Bucky Touch: Light-up Dodecahedron ساز: 12 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

توسط jbumsteadJon Bumstead بیشتر توسط نویسنده دنبال کنید:

درباره: پروژه های نور ، موسیقی و الکترونیک. همه آنها را در سایت من پیدا کنید: www.jbumstead.com بیشتر درباره jbumstead »

حدود دو سال پیش ، من یک گنبد ژئودزیک 120 صفحه ای بزرگ ساختم که موسیقی را با خروجی MIDI پخش می کند. با این حال ، ساخت آن دشوار بود و سنسورها کاملاً قابل اعتماد نبودند. من تصمیم گرفتم تا باکی تاچ (Touch Buck) را بسازم ، نسخه کوچکتری از گنبد زمین شناسی من که ساخت آن آسان تر است و سنسورهای لمسی خازنی را ارتقاء داده است. Bucky Touch با خروجی MIDI و صدا طراحی شده است ، بنابراین می توانید از دستگاه MIDI (به عنوان مثال رایانه یا صفحه کلید MIDI) برای پخش Bucky Touch استفاده کنید یا می توانید Bucky Touch را مستقیماً به تقویت کننده و بلندگو متصل کنید.

اولین نمونه اولیه من در این پروژه مشابه بود ، اما دارای چهره های حساس به لمس نبود و در عوض پین های شکستنی را فراهم می کند که دسترسی به پین های ورودی/خروجی دیجیتال ، پین TX (انتقال) ، پین RX (دریافت) ، پین تنظیم مجدد را فراهم می کند. ، و پین زمین. این نسخه را من Bucky Glow نامیدم. پین ها به شما امکان می دهند Bucky Glow را به سنسورها (مانند لمس خازنی ، مادون قرمز ، اولتراسونیک) ، موتورها ، جک های MIDI و هر وسیله الکترونیکی دیگری که فکر می کنید متصل کنید.

این دستورالعمل از طریق Bucky Touch مونتاژ می شود ، که در مقایسه با Bucky Glow بیشتر شبیه یک ساز موسیقی است.

مرحله 1: فهرست عرضه

مواد:

1. دو ورق MDF با ضخامت 16 اینچ 12 اینچ 0.118 اینچ

2. یک ورق پلکسی گلاس سفید شفاف با ضخامت 12 "در 12" 0.118 "ضخامت

3. نوار LED WS2801 یا WS2811 پیکسل (11 LED):

4. آردوینو نانو:

5. برد اولیه

6. ITO (Indium Tin Oxide) PET Plastic - 100mm x 200mm

7. مقاومت 11X 2MOhm

8. مقاومتهای 11X 1kOhm

9. مقاومت 10k برای خروجی صدا

10. خازنهای 2X 0.1uF برای خروجی صدا

11. جک MIDI:

12. تغییر حالت:

13. دکمه را فشار دهید:

14. جک صوتی استریو:

15. پین هدر

16. مهره 2X M3

17. پیچ و مهره 2X M3x12

18. سیم پیچ سیم

19. اسکاچ

20. لحیم کاری

21. نوار برقی

22. کابل MIDI به USB اگر می خواهید MIDI را با کامپیوتر پخش کنید

ابزارها:

1. برش لیزری

2. چاپگر سه بعدی

3. برش سیم

4. آهن لحیم کاری

5. قیچی

6. آچار آلن

7. تفنگ چسب داغ

8. ابزار بسته بندی سیم

مرحله 2: مرور سیستم

در قلب Bucky Touch یک آردوینو نانو قرار دارد. پین داده و پین ساعت نوار LED آدرس پذیر WS2081 به ترتیب به پین A0 و A1 متصل است. هر وجه از دوازده وجهی دارای یک حسگر لمسی خازنی است که با یک مقاومت 2.2Mohm به سیگنال ارسال کننده از پین A2 متصل شده است. پین های دریافت کننده A3 ، D2-D8 و D10-D12 هستند. در اینجا پیوندی به سنسورهای لمسی خازنی آمده است:

Bucky Touch دارای خروجی MIDI و سیگنال صوتی تک صدا است. هر دو این سیگنال ها در مرحله 6 مورد بحث قرار گرفته است. پین TX برای MIDI و یک سیگنال PWM از پین 9 برای صدا استفاده می شود. برای جابجایی بین خروجی MIDI و مونو ، یک سوئیچ ضامن متصل به پین A3 وجود دارد.

آردوینو طوری برنامه ریزی شده است که تمام سنسورهای لمسی خازنی را بخواند تا مشخص شود کدام کلید پنج ضلعی توسط کاربر فشرده می شود. سپس سیگنال هایی را برای به روز رسانی LED ها و تولید صدا ، بسته به جهت چرخاندن سوئیچ ضامن ، MIDI یا تک صدا ، تولید می کند.

مرحله 3: طراحی و برش شاسی

"loading =" تنبل"

Bucky Glow دارای خروجی صوتی MIDI و تک صدا است. برای بررسی MIDI و Arduino ، این پیوند را بررسی کنید. من MIDI را دوست دارم زیرا راه اندازی آن با آردوینو آسان است و با یک کلیک یک دکمه صدا را از ابزارهای بیشمار تمیز و صوتی ارائه می دهد. نکته منفی این است که برای رمزگشایی سیگنالها و تبدیل آنها به سیگنال صوتی به یک دستگاه پخش MIDI نیاز است. همچنین ، توسعه سیگنال های آنالوگ خود به شما کنترل بیشتری می دهد و درک بهتری از سیگنالی که در واقع در بلندگوها تولید و پخش می شود ، می دهد.

ایجاد سیگنال های صوتی آنالوگ کاری چالش برانگیز است که نیاز به دانش مدارهای نوسانی و طراحی پیچیده تر مدار دارد. من طراحی نوسان سازها را برای این پروژه شروع کردم و کمی پیشرفت کردم ، وقتی مقاله فوق العاده ای از جان تامپسون در مورد ایجاد سیگنال های صوتی پیچیده با استفاده از یک پین PWM در آردوینو پیدا کردم. من فکر می کنم این یک نقطه وسط عالی بین سیگنال های MIDI و طراحی مدار پیچیده آنالوگ بود. سیگنالها هنوز به صورت دیجیتالی تولید می شوند ، اما من زمان زیادی را در مقایسه با ساخت مدارهای نوسانی خود صرفه جویی کردم. من هنوز می خواهم این را مدتی امتحان کنم ، بنابراین هرگونه پیشنهاد برای منابع خوب بسیار قدردانی خواهد شد.

جان توضیح می دهد که چگونه می توانید خروجی دیجیتالی 8 بیتی با فرکانس 2 مگاهرتز با یک پین واحد ایجاد کنید ، که پس از صاف شدن از طریق فیلتر کم گذر می تواند به سیگنال صوتی آنالوگ تبدیل شود. مقاله او همچنین برخی از اصول تجزیه و تحلیل فوریه را توضیح می دهد ، که برای درک شکل موج پیچیده تر مورد نیاز است. به جای صدای خالص ، می توانید از این روش برای تولید سیگنال های صوتی جالب تر استفاده کنید. تا اینجا برای من به اندازه کافی خوب کار می کند ، اما من فکر می کنم پتانسیل بیشتری با این تکنیک وجود دارد! برای آزمایش اولیه جابجایی بین خروجی صدا و MIDI ، فیلم بالا را مشاهده کنید.

قبل از حرکت به قطعات لحیم کاری روی برد نمونه ، MIDI و خروجی صدا را روی تخته نان تست کنید.

مرحله 7: لحیم کاری برد و نصب آردوینو

مقاومت ها ، خازن ها ، پین های سربرگ و برد نمونه را جمع آوری کنید. نمونه اولیه برد را به 50 میلی متر در 34 میلی متر تقسیم کنید. مقاومتهای 10MOhm را در قسمت بالا سمت چپ و سپس پین های سربرگ را اضافه کنید. این پین هدرها به سنسورهای لمسی خازنی متصل می شوند. با دنبال کردن شماتیک Bucky Touch ، افزودن اجزا را ادامه دهید. شما باید پین هایی برای سیگنال ارسال لمسی خازنی ، یازده سیگنال دریافت لمسی خازنی ، سیگنال MIDI ، سیگنال صوتی (خارج از آردوینو و داخل جک استریو تک نفره) ، 5 ولت و GND داشته باشید.

من یک پایه مخصوص برای نگه داشتن Arduino و برد اولیه در پایه پایین Bucky Touch طراحی کردم. این قسمت را با استفاده از فایل STL ارائه شده به صورت سه بعدی چاپ کنید. حالا برد آردوینو نانو و نمونه اولیه را روی پایه قرار دهید. توجه داشته باشید که آردوینو نانو باید پین های آن رو به بالا باشد. دو مهره M3 را به داخل کوه بکشید. از این دستگاه ها برای اتصال پایه به پایه Bucky Touch استفاده می شود.

همانطور که در شکل نشان داده شده است ، از سیم سیم پیچ برای ایجاد ارتباط بین آردوینو و برد نمونه استفاده کنید. همچنین سیم های لمسی خازنی را به پایه های سربرگ روی برد نمونه اولیه وصل کنید.

مرحله 8: مونتاژ پایه

جک Midi ، جک صدا و سوئیچ را از طریق صفحه اصلی با سوراخ های مناسب فشار دهید. می توانید جک ها را پیچ کنید یا آنها را در پشت بچسبانید. برای سوئیچ تنظیم مجدد ، شما باید یک مربع کوچک را بکشید تا با جلوی صورت هم سطح شود. سیم را روی سوییچ ها بپیچانید تا بتوان آنها را به نمونه اولیه برد و آردوینو متصل کرد.

اکنون وقت آن است که دیوارهای پایه را به پایین پایه وصل کنید. هربار یک دیوار را به داخل و پایه اتصال دهنده پایه (قسمت G) بکشید. شما باید دیوار را با شکاف های بزرگتر به طرفین بکشید و سپس دیوار را به سمت پایین فشار دهید. دیوار باید در جای خود محکم شود. پس از اتصال دیوارها با سوراخ های آردوینو ، مجموعه برد آردوینو/نمونه اولیه را در محل قرار داده و با استفاده از پیچ و مهره M3x12 آن را وصل کنید. ممکن است مجبور شوید پیچ های M3 را تکان دهید تا در موقعیت مناسب قرار گیرند.

پس از اتصال تمام طرفهای پایه ، سیمهای جک را به پین های مناسب لحیم کنید. در این مرحله ، ایده خوبی است که سیگنال های صوتی و MIDI را با استفاده از کدی که در اینجا ارائه کرده ام تست کنید. اگر کار نمی کند ، قبل از حرکت به مرحله بعدی ، اتصالات خود را بررسی کنید.

مرحله 9: ساختن پلکسی گلاس رسانا

من چندین روش را امتحان کردم تا پلکسی گلاس کلید ساز باشد. در پروژه گنبد زمین شناسی ، از سنسورهای IR برای تشخیص زمان نزدیک بودن دست کاربر به سطح استفاده کردم. با این حال ، آنها به دلیل تابش IR محیط ، تداخل بین سنسورهای IR و اندازه گیری های نادرست قابل اعتماد نبودند. در مورد Bucky Touch من به سه راه حل احتمالی فکر کردم: سنسورهای IR با فرکانس ، دکمه های فشار و لمس خازنی. دکمه های فشار و حسگرهای فرکانس رمزگذاری شده IR به دلیل مشکلاتی که در صفحه Hackaday در مورد آنها صحبت می کنم کار نمی کنند.

چالش سنسور لمسی خازنی این است که اکثر مواد رسانا مات هستند ، که برای باکی تاچ کار نمی کند زیرا نور باید از طریق پلکسی گلاس عبور کند. سپس راه حل را کشف کردم: پلاستیک با روکش ITO! شما می توانید یک ورق 200 میلی متر در 100 میلی متر از Adafruit با قیمت 10 دلار خریداری کنید.

ابتدا پلاستیک با روکش ITO را به نوارهایی برش دادم و آنها را روی پلکسی گلاس در "X" چسباندم. اطمینان حاصل کنید که طرفهای رسانای پلاستیک رو به روی یکدیگر هستند. با اندازه گیری مقاومت با استفاده از مولتی متر ، آن را بررسی کنید. در ابتدا من پلاستیک را خم کردم و مس را به سیم های لحیم کاری برای لمس خازنی متصل کردم. اشتباه بزرگ: پلاستیک روکش دار ITO را خم نکنید! خم شدن پلاستیک اتصال را قطع می کند. در عوض من حدود یک اینچ سیم سیم پیچ را روی پلاستیک چسباندم و این عالی کار کرد. آن سیم سیم پیچ مرحله 4 را که از طریق صفحه LED پنج ضلعی تغذیه شده بود به خاطر دارید؟ اکنون زمان استفاده از آنها برای سنسورهای لمسی خازنی فرا رسیده است. سیم را در معرض دید قرار دهید و آن را به پلاستیک رسانا که روی پلکسی چسب خورده است بچسبانید. این کار را برای همه 11 صفحه پلکسی گلاس تکرار کنید.

اکنون زمان مناسبی برای انجام برخی آزمایش ها است تا مطمئن شوید چهره پلکسی گلاس شما به عنوان سنسورهای لمسی خازنی عمل می کند.

مرحله 10: نصب پلکسی گلاس

اتصالات (قسمت E و F) را به پایین Bucky Touch اضافه کنید که قسمت پایینی را با تمام وسایل الکترونیکی به بالا با LED ها متصل می کند. سپس قسمت های توله سگ (قسمت H) را به داخل دیوارهای Bucky Touch فشار دهید تا فضای کافی برای سر خوردن در پلکسی گلاس وجود داشته باشد. پلکسی گلاس فقط در صورتی می تواند مناسب باشد که مفصل توله سگ را به طور کامل فشار ندهید ، بنابراین مراقب باشید. وقتی همه 11 صفحه پلکسی گلاس را قرار دادید ، مفاصل توله سگ را کاملاً به داخل فشار دهید تا روی پلکسی گلاس قفل شود. باید به گونه ای محکم باشد.

سر دیگر سیم های لمسی خازنی را به پین های مناسب روی نمونه اولیه بپیچید و لحیم کنید و حسگرهای لمسی خازنی خود را دوباره آزمایش کنید. در نهایت ، قسمتهای بالا و پایین را با استفاده از اتصالات (قسمت E و F) به هم وصل کنید. اطمینان حاصل کنید که سیم را نکشید. تبریک می گویم ، Bucky Touch کاملاً مونتاژ شده است!

مرحله 11: نمونه های اولیه قدیمی تر

جایزه دوم در مسابقه صوتی 2018