دستگاه هوشمند التراسونیک: 4 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

هدف

این وسیله ای است که از سنسور اولتراسونیک برای اندازه گیری فاصله یک جسم (این می تواند دست شما باشد) استفاده می کند. با استفاده از این یک نت برای پخش انتخاب می شود ، در حالت های مختلف ، سازها چیزهای مختلفی را پخش می کنند. این می تواند یک نت واحد (برای استفاده از ساز به عنوان باس) یا چند نت به ترتیب (برای استفاده به عنوان سینتی سایزر) باشد.

من توصیه می کنم این کار را فقط در صورتی انجام دهید که درک اولیه ای از الکترونیک و لحیم کاری داشته باشید.

ابزارها:

- چاپگر سه بعدی با حداقل سطح چاپ 12x8cm- دستگاه برش لیزری یا دستگاه CNC با حداقل مساحت کار 300x200mm- تجهیزات سنباده زنی- تفنگ چسب حرارتی- لحیم کاری- دستگاه برش سیمی

مواد:

- چوب (MDF) ضخامت 3 میلی متر کل اندازه مورد نیاز 600x400 میلی متر است ، اما می توانید هر قسمت را از تخته های کوچکتر برش دهید ، حداقل طرف مورد نیاز 300x200 میلی متر است (این قسمت بیرونی قطعه مورد نیاز است ، بنابراین به خاطر داشته باشید که خارج اگر از این روش استفاده می کنید باید قطع شود)

- بلندگو (5W 8 اهم اهم 93 میلی متر قطر خارجی) به احتمال زیاد شما نیاز به ویرایش ابعاد سوراخ بلندگو دارید زیرا همه بلندگوها یکسان نیستند - Arduino (UNO) - کابل های Dupont 20 و 10 سانتی متر 22x 10 سانتی متر نر - مرد 10x 20 سانتی متر مرد - زن 4 x 20 سانتی متر زن - زن (کابل های 10 سانتی متری) (کابل های 20 سانتی متری)

- سیم تقریبا 2x60cm (ضخامت 2 میلی متر ، اما این خیلی مهم نیست)

- 2 حلقه فریت (برای کاهش نویز ، برای عملکرد لازم نیست اما توصیه می شود)- 4 دکمه (16 میلی متر) (دکمه های 16 میلی متری)

- 1 پدال پیانو- 20x4 LCD با آداپتور I2C (20x4 LCD شامل آداپتور I2C)

- ماژول تقویت کننده صدا TDA2030A (ماژول تقویت کننده صدا TDA 2030)

- منبع تغذیه آردوینو 5 ولت یا کابل USB را برای استفاده با پاور بانک قطع کنید- پورت جک 3.5 میلی متری صدا (پورت جک 3.5 میلی متری صدا (دقیقاً مشابه آنچه من استفاده می کنم)) (گزینه دوم)

- لوله های کوچک کننده حرارتی (2 میلی متر) (مجموعه لوله های کوچک کننده حرارتی)- تخته نان کوچک (اختیاری شما همچنین می توانید سیم ها را در جایی که من از آن استفاده می کنم لحیم کنید) (Mini Breadboard)

فرایند طراحی و تاریخچه

من این ساز را برای یک پروژه مدرسه ساختم ، من نیاز به طراحی و ساخت یک شی هوشمند داشتم. بعد از کمی طوفان فکری به این ایده رسیدم که بتوانم یک ساز بسازم که وقتی کاربر فقط به ساز 1 می دهد چندین نت را اجرا کند.

هنگامی که من برای اولین بار این ساز را طراحی کردم ، کمی متفاوت به نظر می رسید و چند عملکرد دیگر در مقایسه با محصول نهایی داشت. اولین معیار من برای این ساز این است که باید بتواند صداهای متفاوتی (مانند صدای پیانو یا گیتار) را پخش کند و آکورد اجرا کند. با این حال ، پس از چند بازبینی ، من نمی توانم نحوه پخش فایل های صوتی از کارت SD را تشخیص دهم ، صدا همچنان به هم می ریزد. بنابراین در یک تکرار بعدی تصمیم گرفتم که دستگاه فقط باید سیگنالهای PWM را پخش کند که صدای خوبی هم دارند. این نقطه ای است که از پیانو با سنسور اولتراسونیک به نسخه هوشمند Theramin تبدیل شد.

هنگام برنامه نویسی چند عملکرد دیگر متوجه شدم که در بازه زمانی این پروژه قادر نخواهم بود همزمان چند زنگ را با یک بلندگو پخش کنم. بنابراین تصمیم گرفتم آن را به یک سینتی سایزر تبدیل کنم که به جای پخش همزمان چند تن ، چند نت را به ترتیب پخش می کند.

این پروژه اولین باری است که من از برش لیزری استفاده کردم و مجبور شدم از Adobe Illustrator استفاده کنم ، بنابراین امیدوارم بتوانم به خوبی کار خود را توضیح دهم.

مرحله 1: مونتاژ قطعات (مرحله آزمایش)

قبل از اینکه کل را بسازیم ، باید تمام اجزای خود را آزمایش کنیم تا همه چیز کار کند.

با لحیم کردن سیم هایی که نیاز به لحیم کاری دارند شروع کنید ، اینها عبارتند از:- اتصال جک صوتی ، این 2 سیم است. یک سیم زمین و دیگری سیم سیگنال است. اتصالات احتمالی بیشتری در دسترس است زیرا یک جک استریو دارای سیگنال R و L است ، ما فقط از یکی استفاده می کنیم. تنها راهی که می توانید سیم موردنظر را بررسی کنید این است که سیم را به صورت یکجا آزمایش کنید و ببینید آیا مدار بسته شده است (می توانید این را با مولتی متر آزمایش کنید).

- 2 سیم روی بلندگو ، مثبت و منفی. - سیمهای مثبت و منفی روی 4 دکمه فشاری. می توانید انتهای سیم نر را به پین های تماس روی دکمه ها وارد کنید. پس از اتمام لحیم کاری از لوله های گرمکن برای عایق کاری سیم ها استفاده کنید

اکنون زمان اتصال سیم ها است. نمودار و عکسها را دنبال کنید تا سیمهای مناسب را به مکانهای مناسب وصل کنید.

حلقه های فریت از آنجا که آردوینو برای صدا ساخته نشده است ، می تواند تداخل الکترومغناطیسی را ایجاد کند. می توانید یک حلقه فریت به کابل سیگنال صوتی و سیم بلندگو اضافه کنید. شما این کار را با پیچاندن سیم 2 یا 3 بار به دور حلقه فریت انجام می دهید. این کار به کاهش یا حذف کامل صدای خش خش از ساز کمک می کند.

(منبع تغذیه 1) منبع خارج از طریق آردوینو اگر این را می خواهید ، باید سیمهای مثبت و منفی را از منبع تغذیه خارجی به خطوط مثبت و منفی روی تخته وصل کنید. باید یک سیم از طرف مثبت روی نان تا پین Vin (واقع در کنار پایه های GND) روی آردوینو و یک سیم از طرف منفی به یک پین GND در آردوینو وجود داشته باشد. (گزینه قدرت 2) برق خارجی متصل به اگر می خواهید از آداپتور متصل به پریز برق آردوینو استفاده کنید ، باید یک سیم از پین آردوینو 5 ولت به طرف مثبت تخته و یک سیم از پین GND به طرف منفی متصل کنید

اکنون آردوینو را به رایانه خود وصل کرده و برنامه را بارگذاری کنید. توجه داشته باشید که باید code.ino و pitches.h را در پوشه ای با نام کد قرار دهید. در arduino IDE (برنامه) اگر کتابخانه های زیر را ندارید باید آنها را بارگیری کنید: LiquidCrystal_I2C از Frank de BrabanderWire از adafruit (این یکی باید قبلاً ساخته شود)

مرحله 2: ساختن مورد

اگر همه چیز کار می کند ، می توانید مورد را ایجاد کنید. برش لیزری / CNC (به ویدیو مراجعه کنید) قبل از شروع برش ، ممکن است لازم باشد سوراخ (های) بلندگو را متناسب با بلندگوی موجود ویرایش کنید. من یک بلندگو با یک کوره کوچک دارم که از 4 سوراخ اطراف سوراخ بلندگو استفاده می کند. بنابراین در صورت نیاز ابتدا این مورد را ویرایش کنید.

با برش چوب با دستگاه برش لیزری یا دستگاه CNC شروع کنید. فایل مورد استفاده Case_laser_cut.ai است. هنگامی که قطعات را در اختیار دارید ، می توانید آنها را آزمایش کنید ، اگر بزرگ باشند فقط کمی آنها را سنباده بزنید تا به هم برسند. اکنون می توانید قطعات چوب را با چسب چوب به هم بچسبانید. شما نباید قسمت بالایی (تخته با سوراخ) را بچسبانید زیرا ما باید همه قسمتها را داخل آن قرار دهیم و در صورت بروز مشکل باید بتوانیم قاب را باز کنیم. به خاطر داشته باشید که هنگام خشک شدن همه چیز را محکم می کنید (حدود 24 ساعت بگذارید تا کاملاً سفت شود).

چاپ سه بعدی حالا می توانید محفظه LCD و حروف بالای دکمه ها را چاپ کنید (Case LCD.stl و letter.stl) این تنظیمات را توصیه می کنم:- ارتفاع لایه 0.1 میلی متر- سرعت 30 میلی متر بر ثانیه برای حروف و 60 میلی متر بر ثانیه برای ال سی دی محفظه- از یک فن خنک کننده لایه برای محفظه LCD استفاده کنید زیرا دارای برجستگی زیادی است- پشتیبانی لازم نیست پس از اتمام چاپ ، لبه ها را سنباده بزنید تا کمی صاف شوند و اگر ال سی دی مناسب نیست سعی کنید آن را بیشتر سنباده بزنید. پس از اتمام مورد و چاپ قطعات ، می توانید همه چیز را مونتاژ کنید. ال سی دی را در محفظه LCD قرار دهید و اتصال جک صوتی پدال را در سوراخ پشت قرار دهید. اتصال LCD و جک را در محل خود بچسبانید به حالا محفظه LCD را به چوب بچسبانید ، می توانید چسب را روی لب در پایین محفظه LCD بچسبانید. حالا حروف دکمه را روی دکمه ها بچسبانید. بسته به نوع بلندگوی شما می توانید آن را در جای خود بچسبانید ، یک بلندگو با یک گریل کوچک داشته باشید که از 4 سوراخ اطراف سوراخ بلندگو استفاده می کند. بسته به نحوه ویرایش سوراخ بلندگو برای بلندگوی خود ، این مرحله ممکن است برای شما متفاوت باشد. سنسور اولتراسونیک را در محل خود با استفاده از 2 سوراخ در پایین بچسبانید. همچنین می توانید بورد برد (های) ، آردوینو و ماژول تقویت کننده صدا را در جای خود بچسبانید اما این هیچ نیازی نیست. همه چیز را دوباره وصل کنید و کار شما تمام شده است ، برق را روشن کرده و لذت ببرید!

مرحله 3: مشکلات و محدودیت های شناخته شده

این ساز کامل نیست اول از همه یک اسباب بازی است نه یک محصول! آردوینو برای استفاده به عنوان یک ابزار ساخته نشده است ، بنابراین فکر نکنید زمان بندی 100 درست خواهد بود. به دلیل تأخیر در عملیات در کد ، ساخت این ابزار با زمان بندی دقیق غیرممکن است. - گاهی اوقات سنسور اولتراسونیک دچار اشکال می شود که می تواند منجر به پخش یک نت تصادفی یا پخش نت های نادرست شود.

- هنگام استفاده از ساز ، توصیه می کنم از یک شیء صاف مانند یک تکه مقوا یا چوب برای نگه داشتن بالای سنسور استفاده کنید. سطوح منحنی ، سیگنالهای سنسور را منعکس می کنند ، بنابراین این امر منجر به پخش نت های نادرست می شود. می توانید از دست خود استفاده کنید اما آن را تا جایی که ممکن است روی سنسور صاف و ثابت نگه دارید.- عدم تغییر حالت پخش خودکار به روشن. این به دلیل اشکال در کد است که من هنوز پیدا نکرده ام. می توانید با فشار دادن دکمه پخش خودکار و همزمان فشار دادن پدال ، مشکل را حل کنید. یا می توانید آن را خاموش و دوباره روشن کنید.

- هنگام پخش یک نت ، تأخیر ایجاد می شود ، زیرا کد در آردوینو چند میلی ثانیه طول می کشد که حذف آن غیرممکن است زیرا آردوینو برای ساخت سازها ساخته نشده است. کلمات روی LCD قرار نمی گرفتند. من سعی کردم تا آنجا که ممکن است به زبان انگلیسی کار کنم.

مرحله 4: پیشرفت DIY

پس از ساختن این کار شما به پایان نرسیده اید! شما می توانید سعی کنید مهارت های خود را ارتقا دهید و ویژگی هایی را به آن اضافه کنید که من نتوانستم در بازه زمانی که داشتم ادغام کنم. مواردی که می توانید امتحان کنید:

- افزودن چندین صدا- پخش همزمان چند آهنگ- افزودن بلندگوهای بیشتر- افزودن سبک های بیشتر!- رقص های هدایت شده را با موسیقی خود اضافه کنید