Bucky Touch: Light-up Dodecahedron Instrument: 12 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Από τον jbumsteadJon Bumstead Ακολουθήστε περισσότερα από τον συγγραφέα:

Σχετικά με: Έργα στο φως, τη μουσική και τα ηλεκτρονικά. Βρείτε τα όλα στον ιστότοπό μου: www.jbumstead.com Περισσότερα για το jbumstead »

Πριν από περίπου δύο χρόνια, κατασκεύασα έναν μεγάλο γεωδαιτικό θόλο LED 120 προσόψεων που παίζει μουσική με έξοδο MIDI. Ωστόσο, ήταν μια δύσκολη κατασκευή και οι αισθητήρες δεν ήταν απόλυτα αξιόπιστοι. Αποφάσισα να φτιάξω το Bucky Touch, μια μικρότερη έκδοση του γεωδαιτικού μου θόλου που κατασκευάζεται ευκολότερα και έχει αναβαθμίσει χωρητικούς αισθητήρες αφής. Το Bucky Touch έχει σχεδιαστεί με έξοδο MIDI και ήχου, οπότε μπορείτε είτε να χρησιμοποιήσετε μια συσκευή MIDI (π.χ. υπολογιστή ή πληκτρολόγιο MIDI) για να παίξετε το Bucky Touch OR μπορείτε να συνδέσετε απευθείας το Bucky Touch σε ενισχυτή και ηχείο.

Το πρώτο μου πρωτότυπο σε αυτό το έργο ήταν παρόμοιο, αλλά δεν έχει πρόσωπα ευαίσθητα στην αφή και αντίθετα παρέχει ακίδες διαχωρισμού που παρέχουν πρόσβαση σε ψηφιακούς πείρους εισόδου/εξόδου, έναν πείρο TX (μετάδοσης), έναν πείρο RX (λήψης), επαναφορά, και καρφίτσα γείωσης. Αυτή την έκδοση την ονόμασα Bucky Glow. Οι ακίδες σας επιτρέπουν να συνδέσετε το Bucky Glow με αισθητήρες (π.χ. χωρητική αφή, υπέρυθρο, υπερηχητικό), κινητήρες, υποδοχές MIDI και οποιαδήποτε άλλα ηλεκτρονικά που μπορείτε να σκεφτείτε.

Αυτό το διδακτικό περνάει από τη συναρμολόγηση του Bucky Touch, το οποίο μοιάζει περισσότερο με ένα μουσικό όργανο σε σύγκριση με το Bucky Glow.

Βήμα 1: Λίστα προμηθειών

Υλικά:

1. Δύο φύλλα MDF πάχους 16 "x 12" 0,118"

2. Ένα φύλλο από διαφανές λευκό πλεξιγκλάς πάχους 12 "x 12" 0,118 "πάχους

3. Λωρίδα LED WS2801 ή WS2811 pixel (11 LED):

4. Arduino Nano:

5. Πίνακας πρωτότυπου

6. Πλαστικό PET με επίστρωση ITO (Indium Tin Oxide) - 100mm x 200mm

7. Αντιστάσεις 11X 2MOhm

8. Αντιστάσεις 11X 1kOhm

9. Αντίσταση 10k για έξοδο ήχου

10. Πυκνωτές 2X 0.1uF για έξοδο ήχου

11. Υποδοχή MIDI:

12. Εναλλαγή διακόπτη:

13. Πατήστε το κουμπί:

14. Στερεοφωνική υποδοχή ήχου:

15. Καρφίτσες κεφαλίδας

16. Παξιμάδια 2Χ Μ3

17. μπουλόνια 2Χ M3x12

18. Σύρμα περιτυλίγματος σύρματος

19. Σκοτσέζικη ταινία

20. Συγκολλητής

21. Ηλεκτρική ταινία

22. Καλώδιο MIDI σε USB εάν θέλετε να παίξετε MIDI με υπολογιστή

Εργαλεία:

1. Κόφτης λέιζερ

2. 3D εκτυπωτής

3. Κόφτες σύρματος

4. Συγκολλητικό σίδερο

5. Scαλίδι

6. Κλειδί Allen

7. Πιστόλι θερμής κόλλας

8. Εργαλείο περιτύλιξης σύρματος

Βήμα 2: Επισκόπηση συστήματος

Στην καρδιά του Bucky Touch βρίσκεται ένα Arduino Nano. Ο πείρος δεδομένων και ο πείρος ρολογιού μιας λωρίδας LED διευθυνσιοδοτούμενης WS2081 συνδέονται με τους ακροδέκτες A0 και A1, αντίστοιχα. Κάθε όψη του δωδεκάεδρου έχει έναν χωρητικό αισθητήρα αφής συνδεδεμένο με μια αντίσταση 2,2Mohm στο σήμα αποστολής που προέρχεται από τον ακροδέκτη A2. Οι ακίδες λήψης είναι A3, D2-D8 και D10-D12. Ακολουθεί ένας σύνδεσμος για χωρητικούς αισθητήρες αφής:

Το Bucky Touch διαθέτει έξοδο MIDI και μονοφωνικό σήμα ήχου. Και τα δύο αυτά σήματα συζητούνται στο Βήμα 6. Ο πείρος TX χρησιμοποιείται για το MIDI και ένα σήμα PWM από τον ακροδέκτη 9 χρησιμοποιείται για τον ήχο. Για εναλλαγή μεταξύ MIDI και μονοφωνικής εξόδου, υπάρχει ένας διακόπτης εναλλαγής συνδεδεμένος στο pin A3.

Το Arduino είναι προγραμματισμένο να διαβάζει όλους τους χωρητικούς αισθητήρες αφής για να καθορίσει ποιο πλήκτρο πενταγώνου πιέζει ο χρήστης. Στη συνέχεια, εξάγει σήματα για την ενημέρωση των LED και την παραγωγή ήχου, είτε MIDI είτε μονοφωνικού ήχου, ανάλογα με την κατεύθυνση που γυρίζει ο διακόπτης εναλλαγής.

Βήμα 3: Σχεδιασμός και κοπή του πλαισίου

"φόρτωση =" τεμπέλης"

Το Bucky Glow έχει έξοδο MIDI και μονοφωνικό ήχο. Για μια ανασκόπηση του MIDI και του Arduino, ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο. Μου αρέσει το MIDI επειδή είναι εύκολο να ρυθμιστεί με το Arduino και παρέχει ήχο από αμέτρητα όργανα καθαρού ήχου με ένα κλικ ενός κουμπιού. Το αρνητικό είναι ότι απαιτεί μια συσκευή αναπαραγωγής MIDI για να αποκωδικοποιήσει τα σήματα και να τα μετατρέψει σε ηχητικό σήμα. Επίσης, η ανάπτυξη των δικών σας αναλογικών σημάτων σας δίνει περισσότερο έλεγχο και καλύτερη κατανόηση του σήματος που παράγεται και παίζεται στα ηχεία.

Η δημιουργία αναλογικών σημάτων ήχου είναι μια δύσκολη εργασία που απαιτεί γνώση ταλαντευόμενων κυκλωμάτων και πιο περίπλοκο σχεδιασμό κυκλωμάτων. Ξεκίνησα να σχεδιάζω ταλαντωτές για αυτό το έργο και έκανα κάποια πρόοδο, όταν βρήκα ένα καταπληκτικό άρθρο του Jon Thompson σχετικά με τη δημιουργία σύνθετων ηχητικών σημάτων χρησιμοποιώντας ένα μόνο PWM pin στο Arduino. Νομίζω ότι αυτό ήταν ένα τέλειο μέσο για τα σήματα MIDI και τον πιο περίπλοκο σχεδιασμό αναλογικού κυκλώματος. Τα σήματα εξακολουθούν να παράγονται ψηφιακά, αλλά εξοικονόμησα πολύ χρόνο σε σύγκριση με την κατασκευή των δικών μου ταλαντευόμενων κυκλωμάτων. Θέλω ακόμα να το δοκιμάσω κάποια στιγμή, οπότε τυχόν προτάσεις για καλούς πόρους θα εκτιμηθούν πολύ.

Ο Jon εξηγεί πώς μπορείτε να δημιουργήσετε μια ψηφιακή έξοδο 2MHz 8-bit με ένα μόνο pin, το οποίο μπορεί να μετατραπεί σε αναλογικό ηχητικό σήμα αφού εξομαλυνθεί μέσω φίλτρου χαμηλής διέλευσης. Το άρθρο του εξηγεί επίσης ορισμένα βασικά στοιχεία της ανάλυσης Fourier, τα οποία απαιτούνται για την κατανόηση πιο πολύπλοκων κυματομορφών. Αντί για καθαρό τόνο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτήν την προσέγγιση για τη δημιουργία πιο ενδιαφέροντων ηχητικών σημάτων. Λειτουργεί αρκετά καλά για μένα μέχρι τώρα, αλλά νομίζω ότι υπάρχουν ακόμη περισσότερες δυνατότητες με αυτήν την τεχνική! Δείτε το παραπάνω βίντεο για μια προκαταρκτική δοκιμή εναλλαγής μεταξύ ήχου και εξόδου MIDI.

Δοκιμάστε την έξοδο MIDI και ήχου σε ένα breadboard πριν προχωρήσετε στα εξαρτήματα συγκόλλησης στον πίνακα πρωτοτύπου.

Βήμα 7: Συγκόλληση της σανίδας και τοποθέτηση Arduino

Συλλέξτε τις αντιστάσεις, τους πυκνωτές, τις ακίδες κεφαλίδας και το πρωτότυπο του σκάφους. Σπάστε το πρωτότυπο του σκάφους σε 50mm x 34mm. Προσθέστε τις αντιστάσεις 10MOhm στο επάνω αριστερό κάλυμμα, ακολουθούμενες από τις καρφίτσες κεφαλίδας. Αυτές οι ακίδες κεφαλίδας θα συνδεθούν με τους χωρητικούς αισθητήρες αφής. Συνεχίστε να προσθέτετε τα στοιχεία ακολουθώντας το σχηματικό σχήμα του Bucky Touch. Θα πρέπει να έχετε ακίδες για το χωρητικό σήμα αποστολής αφής, τα έντεκα χωρητικά σήματα αφής, το σήμα MIDI, το ηχητικό σήμα (εκτός arduino και στην μονοφωνική στερεοφωνική υποδοχή), 5V και GND.

Σχεδίασα μια προσαρμοσμένη βάση για να κρατάω το Arduino και την πρωτότυπη πλακέτα στην κάτω βάση του Bucky Touch. Εκτυπώστε 3D αυτό το μέρος χρησιμοποιώντας το παρεχόμενο αρχείο STL. Τώρα σύρετε το Arduino Nano και το πρωτότυπο του σκάφους στο στήριγμα. Σημειώστε ότι το Arduino Nano θα πρέπει να έχει τις καρφίτσες του στραμμένες προς τα πάνω. Σύρετε δύο παξιμάδια M3 στη βάση. Αυτά θα χρησιμοποιηθούν για τη σύνδεση της βάσης στη βάση του Bucky Touch.

Χρησιμοποιήστε σύρμα περιτυλίγματος για να πραγματοποιήσετε συνδέσεις μεταξύ του Arduino και του πρωτοτύπου, όπως φαίνεται στο σχήμα. Συνδέστε επίσης τα χωρητικά καλώδια αφής στις ακίδες κεφαλίδας στην πλακέτα πρωτοτύπου.

Βήμα 8: Συναρμολόγηση της βάσης

Πιέστε την υποδοχή Midi, την υποδοχή ήχου και το διακόπτη εναλλαγής μέσω της πρόσοψης της βάσης με τις κατάλληλες οπές. Μπορείτε είτε να βιδώσετε τις υποδοχές είτε να τις κολλήσετε στο πίσω μέρος. Για τον διακόπτη επαναφοράς, θα χρειαστεί να χαράξετε ένα μικρό τετράγωνο, ώστε να εφάπτεται στο ίδιο επίπεδο με το μπροστινό μέρος του προσώπου. Συγκολλήστε σύρμα με περιτύλιγμα καλωδίων στους διακόπτες, ώστε να μπορούν να συνδεθούν με την πρωτότυπη πλακέτα και το Arduino.

Τώρα ήρθε η ώρα να συνδέσετε τα τοιχώματα βάσης με τον πυθμένα βάσης. Σύρετε έναν τοίχο κάθε φορά στο κάτω μέρος και τους συνδέσμους σύνδεσης βάσης (Μέρος G). Πρέπει να σύρετε τον τοίχο στο πλάι με μεγαλύτερες εγκοπές και στη συνέχεια να πιέσετε τον τοίχο προς τα κάτω. Ο τοίχος πρέπει να ασφαλίσει στη θέση του. Αφού συνδέσετε τους τοίχους με τις οπές για το Arduino, σύρετε το συγκρότημα Arduino/πρωτοτύπου στη θέση του και συνδέστε το χρησιμοποιώντας τα μπουλόνια M3x12. Mayσως χρειαστεί να κουνήσετε τα παξιμάδια Μ3 μέχρι να βρεθούν στη σωστή θέση.

Αφού συνδέσετε όλες τις πλευρές της βάσης, κολλήστε τα καλώδια του γρύλου στις κατάλληλες ακίδες. Σε αυτό το σημείο, είναι καλή ιδέα να δοκιμάσετε τα σήματα ήχου και MIDI χρησιμοποιώντας τον κώδικα που έχω δώσει εδώ. Εάν δεν λειτουργεί, ελέγξτε τις συνδέσεις σας προτού προχωρήσετε στο επόμενο βήμα.

Βήμα 9: Κάνοντας το Plexiglass Conductive

Δοκίμασα διάφορους τρόπους για να κάνω το πλεξιγκλάς κλειδί για το όργανο. Στο έργο γεωδαινικού θόλου, χρησιμοποίησα αισθητήρες IR για τον εντοπισμό πότε το χέρι του χρήστη ήταν κοντά στην επιφάνεια. Ωστόσο, δεν ήταν αξιόπιστα λόγω ακτινοβολίας IR του περιβάλλοντος, διασταύρωσης μεταξύ αισθητήρων IR και ανακριβών μετρήσεων. Για το Bucky Touch σκέφτηκα τρεις πιθανές λύσεις: αισθητήρες IR με κωδικοποίηση συχνότητας, κουμπιά πίεσης και χωρητική αφή. Τα κουμπιά ώθησης και οι κωδικοποιημένοι συχνότητες αισθητήρες IR δεν λειτούργησαν λόγω προβλημάτων για τα οποία μιλάω στη σελίδα μου στο Hackaday.

Η πρόκληση για τον χωρητικό αισθητήρα αφής είναι ότι το μεγαλύτερο αγώγιμο υλικό είναι αδιαφανές, κάτι που δεν θα λειτουργούσε για το Bucky Touch γιατί το φως πρέπει να το διαπερνά το πλεξιγκλάς. Τότε ανακάλυψα τη λύση: πλαστικό με επίστρωση ITO! Μπορείτε να αγοράσετε ένα φύλλο 200mm x 100mm από την Adafruit για 10 ευρώ.

Πρώτα έκοψα το πλαστικό με επένδυση ITO σε λωρίδες και τις κόλλησα στο πλεξιγκλάς σε ένα "X". Βεβαιωθείτε ότι οι αγώγιμες πλευρές του πλαστικού είναι αντικριστές. Ελέγξτε μετρώντας την αντίσταση χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο. Αρχικά έκαμψα το πλαστικό και ένωσα το χαλκό σε σύρματα συγκόλλησης για την χωρητική αφή. ΜΕΓΑΛΟ ΛΑΘΟΣ: μην λυγίζετε το πλαστικό με επένδυση ITO! Η κάμψη του πλαστικού σπάει τη σύνδεση. Αντ 'αυτού, κόλλησα περίπου μια ίντσα σύρμα περιτυλίγματος στο πλαστικό και αυτό λειτούργησε τέλεια. Θυμάστε αυτό το σύρμα περιτυλίγματος από το Βήμα 4 που τροφοδοτήθηκε μέσω της πενταγωνικής όψης LED; Isρθε η ώρα να τα χρησιμοποιήσετε για τους χωρητικούς αισθητήρες αφής. Εκθέστε το σύρμα και κολλήστε το στο αγώγιμο πλαστικό που είναι κολλημένο στο πλεξιγκλάς. Επαναλάβετε αυτό και για τις 11 όψεις πλεξιγκλάς.

Τώρα είναι μια καλή στιγμή για να εκτελέσετε μερικές δοκιμές για να βεβαιωθείτε ότι τα πρόσωπά σας από πλεξιγκλάς λειτουργούν ως χωρητικοί αισθητήρες αφής.

Βήμα 10: Τοποθέτηση του πλεξιγκλάς

Προσθέστε τις συνδέσεις (Μέρος E και F) στο κάτω μέρος του Bucky Touch που συνδέουν το κάτω μέρος με όλα τα ηλεκτρονικά στο επάνω μέρος με τα LED. Στη συνέχεια, σπρώξτε εν μέρει τις αρθρώσεις των κουταβιών (Μέρος Η) στους τοίχους του Bucky Touch, ώστε να υπάρχει αρκετός χώρος για να γλιστρήσετε στο πλεξιγκλάς. Το πλεξιγκλάς μπορεί να ταιριάξει μόνο αν δεν πιέζετε τους αρθρώσεις των κουταβιών σε όλη τη διαδρομή, οπότε προσέξτε. Μόλις τοποθετήσετε και τις 11 όψεις πλεξιγκλάς, σπρώξτε εντελώς τις αρθρώσεις του κουταβιού για να κλειδώσουν στις όψεις πλεξιγκλάς. Θα πρέπει να ταιριάζει άνετα.

Τυλίξτε και κολλήστε το άλλο άκρο των χωρητικών καλωδίων αφής στις κατάλληλες ακίδες του πρωτοτύπου και δοκιμάστε ξανά τους χωρητικούς αισθητήρες αφής σας. Τέλος, συνδέστε το επάνω και το κάτω μέρος μαζί χρησιμοποιώντας τις αρθρώσεις (Μέρος Ε και ΣΤ). Βεβαιωθείτε ότι δεν τραβάτε καλώδια. Συγχαρητήρια, το Bucky Touch είναι πλήρως συναρμολογημένο!

Βήμα 11: Παλαιότερα πρωτότυπα

Δεύτερο Βραβείο στον Διαγωνισμό ioχου 2018