Ultrasonik Akıllı Enstrüman: 4 Adım (Resimlerle)

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

Amaç

Bu, bir nesnenin mesafesini ölçmek için Ultrasonik sensör kullanan bir araçtır (bu sizin eliniz olabilir). Bununla, çalmak için bir not seçilir, farklı modlarda enstrüman farklı şeyler çalar. Bu, tek bir nota (enstrümanı bas olarak kullanmak için) veya sırayla birden fazla nota (bir sentezleyici olarak kullanmak için) olabilir.

Bunu yalnızca temel elektronik ve lehimleme anlayışınız varsa yapmanızı öneririm.

Aletler:

- Minimum 12x8cm baskı alanına sahip 3D yazıcı- Minimum 300x200mm çalışma alanına sahip lazer kesici veya CNC makinesi- Zımparalama ekipmanı- Sıcak tutkal tabancası- Havya- Tel sıyırıcı

Malzemeler:

- Ahşap (MDF) 3mm kalınlık Gerekli toplam boyut 600x400mm'dir, ancak her bir parçayı daha küçük tahtalardan kesebilirsiniz, o zaman gereken minimum kenar 300x200mm'dir (bu, gerekli bir parçanın dış boyutudur, bu nedenle dışarıda olmadığını unutmayın) Bu yöntemi kullanırsanız kesilmesi gerekir)

- Hoparlör (5W 8Ohms 93mm dış çap) tüm hoparlörler aynı olmadığı için büyük olasılıkla hoparlör deliğinin boyutlarını düzenlemeniz gerekecek - Arduino (UNO)- Dupont kabloları 20 ve 10 cm22x 10cm erkek - erkek10x 20cm erkek - dişi4 x 20cm dişi - dişi (10cm kablolar)(20cm kablolar)

- Tel yakl. 2x60cm (2mm kalınlık, ama bu o kadar da önemli değil)

- 2 Ferrit halka (gürültü azaltma için, işlev için gerekli değil ancak önerilir) - 4 düğme (16mm)(16mm düğmeler)

- 1 piyano pedalı - I2C adaptörlü 20x4 LCD(I2C adaptörlü 20x4 LCD)

- TDA2030A ses amfi modülü (TDA 2030 ses amfi modülü)

- Bir güç bankası ile kullanmak için Arduino güç kaynağı 5V veya kesilmiş usb kablosu - 3,5 mm Ses Jakı bağlantı noktası(3,5 mm Ses Jakı bağlantı noktası (Kullandığım ile tam olarak aynı değil))(2. seçenek)

- Daralan makaron (2mm)(Isıyla Daralan makaron seti)- Küçük devre tahtası (isteğe bağlı olarak, bunu kullandığım yerde telleri birbirine lehimleyebilirsiniz)(Mini Breadboard)

Tasarım süreci ve tarihçesi

Bu enstrümanı bir okul projesi için yaptım, akıllı bir nesne tasarlamam ve inşa etmem gerekiyordu. Biraz beyin fırtınası yaptıktan sonra, kullanıcı enstrümanı 1 verdiğinde birden fazla nota çalacak bir enstrüman yapma fikriyle geldim.

Bu enstrümanı ilk tasarladığımda biraz farklı görünüyordu ve nihai üründen farklı birkaç işlevi daha vardı. Bu enstrüman için ilk kriterim, farklı sesleri (piyano veya gitar sesi gibi) çalabilmesi ve akorları çalabilmesi. Ancak birkaç revizyondan sonra ses dosyalarını sd karttan nasıl oynatacağımı çözemedim, ses bozuldu. Bu yüzden daha sonraki bir yinelemede enstrümanın sadece kulağa hoş gelen PWM sinyallerini çalması gerektiğine karar verdim. Bu, ultrasonik sensörlü bir piyanodan Theramin'in akıllı bir versiyonuna dönüştüğü noktadır.

Birkaç başka işlevi programlarken, bu projenin zaman çerçevesi içinde tek bir hoparlörle aynı anda birden fazla tonu çalamayacağımı fark ettim. Bu yüzden aynı anda birden fazla ton çalmak yerine sırayla birkaç nota çalan bir sentezleyici yapmaya karar verdim.

Bu projede ilk kez bir lazer kesici kullandım ve Adobe Illustrator kullanmak zorunda kaldım, umarım çalışmamı yeterince iyi açıklayabilmişimdir.

Adım 1: Bileşenlerin Montajı (test Aşaması)

Her şeyi oluşturmadan önce tüm bileşenlerimizi test etmeliyiz, böylece her şey çalışır.

Lehimlenmesi gereken telleri lehimleyerek başlayın, bunlar: - Ses jakı konektörü, bunlar 2 teldir. Bir kablo toprak, diğeri bir sinyal kablosudur. Bir stereo jak fişi R ve L sinyaline sahip olduğu için muhtemelen daha fazla bağlantı mevcuttur, biz sadece bir tane kullanıyoruz. Hangisine ihtiyacınız olduğunu kontrol etmenin tek yolu, kabloyu birer birer bağlamayı test etmek ve devrenin kapalı olup olmadığına bakmaktır (bunu bir multimetre ile test edebilirsiniz).

- Hoparlörde 2 kablo, pozitif ve negatif. - 4 buton üzerindeki pozitif ve negatif teller. Erkek tel ucunu butonlar üzerindeki kontak pinlerine takabilirsiniz. Lehimlemeyi bitirdiğinizde telleri yalıtmak için ısıyla daralan makaron kullanın

Şimdi telleri bağlama zamanı. Doğru kabloları doğru yerlere bağlamak için diyagramı ve fotoğrafları izleyin.

Ferrit halkalar Arduino ses için üretilmediği için elektromanyetik paraziti yakalayabilir. Ses sinyal kablosuna ve hoparlör kablosuna bir ferrit halka ekleyebilirsiniz. Bunu, teli bir ferrit halkanın etrafına 2 veya 3 kez sararak yaparsınız. Bu, enstrümandaki tıslama seslerini azaltmaya veya tamamen ortadan kaldırmaya yardımcı olacaktır.

(güç seçeneği 1) harici güç kaynağı Arduino'dan değil arduino güç portu yerine doğrudan devreye güç eklemek isteğe bağlıdır. Bunu istiyorsanız, harici güç kaynağından gelen Pozitif ve Negatif kabloları breadboard üzerindeki Pozitif ve Negatif hatlara bağlamalısınız. Breadboard üzerindeki pozitif tarafından arduino üzerindeki Vin pinine (GND pinlerinin yanında bulunur) ve negatif tarafından arduino üzerindeki GND pinine giden bir tel olmalıdır.(güç seçeneği 2) Harici güç kaynağına bağlı olmalıdır. arduino güç soketiArduino güç soketine bağlı bir adaptör kullanmak istiyorsanız, arduino 5V pininden bir kabloyu breadboard'un pozitif tarafına ve bir GND pininden bir kabloyu negatif tarafına bağlamalısınız.

Dosyaları yükleme Şimdi arduino'yu bilgisayarınıza takın ve programı yükleyin. Code.ino ve pitches.h'yi code adlı bir klasöre koymanız gerektiğini unutmayın. Arduino IDE'de (programda) yoksa aşağıdaki kitaplıkları indirmeniz gerekir: Adafruit'ten Frank de BrabanderWire'dan LiquidCrystal_I2C (bu biri zaten yerleşik olmalıdır)

2. Adım: Vakayı Hazırlamak

Her şey çalışıyorsa, kasayı yapabilirsiniz. Lazer kesim / CNC (videoya bakın) Kesmeye başlamadan önce, sahip olduğunuz hoparlöre uyacak şekilde hoparlör deliklerini düzenlemeniz gerekebilir. Hoparlör deliğinin etrafındaki 4 deliği kullanan küçük ızgaralı bir hoparlörüm var. Bu nedenle, gerekirse önce bunu düzenleyin.

Ahşabı bir lazer kesici veya CNC makinesi ile keserek başlayın. Kullanılacak dosya Case_laser_cut.ai Parçalara sahip olduğunuzda, onlara uyduğunu test edebilirsiniz, eğer büyüklerse, bir araya gelene kadar biraz zımparalayın. Artık ahşap parçaları ahşap tutkalı ile birbirine yapıştırabilirsiniz. Üst kısmı (delikli tahta) yapıştırmamalısınız çünkü tüm parçaları yerleştirmemiz gerekiyor ve bir sorun varsa kasayı açabilmemiz gerekiyor. her şeyi kururken sıktığınızı unutmayın (tamamen sertleşmesi için yaklaşık 24 saat bekletin).

3D baskı Artık lcd muhafazasını ve düğmelerin üzerindeki harfleri yazdırabilirsiniz (Case LCD.stl ve letter.stl) Bu ayarları öneririm: - Katman yüksekliği 0.1mm - Harfler için hız 30mm/s ve lcd için 60mm/s gövde - Çok fazla çıkıntıya sahip olduğu için LCD muhafazası için katmanlı bir soğutma fanı kullanın - Destek gerekli değildir Baskılar bittiğinde, kenarları biraz pürüzsüz hale getirmek için zımparalayın ve lcd sığmıyorsa biraz daha zımparalamayı deneyin. uygun olmalıdır. Kasa yapıldıktan ve parçalar yazdırıldıktan sonra her şeyi monte etmeye başlayabilirsiniz. lcd'yi lcd muhafazasına yerleştirin ve pedal için ses jakı konektörünü arkadaki deliğe yerleştirin. lcd ve jak konektörünü yerine yapıştırın. Şimdi lcd muhafazasını ahşaba yapıştırın, lcd muhafazanın altındaki dudağa yapıştırıcıyı koyabilirsiniz. Şimdi buton harflerini butonların üstüne yapıştırın. Hangi hoparlöre sahip olduğunuza bağlı olarak yerine yapıştırabilirsiniz. hoparlör deliğinin etrafındaki 4 deliği kullanan küçük ızgaralı bir hoparlöre sahip olun. Hoparlörünüz için hoparlör deliğini nasıl düzenlediğinize bağlı olarak, bu adım sizin için farklı olabilir. Alttaki 2 deliği kullanarak ultrasonik sensörü yerine yapıştırın. Ayrıca devre tahtalarını, Arduino'yu ve ses yükseltici modülünü yerine yapıştırabilirsiniz. ama bu gerekli değil. Her şeyi tekrar bağlayın ve işiniz bitti, gücü açın ve keyfini çıkarın!

3. Adım: Bilinen Sorunlar ve Sınırlamalar

Bu alet mükemmel değil Her şeyden önce bir oyuncak değil, bir ürün!Arduino bir alet olarak kullanılmak için yapılmamıştır, bu yüzden zamanlamanın %100 doğru olacağını düşünmeyin. Koddaki işlemlerdeki gecikme nedeniyle bu aleti doğru zamanlama ile yapmak mümkün değildir. - Bazen ultrasonik sensörde rastgele bir nota çalınmasına veya yanlış notaların çalınmasına neden olabilecek bir arıza olabilir.

- Cihazı kullanırken sensörün üzerinde tutmak için karton veya tahta gibi düz bir nesne kullanmanızı tavsiye ederim. Kavisli yüzeyler sensörden gelen sinyalleri yansıtır, bu da hatalı notaların çalınmasına neden olur. Elinizi kullanabilir, ancak sensörün üzerinde mümkün olduğunca düz ve sabit tutabilirsiniz. Bu, henüz bulamadığım koddaki bir hatadan kaynaklanıyor. Autoplay butonuna basıp aynı zamanda pedala basarak çözebilirsiniz. Veya kapatıp tekrar açabilirsiniz.

- Nota çalarken gecikme, çünkü arduino'daki kodun birkaç milisaniye sürmesi ve arduino enstrüman yapmak için yapılmadığından çıkarılması imkansız. kelimeler LCD'ye sığmadı. Mümkün olduğunca İngilizce yapmaya çalıştım.

4. Adım: Kendin Yap İyileştirmeleri

Bunu yaptıktan sonra işiniz bitmedi! Kendi becerilerinizi geliştirmeye çalışabilir ve buna sahip olduğum zaman diliminde entegre edemediğim özellikler ekleyebilirsiniz. Deneyebileceğiniz şeyler:

- birden fazla ses ekleme - aynı anda birden fazla ton çalma - daha fazla hoparlör ekleme - Daha fazla stil ekleyin! - Müziğinizle dans eden led'ler ekleyin