Bucky Touch: Işıklı Dodecahedron Enstrüman: 12 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Yazan jbumsteadJon BumsteadYazarın daha fazlasını izleyin:

Hakkında: Işık, müzik ve elektronik alanındaki projeler. Hepsini sitemde bulabilirsiniz: www.jbumstead.com jbumstead Hakkında Daha Fazla Bilgi »

Yaklaşık iki yıl önce, MIDI çıkışıyla müzik çalan büyük bir 120 yüzlü LED jeodezik kubbe inşa ettim. Ancak, zor bir yapıydı ve sensörler tamamen güvenilir değildi. Jeodezik kubbemin daha küçük bir versiyonu olan Bucky Touch'ı inşa etmeye karar verdim, daha kolay inşa edildi ve kapasitif dokunmatik sensörleri yükseltildi. Bucky Touch, hem MIDI hem de ses çıkışı ile tasarlanmıştır, böylece Bucky Touch'ı çalmak için bir MIDI cihazı (örneğin bir bilgisayar veya MIDI klavye) kullanabilir veya Bucky Touch'ı doğrudan bir amplifikatöre ve hoparlöre bağlayabilirsiniz.

Bu projedeki ilk prototipim benzerdi, ancak dokunmaya duyarlı yüzlere sahip değil ve bunun yerine dijital G/Ç pinlerine erişim sağlayan koparma pinleri, bir TX (iletim) pini, bir RX (alma) pini, sıfırlama pini sağlıyor., ve topraklama pimi. Bu versiyona Bucky Glow adını verdim. Pimler, Bucky Glow'u sensörlere (örn. kapasitif dokunmatik, kızılötesi, ultrasonik), motorlara, MIDI jaklarına ve aklınıza gelebilecek diğer elektronik cihazlara bağlamanızı sağlar.

Bu talimat, Bucky Glow'a kıyasla daha çok bir müzik aleti gibi olan Bucky Touch'ın montajından geçer.

Adım 1: Tedarik Listesi

Malzemeler:

1. 16" x 12" 0.118" kalınlığında MDF'den iki yaprak

2. Bir yaprak 12" x 12" 0.118" kalınlığında yarı saydam beyaz pleksiglas

3. WS2801 veya WS2811 piksel LED şeridi (11 LED):

4. Arduino Nano:

5. Prototip kurulu

6. İTO (İndiyum Kalay Oksit) Kaplı PET Plastik - 100mm x 200mm

7. 11X 2MOhm dirençler

8. 11X 1kOhm dirençler

9. Ses çıkışı için 10k direnç

10. Ses çıkışı için 2X 0.1uF kapasitörler

11. MIDI jakı:

12. Geçiş anahtarı:

13. Düğmeye basın:

14. Stereo ses jakı:

15. Başlık pimleri

16. 2X M3 fındık

17. 2X M3x12 cıvata

18. Tel sarma teli

19. Scotch bant

20. Lehim

21. Elektrik bandı

22. MIDI'yi bilgisayarla oynamak istiyorsanız, MIDI'den USB'ye kablo

Aletler:

1. Lazer kesici

2. 3D yazıcı

3. Tel kesiciler

4. Havya

5. Makas

6. Alyan anahtarı

7. Sıcak tutkal tabancası

8. Tel sarma aracı

2. Adım: Sisteme Genel Bakış

Bucky Touch'ın kalbinde bir Arduino Nano var. Bir WS2081 adreslenebilir LED şeridinin veri pimi ve saat pimi, sırasıyla A0 ve A1 pimine bağlanır. Dodekahedronun her yüzü, pin A2'den gelen gönderme sinyaline 2.2Mohm'luk bir dirençle bağlı kapasitif bir dokunmatik sensöre sahiptir. Alma pinleri A3, D2-D8 ve D10-D12'dir. İşte kapasitif dokunmatik sensörlere bir bağlantı:

Bucky Touch'ın hem MIDI çıkışı hem de mono ses sinyali vardır. Bu sinyallerin her ikisi de Adım 6'da tartışılmaktadır. TX pimi MIDI için kullanılır ve ses için pim 9'dan bir PWM sinyali kullanılır. MIDI ve mono çıkış arasında geçiş yapmak için pin A3'e bağlı bir geçiş anahtarı vardır.

Arduino, kullanıcı tarafından hangi beşgen tuşa basıldığını belirlemek için tüm kapasitif dokunmatik sensörleri okuyacak şekilde programlanmıştır. Ardından LED'leri güncellemek ve geçiş anahtarının çevrildiği yöne bağlı olarak MIDI veya mono ses olmak üzere bir ses üretmek için sinyaller verir.

Adım 3: Kasayı Tasarlama ve Kesme

"yükleniyor="tembel"

Bucky Glow, hem MIDI hem de mono ses çıkışına sahiptir. MIDI ve Arduino incelemesi için bu bağlantıya göz atın. MIDI'yi seviyorum çünkü Arduino ile kurulumu kolay ve tek bir tıklamayla sayısız temiz sesli enstrümandan ses sağlıyor. Dezavantajı, sinyallerin kodunu çözmek ve bunları bir ses sinyaline dönüştürmek için bir MIDI çalma cihazı gerektirmesidir. Ayrıca, kendi analog sinyallerinizi geliştirmek size daha fazla kontrol ve gerçekte üretilen ve hoparlörlerde çalınan sinyali daha iyi anlamanızı sağlar.

Analog ses sinyalleri oluşturmak, salınımlı devreler hakkında bilgi ve daha karmaşık devre tasarımı gerektiren zorlu bir iştir. Bu proje için osilatörler tasarlamaya başladım ve Jon Thompson'ın Arduino'da tek bir PWM pini kullanarak karmaşık ses sinyalleri oluşturma hakkında müthiş bir makale bulduğumda biraz ilerleme kaydettim. Bunun MIDI sinyalleri ile daha karmaşık analog devre tasarımı arasında mükemmel bir orta yol olduğunu düşünüyorum. Sinyaller hala dijital olarak üretiliyor, ancak kendi salınımlı devrelerimi oluşturmaya kıyasla çok zaman kazandım. Yine de bunu bir süre denemek istiyorum, bu yüzden iyi kaynaklar için herhangi bir öneri çok takdir edilecektir.

Jon, düşük geçişli bir filtre ile yumuşattıktan sonra analog ses sinyaline dönüştürülebilen tek bir pim ile nasıl 2MHz 8-bit dijital çıkış üretebileceğinizi açıklıyor. Makalesi ayrıca, daha karmaşık dalga biçimlerini anlamak için gerekli olan Fourier analizinin bazı temellerini açıklıyor. Saf bir ton yerine, daha ilginç ses sinyalleri üretmek için bu yaklaşımı kullanabilirsiniz. Şimdiye kadar benim için yeterince iyi çalışıyor, ancak bence bu teknikte daha da fazla potansiyel var! Ses ve MIDI çıkışı arasında geçiş yapmanın ön testi için yukarıdaki videoya bakın.

Prototip kartındaki bileşenleri lehimlemeye geçmeden önce bir devre tahtasında MIDI ve ses çıkışını test edin.

Adım 7: Kartı Lehimleme ve Arduino'yu Monte Etme

Dirençleri, kapasitörleri, başlık pimlerini ve prototip kartını toplayın. Prototip kartını 50 mm x 34 mm'ye ayırın. Sol üst kapağa 10MOhm dirençleri ve ardından başlık pinlerini ekleyin. Bu başlık pimleri, kapasitif dokunmatik sensörlere bağlanacaktır. Bucky Touch'ın şemasını izleyerek bileşenleri eklemeye devam edin. Kapasitif dokunma gönderme sinyali, on bir kapasitif dokunma alma sinyali, MIDI sinyali, ses sinyali (arduino'dan ve mono stereo jakına), 5V ve GND için pinleriniz olmalıdır.

Arduino'yu ve prototip kartını Bucky Touch'ın alt tabanında tutmak için özel bir montaj tasarladım. Sağlanan STL dosyasını kullanarak bu parçayı 3B yazdırın. Şimdi Arduino Nano'yu ve prototip kartını yuvaya kaydırın. Arduino Nano'nun pinlerinin yukarı bakacak şekilde olması gerektiğini unutmayın. İki M3 somunu yuvaya kaydırın. Bunlar, montajı Bucky Touch'ın tabanına bağlamak için kullanılacaktır.

Arduino ile prototip kartı arasında şematikte gösterildiği gibi bağlantı yapmak için tel sarma teli kullanın. Ayrıca kapasitif dokunmatik kabloları prototip kartındaki başlık pinlerine bağlayın.

Adım 8: Tabanın Montajı

Midi jakını, ses jakını ve geçiş anahtarını uygun deliklerle taban yüzeyinden geçirin. Krikoları vidalayabilir veya arkaya yapıştırabilirsiniz. Sıfırlama anahtarı için, yüzün ön kısmı ile aynı hizada olacak şekilde küçük bir kare kesmeniz gerekecektir. Prototip kartına ve Arduino'ya bağlanabilmeleri için anahtarların üzerine tel sarın tel.

Şimdi sıra taban duvarlarını taban tabanına bağlamaya geldi. Her seferinde bir duvarı taban tabanına ve taban bağlantı bağlantılarına kaydırın (Kısım G). Duvarı daha büyük çentiklerle yana kaydırmanız ve ardından duvara bastırmanız gerekir. Duvar yerine oturmalıdır. Duvarları Arduino için deliklerle birleştirdikten sonra Arduino/prototip pano düzeneğini kaydırarak yerine M3x12 cıvataları kullanarak bağlayın. M3 somunlarını doğru konuma gelene kadar kıpırdatmanız gerekebilir.

Tüm taban taraflarını bağladıktan sonra jak tellerini uygun pinlere lehimleyin. Bu noktada ses ve MIDI sinyallerini burada verdiğim kod ile test etmenizde fayda var. Çalışmıyorsa, bir sonraki adıma geçmeden önce bağlantılarınızı kontrol edin.

Adım 9: Pleksiglasın İletken Yapılması

Pleksiglası enstrüman için bir anahtar yapmak için birkaç yol denedim. Jeodezik kubbe projemde, kullanıcının eli yüzeye yakın olduğunda algılamak için IR sensörleri kullandım. Ancak ortamın IR radyasyonu, IR sensörleri arasındaki karışma ve hatalı ölçümler nedeniyle güvenilir değillerdi. Bucky Touch için üç olası çözüm düşündüm: frekans kodlamalı IR sensörleri, butonlar ve kapasitif dokunmatik. Hackaday sayfamda bahsettiğim sorunlardan dolayı butonlar ve frekans kodlu IR sensörleri çalışmadı.

Kapasitif dokunmatik sensör için zorluk, çoğu iletken malzemenin opak olmasıdır; bu, ışığın pleksiglastan geçmesi gerektiğinden Bucky Touch için çalışmaz. Sonra çözümü keşfettim: İTO kaplı plastik! Adafruit'ten 200mm x 100mm'lik bir levhayı 10 dolar karşılığında satın alabilirsiniz.

Önce ITO kaplı plastiği şeritler halinde kestim ve bunları pleksiglasın üzerine bir "X" işaretiyle bantladım. Plastiğin iletken taraflarının birbirine baktığından emin olun. Bir multimetre kullanarak direnci ölçerek kontrol edin. Başlangıçta plastiği büktüm ve kapasitif dokunuş için bakırı lehim tellerine bağladım. BÜYÜK HATA: ITO kaplı plastiği bükmeyin! Plastiğin bükülmesi bağlantıyı koparır. Bunun yerine plastiğe yaklaşık bir inç tel sarma teli bantladım ve bu harika çalıştı. Beşgen LED yüzeyinden beslenen 4. Adımdaki tel sarma telini hatırlıyor musunuz? Şimdi bunları kapasitif dokunmatik sensörler için kullanma zamanı. Teli açığa çıkarın ve pleksiglasa bantlanmış iletken plastiğe bantlayın. Bunu 11 pleksiglas yüzün tümü için tekrarlayın.

Şimdi pleksiglas yüzlerinizin kapasitif dokunmatik sensörler olarak çalıştığından emin olmak için bazı testler yapmak için iyi bir zaman.

Adım 10: Pleksiglasın Montajı

Bucky Touch'ın alt kısmını tüm elektronik aksamlarla LED'lerle üste bağlayan eklemleri (E ve F Bölümü) ekleyin. Daha sonra, pleksiglasta kaymak için yeterli alan olması için yavru eklemleri (Bölüm H) kısmen Bucky Touch duvarlarına doğru itin. Pleksiglas ancak yavru eklemleri sonuna kadar itmezseniz sığabilir, bu yüzden dikkatli olun. 11 pleksiglas yüzün tümünü yerleştirdikten sonra, pleksiglas yüzleri kilitlemek için pup eklemlerini tamamen içeri itin. Rahat bir uyum olmalı.

Kapasitif dokunmatik kabloların diğer ucunu prototip kartındaki uygun pimlere sarın ve lehimleyin ve kapasitif dokunmatik sensörlerinizi tekrar test edin. Son olarak, üst ve alt parçaları mafsalları (E ve F Bölümü) kullanarak birbirine bağlayın. Herhangi bir kabloyu çekmediğinizden emin olun. Tebrikler, Bucky Touch tamamen monte edildi!

Adım 11: Eski Prototipler

Ses Yarışması 2018'de İkincilik Ödülü