Bucky Touch: Dụng cụ Dodecahedron phát sáng: 12 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Bởi jbumsteadJon BumsteadFollow More của tác giả:

Giới thiệu: Các dự án về ánh sáng, âm nhạc và điện tử. Tìm tất cả chúng trên trang web của tôi: www.jbumstead.com Thông tin thêm về jbumstead »

Khoảng hai năm trước, tôi đã xây dựng một mái vòm lớn 120 mặt LED trắc địa phát nhạc với đầu ra MIDI. Tuy nhiên, đó là một bản dựng khó và các cảm biến không hoàn toàn đáng tin cậy. Tôi quyết định chế tạo Bucky Touch, một phiên bản nhỏ hơn của mái vòm trắc địa của tôi, dễ xây dựng hơn và có các cảm biến cảm ứng điện dung được nâng cấp. Bucky Touch được thiết kế với cả MIDI và đầu ra âm thanh, vì vậy bạn có thể sử dụng thiết bị MIDI (ví dụ: máy tính hoặc bàn phím MIDI) để chơi Bucky Touch HOẶC bạn có thể kết nối trực tiếp Bucky Touch với bộ khuếch đại và loa.

Nguyên mẫu đầu tiên của tôi trong dự án này cũng tương tự, nhưng không có mặt cảm ứng và thay vào đó cung cấp các chân đột phá cung cấp quyền truy cập vào các chân I / O số, chân TX (truyền), chân RX (nhận), chân đặt lại, và chốt nối đất. Phiên bản này tôi gọi là Bucky Glow. Các chân cho phép bạn kết nối Bucky Glow với các cảm biến (ví dụ: cảm ứng điện dung, hồng ngoại, siêu âm), động cơ, giắc cắm MIDI và bất kỳ thiết bị điện tử nào khác mà bạn có thể nghĩ đến.

Hướng dẫn này trải qua quá trình lắp ráp Bucky Touch, giống một nhạc cụ hơn so với Bucky Glow.

Bước 1: Danh sách cung cấp

Vật liệu:

1. Hai tấm MDF dày 16 "x 12" 0,118"

2. Một tấm plexiglass trắng mờ dày 12 "x 12" 0,118"

3. Dải đèn LED điểm ảnh WS2801 hoặc WS2811 (11 đèn LED):

4. Arduino Nano:

5. Ban nguyên mẫu

6. Nhựa PET tráng ITO (Indium Tin Oxide) - 100mm x 200mm

7. Điện trở 11X 2MOhm

8. Điện trở 11X 1kOhm

9. Điện trở 10k cho đầu ra âm thanh

10. Tụ điện 2X 0,1uF cho đầu ra âm thanh

11. Giắc cắm MIDI:

12. Chuyển đổi công tắc:

13. Nút nhấn:

14. Giắc cắm âm thanh nổi:

15. Chân tiêu đề

16. Đai ốc 2X M3

17. Bu lông 2X M3x12

18. Dây quấn

19. Băng keo Scotch

20. Hàn

21. Băng keo điện

22. Cáp MIDI sang USB nếu bạn muốn chơi MIDI với máy tính

Công cụ:

1. Máy cắt laser

2. Máy in 3D

3. Máy cắt dây

4. Sắt hàn

5. Kéo

6. Cờ lê Allen

7. Súng bắn keo nóng

8. Dụng cụ quấn dây

Bước 2: Tổng quan về hệ thống

Trung tâm của Bucky Touch là Arduino Nano. Chân dữ liệu và chân đồng hồ của dải LED định địa chỉ WS2081 được kết nối tương ứng với chân A0 và A1. Mỗi mặt của khối tứ diện có một cảm biến cảm ứng điện dung được kết nối với một điện trở 2,2Mohm để gửi tín hiệu đến từ chân A2. Các chân nhận là A3, D2-D8 và D10-D12. Đây là liên kết đến cảm biến cảm ứng điện dung:

Bucky Touch có cả đầu ra MIDI và tín hiệu âm thanh mono. Cả hai tín hiệu này đều được thảo luận trong Bước 6. Chân TX được sử dụng cho MIDI và tín hiệu PWM từ chân 9 được sử dụng cho âm thanh. Để chuyển đổi giữa MIDI và đầu ra mono, có một công tắc bật tắt được kết nối với chân A3.

Arduino được lập trình để đọc tất cả các cảm ứng điện dung để xác định phím ngũ giác nào đang được người dùng nhấn. Sau đó, nó xuất tín hiệu để cập nhật đèn LED và tạo ra âm thanh, hoặc âm thanh MIDI hoặc mono tùy thuộc vào hướng bật công tắc bật tắt.

Bước 3: Thiết kế và cắt khung xe

"loading =" lười biếng"

Bucky Glow có cả đầu ra âm thanh MIDI và mono. Để xem đánh giá về MIDI và Arduino, hãy xem liên kết này. Tôi thích MIDI vì nó dễ dàng thiết lập với Arduino và cung cấp âm thanh từ vô số nhạc cụ có âm thanh rõ ràng chỉ bằng một lần bấm nút. Nhược điểm là nó yêu cầu thiết bị chơi MIDI để giải mã tín hiệu và chuyển đổi chúng thành tín hiệu âm thanh. Ngoài ra, việc phát triển tín hiệu tương tự của riêng bạn cho phép bạn kiểm soát nhiều hơn và hiểu rõ hơn về tín hiệu thực sự được tạo ra và phát vào loa.

Tạo tín hiệu âm thanh tương tự là công việc đầy thách thức đòi hỏi kiến thức về mạch dao động và thiết kế mạch phức tạp hơn. Tôi bắt đầu thiết kế bộ tạo dao động cho dự án này và đã đạt được một số tiến bộ, khi tôi tìm thấy một bài báo tuyệt vời của Jon Thompson về cách tạo tín hiệu âm thanh phức tạp bằng cách sử dụng một chân PWM duy nhất trên Arduino. Tôi nghĩ rằng đây là một điểm trung gian hoàn hảo giữa tín hiệu MIDI và thiết kế mạch tương tự phức tạp hơn. Các tín hiệu vẫn được tạo ra bằng kỹ thuật số, nhưng tôi đã tiết kiệm được rất nhiều thời gian so với việc xây dựng các mạch dao động của riêng mình. Tôi vẫn muốn thử điều này một thời gian, vì vậy bất kỳ đề xuất nào về các nguồn tốt sẽ được đánh giá cao.

Jon giải thích cách bạn có thể tạo đầu ra kỹ thuật số 2MHz 8-bit với một chân duy nhất, có thể được chuyển đổi thành tín hiệu âm thanh tương tự sau khi làm mịn qua bộ lọc thông thấp. Bài báo của ông cũng giải thích một số điều cơ bản về phân tích Fourier, điều này cần thiết để hiểu các dạng sóng phức tạp hơn. Thay vì một giai điệu thuần túy, bạn có thể sử dụng phương pháp này để tạo ra các tín hiệu âm thanh thú vị hơn. Nó đang hoạt động đủ tốt đối với tôi cho đến nay, nhưng tôi nghĩ rằng có nhiều tiềm năng hơn với kỹ thuật này! Xem video ở trên để kiểm tra sơ bộ việc chuyển đổi giữa đầu ra âm thanh và MIDI.

Kiểm tra MIDI và đầu ra âm thanh trên bảng mạch bánh mì trước khi chuyển sang hàn các thành phần trên bảng mạch nguyên mẫu.

Bước 7: Hàn bo mạch và gắn Arduino

Thu thập các điện trở, tụ điện, chân cắm tiêu đề và bảng nguyên mẫu. Chia nhỏ bảng nguyên mẫu thành 50mm x 34mm. Thêm các điện trở 10MOhm ở nắp trên cùng bên trái, tiếp theo là các chân tiêu đề. Các chân tiêu đề này sẽ kết nối với các cảm biến cảm ứng điện dung. Tiếp tục thêm các thành phần bằng cách làm theo giản đồ của Bucky Touch. Bạn nên có các chân cho tín hiệu gửi cảm ứng điện dung, mười một tín hiệu nhận cảm ứng điện dung, tín hiệu MIDI, tín hiệu âm thanh (ra khỏi arduino và vào giắc cắm mono stereo), 5V và GND.

Tôi đã thiết kế một ngàm tùy chỉnh để giữ Arduino và bảng nguyên mẫu ở đế dưới cùng của Bucky Touch. In 3D phần này bằng cách sử dụng tệp STL được cung cấp. Bây giờ, hãy trượt Arduino Nano và bảng nguyên mẫu vào ngàm. Lưu ý rằng Arduino Nano sẽ cần có các chân của nó hướng lên trên. Trượt hai đai ốc M3 vào ngàm. Chúng sẽ được sử dụng để kết nối ngàm với đế của Bucky Touch.

Sử dụng dây quấn để tạo kết nối giữa Arduino và bảng nguyên mẫu như được hiển thị trong sơ đồ. Đồng thời kết nối các dây cảm ứng điện dung với các chân tiêu đề trên bảng nguyên mẫu.

Bước 8: Lắp ráp đế

Đẩy giắc cắm Midi, giắc cắm âm thanh và công tắc bật tắt qua mặt đế bằng các lỗ thích hợp. Bạn có thể vặn các giắc cắm hoặc dán chúng vào phía sau. Đối với công tắc đặt lại, bạn sẽ cần phải khắc một hình vuông nhỏ để nó nằm ngang với mặt trước của khuôn mặt. Hàn dây quấn vào các công tắc để chúng có thể được kết nối với bảng nguyên mẫu và Arduino.

Bây giờ là lúc để kết nối các bức tường cơ sở với đáy cơ sở. Trượt từng bức tường vào đáy đế và các khớp nối đế (Phần G). Bạn phải trượt tường sang một bên có các rãnh lớn hơn, và sau đó ấn tường xuống. Bức tường sẽ cố định đúng vị trí. Sau khi kết nối các bức tường với các lỗ cho Arduino, hãy trượt cụm bảng Arduino / nguyên mẫu vào vị trí và kết nối nó bằng cách sử dụng bu lông M3x12. Bạn có thể phải lắc các đai ốc M3 cho đến khi chúng ở đúng vị trí.

Sau khi kết nối tất cả các mặt của đế, hãy hàn dây giắc cắm vào các chân thích hợp. Tại thời điểm này, bạn nên kiểm tra tín hiệu âm thanh và MIDI bằng cách sử dụng mã mà tôi đã cung cấp ở đây. Nếu nó không hoạt động, hãy kiểm tra kết nối của bạn trước khi chuyển sang bước tiếp theo.

Bước 9: Làm cho Plexiglass dẫn điện

Tôi đã thử một số cách để biến chiếc plexiglass trở thành chìa khóa cho nhạc cụ. Trong dự án mái vòm trắc địa của mình, tôi đã sử dụng cảm biến IR để phát hiện khi tay người dùng ở gần bề mặt. Tuy nhiên, chúng không đáng tin cậy vì bức xạ IR của môi trường, nhiễu xuyên âm giữa các cảm biến IR và các phép đo không chính xác. Đối với Bucky Touch, tôi đã nghĩ về ba giải pháp tiềm năng: cảm biến IR được mã hóa tần số, nút bấm và cảm ứng điện dung. Các nút nhấn và cảm biến IR được mã hóa tần số không hoạt động do các vấn đề tôi đề cập trên trang Hackaday của mình.

Thách thức đối với cảm biến cảm ứng điện dung là hầu hết vật liệu dẫn điện đều không trong suốt, điều này sẽ không hoạt động đối với Cảm ứng Bucky vì ánh sáng phải truyền qua tấm kính. Sau đó, tôi phát hiện ra giải pháp: ITO tráng nhựa! Bạn có thể mua một tấm 200mm x 100mm từ Adafruit với giá 10 đô la.

Đầu tiên, tôi cắt lớp nhựa phủ ITO thành các dải và dán chúng lên tấm thủy tinh theo hình chữ “X.”. Đảm bảo các mặt dẫn điện của nhựa hướng vào nhau. Kiểm tra bằng cách đo điện trở bằng đồng hồ vạn năng. Ban đầu tôi uốn cong nhựa và kết nối đồng với dây hàn cho cảm ứng điện dung. BIG MISTAKE: không làm cong nhựa phủ ITO! Uốn nhựa làm đứt kết nối. Thay vào đó, tôi đã dán khoảng một inch dây quấn vào nhựa và nó hoạt động rất tốt. Hãy nhớ rằng dây quấn từ Bước 4 đã được đưa qua mặt đèn LED hình ngũ giác? Bây giờ đã đến lúc sử dụng chúng cho các cảm biến cảm ứng điện dung. Phơi dây và băng nó vào nhựa dẫn điện được dán vào tấm thủy tinh. Lặp lại điều này cho tất cả 11 mặt plexiglass.

Bây giờ là thời điểm tốt để chạy một số bài kiểm tra để đảm bảo mặt kính của bạn đang hoạt động như cảm biến cảm ứng điện dung.

Bước 10: Gắn Plexiglass

Thêm các khớp nối (Phần E và F) vào dưới cùng của Bucky Touch kết nối phần dưới với tất cả các thiết bị điện tử với các đèn LED. Sau đó, một phần đẩy các khớp con nhộng (Phần H) vào các bức tường Bucky Touch để có đủ không gian để trượt trong tấm kính. Plexiglass chỉ có thể vừa khít nếu bạn không đẩy hết các khớp nối con nhộng, vì vậy hãy cẩn thận. Khi bạn đã đặt tất cả 11 mặt plexiglass, hãy đẩy các khớp con nhộng vào hoàn toàn để khóa các mặt plexiglass vào. Nó phải là một vừa khít.

Quấn và hàn đầu còn lại của dây cảm ứng điện dung vào các chân thích hợp trên bảng nguyên mẫu và kiểm tra lại các cảm biến cảm ứng điện dung của bạn. Cuối cùng, kết nối các phần trên và dưới với nhau bằng các khớp (Phần E và F). Đảm bảo không kéo bất kỳ dây nào. Xin chúc mừng, Bucky Touch đã được lắp ráp hoàn chỉnh!

Bước 11: Nguyên mẫu cũ hơn

Giải nhì cuộc thi âm thanh 2018