NFC Timeline Radio: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Σε ένα εργαστηριακό έργο στο τμήμα ανθρωποκεντρικών απανταχού μέσων, προκληθήκαμε να δημιουργήσουμε ένα μοντέρνο πρόγραμμα αναπαραγωγής μουσικής το οποίο αναφέρει τον παραδοσιακό ραδιοφωνικό σχεδιασμό. Το χρονικό πλαίσιο ήταν ένα εξάμηνο.

Βήμα 1: Πρώτα πειράματα

Για να εξοικειωθούμε με τα ποτενσιόμετρα, την πλατφόρμα Arduino καθώς και τις οθόνες, φτιάξαμε ένα μικρό πρωτότυπο.

Συνδέσαμε το ποτενσιόμετρο με το Arduino και γράψαμε ένα σκίτσο που στέλνει την τιμή του ποτενσιόμετρου στο Raspberry. Από την πλευρά του Raspberry, ένα μικρό σενάριο python λαμβάνει τα δεδομένα και τα στέλνει στην οθόνη e-ink.

Καθώς εξακολουθούσαμε να χρησιμοποιούμε την κόκκινη-μαύρη έκδοση της οθόνης e-ink, η ενημέρωση της οθόνης διήρκεσε 15 δευτερόλεπτα, τα οποία θεωρήσαμε αργή για το σενάριο αλληλεπίδρασης.

Βήμα 2: Έλεγχος και ήχος NFC

Στη συνέχεια, συνδέσαμε τον αναγνώστη RFID, αρχικά στο Raspberry Pi, για να τον χρησιμοποιήσουμε ως μηχανισμό ελέγχου.

Σε αυτό το πρωτότυπο, η ετικέτα NFC ελέγχει τον ήχο που αναπαράγεται στα ηχεία μας.

Επιπλέον, πειραματιστήκαμε με συνδέσεις δεδομένων μεταξύ του Raspberri Pis, κάνοντας ένα το παράδειγμα ελέγχου, το κύριο Raspberry και ένα παράδειγμα τροφοδοσίας δεδομένων, το σκλάβο Raspberry.

Βήμα 3: Motor-Fader

Αρχικά σχεδιάσαμε να χρησιμοποιήσουμε έναν ψηφιακό δείκτη για την εμφάνιση της επιλογής τραγουδιού. Δυστυχώς, οι οθόνες E-Paper γενικά έχουν πολύ αργό χρόνο ανανέωσης (1-15 δευτερόλεπτα ανάλογα με το μέγεθος και τα χρώματα της οθόνης), γεγονός που καθιστά αδύνατη τη χρήση για το σενάριό μας. Για να διατηρήσουμε μια ρευστή αλληλεπίδραση και να διατηρήσουμε τις παραδοσιακές σχεδιαστικές ιδέες, αποφασίσαμε σε ένα μηχανοκίνητο fader να έχει μια φυσική κόκκινη μπάρα να κινείται μπροστά από την οθόνη.

Λόγω χρονικών περιορισμών και απλότητας επιλέξαμε να δημιουργήσουμε τη δική μας μηχανική λύση και αντίθετα πήγαμε με ένα μηχανοκίνητο fader το οποίο μπορούμε να ελέγξουμε από το Arduino μας.

Απαιτείται γέφυρα H για να μετακινήσετε τον κινητήρα και προς τις δύο κατευθύνσεις.

Βήμα 4: Τελική κατασκευή υλικού

Για να δημιουργήσετε το υλικό του ραδιοφώνου NFC, θα χρειαστείτε τα ακόλουθα (ή ισοδύναμα) μέρη:

• 2x ποτενσιόμετρο μονής στροφής, αντίσταση 10kΩ
• 4x μικροσκοπικοί λαμπτήρες
• Γενικά ηχεία USB + 3.5mm
• Γενική κάρτα ήχου USB
• Arduino Uno
• Καλώδιο USB Type-B έως Type-A
• 2.13 "E-Ink Display
• Οθόνη μελάνης 7.5"
• 2x πρόγραμμα οδήγησης πίνακα για τις οθόνες
• RFID Reader + Ετικέτες
• 2x Raspberry Pi 3B+
• 2x γενική κάρτα Micro-SD 8 GB (ή υψηλότερη)
• Κουμπί
• Γενική αντίσταση 10kΩ
• H-Bridge L293D
• 10kΩ Motor-Fader
• 2x Μικρό Breadboard
• Καλώδια βραχυκύκλωσης

Καλωδίωση

Για να δημιουργήσετε το ραδιόφωνο NFC, συνδέστε τα πάντα σύμφωνα με το διάγραμμα ψύξης.

Οθόνες

Επειδή αυτές οι δύο οθόνες χρειάζονται μοναδικές ακίδες στο Raspberry Pi, χρησιμοποιήσαμε δύο Raspberry. Για να γίνει η ιεραρχία επικοινωνίας πιο απλή, ένα από τα Raspberry είναι υπεύθυνο μόνο για την έξοδο στη μεγάλη οθόνη (το slave Raspberry), ενώ το άλλο είναι υπεύθυνο για τους υπολογισμούς, τον έλεγχο και τη μικρότερη οθόνη (το κύριο Raspberry).

Για την καλωδίωση της οθόνης, βασιστήκαμε στην τεκμηρίωση του Waveshare (μικρή οθόνη, μεγάλη οθόνη). Απλώς συνδέστε την οθόνη στο πρόγραμμα οδήγησης της οθόνης μέσω της υποδοχής της και συνδέστε το πρόγραμμα οδήγησης της οθόνης σύμφωνα με την τεκμηρίωση Waveshare.

Χος

Τα ηχεία τροφοδοτούνται μέσω USB και λαμβάνουν την είσοδό τους μέσω της εισόδου ήχου 3,5 mm της κάρτας ήχου USB. Συνδέστε και τις δύο συσκευές στο κύριο Raspberry.

Συγκόλληση

Για μια πιο σταθερή, επίμονη σύνδεση κολλήσαμε τον κινητήρα, τα ποτενσιόμετρα, τους λαμπτήρες και το κουμπί στα καλώδια σύνδεσής τους. Απείχαμε από τη συγκόλληση των υπόλοιπων καλωδίων προκειμένου να παραμείνουμε πιο ευέλικτοι με τη διαχείριση καλωδίων.

Επικοινωνία μεταξύ σμέουρων

Για να δημιουργήσουμε μια σύνδεση μεταξύ των Raspberry, τα χρησιμοποιήσαμε ως UART και τα συνδέσαμε μέσω σειριακής σύνδεσης, χρησιμοποιώντας τις ακίδες TX και RX.

Επικοινωνία Raspberry-Arduino

Συνδέστε το κύριο Raspberry με το Arduino μέσω σειριακής σύνδεσης, χρησιμοποιώντας USB.

Βήμα 5: Λογισμικό

Για να ρυθμίσετε το λογισμικό για τα Raspberrys και το Arduino, ακολουθήστε τις οδηγίες readme στο αποθετήριο github του έργου μας.

Βήμα 6: Χτίζοντας την υπόθεση

Υλικά:

• 8x φύλλο MDF ξύλο (300mm * 300mm * 3mm)
• 2 Κόλλα συστατικών
• 3x Ξύλινη μπάρα (300mm * 20mm * 20mm)
• 1 φύλλο πλεξιγκλάς (300mm * 300mm * 3mm)
• 6x ξύλινη βίδα (20mm)

Κόψτε τα φύλλα MDF σύμφωνα με τα αρχεία Adobe Illustrator. Αν θέλετε να κάνετε τα δικά σας σχέδια κοπής κουτιού, πηγαίνετε εδώ και προσθέστε τις εγκοπές για τα στοιχεία υλικού στο Adobe Illustrator.

Συνδέστε τις όψεις του κουτιού και μετά τη δοκιμή, κολλήστε τα μαζί για μεγαλύτερη σταθερότητα. Αφήσαμε έξω την κόλλα για την πίσω πλευρά για να βάλουμε αργότερα το υλικό και να κάνουμε debug το σύστημα.

Κόψτε τις ξύλινες ράβδους ώστε να εφαρμόζουν οριζόντια στο εσωτερικό της θήκης. Κόψτε τρύπες για τις ξύλινες βίδες στο αριστερό και το δεξί μέρος της θήκης. Μια γραμμή θα πρέπει να πηγαίνει πίσω από τη μεγάλη οθόνη και το κουμπί αναπαραγωγής/παύσης, μια άλλη πίσω από τη μικρή οθόνη με ποτενσιόμετρα ήχου και τραγουδιού και η τελευταία για να κρατάει τα ηχεία μέσα στη θήκη.

Βήμα 7: Συνδυασμός υλικού και θήκης

Υλικά:

• Ταινία 2 όψεων
• Ταινία Gaffa
• Ζεστή κόλλα

Χρησιμοποιήστε ταινία και κόλλα για να στερεώσετε τα εξαρτήματα στις αντίστοιχες ξύλινες ράβδους τους. Mayσως χρειαστεί να κόψετε τμήματα του ποτενσιόμετρου για να ταιριάξετε το κουμπί ελέγχου. Για να δρομολογήσουμε εξωτερικά καλώδια όπως τα καλώδια τροφοδοσίας κόβουμε αρκετές τρύπες στο πίσω μέρος της θήκης.

Βήμα 8: Τελικό προϊόν

Μόλις συγκεντρωθούν όλα απολαύστε το δροσερό νέο σας ραδιόφωνο!