Έξυπνο όργανο υπερήχων: 4 βήματα (με εικόνες)

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

Σκοπός

Αυτό είναι ένα όργανο που χρησιμοποιεί έναν υπερηχητικό αισθητήρα για να μετρήσει την απόσταση ενός αντικειμένου (αυτό θα μπορούσε να είναι το χέρι σας). Με αυτό επιλέγεται μια νότα για αναπαραγωγή, σε διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας το όργανο παίζει διαφορετικά πράγματα. Αυτό θα μπορούσε να είναι μια μεμονωμένη νότα (για τη χρήση του οργάνου ως μπάσο) ή πολλαπλές νότες στη σειρά (για χρήση ως συνθεσάιζερ).

Σας συνιστώ να το κάνετε μόνο εάν έχετε βασική κατανόηση των ηλεκτρονικών και της συγκόλλησης.

Εργαλεία:

- Τρισδιάστατος εκτυπωτής με ελάχιστη επιφάνεια εκτύπωσης 12x8cm- Κόφτης λέιζερ ή μηχανή CNC με ελάχιστη επιφάνεια εργασίας 300x200mm- Εξοπλισμός λείανσης- Πυροβόλο θερμής κόλλας-Συγκολλητικό σίδερο- Απογυμνωτής καλωδίων

Υλικά:

- Ξύλο (MDF) πάχους 3mm Το συνολικό μέγεθος που απαιτείται είναι 600x400mm, αλλά μπορείτε να κόψετε κάθε μέρος από μικρότερες σανίδες, η ελάχιστη πλευρά που απαιτείται τότε είναι 300x200mm (αυτή είναι η εξωτερική διάσταση ενός εξαρτήματος που χρειάζεται, οπότε λάβετε υπόψη ότι το εξωτερικό δεν πρέπει να αποκοπεί εάν χρησιμοποιείτε αυτήν τη μέθοδο)

- Ηχείο (5W 8Ohms 93mm εξωτερική διάμετρος) πιθανότατα θα χρειαστεί να επεξεργαστείτε τις διαστάσεις της οπής των ηχείων αφού δεν είναι όλα τα ηχεία ίδια - Arduino (UNO) - Καλώδια Dupont 20 και 10 cm22x 10cm αρσενικό - αρσενικό 10x 20cm αρσενικό - θηλυκό4 x 20cm θηλυκό - θηλυκό (καλώδια 10cm) (καλώδια 20cm)

- Σύρμα περίπου 2x60cm (πάχος 2mm, αλλά αυτό δεν έχει και τόσο μεγάλη σημασία)

- 2 δακτύλιοι φερρίτη (για μείωση θορύβου, όχι για λειτουργία αλλά συνιστάται)- 4 κουμπιά (16mm) (κουμπιά 16mm)

- 1 πεντάλ πιάνου- LCD 20x4 με προσαρμογέα I2C (20x4 LCD με προσαρμογέα I2C)

- Μονάδα ενισχυτή ήχου TDA2030A (μονάδα ενισχυτή ήχου TDA 2030)

- Πηγή τροφοδοσίας Arduino 5V ή κομμένο καλώδιο usb για χρήση με τράπεζα τροφοδοσίας- θύρα υποδοχής ήχου 3.5mm (θύρα υποδοχής ήχου 3.5mm (δεν είναι ακριβώς η ίδια που χρησιμοποιώ)) (2η επιλογή)

- Σωλήνες Heat Shrink (2mm) (Σετ σωλήνων Heat Shrink)- Μικρή σανίδα ψωμιού (προαιρετικά μπορείτε επίσης να κολλήσετε τα καλώδια μαζί όπου το χρησιμοποιώ) (Mini Breadboard)

Διαδικασία σχεδιασμού και ιστορία

Έφτιαξα αυτό το όργανο για ένα σχολικό έργο, έπρεπε να σχεδιάσω και να κατασκευάσω ένα έξυπνο αντικείμενο. Μετά από λίγο brainstorming μου ήρθε η ιδέα να φτιάξω ένα όργανο που θα έπαιζε πολλές νότες όταν ο χρήστης μόλις έδινε το όργανο 1.

Όταν σχεδίασα για πρώτη φορά αυτό το όργανο φαινόταν λίγο διαφορετικό και είχε μερικές άλλες λειτουργίες από το τελικό προϊόν. Τα πρώτα μου κριτήρια για αυτό το όργανο είναι ότι θα πρέπει να μπορεί να παίζει διαφορετικούς ήχους (όπως ήχο πιάνου ή κιθάρας) και να παίζει συγχορδίες. Ωστόσο, μετά από μερικές αναθεωρήσεις δεν μπόρεσα να καταλάβω πώς να αναπαράγω τα αρχεία ήχου από μια κάρτα sd, ο ήχος συνέχιζε να μπερδεύεται. Έτσι, σε μια μεταγενέστερη επανάληψη αποφάσισα ότι το όργανο πρέπει να παίζει απλώς σήματα PWM που ακούγονται επίσης ωραία. Αυτό είναι το σημείο όπου αυτό μετατράπηκε από πιάνο με αισθητήρα υπερήχων σε έξυπνη έκδοση του Theramin.

Κατά τον προγραμματισμό μερικών άλλων λειτουργιών συνειδητοποίησα ότι δεν θα μπορούσα να παίξω πολλούς τόνους ταυτόχρονα με ένα ηχείο εντός του χρονικού πλαισίου αυτού του έργου. Έτσι αποφάσισα να το κάνω συνθεσάιζερ που αντί να παίζει πολλαπλούς τόνους ταυτόχρονα, έπαιζε μερικές νότες στη σειρά.

Αυτό το έργο είναι η πρώτη φορά που χρησιμοποίησα κόφτη λέιζερ και χρειάστηκε να χρησιμοποιήσω το Adobe Illustrator, οπότε ελπίζω να μπορώ να εξηγήσω τη δουλειά μου αρκετά καλά.

Βήμα 1: Συναρμολόγηση των εξαρτημάτων (φάση δοκιμής)

Πριν χτίσουμε ολόκληρο το αντικείμενο, θα πρέπει να δοκιμάσουμε όλα τα εξαρτήματά μας, ώστε να λειτουργούν όλα.

Ξεκινήστε συγκολλώντας τα καλώδια που χρειάζονται συγκόλληση, αυτά είναι:- Η υποδοχή υποδοχής ήχου, αυτά είναι 2 καλώδια. Το ένα σύρμα είναι η γείωση και το άλλο είναι καλώδιο σήματος. Υπάρχουν πιθανώς περισσότερες διαθέσιμες συνδέσεις επειδή ένα βύσμα στερεοφωνικής υποδοχής έχει σήμα R και L, απλώς χρησιμοποιούμε ένα. Ο μόνος τρόπος για να ελέγξετε ποιος χρειάζεται είναι να δοκιμάσετε τη σύνδεση του καλωδίου σε ένα κάθε φορά και να δείτε εάν το κύκλωμα είναι κλειστό (μπορείτε να το δοκιμάσετε με ένα πολύμετρο).

- 2 καλώδια στο ηχείο, θετικά και αρνητικά. - Τα θετικά και αρνητικά καλώδια στα 4 κουμπιά. Μπορείτε να εισαγάγετε το αρσενικό άκρο σύρματος στις ακίδες επαφής στα κουμπιά. Χρησιμοποιήστε τη σωλήνωση συστολής θερμότητας για να μονώσετε τα καλώδια όταν τελειώσετε με τη συγκόλληση

Τώρα ήρθε η ώρα να συνδέσετε τα καλώδια. Ακολουθήστε το διάγραμμα και τις φωτογραφίες για να συνδέσετε τα σωστά καλώδια στα σωστά σημεία.

Δαχτυλίδια φερρίτη Επειδή το arduino δεν είναι κατασκευασμένο για ήχο, μπορεί να πάρει ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή. Μπορείτε να προσθέσετε έναν δακτύλιο φερρίτη στο καλώδιο σήματος ήχου και στο καλώδιο του ηχείου. Μπορείτε να το κάνετε τυλίγοντας το σύρμα 2 ή 3 φορές γύρω από ένα δακτύλιο φερρίτη. Αυτό θα σας βοηθήσει να μειώσετε ή να αφαιρέσετε τελείως τους ήχους από το όργανο.

(επιλογή τροφοδοσίας 1) εξωτερική πηγή δύναμης όχι μέσω Arduino Είναι προαιρετικό να προσθέσετε ενέργεια απευθείας στο κύκλωμα αντί στη θύρα τροφοδοσίας arduino. Εάν το θέλετε αυτό, θα πρέπει να συνδέσετε τα θετικά και αρνητικά καλώδια από την εξωτερική πηγή ισχύος στις θετικές και αρνητικές γραμμές στον πίνακα ψωμιού. Θα πρέπει να υπάρχει ένα καλώδιο από τη θετική πλευρά στο breadboard έως τον πείρο Vin (που βρίσκεται εκτός από τις καρφίτσες GND) στο arduino και ένα καλώδιο από την αρνητική πλευρά σε έναν πείρο GND στο arduino. (Επιλογή ισχύος 2) Εξωτερική ισχύς συνδεδεμένη Αν θέλετε να χρησιμοποιήσετε έναν προσαρμογέα συνδεδεμένο στην πρίζα arduino, πρέπει να συνδέσετε ένα καλώδιο από τον πείρο του arduino 5V στη θετική πλευρά του breadboard και ένα καλώδιο από έναν πείρο GND στην αρνητική πλευρά

Ανεβάστε τα αρχεία Τώρα συνδέστε το arduino στον υπολογιστή σας και ανεβάστε το πρόγραμμα. Σημειώστε ότι πρέπει να βάλετε το code.ino και το pitches.h σε ένα φάκελο που ονομάζεται κωδικός. Στο arduino IDE (το πρόγραμμα) πρέπει να κατεβάσετε τις ακόλουθες βιβλιοθήκες εάν δεν τις έχετε: LiquidCrystal_I2C από τον Frank de BrabanderWire από το adafruit (αυτό πρέπει να είναι ήδη ενσωματωμένο)

Βήμα 2: Δημιουργία θήκης

Εάν όλα λειτουργούν, μπορείτε να φτιάξετε τη θήκη. Κοπή λέιζερ / CNC (δείτε βίντεο) Πριν αρχίσετε να κόβετε, ίσως χρειαστεί να επεξεργαστείτε τις οπές (ες) των ηχείων ώστε να ταιριάζουν στο ηχείο που έχετε. Έχω ένα ηχείο με μια μικρή σχάρα που χρησιμοποιεί τις 4 οπές γύρω από την οπή του ηχείου. Επεξεργαστείτε το λοιπόν πρώτα αν χρειαστεί.

Ξεκινήστε κόβοντας το ξύλο με κοπτικό λέιζερ ή μηχανή CNC. Το αρχείο που θα χρησιμοποιηθεί είναι το Case_laser_cut.ai Μόλις έχετε τα μέρη που μπορείτε να δοκιμάσετε να τα ταιριάξετε, αν είναι μεγάλα απλά τρίψτε τα λίγο μέχρι να ταιριάξουν μεταξύ τους. Τώρα μπορείτε να κολλήσετε τα ξύλινα κομμάτια μαζί με ξυλόκολλα. Δεν πρέπει να κολλήσετε το πάνω μέρος (τη σανίδα με τρύπες) αφού πρέπει να βάλουμε όλα τα μέρη μέσα και πρέπει να μπορούμε να ανοίξουμε τη θήκη εάν υπάρχει πρόβλημα. λάβετε υπόψη σας ότι σφίγγετε τα πάντα ενώ στεγνώνει (αφήστε το για περίπου 24 ώρες για να σκληρύνει πλήρως).

Τρισδιάστατη εκτύπωση Τώρα μπορείτε να εκτυπώσετε το περίβλημα LCD και τα γράμματα πάνω από τα κουμπιά (Περίπτωση LCD. Stl και γράμματα. Stl) Σας προτείνω αυτές τις ρυθμίσεις:- ightψος στρώματος 0.1 mm- Ταχύτητα 30 mm/s για τα γράμματα και 60 mm/s για το LCD περίβλημα- Χρησιμοποιήστε έναν ανεμιστήρα ψύξης στρώματος για το περίβλημα LCD αφού έχει πολύ προεξοχή- Δεν απαιτείται υποστήριξη Μόλις τελειώσουν οι εκτυπώσεις, τρίψτε τις άκρες για να γίνουν κάπως λείες και αν το LCD δεν ταιριάζει δοκιμάστε να το τρίψετε περισσότερο, πρέπει να ταιριάζει. Μόλις τελειώσει η θήκη και τα μέρη εκτυπωθούν, μπορείτε να αρχίσετε να συναρμολογείτε τα πάντα. Τοποθετήστε το LCD στο περίβλημα LCD και βάλτε την υποδοχή υποδοχής ήχου για το πεντάλ στην τρύπα στο πίσω μέρος. Κολλήστε τον σύνδεσμο LCD και βύσματος στη θέση του Το Τώρα κολλήστε το περίβλημα LCD στο ξύλο, μπορείτε να βάλετε την κόλλα στο χείλος στο κάτω μέρος του περιβλήματος LCD. Τώρα κολλήστε τα γράμματα κουμπιών πάνω από τα κουμπιά. Ανάλογα με το ηχείο που έχετε, μπορείτε να το κολλήσετε στη θέση του, έχετε ένα ηχείο με μια μικρή σχάρα που χρησιμοποιεί τις 4 οπές γύρω από την οπή του ηχείου. Ανάλογα με τον τρόπο που επεξεργαστείτε την οπή ηχείου για το ηχείο σας, αυτό το βήμα θα μπορούσε να είναι διαφορετικό για εσάς. Κολλήστε τον αισθητήρα υπερήχων στη θέση του χρησιμοποιώντας τις 2 οπές στο κάτω μέρος. Μπορείτε επίσης να κολλήσετε στη θέση τους τη σανίδα ψύξης, το Arduino και τον ενισχυτή ήχου αλλά αυτό δεν είναι απαραίτητο. Συνδέστε τα ξανά και τελειώστε, ενεργοποιήστε τη συσκευή και απολαύστε!

Βήμα 3: Γνωστά προβλήματα και περιορισμοί

Αυτό το όργανο δεν είναι τέλειο Πρώτα απ 'όλα είναι ένα παιχνίδι και όχι ένα προϊόν! Το arduino δεν έχει χρησιμοποιηθεί ως όργανο, οπότε μην νομίζετε ότι ο χρόνος θα είναι 100% σωστός. Λόγω καθυστέρησης στις λειτουργίες στον κώδικα, είναι αδύνατο να κατασκευαστεί αυτό το όργανο με ακριβή χρονισμό. - Μερικές φορές ο αισθητήρας υπερήχων έχει ένα σφάλμα που μπορεί να οδηγήσει σε τυχαία νότα που παίζεται ή αναπαραγωγή ανακριβών σημειώσεων.

- Όταν χρησιμοποιείτε το όργανο συνιστώ να χρησιμοποιείτε ένα επίπεδο αντικείμενο όπως ένα κομμάτι χαρτόνι ή ξύλο για να το κρατάτε πάνω από τον αισθητήρα. Οι καμπύλες επιφάνειες αντανακλούν τα σήματα από τον αισθητήρα, οπότε αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αναπαραγωγή ανακριβών σημειώσεων. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το χέρι σας, αλλά κρατήστε το όσο το δυνατόν πιο επίπεδο και σταθερό πάνω από τον αισθητήρα. Αυτό προκαλείται από ένα σφάλμα στον κώδικα που δεν έχω βρει ακόμα. Μπορείτε να το λύσετε πατώντας το κουμπί αυτόματης αναπαραγωγής και ταυτόχρονα πατήστε το πεντάλ. Or μπορείτε να το απενεργοποιήσετε και να το ενεργοποιήσετε ξανά.

- Καθυστέρηση όταν παίζετε μια νότα, αυτό συμβαίνει επειδή ο κώδικας στο arduino διαρκεί μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου, τα οποία είναι αδύνατο να αφαιρεθούν, καθώς το arduino δεν είναι κατασκευασμένο για την κατασκευή οργάνων. οι λέξεις δεν χωρούσαν στην οθόνη LCD. Προσπάθησα να κάνω όσο το δυνατόν περισσότερα αγγλικά.

Βήμα 4: Βελτιώσεις DIY

Μετά τη δημιουργία αυτού δεν έχετε τελειώσει! Μπορείτε να προσπαθήσετε να βελτιώσετε τις δεξιότητές σας και να προσθέσετε χαρακτηριστικά σε αυτό που δεν μπορούσα να ενσωματώσω στο χρονικό πλαίσιο που είχα. Πράγματα που μπορείτε να δοκιμάσετε:

- προσθήκη πολλαπλών ήχων- αναπαραγωγή πολλών τόνων ταυτόχρονα- προσθήκη περισσότερων ηχείων- Προσθήκη περισσότερων στυλ!- Προσθέστε led που χορεύουν με τη μουσική σας