Instrumen Pintar Ultrasonik: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Tujuan

Ini adalah instrumen yang menggunakan sensor Ultrasonik untuk mengukur jarak objek (ini mungkin tangan anda). Dengan ini nota dipilih untuk dimainkan, dalam mod yang berbeza instrumen memainkan perkara yang berbeza. Ini mungkin berupa satu nota (untuk menggunakan instrumen sebagai bass) atau beberapa nota secara berurutan (untuk digunakan sebagai synthesizer).

Saya cadangkan anda membuat ini hanya jika anda mempunyai pemahaman asas mengenai elektronik dan pematerian.

Alat:

- Pencetak 3D dengan kawasan cetakan minimum 12x8cm- Pemotong laser atau mesin CNC dengan kawasan kerja minimum 300x200mm- Peralatan pengamplasan- Pistol gam panas- Besi solder- Pelucut kawat

Bahan:

- Kayu (MDF) setebal 3mm Saiz keseluruhan yang diperlukan adalah 600x400mm tetapi anda boleh memotong setiap bahagian dari papan yang lebih kecil, bahagian minimum yang diperlukan kemudian adalah 300x200mm (ini adalah bahagian luar bahagian yang diperlukan jadi ingatlah bahawa bahagian luar tidak perlu dipotong sekiranya anda menggunakan kaedah ini)

- Pembesar suara (diameter luar 5W 8Ohms 93mm) kemungkinan besar anda perlu mengedit dimensi lubang pembesar suara kerana tidak semua pembesar suara sama - Arduino (UNO) - Kabel Dupont 20 dan 10 cm22x 10cm lelaki - lelaki10x 20cm lelaki - perempuan4 x 20cm perempuan - perempuan (kabel 10cm) (kabel 20cm)

- Kawat lebih kurang 2x60cm (tebal 2mm, tetapi ini tidak terlalu penting)

- 2 cincin ferit (untuk pengurangan bunyi, bukan keperluan untuk fungsi tetapi disarankan) - 4 butang (16mm) (butang 16mm)

- 1 pedal piano - LCD 20x4 dengan penyesuai I2C (LCD 20x4 termasuk penyesuai I2C)

- Modul audio amp TDA2030A (modul amp audio TDA 2030)

- Sumber kuasa Arduino 5V atau memotong kabel usb untuk digunakan dengan bank kuasa - Port Audio Jack 3.5mm (port Audio Jack 3.5mm (Tidak sama seperti yang saya gunakan)) (pilihan ke-2)

- Tiub Heat Shrink (2mm) (Set tubing Heat Shrink) - Papan roti kecil (pilihan anda juga boleh menyatukan wayar bersama di mana saya menggunakan ini) (Mini Breadboard)

Proses reka bentuk dan sejarah

Saya membuat instrumen ini untuk projek sekolah, saya perlu merancang dan membina objek pintar. Setelah melakukan percambahan fikiran, saya datang dengan idea untuk membina instrumen yang akan memainkan banyak nota ketika pengguna baru memberikan instrumen 1.

Semasa pertama kali saya merancang alat ini, ia kelihatan sedikit berbeza dan mempunyai beberapa fungsi lain yang merupakan produk akhir. Kriteria pertama saya untuk instrumen ini di mana ia harus dapat memainkan bunyi yang berbeza (seperti bunyi piano atau gitar) dan memainkan kord. Namun setelah beberapa semakan saya tidak dapat mengetahui cara memainkan fail suara dari kad sd, suaranya terus berantakan. Oleh itu, dalam lelaran kemudian saya memutuskan bahawa instrumen tersebut hanya boleh memainkan isyarat PWM yang juga terdengar bagus. Ini adalah titik di mana ini berubah dari piano dengan sensor ultrasonik menjadi versi pintar Theramin.

Semasa memprogram beberapa fungsi lain, saya menyedari bahawa saya tidak akan dapat memainkan banyak nada pada masa yang sama dengan satu pembesar suara dalam jangka masa projek ini. Oleh itu, saya memutuskan untuk menjadikannya synthesizer bahawa daripada memainkan beberapa nada pada masa yang sama, memainkan beberapa nota secara berurutan.

Projek ini adalah pertama kalinya saya menggunakan pemotong laser dan terpaksa menggunakan Adobe Illustrator, jadi saya harap dapat menjelaskan kerja saya dengan cukup baik.

Langkah 1: Menyusun Komponen (Fasa ujian)

Sebelum kita membina semuanya, kita harus menguji semua komponen kita supaya semuanya berfungsi.

Mulakan dengan menyolder wayar yang perlu disolder, ini adalah: - Penyambung bicu audio, ini adalah 2 wayar. Satu wayar adalah tanah dan yang lain adalah wayar isyarat. Terdapat kemungkinan lebih banyak sambungan tersedia kerana steker bicu stereo mempunyai isyarat R dan L, kami hanya menggunakan satu. Satu-satunya cara untuk memeriksa yang anda perlukan adalah dengan menguji penyambungan wayar ke satu per satu dan melihat apakah litar ditutup (anda boleh menguji ini dengan multimeter).

- 2 wayar pada pembesar suara, positif dan negatif. - Kabel positif dan negatif pada 4 butang tekan. Anda boleh memasukkan hujung wayar lelaki ke pin kenalan pada butang. Gunakan tiub schrink panas untuk melindungi kabel semasa anda selesai menyolder

Kini tiba masanya untuk menyambungkan wayar. Ikuti rajah dan gambar untuk menyambungkan wayar yang betul ke tempat yang betul.

Cincin ferit Kerana arduino tidak dibuat untuk audio, ia dapat mengganggu gangguan elektromagnetik. Anda boleh menambahkan cincin ferit ke kabel isyarat audio dan wayar pembesar suara. Anda melakukan ini dengan membungkus dawai 2 atau 3 kali di sekitar cincin ferit. Ini akan membantu mengurangkan atau menghilangkan bunyi desing dari alat tersebut.

(pilihan kuasa 1) sumber kuasa luaran tidak melalui Arduino Adalah pilihan untuk menambahkan kuasa terus ke litar dan bukannya melalui port kuasa arduino. Sekiranya anda menginginkannya, anda harus menyambungkan wayar Positif dan Negatif dari sumber kuasa luaran ke garis Positif dan Negatif di papan roti. Harus ada wayar dari sisi positif pada papan roti ke pin Vin (terletak selain pin GND) di arduino dan wayar dari sisi negatif ke pin GND di arduino. (Pilihan kuasa 2) Kuasa luaran disambungkan ke Jika anda ingin menggunakan penyesuai yang disambungkan ke soket kuasa arduino, anda harus menyambungkan wayar dari pin arduino 5V ke sisi positif papan roti dan wayar dari pin GND ke sisi negatif

Memuat naik fail Sekarang pasangkan arduino ke komputer anda dan muat naik program. Perhatikan bahawa anda perlu memasukkan code.ino dan pitches.h ke dalam folder yang disebut kod. Di arduino IDE (program), anda perlu memuat turun perpustakaan berikut jika anda tidak memilikinya: LiquidCrystal_I2C dari Frank de BrabanderWire dari adafruit (ini seseorang mesti sudah dibina)

Langkah 2: Membuat Kes

Sekiranya semuanya berfungsi, anda boleh membuat casingnya. Pemotongan laser / CNC (lihat video) Sebelum memulakan pemotongan, anda mungkin perlu mengedit lubang pembesar suara agar sesuai dengan pembesar suara yang anda miliki. Saya mempunyai pembesar suara dengan grill kecil yang menggunakan 4 lubang di sekitar lubang pembesar suara. Oleh itu, edit dahulu jika perlu.

Mulakan dengan memotong kayu dengan pemotong laser atau mesin CNC. Fail yang akan digunakan adalah Case_laser_cut.aiSetelah anda mempunyai bahagian yang boleh anda uji sesuai dengannya, jika besar, hanya pasir sedikit sehingga ia sesuai. Anda kini boleh merekatkan kepingan kayu bersama-sama dengan gam kayu. Anda tidak boleh melekatkan bahagian atas (papan dengan lubang) kerana kita perlu memasukkan semua bahagiannya dan kita perlu dapat membuka casingnya jika ada masalah. ingat bahawa anda mengetatkan semuanya bersama-sama semasa ia kering (biarkan selama kira-kira 24 jam untuk mengeras sepenuhnya).

Percetakan 3D Sekarang anda boleh mencetak perumahan lcd dan huruf di atas butang (Kotak LCD.stl dan huruf.stl) Saya mengesyorkan tetapan ini: - Lapisan tinggi 0.1mm- Kecepatan 30mm / s untuk huruf dan 60mm / s untuk lcd perumahan- Gunakan kipas penyejuk lapisan untuk perumahan LCD kerana mempunyai banyak overhang- Sokongan tidak diperlukan Setelah cetakan selesai, pasang tepi untuk membuatnya agak licin dan jika lcd tidak sesuai, cuba pasang lagi. harus sesuai. Setelah sarung selesai dan bahagian dicetak, anda boleh mula memasangkan semuanya. Letakkan lcd di perumahan lcd dan pasangkan penyambung bicu audio untuk pedal di lubang di bahagian belakang. Lekatkan penyambung lcd dan bicu di tempat.. Sekarang tempelkan perumahan lcd ke kayu, anda boleh meletakkan gam di bibir di bahagian bawah perumahan lcd. Sekarang gam huruf butang di atas butang. Bergantung pada pembesar suara apa yang anda ada, anda boleh melekatkannya di tempat, saya mempunyai pembesar suara dengan grill kecil yang menggunakan 4 lubang di sekitar lubang pembesar suara. Bergantung pada cara anda mengedit lubang pembesar suara untuk pembesar suara anda, langkah ini mungkin berbeza bagi anda. Letakkan sensor ultrasonik di tempatnya menggunakan 2 lubang di bahagian bawah. Anda juga boleh merekatkan papan roti, modul Arduino dan penguat audio di tempat. tetapi ini bukan keperluan. Sambungkan semuanya lagi dan anda sudah selesai, hidupkan kuasa dan nikmati!

Langkah 3: Masalah dan Batasan yang Diketahui

Instrumen ini tidak sempurna Pertama-tama mainannya bukan produk! Arduino tidak dibuat untuk digunakan sebagai instrumen jadi jangan fikir waktunya akan 100% betul. Oleh kerana kelewatan operasi dalam kod, mustahil untuk membuat instrumen ini dengan masa yang tepat. - Kadang-kadang sensor ultrasonik mempunyai gangguan yang boleh mengakibatkan nota rawak dimainkan atau nota tidak tepat dimainkan.

- Semasa menggunakan instrumen, saya cadangkan menggunakan objek rata seperti sekeping kadbod atau kayu untuk menahannya di atas sensor. Permukaan melengkung memantulkan isyarat dari sensor sehingga ini menyebabkan nota tidak tepat dimainkan. Anda boleh menggunakan tangan anda tetapi tahan dengan rata dan stabil di atas sensor. Ini disebabkan oleh bug dalam kod yang belum saya temui. Anda boleh menyelesaikannya dengan menekan butang autoplay dan pada masa yang sama tekan pedal. Atau anda boleh mematikan dan menghidupkannya semula.

- Tinggal semasa bermain nota, ini kerana kod dalam arduino memerlukan beberapa milisaat yang mustahil untuk dihapus kerana arduino tidak dibuat untuk membuat instrumen. - beberapa kod dalam bahasa Belanda, ini kerana saya berbahasa Belanda dan beberapa bahasa Inggeris perkataan tidak sesuai di LCD. Saya cuba melakukan sebanyak mungkin dalam bahasa Inggeris.

Langkah 4: Penambahbaikan DIY

Selepas membina ini, anda belum selesai! Anda boleh cuba meningkatkan kemahiran anda sendiri dan menambahkan ciri-ciri yang tidak dapat saya gabungkan dalam jangka masa yang saya ada. Perkara yang anda boleh cuba:

- Menambah banyak suara - memainkan beberapa nada pada masa yang sama - menambah lebih banyak pembesar suara - Menambah lebih banyak gaya! - Tambahkan led yang menari dengan muzik anda