מכשיר חכם אולטרא סאונד: 4 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

מַטָרָה

זהו מכשיר שמשתמש בחיישן אולטרסאונד למדידת מרחק אובייקט (זו יכולה להיות היד שלך). עם זה נבחר פתק לנגינה, במצבים שונים הכלי מנגן דברים שונים. זה יכול להיות תו בודד (לשימוש במכשיר כבאס) או תווים מרובים ברצף (לשימוש כסינתיסייזר).

אני ממליץ לך לעשות זאת רק אם יש לך הבנה בסיסית באלקטרוניקה והלחמה.

כלים:

- מדפסת תלת מימד עם שטח הדפסה מינימלי של 12x8 ס"מ- חותך לייזר או מכונת CNC עם שטח עבודה מינימלי של 300x200 מ"מ- ציוד מלטש- אקדח דבק חם- מגהץ- חשפן חוט

חומרים:

- עץ (MDF) בעובי 3 מ"מ הגודל הכולל הדרוש הוא 600x400 מ"מ אך ניתן לחתוך כל חלק מלוחות קטנים יותר, הצד המינימלי הדרוש אז הוא 300x200 מ"מ (זו הממדה החיצונית של חלק הדרוש אז קחו בחשבון שהחוץ לא צריך לנתק אם אתה משתמש בשיטה זו)

- רמקול (קוטר חיצוני 5W 8 אוהם 93 מ"מ) סביר להניח שתצטרך לערוך את ממדי חור הרמקול מכיוון שלא כל הרמקולים דומים - Arduino (UNO) - כבלי Dupont 20 ו 10 ס"מ 22x 10 ס"מ זכר - זכר 10x 20 ס"מ זכר - נקבה 4 x 20 ס"מ נקבה - נקבה (10 ס"מ כבלים) (20 ס"מ כבלים)

- חוט כ. 2x60 ס"מ (עובי 2 מ"מ, אבל זה לא ממש משנה)

- 2 טבעות פריט (להפחתת רעש, לא נחוץ לתפקוד אך מומלץ)- 4 כפתורים (16 מ"מ) (כפתורי 16 מ"מ)

- דוושת פסנתר אחת- 20x4 LCD עם מתאם I2C (20x4 LCD כולל מתאם I2C)

- מודול מגבר שמע TDA2030A (מודול מגבר שמע TDA 2030)

- מקור מתח Arduino 5V או ניתק כבל USB לשימוש עם בנק חשמל- יציאת שקע אודיו 3.5 מ"מ (יציאת שקע אודיו 3.5 מ"מ (לא בדיוק כמו שאני משתמשת בה)) (אפשרות שנייה)

- צינורות כיווץ חום (2 מ מ) (ערכת צינורות חום)- קרש לחם קטן (אופציונלי ניתן גם להלחם את החוטים יחד היכן שאני משתמש בזה) (מיני לחם)

תהליך עיצוב והיסטוריה

הכנתי את המכשיר הזה לפרויקט בית ספר, הייתי צריך לעצב ולבנות חפץ חכם. לאחר קצת סיעור מוחות באתי עם הרעיון לבנות כלי שינגן מספר תווים כשהמשתמש רק יתן את הכלי 1.

כשעיצבתי את המכשיר הזה לראשונה הוא נראה קצת שונה והיו לו כמה פונקציות אחרות כמו המוצר הסופי. הקריטריונים הראשונים שלי לכלי זה שבו הוא אמור לנגן צלילים שונים (כמו פסנתר או גיטרה) ולנגן אקורדים. אולם לאחר מספר תיקונים לא הצלחתי להבין כיצד מנגנים את קבצי הקול מכרטיס sd, הצליל המשיך להסתבך. אז באיטרציה מאוחרת יותר החלטתי שהמכשיר צריך פשוט לנגן אותות PWM שגם הם נשמעים נחמדים. זו הנקודה שבה זה הפך מפסנתר עם חיישן קולי לגרסה חכמה של תרמין.

כשתיכננתי כמה פונקציות אחרות הבנתי שאני לא אוכל לנגן מספר טונים בו זמנית עם רמקול אחד במסגרת הזמן של הפרויקט הזה. אז החלטתי להפוך אותו לסינתיסייזר שבמקום לשחק מספר טונים בו זמנית, ניגן כמה תווים ברצף.

הפרויקט הזה הוא הפעם הראשונה שהשתמשתי בחותך לייזר והייתי צריך להשתמש ב- Adobe Illustrator, אז אני מקווה שאוכל להסביר את העבודה שלי מספיק טוב.

שלב 1: הרכבת הרכיבים (שלב הבדיקה)

לפני שנבנה את כל העניין עלינו לבדוק את כל הרכיבים שלנו כך שהכל עובד.

התחל בהלחמת החוטים הזקוקים להלחמה, אלה הם:- מחבר שקע השמע, אלה 2 חוטים. חוט אחד הוא הקרקע והשני הוא חוט אות. יש כנראה עוד חיבורים זמינים מכיוון שלתקע שקע סטריאו יש אות R ו- L, אנחנו פשוט משתמשים באחד. הדרך היחידה לבדוק איזו מהדרוש לך היא לבדוק את חיבור החוט לאחד בכל פעם ולראות אם המעגל סגור (אתה יכול לבדוק זאת בעזרת מולטימטר).

- 2 חוטים על הרמקול, חיובי ושלילי. - החוטים החיוביים והשליליים על 4 כפתורי הלחיצה. אתה יכול להכניס את קצה החוט הזכר לסיכות המגע בכפתורים. השתמש בצינורות כיווץ החום כדי לבודד את החוטים בסיום ההלחמה

עכשיו הגיע הזמן לחבר את החוטים. עקוב אחר התרשים והתמונות כדי לחבר את החוטים הנכונים למקומות הנכונים.

טבעות פריט מכיוון שהארדואינו אינו מיוצר לאודיו הוא יכול להרים הפרעות אלקטרומגנטיות. ניתן להוסיף טבעת פריט לכבל אות השמע ולחוט הרמקול. אתה עושה את זה על ידי עטיפת החוט פעמיים או שלוש סביב טבעת פריט. זה אמור לסייע בהפחתת או הסרת צלילי נשיקה מהמכשיר.

(אפשרות כוח 1) מקור כוח חיצוני לא דרך Arduino זה אופציונלי להוסיף כוח ישירות למעגל במקום לשקע החשמל של הארדואינו. אם אתה אכן רוצה זאת עליך לחבר את החוטים החיוביים והשליליים ממקור החשמל החיצוני לקווים החיוביים והשליליים בלוח הלחם. צריך להיות חוט מהצד החיובי בלוח הלחם אל סיכת הווין (הממוקם מלבד סיכות ה- GND) על הארדואינו וחוט מהצד השלילי אל סיכת ה- GND על הארדואינו. (אפשרות כוח 2) מתח חיצוני שקע חשמל של arduino אם ברצונך להשתמש במתאם המחובר לשקע החשמל של arduino, עליך לחבר חוט מהפין של הארדואינו 5V לצד החיובי של לוח הלחם וחוט מסיכת GND לצד השלילי.

העלאת הקבצים חבר כעת את הארדואינו למחשב שלך והעלה את התוכנית. שים לב שאתה צריך להכניס את code.ino ו- pitches.h לתיקייה בשם code. ב- arduino IDE (התוכנית) עליך להוריד את הספריות הבאות אם אין לך אותן: LiquidCrystal_I2C מאת Frank de BrabanderWire מ adafruit (זה אחד צריך להיות מובנה כבר)

שלב 2: הכנת התיק

אם הכל עובד אתה יכול לעשות את המארז. חיתוך לייזר / CNC (ראה סרטון) לפני שתתחיל לחתוך ייתכן שיהיה עליך לערוך את חורי הרמקולים כך שיתאימו לרמקול שיש לך. יש לי רמקול עם גריל קטן שמשתמש ב -4 החורים שמסביב לחור הרמקול. אז תערוך את זה קודם אם אתה צריך.

התחל בחיתוך העץ בעזרת חותך לייזר או מכונת CNC. הקובץ לשימוש הוא Case_laser_cut.ai ברגע שיש לך את החלקים שתוכל לבדוק אם הם מתאימים להם, אם הם גדולים מספיק פשוט שיייף אותם קצת עד שהם יתאימו זה לזה. כעת תוכל להדביק את חלקי העץ יחד עם דבק עץ. לא כדאי להדביק את החלק העליון (הקרש בחורים) מכיוון שאנחנו צריכים להכניס את כל החלקים ואנחנו צריכים להיות מסוגלים לפתוח את המארז אם יש בעיה. זכור שאתה מהדק הכל ביחד בזמן שהוא מתייבש (השאירו אותו כ -24 שעות להתקשות מלאה).

עכשיו אתה יכול להדפיס את בית ה- LCD ואת האותיות מעל הלחצנים (Case LCD.stl ו- letters.stl) אני ממליץ על הגדרות אלה:- גובה שכבה 0.1mm- מהירות 30mm/s עבור האותיות ו- 60mm/s עבור LCD דיור- השתמש במאוורר קירור שכבה לדיסק ה- LCD מכיוון שיש לו הרבה עלייה- אין צורך בתמיכה לאחר שההדפסים מסתיימים, משייפים את הקצוות כדי שהן יהיו חלקות במידה וה- LCD לא מתאים נסה לשייף אותו עוד, זה לאחר שהמקרה נעשה והחלקים מודפסים אתה יכול להתחיל להרכיב הכל. הכנס את ה- LCD לבית הדיסק והנח את מחבר שקע השמע לדוושה בחור מאחור. הדבק את מחבר ה- LCD והג'ק במקומו.. עכשיו הדבק את בית ה- lcd לעץ, אתה יכול לשים את הדבק על השפה בתחתית בית ה- lcd. עכשיו הדבק את אותיות הכפתורים על גבי הכפתורים. בהתאם לאיזה רמקול יש לך אתה יכול להדביק אותו במקום, אני יש רמקול עם גריל קטן שמשתמש ב -4 החורים סביב חור הרמקול. תלוי כיצד ערכת את חור הרמקול עבור הרמקול שלך שלב זה יכול להיות שונה עבורך. הדבק את החיישן האולטראסוני במקומו באמצעות 2 החורים בתחתית. תוכל גם להדביק את לוח הלוחות, את הארדואינו ואת מודול מגבר השמע במקומם. אבל זה לא הכרחי. חבר הכל שוב וסיימת, הפעל את החשמל ותהנה!

שלב 3: בעיות ומגבלות ידועות

מכשיר זה אינו מושלם ראשית כל הצעצוע אינו מוצר! הארדואינו אינו מיועד לשימוש כמכשיר אז אל תחשוב שהתזמון יהיה נכון ב -100%. בשל פיגור בפעולות בקוד אי אפשר לייצר מכשיר זה בתזמון מדויק. לפעמים לחיישן הקולי יש תקלה שעלולה לגרום להשמעת תו אקראי או להשמעת תווים לא מדויקים.

- בעת השימוש במכשיר אני ממליץ להשתמש בחפץ שטוח כמו פיסת קרטון או עץ להחזיק מעל החיישן. משטחים מעוקלים משקפים את האותות מהחיישן כך שהדבר גורם להשמעת תווים לא מדויקים. אתה יכול להשתמש ביד שלך אך החזק אותה שטוחה ויציב מעל החיישן ככל האפשר.- לא לחזור מהפעלה אוטומטית להפעלה. זה נגרם על ידי באג בקוד שעדיין לא מצאתי. אתה יכול לפתור את זה על ידי לחיצה על כפתור ההפעלה האוטומטית ובמקביל ללחוץ על הדוושה. או שאתה יכול לכבות ולהדליק אותו שוב.

- השהיה בעת משחק פתק, הסיבה לכך היא שהקוד בארדואינו לוקח כמה אלפיות השנייה וזה בלתי אפשרי להסיר מכיוון שהארדואינו לא מיוצר להכנת כלים.- קוד כלשהו בהולנדית, זה בגלל שאני הולנדי וחלק אנגלי מילים לא התאימו למסך ה- LCD. ניסיתי לעשות כמה שיותר באנגלית.

שלב 4: שיפורי DIY

לאחר שבנית את זה לא סיימת! תוכל לנסות לשפר את הכישורים שלך ולהוסיף לזה תכונות שלא יכולתי לשלב במסגרת הזמן שהייתה לי. דברים שאתה יכול לנסות:

- הוספת צלילים מרובים- השמעת צלילים מרובים בו זמנית- הוספת רמקולים נוספים- הוספת סגנונות נוספים!- הוספת לדים שרוקדים עם המוסיקה שלך