Ultrazvukový inteligentní nástroj: 4 kroky (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Účel

Jedná se o nástroj, který pomocí ultrazvukového senzoru měří vzdálenost předmětu (může to být vaše ruka). S tímto je vybrána nota pro hraní, v různých režimech nástroj hraje různé věci. Může to být jedna nota (pro použití nástroje jako basa) nebo více not v pořadí (pro použití jako syntetizátor).

Doporučuji vám to provést pouze tehdy, pokud máte základní znalosti elektroniky a pájení.

Nástroje:

- 3D tiskárna s minimální tiskovou plochou 12 x 8 cm- Laserová řezačka nebo CNC stroj s minimální pracovní plochou 300 x 200 mm- Brusné zařízení- Horká lepicí pistole- Páječka- Odstraňovač drátu

Materiály:

- Dřevo (MDF) o tloušťce 3 mm Celková potřebná velikost je 600 x 400 mm, ale každou část můžete vystřihnout z menších prken, minimální potřebná strana je pak 300 x 200 mm (to je vnější rozměr potřebné součásti, takže mějte na paměti, že vnější část ne musíte použít, pokud použijete tuto metodu)

- Reproduktor (5W 8Ohms vnější průměr 93 mm) s největší pravděpodobností budete muset upravit rozměry otvoru pro reproduktor, protože ne všechny reproduktory jsou stejné - Arduino (UNO) - kabely Dupont 20 a 10 cm22x 10cm samec - samec10x 20cm samec - samice4 x 20cm samice - samice (10cm kabely) (20cm kabely)

- Drát cca. 2 x 60 cm (tloušťka 2 mm, ale na tom tolik nezáleží)

- 2 feritové prsteny (pro redukci šumu, nikoli pro funkci nutné, ale doporučené)- 4 tlačítka (16 mm) (tlačítka 16 mm)

- 1 klavírní pedál- 20x4 LCD s adaptérem I2C (20x4 LCD včetně adaptéru I2C)

- Modul zvukového zesilovače TDA2030A (modul zvukového zesilovače TDA 2030)

- Arduino napájecí zdroj 5V nebo useknutý USB kabel pro použití s powerbankou- 3,5mm audio jack port (3,5mm audio jack port (ne úplně stejný jako používám)) (2. možnost)

- Smršťovací bužírka (2 mm) (sada smršťovací bužírky)- Malá prkénko (volitelně můžete také pájet vodiče k sobě, kde to používám) (Mini Breadboard)

Proces návrhu a historie

Tento nástroj jsem vyrobil pro školní projekt, potřeboval jsem navrhnout a postavit chytrý objekt. Po chvilce brainstormingu jsem přišel s nápadem postavit nástroj, který by hrál na více not, když uživatel právě dal nástroj 1.

Když jsem tento nástroj poprvé navrhl, vypadal trochu jinak a měl několik dalších funkcí, než konečný produkt. Moje první kritérium pro tento nástroj bylo, že by měl být schopen hrát různé zvuky (jako zvuk klavíru nebo kytary) a hrát akordy. Po několika revizích jsem však nemohl přijít na to, jak přehrávat zvukové soubory z karty SD, zvuk se stále zhoršoval. V pozdější iteraci jsem se rozhodl, že nástroj by měl hrát pouze signály PWM, které také hezky zní. V tomto bodě se to změnilo z piana s ultrazvukovým senzorem na chytrou verzi Theraminu.

Při programování několika dalších funkcí jsem si uvědomil, že v časovém rámci tohoto projektu nebudu schopen hrát více tónů současně s jedním reproduktorem. A tak jsem se rozhodl udělat z toho syntetizátor, který místo hraní více tónů najednou zahrál několik tónů za sebou.

Tento projekt je poprvé, kdy jsem použil laserovou řezačku a musel jsem použít Adobe Illustrator, takže doufám, že dokážu svou práci dostatečně dobře vysvětlit.

Krok 1: Sestavení komponent (fáze testování)

Než celou věc postavíme, měli bychom otestovat všechny naše komponenty, aby vše fungovalo.

Začněte pájením vodičů, které je třeba pájet, jsou to:- Konektor audio jacku, to jsou 2 vodiče. Jeden vodič je zem a druhý je signální vodič. K dispozici je pravděpodobně více připojení, protože konektor stereo jack má signál R a L, používáme pouze jeden. Jediný způsob, jak zjistit, který z nich potřebujete, je otestovat připojení vodiče k jednomu a zjistit, zda je obvod uzavřen (můžete to vyzkoušet pomocí multimetru).

- 2 vodiče na reproduktoru, kladný a záporný. - Kladný a záporný vodič na 4 tlačítkách. Konec vnějšího vodiče můžete zasunout do kontaktních kolíků na tlačítkách. Po dokončení pájení použijte tepelně smršťovací hadičku k izolaci vodičů

Nyní je čas připojit dráty. Podle schématu a fotografií připojte správné vodiče na správná místa.

Feritové prstence Protože arduino není vyrobeno pro zvuk, může zachytit elektromagnetické rušení. Ke kabelu zvukového signálu a kabelu reproduktoru můžete přidat feritový prsten. Toho docílíte tak, že drát 2 nebo 3krát omotáte kolem feritového prstence, což by mělo pomoci omezit nebo zcela odstranit syčivé zvuky z nástroje.

(možnost napájení 1) externí zdroj napájení přes Arduino Je možné přidat energii přímo do obvodu místo prostřednictvím napájecího portu arduino. Pokud to chcete, měli byste připojit kladné a záporné vodiče z externího zdroje napájení k kladným a záporným linkám na desce. Na arduinu by měl být vodič z kladné strany na desce na pin Vin (umístěný vedle kolíků GND) a vodič z negativní strany na pin GND na arduinu. (Možnost napájení 2) Externí napájení připojeno k arduino napájecí zásuvka Pokud chcete použít adaptér připojený k elektrické zásuvce arduino, měli byste připojit vodič z pinu arduino 5V na kladnou stranu prkénka a vodič z pinu GND na zápornou stranu

Odesílání souborů Nyní připojte arduino k počítači a nahrajte program. Všimněte si toho, že musíte umístit code.ino a pitches.h do složky s názvem code. V Arduino IDE (program) si musíte stáhnout následující knihovny, pokud je nemáte: LiquidCrystal_I2C od Franka de BrabanderWire z adafruit (toto jeden by měl být již vestavěn)

Krok 2: Výroba pouzdra

Pokud vše funguje, můžete pouzdro vyrobit. Laserové řezání / CNC (viz video) Než začnete řezat, možná budete muset upravit otvory v reproduktorech tak, aby odpovídaly reproduktoru, který máte. Mám reproduktor s malou mřížkou, který využívá 4 otvory kolem otvoru pro reproduktor. Pokud to tedy potřebujete, nejprve to upravte.

Začněte řezáním dřeva laserovou řezačkou nebo CNC strojem. Soubor, který se má použít, je Case_laser_cut.ai Jakmile budete mít díly, můžete je vyzkoušet, pokud jsou velké, jen je trochu obrousit, dokud nezapadnou dohromady. Nyní můžete kousky dřeva slepit lepidlem na dřevo. Horní část (prkno s otvory) byste neměli lepit, protože potřebujeme vložit všechny části a v případě problému musíme mít možnost otevřít pouzdro. mějte na paměti, že vše dotahujete dohromady, zatímco schne (nechte asi 24 hodin úplně zatvrdnout).

3D tisk Nyní můžete tisknout pouzdro LCD a písmena pro tlačítka nad (Case LCD.stl a letter.stl) Doporučuji tato nastavení:- výška vrstvy 0,1 mm- rychlost 30 mm/s pro písmena a 60 mm/s pro LCD pouzdro- Pro kryt LCD použijte vrstvený chladicí ventilátor, protože má mnoho přesahů- Podpora není potřeba Jakmile jsou výtisky hotové, obrouste okraje, aby byly poněkud hladké, a pokud se LCD nevejde, zkuste jej ještě trochu přebrousit, Jakmile je pouzdro hotové a díly jsou vytištěny, můžete začít se sestavováním všeho. Vložte LCD do pouzdra LCD a do otvoru na zadní straně vložte konektor audio jacku pro pedál. Lepidlo na konektor LCD a konektor přilepte na místo. Nyní přilepte kryt LCD na dřevo, lepidlo můžete vložit na okraj spodní části krytu LCD. Nyní nalepte písmena tlačítek na tlačítka. V závislosti na tom, jaký reproduktor máte, jej můžete nalepit na místo, já mít reproduktor s malou mřížkou, který využívá 4 otvory kolem otvoru pro reproduktor. V závislosti na tom, jak jste upravili otvor pro reproduktor pro tento reproduktor, se tento krok může lišit. Přilepte ultrazvukový senzor na místo pomocí 2 otvorů ve spodní části. Můžete také nalepit prkénko (desky), Arduino a modul zesilovače zvuku na místo ale to není nutné. Připojte vše znovu a jste hotovi, zapněte napájení a užívejte si!

Krok 3: Známé problémy a omezení

Tento nástroj není dokonalý Nejprve je to hračka, nikoli výrobek! Arduino není určeno k použití jako nástroj, takže si nemyslete, že načasování bude 100% správné. Kvůli zpoždění operací v kódu není možné provést tento nástroj s přesným načasováním. - Někdy má ultrazvukový senzor závadu, která může mít za následek přehrávání náhodných not nebo nesprávných tónů.

- Při použití nástroje doporučuji použít plochý předmět, jako je kus lepenky nebo dřeva, aby se držel nad senzorem. Zakřivené povrchy odrážejí signály ze senzoru, takže výsledkem jsou nepřesné noty. Můžete použít ruku, ale držet ji tak hladce a stabilně nad senzorem, jak je to možné.- Nepřepínání z automatického přehrávání na vypnuté. To je způsobeno chybou v kódu, kterou jsem zatím nenašel. Vyřešíte to stisknutím tlačítka automatického přehrávání a současně sešlápnutím pedálu. Nebo jej můžete vypnout a znovu zapnout.

- Prodleva při hraní noty je způsobena tím, že kód v arduinu trvá několik milisekund, což nelze odstranit, protože arduino není vyrobeno pro výrobu nástrojů.- nějaký kód je v holandštině, je to proto, že jsem holandský a nějaký anglický slova se na LCD nevešla. Snažil jsem se toho udělat co nejvíce v angličtině.

Krok 4: Vylepšení pro kutily

Poté, co jste to vytvořili, nejste hotovi! Můžete se pokusit zlepšit své vlastní dovednosti a přidat k tomu funkce, které jsem nemohl integrovat do časového rámce, který jsem měl. Věci, které byste mohli vyzkoušet:

- přidání více zvuků- přehrávání více tónů současně- přidání dalších reproduktorů- přidání více stylů!- přidání LED, které tančí s vaší hudbou