Ultrasonic Smart Instrument: 4 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tarkoitus

Tämä on laite, joka käyttää ultraäänianturia kohteen etäisyyden mittaamiseen (tämä voi olla kätesi). Tällä soitolla valitaan nuotti, ja eri tiloissa laite soittaa eri asioita. Tämä voi olla yksittäinen nuotti (instrumentin käyttämiseksi bassona) tai useita nuotteja peräkkäin (käytettäväksi syntetisaattorina).

Suosittelen tekemään tämän vain, jos sinulla on perustiedot elektroniikasta ja juottamisesta.

Työkalut:

- 3D-tulostin, jonka tulostusalue on vähintään 12x8 cm- Laserleikkuri tai CNC-kone, jonka minimipinta-ala on 300x200 mm- Hiontalaitteet- Kuuma liimapistooli- Juotosrauta- Langanpoistaja

Materiaalit:

- Puu (MDF) 3 mm paksu Tarvittava kokonaiskoko on 600 x 400 mm, mutta voit leikata jokaisen osan pienemmistä lankkuista, pienin tarvittava sivu on 300 x 200 mm (tämä on tarvittavan osan ulkomitta, joten muista, että ulkopinta ei täytyy leikata pois, jos käytät tätä menetelmää)

- Kaiutin (ulkohalkaisija 5W 8Ohms 93 mm) sinun on todennäköisesti muokattava kaiutinreiän mittoja, koska kaikki kaiuttimet eivät ole samanlaisia - Arduino (UNO) - Dupont -kaapelit 20 ja 10 cm 22x 10 cm uros - uros 10x 20 cm uros - naaras 4 x 20 cm naaras - naaras (10 cm kaapelit) (20 cm kaapelit)

- Johto n. 2x60 cm (2 mm paksu, mutta tällä ei ole oikeastaan niin väliä)

- 2 ferriittirengasta (melun vähentämiseksi, ei välttämätöntä toiminnalle, mutta suositeltavaa)- 4 painiketta (16 mm) (16 mm: n painikkeet)

- 1 pianopedaali- 20x4 nestekidenäyttö, jossa I2C-sovitin (20x4 nestekidenäyttö, sis. I2C-sovittimen)

- TDA2030A -äänivahvistinmoduuli (TDA 2030 -äänivahvistinmoduuli)

- Arduino-virtalähde 5 V tai katkaise USB-kaapeli virtapankin kanssa käytettäväksi- 3,5 mm: n ääniliitäntäportti (3,5 mm: n ääniliitäntäportti (ei täsmälleen sama kuin minä)) (toinen vaihtoehto)

- Kutistemuoviletku (2 mm) (Kutistemuovisarja)- Pieni leipälevy (valinnainen, voit myös juottaa johdot yhteen, jos käytän tätä) (Mini-leipälevy)

Suunnitteluprosessi ja historia

Tein tämän instrumentin kouluprojektiin, minun piti suunnitella ja rakentaa älykäs esine. Hetken aivoriihen jälkeen sain idean rakentaa instrumentti, joka soittaisi useita nuotteja, kun käyttäjä juuri antoi instrumentin 1.

Kun suunnittelin tämän instrumentin ensimmäisen kerran, se näytti hieman erilaiselta ja sillä oli muutamia muita toimintoja kuin lopputuotteella. Ensimmäiset kriteerit tälle instrumentille, jossa sen pitäisi pystyä soittamaan erilaisia ääniä (kuten piano- tai kitaraääni) ja soittamaan sointuja. Kuitenkin muutaman tarkistuksen jälkeen en voinut selvittää, miten äänitiedostot toistetaan sd -kortilta, ääni jatkoi sekaisin. Joten myöhemmässä iteroinnissa päätin, että instrumentin pitäisi vain toistaa PWM -signaaleja, jotka myös kuulostavat hyvältä. Tässä kohtaa tämä muuttui ultraäänianturilla varustetusta pianosta Theraminin älykkääksi versioksi.

Kun ohjelmoin muutamia muita toimintoja, huomasin, että en pysty toistamaan useita ääniä samanaikaisesti yhdellä kaiuttimella tämän projektin aikataulussa. Joten päätin tehdä siitä syntetisaattorin, joka soitti useita sävyjä samanaikaisesti, mutta soitti muutaman nuotin peräkkäin.

Tämä projekti on ensimmäinen kerta, kun käytin laserleikkuria ja minun piti käyttää Adobe Illustratoria, joten toivon, että voin selittää työni tarpeeksi hyvin.

Vaihe 1: Komponenttien kokoaminen (testausvaihe)

Ennen kuin rakennamme koko tuotteen, meidän on testattava kaikki komponentit, jotta kaikki toimii.

Aloita juottamalla johdot, jotka tarvitsevat juottamista, nämä ovat:- Audioliittimen liitin, nämä ovat 2 johtoa. Yksi johdin on maa ja toinen on signaalijohto. Yhteyksiä on todennäköisesti enemmän, koska stereoliittimessä on R- ja L -signaali, käytämme vain yhtä. Ainoa tapa tarkistaa tarvitsemasi on testata johtimen yhdistäminen yksi kerrallaan ja nähdä, onko piiri suljettu (voit testata tämän yleismittarilla).

- 2 johtoa kaiuttimessa, positiivinen ja negatiivinen. - Positiiviset ja negatiiviset johdot 4 painikkeessa. Voit liittää urosjohdon pään painikkeiden liittimiin. Käytä lämmöneristysletkua johtojen eristämiseen, kun juotos on valmis

Nyt on aika kytkeä johdot. Liitä oikeat johdot oikeisiin paikkoihin kaavion ja valokuvien mukaisesti.

Ferriittirenkaat Koska arduinoa ei ole tehty ääntä varten, se voi vastaanottaa sähkömagneettisia häiriöitä. Voit lisätä ferriittirenkaan audiosignaalikaapeliin ja kaiutinjohtoon. Voit tehdä tämän käärimällä langan 2 tai 3 kertaa ferriittirenkaan ympärille, mikä auttaa vähentämään tai poistamaan soivat äänet instrumentista.

(virtavaihtoehto 1) ulkoinen virtalähde ei Arduinon kautta Valinnainen on lisätä virtaa suoraan piiriin arduino -virtaportin kautta. Jos haluat tämän, kytke ulkoisen virtalähteen positiiviset ja negatiiviset johdot leipälevyn positiivisiin ja negatiivisiin linjoihin. Leipälevyn positiiviselta puolelta tulee olla johto arduinon Vin -nastaan (GND -nastojen lisäksi) ja johto negatiiviselta puolelta GND -nastaan arduinossa. (Virta -vaihtoehto 2) Ulkoinen virtalähde on kytketty arduino -pistorasia Jos haluat käyttää arduino -pistorasiaan liitettyä sovitinta, kytke arduino 5V -nastan johto leipälevyn positiiviseen puoleen ja johto GND -nastaan negatiiviseen puoleen

Tiedostojen lataaminen Kytke arduino tietokoneeseen ja lataa ohjelma. Huomaa, että sinun täytyy laittaa code.ino ja pitches.h kansioon, jota kutsutaan koodiksi. Arduino IDE: ssä (ohjelma) sinun on ladattava seuraavat kirjastot, jos sinulla ei niitä ole: LiquidCrystal_I2C Frank de BrabanderWireltä adafruit (tämä yksi pitäisi olla jo sisäänrakennettu)

Vaihe 2: Kotelon tekeminen

Jos kaikki toimii, voit tehdä kotelon. Laserleikkaus / CNC (katso video) Ennen kuin aloitat leikkaamisen, sinun on ehkä muokattava kaiutinreiät sopiviksi kaiuttimellesi. Minulla on kaiutin, jossa on pieni grilli, joka käyttää kaiuttimen reiän ympärillä olevia 4 reikää. Joten muokkaa tätä ensin, jos tarvitset.

Aloita leikkaamalla puu laserleikkurilla tai CNC -koneella. Käytettävä tiedosto on Case_laser_cut.ai Kun olet testannut osat, voit sovittaa ne, jos ne ovat suuria, hiomalla niitä hiukan, kunnes ne sopivat yhteen. Nyt voit liimata puukappaleet yhteen puuliimalla. Älä liimaa yläosaa (lankkua reikillä), koska meidän on asetettava kaikki osat sisään ja meidän on voitava avata kotelo, jos on ongelmia. Muista, että kiristät kaiken yhteen kuivumisen aikana (jätä se noin 24 tunniksi kovettumaan).

3D-tulostus Nyt voit tulostaa lcd-kotelon ja painikkeiden yläpuolella olevat kirjaimet (kotelo LCD.stl ja kirjaimet.stl) Suosittelen näitä asetuksia:- kerroksen korkeus 0,1 mm- nopeus 30 mm/s kirjaimille ja 60 mm/s lcd: lle kotelo- Käytä kerrosjäähdytystuuletinta nestekidenäytössä, koska siinä on paljon ylitystä- Tukea ei tarvita Kun tuloste on valmis, hio reunat hiukan sileiksi ja jos lcd ei sovi, kokeile hiomista vielä Kun kotelo on valmis ja osat on tulostettu, voit aloittaa kaiken kokoamisen. Laita lcd lcd -koteloon ja aseta pedaalin ääniliitäntäliitin takana olevaan reikään.. Liimaa nyt lcd -kotelo puuhun, voit laittaa liiman lcd -kotelon pohjassa olevaan huuliin. Nyt liimaa painikkeiden päälle painikkeiden kirjaimet. Riippuen kaiuttimesta, voit liimata sen paikalleen, on kaiutin, jossa on pieni ritilä, joka käyttää kaiuttimen reiän ympärillä olevia 4 reikää. Riippuen siitä, miten olet muokannut kaiuttimen kaiutinreikää, tämä vaihe voi olla erilainen. Liimaa ultraäänianturi paikalleen käyttämällä alareunassa olevia 2 reikää. mutta tämä ei ole välttämätöntä. Yhdistä kaikki uudelleen ja olet valmis, kytke virta päälle ja nauti!

Vaihe 3: Tunnetut ongelmat ja rajoitukset

Tämä instrumentti ei ole täydellinen Ensinnäkin se on lelu, ei tuote! Arduinoa ei ole tarkoitettu käytettäväksi instrumenttina, joten älä usko, että ajoitus on 100% oikea. Koodin toimintojen viivästymisen vuoksi on mahdotonta tehdä tästä instrumentista tarkka ajoitus. - Joskus ultraäänianturissa on häiriö, joka voi johtaa satunnaisen nuotin soittamiseen tai epätäsmällisiin nuotteihin.

- Kun käytät laitetta, suosittelen anturin yläpuolella olevan tasaisen esineen, kuten pahvi- tai puukappaleen, käyttöä. Kaarevat pinnat heijastavat anturin signaaleja, joten tämä soittaa epätarkkoja nuotteja. Voit käyttää kättäsi, mutta pidä sitä mahdollisimman tasaisena ja vakaana anturin yläpuolella.- Älä vaihda takaisin automaattisesta toistosta pois päältä päälle. Tämä johtuu koodin virheestä, jota en ole vielä löytänyt. Voit ratkaista sen painamalla automaattisen toiston painiketta ja painamalla samalla poljinta. Tai voit kytkeä sen pois päältä ja uudelleen päälle.

- Viive, kun soitetaan nuottia, tämä johtuu siitä, että arduinon koodi kestää muutaman millisekunnin, jota on mahdotonta poistaa, koska arduinoa ei ole tehty instrumenttien valmistukseen.- jokin koodi on hollanniksi, tämä johtuu siitä, että olen hollantilainen ja osa englannista sanat eivät mahtuneet LCD -näyttöön. Yritin tehdä mahdollisimman paljon englantia.

Vaihe 4: DIY -parannukset

Kun olet rakentanut tämän, et ole valmis! Voit yrittää parantaa omia taitojasi ja lisätä tähän ominaisuuksia, joita en voinut integroida käytettävissä olevaan aikatauluun.

- lisäämällä useita ääniä- toistamalla useita ääniä samanaikaisesti- lisäämällä kaiuttimia- lisää tyylejä!- lisää ledit, jotka tanssivat musiikkisi kanssa