Bucky Touch: Light-up Dodecahedron Instrument: 12 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Af jbumsteadJon BumsteadFølg mere af forfatteren:

Om: Projekter inden for lys, musik og elektronik. Find dem alle på mit websted: www.jbumstead.com Mere om jbumstead »

For cirka to år siden byggede jeg en stor 120 ansigt LED geodetisk kuppel, der afspiller musik med et MIDI -output. Det var imidlertid en vanskelig opbygning, og sensorerne var ikke helt pålidelige. Jeg besluttede at bygge Bucky Touch, en mindre version af min geodesiske kuppel, der er lettere at konstruere og har opgraderet kapacitive berøringssensorer. Bucky Touch er designet med både en MIDI og lydudgang, så du kan enten bruge en MIDI -enhed (f.eks. En computer eller MIDI -tastatur) til at afspille Bucky Touch ELLER du kan direkte tilslutte Bucky Touch til en forstærker og højttaler.

Min første prototype i dette projekt var ens, men har ikke berøringsfølsomme ansigter og giver i stedet break-out pins, der giver adgang til digitale I/O pins, en TX (transmitter) pin, en RX (modtagelse) pin, reset pin og formalet stift. Denne version kaldte jeg Bucky Glow. Benene gør det muligt at forbinde Bucky Glow til sensorer (f.eks. Kapacitiv berøring, infrarød, ultralyd), motorer, MIDI -stik og enhver anden elektronik, du kan tænke på.

Denne instruerbare går gennem samling af Bucky Touch, som mere ligner et musikinstrument i forhold til Bucky Glow.

Trin 1: Forsyningsliste

Materialer:

1. To ark med 16 "x 12" 0,118 "tyk MDF

2. Et ark med 12 "x 12" 0,118 "tyk gennemskinneligt hvidt plexiglas

3. LED -strimmel WS2801 eller WS2811 pixel (11 lysdioder):

4. Arduino Nano:

5. Prototype bord

6. ITO (Indium Tin Oxide) Coated PET Plastic - 100mm x 200mm

7. 11X 2MOhm modstande

8. 11X 1kOhm modstande

9. 10k modstand til lydudgang

10. 2X 0.1uF kondensatorer til lydoutput

11. MIDI -stik:

12. Vippekontakt:

13. Trykknap:

14. Stereo lydstik:

15. Hovedstifter

16. 2X M3 møtrikker

17. 2X M3x12 bolte

18. Wire wrap wire

19. Scotch tape

20. Lodning

21. Elektrisk tape

22. MIDI til USB -kabel, hvis du vil afspille MIDI med computer

Værktøjer:

1. Laserskærer

2. 3D -printer

3. Trådskærere

4. Loddejern

5. Saks

6. Unbrakonøgle

7. Varm limpistol

8. Wire wrap værktøj

Trin 2: Systemoversigt

I hjertet af Bucky Touch er en Arduino Nano. Datapinden og urpinden på en WS2081 adresserbar LED -strimmel er forbundet til henholdsvis pin A0 og A1. Hver flade af dodecahedron har en kapacitiv berøringssensor forbundet med en 2,2Mohm modstand til afsendelsessignalet fra pin A2. Modtagestifterne er A3, D2-D8 og D10-D12. Her er et link til kapacitive berøringssensorer:

Bucky Touch har både et MIDI -output og mono -lydsignal. Begge disse signaler diskuteres i trin 6. TX -pin bruges til MIDI, og et PWM -signal fra pin 9 bruges til lyden. For at skifte mellem MIDI og mono output, er der en vippekontakt forbundet til pin A3.

Arduino er programmeret til at læse alle de kapacitive berøringssensorer for at bestemme, hvilken femkantstast der trykkes af brugeren. Det udsender derefter signaler for at opdatere lysdioderne og producere en lyd, enten MIDI eller mono lyd afhængigt af den retning, vippekontakten vendes.

Trin 3: Design og klipning af chassiset

"loading =" doven"

Bucky Glow har både MIDI og mono lydudgang. For en anmeldelse af MIDI og Arduino, tjek dette link. Jeg kan godt lide MIDI, fordi det er let at konfigurere med Arduino og giver lyd fra utallige rent klingende instrumenter med et klik på en knap. Bagsiden er, at det kræver en MIDI -afspilningsenhed for at afkode signalerne og konvertere dem til et lydsignal. Desuden giver udviklingen af dine egne analoge signaler dig mere kontrol og en bedre forståelse af det signal, der faktisk produceres og afspilles til højttalere.

Oprettelse af analoge lydsignaler er et udfordrende arbejde, der kræver viden om oscillerende kredsløb og mere komplekst kredsløbsdesign. Jeg begyndte at designe oscillatorer til dette projekt og gjorde nogle fremskridt, da jeg fandt en fantastisk artikel af Jon Thompson om at skabe komplekse lydsignaler ved hjælp af en enkelt PWM -pin på Arduino. Jeg tror, at dette var en perfekt mellemvej mellem MIDI -signaler og mere kompliceret analog kredsløbsdesign. Signalerne produceres stadig digitalt, men jeg sparede meget tid i forhold til at bygge mine egne oscillerende kredsløb. Jeg vil stadig prøve dette et stykke tid, så ethvert forslag til gode ressourcer ville blive meget værdsat.

Jon forklarer, hvordan du kan generere et 2MHz 8-bit digitalt output med en enkelt pin, som kan konverteres til et analogt lydsignal efter udjævning gennem et lavpasfilter. Hans artikel forklarer også nogle grundlæggende principper for Fourier -analyse, som er påkrævet for at forstå mere komplekse bølgeformer. I stedet for en ren tone kan du bruge denne fremgangsmåde til at generere mere interessante lydsignaler. Det fungerer godt nok for mig indtil videre, men jeg tror, at der er endnu mere potentiale med denne teknik! Se videoen ovenfor for en indledende test af skift mellem lyd og MIDI -output.

Test MIDI- og lydudgangen på et brødbræt, før du går videre til lodningskomponenter på prototypebrættet.

Trin 7: Lodning af brættet og montering af Arduino

Saml modstande, kondensatorer, headerstifter og prototypekort. Opdel prototypebrættet til 50 mm x 34 mm. Tilføj 10MOhm modstande i øverste venstre dæksel, efterfulgt af headerstifterne. Disse headerstifter forbinder til de kapacitive berøringssensorer. Fortsæt med at tilføje komponenterne ved at følge skematikken over Bucky Touch. Du skal have stifter til det kapacitive berøringssignal, de elleve kapacitive berøringsmodtagelsessignaler, MIDI -signalet, lydsignalet (ud af arduino og ind i mono stereo -jackstik), 5V og GND.

Jeg har designet en brugerdefineret holder til at holde Arduino og prototypebrættet i bunden af Bucky Touch. 3D -udskriv denne del ved hjælp af den medfølgende STL -fil. Skub nu Arduino Nano og prototypebrættet ind i holderen. Bemærk, at Arduino Nano skal have stifterne opad. Skub to M3 møtrikker ind i holderen. Disse bruges til at forbinde holderen til bunden af Bucky Touch.

Brug wire-wrap wire til at oprette forbindelser mellem Arduino og prototypekortet som vist i skematisk. Tilslut også de kapacitive berøringsledninger til hovedstifterne på prototypekortet.

Trin 8: Montering af basen

Skub Midi -stikket, lydstikket og vippekontakten gennem bundfladen med de relevante huller. Du kan enten skrue stikkene i eller lime dem bagpå. For nulstillingskontakten skal du skære en lille firkant ud, så den hviler flugt med forsiden af ansigtet. Lodde wire-wrap wire på switchene, så de kan forbindes til prototypekortet og Arduino.

Nu er det tid til at forbinde bundvæggene til bundbunden. Skub en væg ad gangen ind i bundbunden og bundforbindelsesleddene (del G). Du skal skubbe væggen ind i siden med større hak, og derefter trykke væggen ned. Væggen skal klikke på plads. Efter at have tilsluttet væggene med hullerne til Arduino, skal du skubbe Arduino/prototype -tavlen på plads og forbinde den ved hjælp af M3x12 -boltene. Du skal muligvis vrikke M3 -møtrikkerne, indtil de er i den korrekte position.

Efter tilslutning af alle undersiderne loddes jackledningerne til de relevante stifter. På dette tidspunkt er det en god idé at teste lyd- og MIDI -signalerne ved hjælp af den kode, jeg har angivet her. Hvis det ikke virker, skal du kontrollere dine forbindelser, før du går videre til det næste trin.

Trin 9: Gør plexiglasset ledende

Jeg prøvede flere måder at gøre plexiglasset til en nøgle til instrumentet. I mit geodesiske kuppelprojekt brugte jeg IR -sensorer til at registrere, hvornår brugerens hånd var tæt på overfladen. De var imidlertid ikke pålidelige på grund af miljøets IR -stråling, krydstale mellem IR -sensorer og unøjagtige målinger. Til Bucky Touch tænkte jeg på tre potentielle løsninger: frekvenskodede IR -sensorer, trykknapper og kapacitiv berøring. Trykknapperne og de frekvenskodede IR -sensorer virkede ikke på grund af problemer, jeg taler om på min Hackaday -side.

Udfordringen for kapacitiv berøringssensor er, at det fleste ledende materiale er uigennemsigtigt, hvilket ikke ville fungere for Bucky Touch, fordi lys skal igennem det plexiglas. Så opdagede jeg løsningen: ITO -belagt plast! Du kan købe et 200 mm x 100 mm ark fra Adafruit for 10 dollars.

Først skar jeg den ITO -belagte plast i strimler og tapede dem på plexiglasset med et "X". Sørg for, at plastens ledende sider vender mod hinanden. Kontroller ved at måle modstanden ved hjælp af et multimeter. I første omgang bøjede jeg plasten og tilsluttede kobber til loddetråde for den kapacitive berøring. STORT FEJL: bøj ikke ITO -belagt plast! Bøjning af plasten afbryder forbindelsen. I stedet tapede jeg omkring en centimeter wire-wrap wire til plasten, og det fungerede godt. Kan du huske den wire-wrap wire fra trin 4, der blev ført gennem den femkantede LED-flade? Det er nu tid til at bruge dem til de kapacitive berøringssensorer. Frilæg ledningen og tap den til den ledende plast, der er tapet til plexiglasset. Gentag dette for alle 11 plexiglasflader.

Nu er det et godt tidspunkt at køre nogle tests for at sikre, at dine plexiglasflader fungerer som kapacitive berøringssensorer.

Trin 10: Montering af plexiglas

Tilføj leddene (del E og F) til bunden af Bucky Touch, der forbinder bunden med al elektronikken til toppen med lysdioderne. Skub derefter hvalpene (del H) delvist ind i Bucky Touch-væggene, så der er plads nok til at glide i plexiglas. Plexiglasset kan kun passe, hvis du ikke skubber hvalpens led helt ind, så vær forsigtig. Når du har placeret alle 11 plexiglasflader, skal du skubbe pupalleddene helt ind for at låse plexiglasfladerne fast. Det skal passe godt.

Pak og lod den anden ende af de kapacitive berøringsledninger til de passende stifter på prototypekortet, og test dine kapacitive berøringssensorer igen. Til sidst forbinder de øverste og nederste dele sammen ved hjælp af samlingerne (del E og F). Sørg for ikke at trække i nogen ledninger. Tillykke, Bucky Touch er færdigmonteret!

Trin 11: Ældre prototyper

Anden pris i lydkonkurrencen 2018