Ultralydsmart instrument: 4 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Hensikt

Dette er et instrument som bruker en ultralydsensor til å måle avstanden til et objekt (dette kan være din hånd). Med dette velges en note for å spille, i forskjellige moduser spiller instrumentet forskjellige ting. Dette kan være en enkelt tone (for bruk av instrumentet som bass) eller flere noter i rekkefølge (for bruk som synthesizer).

Jeg anbefaler at du lager dette bare hvis du har en grunnleggende forståelse av elektronikk og lodding.

Verktøy:

- 3D-skriver med et minimum utskriftsområde på 12x8cm- Laserskjærer eller CNC-maskin med et minimum arbeidsområde på 300x200mm- Slipeutstyr- Varm limpistol- Loddejern- Wire stripper

Materialer:

- Tre (MDF) 3 mm tykk Den totale størrelsen som trengs er 600x400 mm, men du kan kutte hver del ut av mindre planker, minimumssiden som trengs da er 300x200 mm (dette er ytre dimensjon på en del som er nødvendig, så husk at utsiden ikke må kuttes bort hvis du bruker denne metoden)

- Høyttaler (5W 8Ohms 93mm ytre diameter) du vil mest sannsynlig trenge å redigere dimensjonene til høyttalerhullet siden ikke alle høyttalere er like - Arduino (UNO) - Dupont -kabler 20 og 10 cm22x 10cm hann - hann10x 20cm hann - hunn4 x 20cm hunn - hunn (10 cm kabler) (20 cm kabler)

- Ledning ca. 2x60cm (2mm tykk, men dette spiller egentlig ikke så stor rolle)

- 2 ferritringer (for støyreduksjon, ikke nødvendig for funksjon men anbefalt)- 4 knapper (16 mm) (16 mm knapper)

- 1 piano pedal- 20x4 LCD med I2C adapter (20x4 LCD inkl. I2C adapter)

- TDA2030A lydforsterkermodul (TDA 2030 lydforsterkermodul)

- Arduino strømkilde 5V eller kutt av usb-kabelen for bruk med en strømbank. 3,5 mm lydkontakt (3,5 mm lydkontakt (ikke akkurat det samme som jeg bruker)) (andre alternativ)

- Varmekrympeslange (2 mm) (varmekrympeslangesett)- Lite brødbrett (valgfritt kan du også lodde ledningene sammen der jeg bruker dette) (Mini Breadboard)

Designprosess og historie

Jeg laget dette instrumentet for et skoleprosjekt, jeg trengte å designe og bygge et smart objekt. Etter litt brainstorming kom jeg på ideen om å bygge et instrument som ville spille flere toner når brukeren nettopp ga instrumentet 1.

Da jeg først designet dette instrumentet så det litt annerledes ut og hadde noen andre funksjoner som sluttproduktet. Mine første kriterier for dette instrumentet var at det skulle kunne spille forskjellige lyder (som et piano eller gitarlyd) og spille akkorder. Etter noen få revisjoner kunne jeg imidlertid ikke finne ut hvordan jeg skulle spille av lydfilene fra et SD -kort, men lyden ble stadig rotet. Så i en senere iterasjon bestemte jeg meg for at instrumentet bare skulle spille PWM -signaler som også høres bra ut. Dette er punktet hvor dette ble fra et piano med en ultralydssensor til en smart versjon av en Theramin.

Da jeg programmerte noen få andre funksjoner innså jeg at jeg ikke kom til å kunne spille flere toner samtidig med en høyttaler innenfor tidsrammen for dette prosjektet. Så jeg bestemte meg for å lage en synthesizer som i stedet for å spille flere toner samtidig, spilte noen noter i rekkefølge.

Dette prosjektet er første gang jeg brukte en laserskjærer og måtte bruke Adobe Illustrator, så jeg håper jeg kan forklare arbeidet mitt godt nok.

Trinn 1: Montering av komponentene (testfase)

Før vi bygger det hele, bør vi teste alle komponentene våre, så alt fungerer.

Start med å lodde ledningene som trenger lodding, disse er:- Lydkontakten, dette er 2 ledninger. Den ene ledningen er bakken og den andre er en signaltråd. Det er sannsynligvis flere tilkoblinger tilgjengelig fordi en stereokontakt har et R og L -signal, vi bruker bare en. Den eneste måten å sjekke hvilken du trenger er å teste å koble ledningen til en om gangen og se om kretsen er lukket (du kan teste dette med et multimeter).

- 2 ledninger på høyttaleren, positive og negative. - De positive og negative ledningene på de 4 trykknappene. Du kan sette den mannlige ledningsenden inn i kontaktpinnene på knappene. Bruk varmekrympeslangen for å isolere ledningene når du er ferdig med lodding

Nå er det på tide å koble ledningene. Følg diagrammet og bildene for å koble de riktige ledningene til de riktige stedene.

Ferritringer Fordi arduinoen ikke er laget for lyd, kan den fange opp elektromagnetisk forstyrrelse. Du kan legge til en ferrittring til lydsignalkabelen og høyttalerkabelen. Du gjør dette ved å vikle wiren 2 eller 3 ganger rundt en ferrittring. Dette bør bidra til å redusere eller helt fjerne hvesende lyder fra instrumentet.

(strømalternativ 1) ekstern strømkilde ikke gjennom ArduinoDet er valgfritt å legge til strøm direkte i kretsen i stedet for gjennom arduino -strømporten. Hvis du vil dette, bør du koble de positive og negative ledningene fra den eksterne strømkilden til de positive og negative linjene på brødbrettet. Det bør være en ledning fra den positive siden på brødbrettet til Vin -pinnen (plassert ved siden av GND -pinnene) på arduinoen og en ledning fra den negative siden til en GND -pinne på arduinoen. (Strømalternativ 2) Ekstern strøm koblet til arduino stikkontakt Hvis du vil bruke en adapter koblet til arduino stikkontakten, bør du koble en ledning fra arduino 5V pinnen til den positive siden av brødbrettet og en ledning fra en GND pin til den negative siden

Laste opp filene Koble nå arduinoen til datamaskinen og last opp programmet. Vær oppmerksom på at du må sette code.ino og pitches.h i en mappe som heter code. I arduino IDE (programmet) må du laste ned følgende biblioteker hvis du ikke har dem: LiquidCrystal_I2C fra Frank de BrabanderWire fra adafruit (dette en bør allerede være innebygd)

Trinn 2: Lag saken

Hvis alt fungerer, kan du lage etui. Laserskjæring / CNC (se video) Før du begynner å kutte, må du kanskje redigere høyttalerhullene for å passe til høyttaleren du har. Jeg har en høyttaler med en liten grill som bruker de 4 hullene rundt høyttalerhullet. Så rediger dette først hvis du trenger det.

Start med å kutte treverket med en laserskjærer eller CNC -maskin. Filen som skal brukes er Case_laser_cut.aiNår du har delene kan du teste at de passer til dem, hvis de er for store, kan du bare pusse dem litt til de passer sammen. Du kan nå lime trebitene sammen med trelim. Du bør ikke lime den øvre delen (planken med hull) siden vi må sette alle delene i og vi må kunne åpne saken hvis det er et problem. Husk at du strammer alt sammen mens det tørker (la det stå i omtrent 24 timer for å stivne helt).

3D-utskrift Nå kan du skrive ut lcd-huset og bokstavene ovenfor knappene (etui LCD.stl og letters.stl) Jeg anbefaler disse innstillingene:- Laghøyde 0,1 mm- Hastighet 30 mm/s for bokstavene og 60 mm/s for lcd hus- Bruk en kjølevifte for LCD-huset siden den har mye overheng. Støtte er ikke nødvendig Når utskriftene er ferdige, sliper du kantene for å gjøre dem noe glatte, og hvis LCD-skjermen ikke passer, kan du prøve å slipe den litt mer, den Når saken er ferdig og delene er skrevet ut, kan du begynne å montere alt. Sett LCD -skjermen i LCD -huset og sett lydkontakten til pedalen i hullet på baksiden. Lim LCD- og jackkontakten på plass. Lim nå LCD -huset til treet, du kan legge limet på leppen på bunnen av LCD -huset. Lim nå knappebokstavene på toppen av knappene. Avhengig av hvilken høyttaler du har kan du lime det på plass, jeg ha en høyttaler med en liten grill som bruker de 4 hullene rundt høyttalerhullet. Avhengig av hvordan du redigerte høyttalerhullet for høyttaleren, kan dette trinnet være annerledes for deg. Lim ultralydsensoren på plass ved hjelp av de 2 hullene nederst. Du kan også lime brødbrettet (e), Arduino og lydforsterkermodulen på plass men dette er ikke nødvendig. Koble til alt igjen og du er ferdig, slå på strømmen og nyt!

Trinn 3: Kjente problemer og begrensninger

Dette instrumentet er ikke perfekt Først og fremst er det et leketøy, ikke et produkt! Arduinoen er ikke laget for å brukes som et instrument, så ikke tro at timingen vil være 100% korrekt. På grunn av forsinkelse i operasjonene i koden er det umulig å lage dette instrumentet med nøyaktig timing. - Noen ganger har ultralydsensoren en feil som kan føre til at en tilfeldig tone spilles eller unøyaktige toner spilles.

- Når du bruker instrumentet, anbefaler jeg å bruke en flat gjenstand som et stykke papp eller tre for å holde over sensoren. Buede overflater reflekterer signalene fra sensoren, slik at dette resulterer i at unøyaktige notater blir spilt. Du kan bruke hånden, men hold den så flat og stødig over sensoren som mulig.- Ikke bytte tilbake fra autospill av til på. Dette er forårsaket av en feil i koden som jeg ikke har funnet ennå. Du kan løse det ved å trykke på autospillknappen og samtidig trykke på pedalen. Eller du kan slå den av og på igjen.

- Lag når du spiller en tone, dette er fordi koden i arduinoen tar noen millisekunder som er umulig å fjerne siden arduinoen ikke er laget for å lage instrumenter.- noen kode er på nederlandsk, dette er fordi jeg er nederlandsk og litt engelsk ord passet ikke inn på LCD -skjermen. Jeg prøvde å gjøre så mye på engelsk som mulig.

Trinn 4: DIY forbedringer

Etter å ha bygd dette er du ikke ferdig! Du kan prøve å forbedre dine egne ferdigheter og legge til funksjoner i dette som jeg ikke kunne integrere i tidsrammen jeg hadde. Ting du kan prøve:

- legge til flere lyder- spille flere toner samtidig- legge til flere høyttalere- legge til flere stiler!- Legg til led som danser med musikken din