- 2 fire pe difuzor, pozitive și negative. - Firele pozitive și negative de pe cele 4 butoane. Puteți introduce capătul firului tată la pinii de contact de pe butoane. Folosiți tubulatura termoizolantă pentru a izola firele atunci când ați terminat de lipit

Acum este timpul să conectați firele. Urmați diagrama și fotografiile pentru a conecta firele potrivite la locurile potrivite.

Inele de ferită Deoarece arduino nu este conceput pentru audio, poate prelua interferența electromagnetică. Puteți adăuga un inel de ferită la cablul de semnal audio și la firul difuzorului. Faceți acest lucru înfășurând firul de 2 sau 3 ori în jurul unui inel de ferită. Acest lucru ar trebui să contribuie la reducerea sau eliminarea completă a sunetelor șuierătoare din instrument.

(opțiunea de alimentare 1) sursă de alimentare externă nu prin Arduino Este opțional să adăugați energie direct în circuit în loc de prin portul de alimentare arduino. Dacă doriți acest lucru, ar trebui să conectați firele pozitive și negative de la sursa de alimentare externă la liniile pozitive și negative de pe panoul de control. Ar trebui să existe un fir de la partea pozitivă a panoului de pin la pinul Vin (situat pe lângă pinii GND) de pe arduino și un fir de la partea negativă la un pin GND de pe arduino. (Opțiunea de alimentare 2) Alimentare externă conectată la priza de alimentare arduino Dacă doriți să utilizați un adaptor conectat la priza de alimentare arduino, ar trebui să conectați un fir de la pinul arduino de 5V la partea pozitivă a panoului și un fir de la un pin GND la partea negativă

Încărcarea fișierelor Acum conectați arduino la computer și încărcați programul. Rețineți că trebuie să introduceți code.ino și pitches.h într-un folder numit code. În IDE-ul arduino (programul) trebuie să descărcați următoarele biblioteci dacă nu le aveți: LiquidCrystal_I2C de la Frank de BrabanderWire de la adafruit (acest unul ar trebui să fie deja încorporat)

Pasul 2: Crearea cazului

Dacă totul funcționează, puteți face cazul. Tăierea cu laser / CNC (a se vedea videoclipul) Înainte de a începe tăierea, poate fi necesar să modificați orificiile pentru difuzor pentru a se potrivi cu difuzorul pe care îl aveți. Am un difuzor cu un grătar mic care folosește cele 4 găuri din jurul orificiului difuzorului. Deci, editați acest lucru mai întâi dacă aveți nevoie.

Începeți prin tăierea lemnului cu un tăietor cu laser sau o mașină CNC. Fișierul de utilizat este Case_laser_cut.ai Odată ce aveți piesele pe care le puteți testa, dacă sunt mari, șlefiați-le puțin până când se potrivesc împreună. Acum puteți lipi piesele de lemn împreună cu lipici pentru lemn. Nu ar trebui să lipiți partea superioară (scândura cu găuri), deoarece trebuie să punem toate piesele și trebuie să putem deschide carcasa dacă există o problemă. rețineți că strângeți totul în timp ce se usucă (lăsați-l aproximativ 24 de ore pentru a se întări complet).

Imprimare 3D Acum puteți imprima carcasa LCD și literele de deasupra butoanelor (Carcasă LCD.stl și Lettere.stl) Vă recomandăm aceste setări: - Strat înălțime 0,1 mm - Viteză 30 mm / s pentru litere și 60 mm / s pentru LCD carcasă - Folosiți un ventilator de răcire cu strat pentru carcasa LCD, deoarece are multă surplombare - Suportul nu este necesar Odată ce imprimările sunt terminate, șlefuiți marginile pentru a le face oarecum netede și dacă LCD-ul nu se potrivește, încercați să-l șlefuiți mai mult, Odată ce carcasa este terminată și piesele sunt tipărite, puteți începe asamblarea totul. Puneți lcd-ul în carcasa lcd și puneți conectorul jack audio pentru pedală în gaura din spate. Lipiți conectorul lcd și jack în loc. Acum lipiți carcasa lcd pe lemn, puteți pune lipiciul pe buza de pe partea inferioară a carcasei lcd. Acum lipiți literele butoanelor de deasupra butoanelor. În funcție de difuzorul pe care îl aveți, îl puteți lipi pe loc, eu aveți un difuzor cu un grătar mic care folosește cele 4 găuri din jurul orificiului difuzorului. În funcție de modul în care ați editat orificiul difuzorului pentru difuzor, acest pas ar putea fi diferit pentru dvs. Lipiți senzorul cu ultrasunete în loc folosind cele 2 orificii din partea inferioară. dar acest lucru nu este necesar. Conectați totul din nou și ați terminat, porniți alimentarea și bucurați-vă!

Pasul 3: Probleme și limitări cunoscute

Acest instrument nu este perfect În primul rând este o jucărie nu un produs! Arduino nu este conceput pentru a fi folosit ca instrument, așa că nu cred că sincronizarea va fi 100% corectă. Datorită decalajului operațiunilor din cod, este imposibil să creați acest instrument cu o sincronizare precisă. - Uneori, senzorul cu ultrasunete are o eroare care poate duce la redarea unei note aleatorii sau la redarea unor note inexacte.

- Când utilizați instrumentul, vă recomand să utilizați un obiect plat, cum ar fi o bucată de carton sau lemn, pentru a ține deasupra senzorului. Suprafețele curbate reflectă semnalele de la senzor, astfel încât acest lucru are ca rezultat redarea unor note inexacte. Puteți folosi mâna, dar țineți-o cât mai plană și constantă deasupra senzorului. - Nu comutați înapoi de la redarea automată la pornit. Acest lucru este cauzat de o eroare în cod pe care nu am găsit-o încă. O puteți rezolva apăsând butonul de redare automată și, în același timp, apăsați pedala. Sau îl puteți opri și reporni.

- Întârziere atunci când cântați o notă, acest lucru se datorează faptului că codul din arduino durează câteva milisecunde, ceea ce este imposibil de eliminat, deoarece arduino nu este făcut pentru a face instrumente. cuvintele nu se potriveau pe ecranul LCD. Am încercat să fac cât mai mult în engleză.

Pasul 4: Îmbunătățiri DIY

După ce ați construit acest lucru, nu ați terminat! Puteți încerca să vă îmbunătățiți propriile abilități și să adăugați caracteristici pe care nu le-am putut integra în intervalul de timp pe care l-am avut.

- adăugarea mai multor sunete - redarea mai multor tonuri în același timp - adăugarea mai multor difuzoare - Adăugarea mai multor stiluri! - Adăugarea de leduri care dansează cu muzica dvs.