Ultraskaņas viedais instruments: 4 soļi (ar attēliem)

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Mērķis

Šis ir instruments, kas izmanto ultraskaņas sensoru, lai izmērītu objekta attālumu (tā varētu būt jūsu roka). Ar šo tiek izvēlēta atskaņojama nots, dažādos režīmos instruments atskaņo dažādas lietas. Tā var būt viena nots (instrumenta izmantošanai kā bass) vai vairākas notis pēc kārtas (izmantošanai kā sintezators).

Es iesaku to izdarīt tikai tad, ja jums ir pamatzināšanas par elektroniku un lodēšanu.

Rīki:

- 3D printeris ar minimālo drukas laukumu 12x8 cm- lāzera griezējs vai CNC iekārta ar minimālo darba laukumu 300x200 mm- slīpēšanas aprīkojums- karstās līmes pistole- lodāmurs- stieples noņēmējs

Materiāli:

- Koks (MDF) 3 mm biezs Kopējais nepieciešamais izmērs ir 600x400 mm, bet jūs varat izgriezt katru daļu no mazākiem dēļiem, tad minimālā nepieciešamā puse ir 300x200 mm (tā ir vajadzīgās daļas ārējā dimensija, tāpēc ņemiet vērā, ka ārpuse nav ja izmantojat šo metodi, tas ir jāapgriež)

- Skaļrunis (5W 8Ohms 93 mm ārējais diametrs), visticamāk, jums būs jāmaina skaļruņa atveres izmēri, jo ne visi skaļruņi ir līdzīgi - Arduino (UNO) - Dupont kabeļi 20 un 10 cm 22x 10 cm vīrietis - vīrietis 10x 20 cm vīrietis - sieviete 4 x 20 cm sieviete - sieviete (10 cm kabeļi) (20 cm kabeļi)

- Vadu apm. 2x60 cm (2 mm biezs, bet tam nav tik lielas nozīmes)

- 2 ferīta gredzeni (trokšņu samazināšanai, nav nepieciešami funkcijai, bet ieteicami)- 4 pogas (16 mm) (16 mm pogas)

- 1 klavieru pedālis- 20x4 LCD ar I2C adapteri (20x4 LCD, ieskaitot I2C adapteri)

- TDA2030A audio pastiprinātāja modulis (TDA 2030 audio pastiprinātāja modulis)

- Arduino barošanas avots 5V vai nogriezts USB kabelis, ko izmantot kopā ar strāvas banku- 3,5 mm audio ligzdas ports (3,5 mm audio ligzdas ports (ne gluži tāds pats kā es izmantoju)) (2. iespēja)

- termiski saraušanās caurule (2 mm) (termiski saraušanās cauruļu komplekts)- mazs maizes dēlis (pēc izvēles jūs varat arī lodēt vadus kopā, kur es to izmantoju) (mini maizes dēlis)

Projektēšanas process un vēsture

Es izveidoju šo instrumentu skolas projektam, man vajadzēja izstrādāt un izveidot gudru objektu. Pēc nelielas prāta vētras man radās ideja izveidot instrumentu, kas atskaņotu vairākas notis, kad lietotājs tikko iedeva instrumentu 1.

Kad es pirmo reizi izstrādāju šo instrumentu, tas izskatījās nedaudz savādāk, un tam bija dažas citas funkcijas, kas bija gala produktam. Mans pirmais kritērijs šim instrumentam ir tas, ka tam vajadzētu būt iespējai atskaņot dažādas skaņas (piemēram, klavieres vai ģitāras skaņu) un spēlēt akordus. Tomēr pēc dažām izmaiņām es nevarēju saprast, kā atskaņot skaņas failus no SD kartes, skaņa turpināja sajaukt. Tāpēc vēlākā iterācijā es nolēmu, ka instrumentam vajadzētu atskaņot tikai PWM signālus, kas arī izklausās jauki. Šajā brīdī no klavierēm ar ultraskaņas sensoru tas kļuva par viedo Theramin versiju.

Programmējot dažas citas funkcijas, es sapratu, ka šī projekta laikā es nevarēšu atskaņot vairākus toņus vienlaikus ar vienu skaļruni. Tāpēc es nolēmu to padarīt par sintezatoru, kas tā vietā, lai vienlaikus atskaņotu vairākus toņus, pēc kārtas atskaņoja dažas notis.

Šis projekts ir pirmā reize, kad es izmantoju lāzera griezēju un man bija jāizmanto Adobe Illustrator, tāpēc es ceru, ka varu pietiekami labi izskaidrot savu darbu.

1. darbība: komponentu salikšana (pārbaudes fāze)

Pirms visas lietas izveidošanas mums jāpārbauda visas mūsu sastāvdaļas, lai viss darbotos.

Sāciet lodēt vadus, kuriem nepieciešams lodēt, tie ir šādi:- audio ligzdas savienotājs, tie ir 2 vadi. Viens vads ir zemējums, bet otrs - signāla vads. Iespējams, ir pieejams vairāk savienojumu, jo stereo ligzdas spraudnim ir R un L signāls, mēs tikai izmantojam vienu. Vienīgais veids, kā pārbaudīt, kurš no tiem ir nepieciešams, ir pārbaudīt vadu savienošanu pa vienam un pārbaudīt, vai ķēde ir slēgta (to var pārbaudīt ar multimetru).

- 2 vadi uz skaļruņa, pozitīvs un negatīvs. - Pozitīvie un negatīvie vadi uz 4 spiedpogām. Jūs varat ievietot vada galu pie kontaktu tapām uz pogām. Izmantojiet termiskās saraušanās caurules, lai izolētu vadus, kad esat pabeidzis lodēšanu

Tagad ir pienācis laiks savienot vadus. Izpildiet diagrammu un fotoattēlus, lai savienotu pareizos vadus pareizajās vietās.

Ferīta gredzeni Tā kā arduino nav paredzēts audio atskaņošanai, tas var uztvert elektromagnētiskos traucējumus. Audio signāla kabelim un skaļruņa vadam varat pievienot ferīta gredzenu. Jūs to darāt, aptinot vadu 2 vai 3 reizes ap ferīta gredzenu. Tam vajadzētu palīdzēt samazināt vai pilnībā noņemt svilpojošas skaņas no instrumenta.

(jaudas opcija 1) ārējais enerģijas avots, kas nav caur Arduino Ja vēlaties, pievienojiet pozitīvos un negatīvos vadus no ārējā barošanas avota maizes dēļa pozitīvajām un negatīvajām līnijām. Ir jābūt vadam no maizes dēļa pozitīvās puses līdz Vin tapai (kas atrodas blakus GND tapām) arduino un vadam no negatīvās puses uz GND tapu arduino. (2. barošanas iespēja) Ārēja barošana ir pievienota Ja vēlaties izmantot adapteri, kas pievienots arduino strāvas kontaktligzdai, pievienojiet vadu no arduino 5V tapas uz maizes dēļa pozitīvo pusi un vadu no GND tapas uz negatīvo pusi.

Failu augšupielāde Tagad pievienojiet arduino datoram un augšupielādējiet programmu. Ņemiet vērā, ka jums ir jāievieto code.ino un pitches.h mapē, ko sauc par kodu. Arduino IDE (programmā) jums ir jālejupielādē šādas bibliotēkas, ja jums tās nav: LiquidCrystal_I2C no Frank de BrabanderWire no adafruit (šis vienu jau vajadzētu iebūvēt)

2. solis: lietas izveidošana

Ja viss darbojas, jūs varat izveidot lietu. Griešana ar lāzeru / CNC (skat. Video) Pirms griešanas sākšanas, iespējams, būs jārediģē skaļruņa caurums (-i), lai tas atbilstu jūsu skaļrunim. Man ir skaļrunis ar nelielu grilu, kas izmanto 4 caurumus ap skaļruņa atveri. Tāpēc, ja nepieciešams, vispirms rediģējiet šo.

Sāciet ar koka griešanu ar lāzera griezēju vai CNC mašīnu. Kad esat iegādājies detaļas, kuras var pārbaudīt, tās ir piemērotas, ja tās ir lielas, tās nedaudz jāslīpē, līdz tās sader kopā. Tagad koka gabalus var pielīmēt kopā ar koka līmi. Jums nevajadzētu pielīmēt augšējo daļu (dēli ar caurumiem), jo mums ir jāievieto visas detaļas, un mums ir jāspēj atvērt korpusu, ja rodas problēma. paturiet prātā, ka jūs visu savelkat kopā, kamēr tas izžūst (atstājiet to apmēram 24 stundas, lai pilnībā sacietētu).

3D drukāšana Tagad varat izdrukāt LCD korpusu un burtus virs pogām (korpuss LCD.stl un burti.stl) Es iesaku šādus iestatījumus:- slāņa augstums 0,1 mm- ātrums 30 mm/s burtiem un 60 mm/s LCD korpuss- LCD korpusam izmantojiet slāņa dzesēšanas ventilatoru, jo tam ir daudz pārkares.- Atbalsts nav nepieciešams. Kad izdrukas ir pabeigtas, slīpējiet malas, lai tās kļūtu nedaudz gludas, un, ja LCD neder, mēģiniet to vēl slīpēt. Kad lieta ir pabeigta un detaļas ir izdrukātas, varat sākt visu salikt. Ievietojiet LCD displeja korpusā un ievietojiet pedāļa audio ligzdas savienotāju aizmugurē esošajā caurumā. Līmējiet LCD un ligzdas savienotāju vietā. Tagad pielīmējiet LCD korpusu pie koka, jūs varat ievietot līmi uz lūpas LCD korpusa apakšā. Tagad pielīmējiet pogu burtus pogu augšpusē. Atkarībā no tā, kāds skaļrunis jums ir, varat to pielīmēt vietā, es ir skaļrunis ar nelielu režģi, kas izmanto 4 caurumus ap skaļruņa atveri. Atkarībā no tā, kā rediģējāt skaļruņa skaļruņa atveri, šis solis jums var atšķirties. Līmējiet ultraskaņas sensoru, izmantojot 2 caurumus apakšā. Varat arī pielīmēt maizes dēli (-us), Arduino un audio pastiprinātāja moduli. bet tas nav nepieciešams. Pievienojiet visu vēlreiz un esat pabeidzis, ieslēdziet strāvu un izbaudiet!

3. darbība. Zināmās problēmas un ierobežojumi

Šis instruments nav ideāls Pirmkārt, tā ir rotaļlieta, nevis produkts! Arduino nav paredzēts lietošanai kā instruments, tāpēc nedomājiet, ka laiks būs 100% pareizs. Koda darbības kavēšanās dēļ nav iespējams izgatavot šo instrumentu ar precīzu laiku. - Dažreiz ultraskaņas sensoram ir traucējumi, kas var izraisīt nejaušas notis atskaņošanu vai neprecīzu notu atskaņošanu.

- Lietojot instrumentu, es ieteiktu izmantot plakanu priekšmetu, piemēram, kartona vai koka gabalu, ko turēt virs sensora. Izliektas virsmas atspoguļo sensora signālus, tāpēc tiek atskaņotas neprecīzas notis. Jūs varat izmantot savu roku, bet turēt to pēc iespējas līdzenāk un stabilāk virs sensora.- Nepārslēdzieties no automātiskās atskaņošanas izslēgšanas uz ieslēgšanu. To izraisa koda kļūda, kuru vēl neesmu atradis. To var atrisināt, nospiežot automātiskās atskaņošanas pogu un vienlaikus nospiežot pedāli. Vai arī varat to izslēgt un atkal ieslēgt.

- kavēšanās, atskaņojot noti, tas ir tāpēc, ka arduino kods aizņem dažas milisekundes, un to nav iespējams noņemt, jo arduino nav paredzēts instrumentu izgatavošanai.- daži kodi ir holandiešu valodā, tas ir tāpēc, ka esmu holandietis un daži angļu vārdi neietilpa LCD. Es centos pēc iespējas vairāk izdarīt angļu valodā.

4. solis: uzlabojumi DIY

Pēc tā izveidošanas jūs neesat pabeidzis! Jūs varat mēģināt uzlabot savas prasmes un pievienot tam funkcijas, kuras es nevarēju integrēt manā laika posmā. Lietas, kuras varat izmēģināt:

- pievienojot vairākas skaņas- vienlaikus atskaņojot vairākus toņus- pievienojot vairāk skaļruņu- pievienojiet vairāk stilu!- pievienojiet gaismas diodes, kas dejo ar jūsu mūziku