Ultralyds smart instrument: 4 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Formål

Dette er et instrument, der bruger en ultralydssensor til at måle afstanden til et objekt (dette kan være din hånd). Med dette vælges en note til at spille, i forskellige tilstande spiller instrumentet forskellige ting. Dette kan være en enkelt note (til brug af instrumentet som bas) eller flere toner i rækkefølge (til brug som synthesizer).

Jeg anbefaler, at du kun laver dette, hvis du har en grundlæggende forståelse for elektronik og lodning.

Værktøjer:

- 3D-printer med et minimum udskriftsområde på 12x8cm- Laserskærer eller CNC-maskine med et minimum arbejdsområde på 300x200mm- Slibningsudstyr- Varm limpistol- Loddejern- Wirestripper

Materialer:

- Træ (MDF) 3 mm tykt Den samlede størrelse, der er nødvendig, er 600x400 mm, men du kan skære hver del ud af mindre planker, den mindste nødvendige side er derefter 300x200 mm (dette er den udvendige dimension af en del, der er nødvendig, så husk på, at ydersiden ikke skal skæres væk, hvis du bruger denne metode)

- Højttaler (5W 8Ohms 93 mm udvendig diameter) du skal højst sandsynligt redigere højttalerhullets dimensioner, da ikke alle højttalere er ens - Arduino (UNO) - Dupont -kabler 20 og 10 cm22x 10cm han - han 10x 20cm han - hun 4 x 20cm hun - hun (10 cm kabler) (20 cm kabler)

- Tråd ca. 2x60cm (2 mm tyk, men det betyder egentlig ikke så meget)

- 2 ferritringe (for støjreduktion, ikke nødvendig for funktion men anbefalet)- 4 knapper (16 mm) (16 mm knapper)

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

- TDA2030A lydforstærkermodul (TDA 2030 lydforstærkermodul)

- Arduino-strømkilde 5V eller afskær usb-kabel til brug med en powerbank- 3,5 mm lydstikport (3,5 mm lydstikport (ikke præcis det samme som jeg bruger)) (2. mulighed)

- Varmekrympeslange (2 mm) (Varmekrympeslangesæt)- Lille brødbræt (valgfrit kan du også lodde ledningerne sammen, hvor jeg bruger dette) (Mini Breadboard)

Designproces og historie

Jeg lavede dette instrument til et skoleprojekt, jeg havde brug for at designe og bygge et smart objekt. Efter lidt brainstorming kom jeg på ideen om at bygge et instrument, der ville spille flere toner, når brugeren lige gav instrumentet 1.

Da jeg først designede dette instrument, så det lidt anderledes ud og havde et par andre funktioner end det endelige produkt. Mit første kriterium for dette instrument, hvor det skulle være i stand til at spille forskellige lyde (som et klaver eller en guitarlyd) og spille akkorder. Men efter et par revisioner kunne jeg ikke finde ud af at afspille lydfilerne fra et sd -kort, lyden blev ved med at blive rodet. Så i en senere iteration besluttede jeg, at instrumentet bare skulle spille PWM -signaler, som også lyder godt. Dette er det punkt, hvor dette blev fra et klaver med en ultralydssensor til en smart version af en Theramin.

Da jeg programmerede et par andre funktioner, indså jeg, at jeg ikke ville være i stand til at spille flere toner på samme tid med en højttaler inden for dette projekts tidsramme. Så jeg besluttede at gøre det til en synthesizer, der i stedet for at spille flere toner på samme tid, spillede et par noter i rækkefølge.

Dette projekt er første gang, jeg brugte en laserskærer og skulle bruge Adobe Illustrator, så jeg håber, at jeg kan forklare mit arbejde godt nok.

Trin 1: Samling af komponenterne (testfase)

Inden vi bygger det hele, bør vi teste alle vores komponenter, så alt fungerer.

Start med at lodde de ledninger, der skal loddes, disse er:- Stik til lydstik, disse er 2 ledninger. Den ene ledning er jorden, og den anden er en signaltråd. Der er sandsynligvis flere forbindelser til rådighed, fordi et stereo jackstik har et R og L -signal, vi bruger bare et. Den eneste måde at kontrollere, hvilken en du har brug for, er at teste at forbinde ledningen til en ad gangen og se om kredsløbet er lukket (du kan teste dette med et multimeter).

- 2 ledninger på højttaleren, positive og negative. - De positive og negative ledninger på de 4 trykknapper. Du kan indsætte hanenden til kontaktstifterne på knapperne. Brug varmekrympeslangen til at isolere ledningerne, når du er færdig med lodning

Nu er det tid til at forbinde ledningerne. Følg diagrammet og billederne for at forbinde de rigtige ledninger til de rigtige steder.

Ferritringe Fordi arduinoen ikke er lavet til lyd, kan den opfange elektromagnetisk interferens. Du kan tilføje en ferritring til lydsignalkablet og højttalerkablet. Det gør du ved at vikle wiren 2 eller 3 gange rundt om en ferritring. Dette skal hjælpe med at reducere eller helt fjerne hvæsende lyde fra instrumentet.

(strømindstilling 1) ekstern strømkilde ikke gennem ArduinoDet er valgfrit at tilføje strøm direkte til kredsløbet i stedet for gennem arduino -strømporten. Hvis du ønsker dette, skal du forbinde de positive og negative ledninger fra den eksterne strømkilde til de positive og negative linjer på brødbrættet. Der skal være en ledning fra den positive side på brødbrættet til Vin -stiften (placeret udover GND -benene) på arduinoen og en ledning fra den negative side til en GND -stift på arduinoen. (Strømindstilling 2) Ekstern strøm tilsluttet arduino stikkontakt Hvis du vil bruge en adapter tilsluttet arduino stikkontakten, skal du tilslutte en ledning fra arduino 5V stiften til den positive side af brødbrættet og en ledning fra en GND pin til den negative side

Upload af filerne Sæt nu arduinoen i din computer, og upload programmet. Bemærk, at du skal sætte code.ino og pitches.h i en mappe kaldet code. I arduino IDE (programmet) skal du downloade følgende biblioteker, hvis du ikke har dem: LiquidCrystal_I2C fra Frank de BrabanderWire fra adafruit (dette en skal allerede være indbygget)

Trin 2: Fremstilling af sagen

Hvis alt fungerer, kan du lave etuiet. Laserskæring / CNC (se video) Inden du begynder at skære, skal du muligvis redigere højttalerhullet / hullerne, så de passer til den højttaler, du har. Jeg har en højttaler med en lille grill, der bruger de 4 huller omkring højttalerhullet. Så rediger dette først, hvis du har brug for det.

Start med at skære træet med en laserskærer eller CNC -maskine. Filen der skal bruges er Case_laser_cut.aiNår du har de dele, du kan teste, passer dem, hvis de er for store, skal du bare slibe dem lidt, indtil de passer sammen. Du kan nu lime træstykkerne sammen med trælim. Du bør ikke lime den øverste del (planken med huller), da vi skal lægge alle delene i, og vi skal kunne åbne sagen, hvis der er et problem. husk på, at du strammer alt sammen, mens det tørrer (lad det stå i cirka 24 timer for at hærde helt).

3D-udskrivning Nu kan du udskrive lcd-huset og bogstaverne over knapperne (kuffert LCD.stl og letters.stl) Jeg anbefaler disse indstillinger:- Laghøjde 0,1 mm- Hastighed 30 mm/s for bogstaverne og 60 mm/s for lcd hus- Brug en lagkøleventilator til LCD-huset, da det har meget overhæng- Understøttelse er ikke nødvendig Når udskrifterne er færdige, slibes kanterne for at gøre dem noget glatte, og hvis lcd'en ikke passer, kan du prøve at slibe den lidt mere, den Når sagen er færdig, og delene er udskrevet, kan du begynde at samle alt. Sæt lcd'en i lcd -huset og sæt lydstikket til pedalen i hullet på bagsiden. Lim lcd- og jackstikket på plads. Lim nu lcd -huset til træet, du kan lægge limen på læben i bunden af lcd -huset. Lim nu knappebogstaverne oven på knapperne. Afhængig af hvilken højttaler du har, kan du lime det på plads, jeg have en højttaler med en lille grill, der bruger de 4 huller omkring højttalerhullet. Afhængigt af hvordan du redigerede højttalerhullet til din højttaler, kan dette trin være anderledes for dig. Lim ultralydssensoren på plads ved hjælp af de 2 huller i bunden. Du kan også lime brødbrættet (r), Arduino og lydforstærkermodulet på plads men dette er ikke nødvendigt. Tilslut alt igen, og du er færdig, tænd for strømmen og nyd!

Trin 3: Kendte problemer og begrænsninger

Dette instrument er ikke perfekt Først og fremmest er det et legetøj, ikke et produkt! Arduinoen er ikke lavet til at bruge som et instrument, så tror ikke, at timingen vil være 100% korrekt. På grund af forsinkelse i operationer i koden er det umuligt at lave dette instrument med præcis timing. - Nogle gange har ultralydssensoren en fejl, som kan resultere i, at en tilfældig note afspilles eller unøjagtige toner afspilles.

- Når du bruger instrumentet, anbefaler jeg at bruge en flad genstand som et stykke pap eller træ til at holde over sensoren. Buede overflader afspejler signalerne fra sensoren, så dette resulterer i, at unøjagtige toner afspilles. Du kan bruge din hånd, men hold den så flad og stabil over sensoren som muligt.- Skifter ikke tilbage fra autoplay off til on. Dette skyldes en fejl i koden, som jeg ikke har fundet endnu. Du kan løse det ved at trykke på knappen Autoplay og samtidig trykke på pedalen. Eller du kan slukke og tænde det igen.

- Lag når du spiller en note, det er fordi koden i arduinoen tager et par millisekunder, hvilket er umuligt at fjerne, da arduinoen ikke er lavet til at lave instrumenter.- nogle kode er på hollandsk, det er fordi jeg er hollandsk og lidt engelsk ord passede ikke på LCD'et. Jeg forsøgte at gøre så meget på engelsk som muligt.

Trin 4: DIY forbedringer

Efter at have bygget dette er du ikke færdig! Du kan prøve at forbedre dine egne færdigheder og tilføje funktioner til dette, som jeg ikke kunne integrere i den tidsramme, jeg havde. Ting du kunne prøve:

- tilføjelse af flere lyde- afspilning af flere toner på samme tid- tilføjelse af flere højttalere- Tilføj flere stilarter!- Tilføj led, der danser med din musik