Jak vyrobit bezdrátovou vzdušnou klavírní rukavici: 9 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Účel a funkce:

Naším nositelným technologickým projektem je vytvoření bezdrátové rukavice pro klavír se synchronizovanými světly pomocí základní elektroniky, mikrořadiče, jako je HexWear, a notebooku se softwarem Arduino a Max 8. Náš projekt využívá přehrávání klavírních not prostřednictvím reproduktoru Bluetooth pohybem prstů, aniž by byl připojen k jakémukoli stacionárnímu systému nebo skutečnému nástroji, a také procházení výběrem nástrojů, takže všechny jejich poznámky nebo zvuky mohou být také hrál na bezdrátovou rukavici na povel.

Tento projekt funguje tak, že při nošení vzduchové klavírní rukavice obsahuje každý ze čtyř spojených prstů snímač ohybu, který určuje, zda se prst ohýbá. Když je prst ohnutý, LED na příslušném prstu se rozsvítí a informuje uživatele, že tento prst byl dostatečně ohnutý, a pomocí softwaru Max 8 se z počítače přehraje odpovídající nota. Každý prst tedy odpovídá jedinečné notě a uživatel bude moci bezdrátově přehrávat hudbu z externího zdroje prostřednictvím této rukavice na ruce. Pomocí softwaru Max 8 to neomezuje rukavici pouze na přehrávání klavírní hudby, další jedinečné zvuky lze přehrávat z každého odpovídajícího prstu, což umožňuje libovolnému uživateli manipulovat s jakýmkoli typem zvuků, které se mu líbí.

Seznam požadovaných materiálů:

• Senzory krátkého ohybu Adafruit (4),
• Moduly podsvícení LED Adafruit bílé (4),
• Odpory 100 kΩ (4)
• Odpor 1 kΩ (1)
• Sada mikrokontroléru HexWear,
• Micro USB na USB kabel
• Externí baterie připojující se k výstupu micro USB
• Baterie AAA
• Rukavice s pružnou tkaninou
• Notebook s nainstalovaným softwarem Arduino IDE a Max 8
• Páječka a pájka
• Skotská páska, elektrická páska a stahovací pásky
• Zdarma drát, řezačka drátu a odizolovač
• Reproduktor Bluetooth nebo reproduktor a kabel AUX
• Smršťovací a smršťovací bužírky
• Drtiče drátu
• Tenká deska,

Krok 1: Vybudujte obvod

Hlavní obvod je ten, který zahrnuje několik děličů napětí paralelně. Obsahuje také flex senzory, což jsou odpory, jejichž odpory se mění v závislosti na stupni ohybu v jednom směru. Když je ohebný snímač ohnutý, jeho odpor se zvýší z přibližně 25 kΩ až na 100 kΩ a napětí na něm načtené se také zvýší.

Protože však náš design používá čtyři flex senzory, čtyři LED diody a bluetooth mate, musíme také použít expandér portů kvůli omezenému počtu portů dostupných na HEXWear. Připojte čtyři flex senzory přes analogové vstupy na HEXWear, Bluetooth mate k pinům TX a RX a připojte expandér portů MCP23017 k pinům SDA a SCL, které poté napájí LED diody.

Podrobnější informace naleznete v přiloženém schématu zapojení. (Všimněte si, že Vcc v diagramech odpovídá Vcc pinům na HEXWear. Ty mohou být zapojeny paralelně, pokud není k dispozici dostatek pinů, nebo externí zdroj energie podobného napětí je také další schůdnou možností)

Krok 2: Instalace dalších knihoven:

Vzhledem k tomu, že jsme použili HEXWear, je nutné nainstalovat další knihovny, aby bylo možné správně používat software Arduino. Použijte k tomu následující pokyny:

1) (Pouze Windows, uživatelé systému Mac mohou tento krok přeskočit) Nainstalujte ovladač na adrese https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… Stáhněte a nainstalujte ovladač (soubor.exe uvedený v kroku 2 na adrese v horní části propojené stránky RedGerbera).

2) Nainstalujte požadovanou knihovnu pro Hexware. Otevřete Arduino IDE. V části „Soubor“vyberte „Předvolby“. Do prostoru určeného pro adresy URL správce dalších desek vložte https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/… klikněte na „OK“. Přejděte na Nástroje -> Deska: -> Správce desky. V nabídce v levém horním rohu vyberte „Přispěno“. Vyhledejte a poté klikněte na desky Gerbera a klikněte na Instalovat. Ukončete a znovu otevřete Arduino IDE.

Chcete -li zajistit, aby byla knihovna nainstalována správně, přejděte do nabídky Nástroje -> Deska a přejděte do spodní části nabídky. Měli byste vidět sekci s názvem „Gerbera Boards“, ve které by se měl objevit alespoň HexWear (ne-li více desek jako mini-HexWear).

Krok 3: Vytvoření skici Arduino

Skica Arduino čte hodnoty napětí napříč sériovými odpory v obvodu a rozhoduje, zda byla dosažena stanovená prahová hodnota. Pokud je prahová hodnota překročena, HexWear rozsvítí příslušnou LED a odešle signál ASCII kódu do notebooku, který lze načíst a namapovat na poznámku Max 8 v pozdějším kroku. Pomocí odpovídajících konfigurací zapojení ve schématech zapojení byly správně definovány všechny potřebné piny na HexWear.

Všimli jsme si, že prahová hodnota uvedená v náčrtu nebyla vždy konzistentní v různých HEXWears. Jedno doporučení, které máme, je použít sériový plotter ke stanovení analogové hodnoty načtené ze senzoru flex a označit, jak se tato hodnota změní od okamžiku, kdy je ve srovnání s ohnutím neohnutá. Pak jste schopni to použít k definování vlastní prahové hodnoty, která správně reaguje na chování flex senzoru ve vašem obvodu.

Krok 4: Vytvořte Max 8 Patcher

Patcher Max 8 mapuje vstupy z klávesnice nebo signály přijímané přes kanál Bluetooth notebooku na instrumentální notové výstupy. Patcher Max 8, který jsme použili v našem projektu, je přiložen a je k dispozici ke stažení.

Když používáte Max, připojte svého bluetooth partnera k Maxovi následujícím způsobem:

• Zkontrolujte, zda je skica uzamčena (zámek vlevo dole by měl být zavřený)
• Zkontrolujte, zda je „X“nad objektem metra vypnuto (šedá, nikoli bílá)
• Stiskněte tlačítko tisku a přejděte do sériového objektu a podívejte se na dostupné porty na konzole Max
• Určete správný port podle jednoho označeného modulu bluetooth a pokud je k dispozici více, vyzkoušejte každý, dokud nemůžete potvrdit, který z nich funguje
• Během tohoto procesu by měl váš modul bluetooth blikat červeně a když správně funguje, změní se na plnou chamtivost
• Opakujte to, dokud se na bluetooth neobjeví zelená světla
• Jakmile se připojíte, zamkněte skicu a stiskněte „X“nad objektem metra, abyste mohli začít poslouchat bluetooth komunikaci.

Krok 5: Pájení expandéru portů, LED diod a Bluetooth Mate

Vzhledem k obrovskému množství vodičů a dalších elektrických součástí, které se v našem projektu očekávají, že se vejdou na rukavice, jsou následující kroky pájení ponechány otevřenější pro interpretaci pro uživatele.

Abychom robustně připojili expandér portů MCP23017, připájili jsme jeho připojení k tenké desce s obvody, kterou jsme mohli umístit na naši rukavici. Pájili jsme vodiče na naše LED diody a poté připájili příslušné konce k uzemnění nebo desce s obvody, která jej spojovala se správnými označenými piny expandéru portů. Poté jsme použili stejný prkénko k připojení napájení k našemu bluetooth mateři paralelně s výkonem, který jsme dodávali do devátého pinu expandéru portů.

Tepelné smršťování a elektrickou pásku jsme použili na jakémkoli místě, kde byl odhalený drát. Připojili jsme fotografie, abychom měli lepší představu o tom, jak jsme to sami udělali, ale všimněte si, že můžete použít libovolnou techniku, která je pro vás nejefektivnější.

Krok 6: Pájení snímačů Flex

Podobně jako v předchozím kroku, tento krok není tak omezený a pájení lze provést, ale člověk to považuje za nejúčinnější.

Aby byla pro náš projekt zajištěna největší volnost pohybu, připájili jsme dráty na oba konce našeho ohebného senzoru a poté pomocí tepelného smršťování zakryli všechny části obnaženého drátu podobně, jako jsme to udělali s LED diodami.

Krok 7: Připojení k HEXWear včetně použití externího zdroje

K připojení této spousty vodičů přímo k HEXWear jsme použili krimpovací konektory a poté je našroubovali přímo na různé porty našeho HEXWear. Tímto způsobem jsme zajistili přímé připojení ke každému z našich portů a mohli jsme je snadno odstranit, pokud bychom chtěli vytvářet nové projekty pro naše HEXWear.

Také jsme připojili malý externí zdroj energie, který pojme tři baterie AAA, aby poskytoval dostatečný výkon pro naše HEXWear. Tento externí zdroj energie jsme připnuli na náramek, abychom zajistili, že bude vždy připojen a nijak výrazně nebránil pohybu.

Krok 8: Připevnění všeho na rukavici

Nakonec budete chtít vše řádně připevnit k rukavici, aby byl váš výrobek skutečně nositelný. Budete chtít připojit každý snímač ohybu k odpovídajícímu prstu, což bude mít vliv na nepraktičnost jeho užitečnosti, a připojit stejný indikátor LED, který se rozsvítí k ohebnému senzoru na stejném prstu. Nejúčinnějším způsobem, který jsme zjistili, abychom zajistili správné ohnutí senzoru flex, byla páska, ale stejně dobře bude fungovat i přišití na rukavici pomocí dalšího kusu látky.

Poté budete muset připojit HEXWear, expandér portů a bluetooth ke stejné rukavici. Všimli jsme si, že je také velmi efektivní připnout externí zdroj energie k náramku, aby byla zajištěna maximální mobilita a nebránila mobilitě/nositelnosti. Pokud jde o ostatní součásti, doporučujeme použít kroucené pásky k zabalení přebytečného drátu ke konsolidaci prostoru.

Ujistěte se, že máte silné pájené spoje a žádný odkrytý vodič, takže je velká flexibilita a svoboda umístit součásti tam, kde je třeba, aby byl výrobek co nejvíce esteticky příjemný.

Krok 9: Ladění a užívání si

V celém tomto procesu existuje velká možnost chyby, proto doporučujeme zkontrolovat, zda vaše součásti fungují konzistentně v celém procesu. To znamená důsledně používat sériový monitor na skici Arduino, abyste potvrdili, že jsou vaše hodnoty ze snímače flex konzistentní, a zkontrolovat, že i když je cokoli pájeno, existuje silné spojení a stále to správně funguje a že nejsou žádné odkryté vodiče. Vzhledem k velkému množství elektrických součástek na velmi malém místě budou odhalené dráty vaším největším nepřítelem.

Jakmile úspěšně vytvoříte pracovní rukavici, užívejte si! Bavte se flákáním se svým projektem a klidně přepněte zvuky klavíru na jakékoli jiné samply, které chcete mít opravdu jedinečný nástroj nositelné technologie!