Bucky Touch: Instrument encès del dodecaedre: 12 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Per jbumstead Jon Bumstead Segueix-ne més per l'autor:

Quant a: Projectes de llum, música i electrònica. Troba-les totes al meu lloc: www.jbumstead.com Més informació sobre jbumstead »

Fa uns dos anys, vaig construir una gran cúpula geodèsica LED de 120 cares que reprodueix música amb una sortida MIDI. No obstant això, va ser una construcció difícil i els sensors no eren completament fiables. Vaig decidir construir el Bucky Touch, una versió més petita de la meva cúpula geodèsica que és més fàcil de construir i que ha actualitzat els sensors tàctils capacitius. El Bucky Touch està dissenyat amb una sortida MIDI i d’àudio, de manera que podeu utilitzar un dispositiu MIDI (per exemple, un ordinador o un teclat MIDI) per reproduir el Bucky Touch O podeu connectar-lo directament a un amplificador i un altaveu.

El meu primer prototip en aquest projecte va ser similar, però no té cares sensibles al tacte i, en canvi, proporciona pins de sortida que proporcionen accés a pins d'E / S digitals, un pin TX (transmissió), un pin RX (recepció), pin de restabliment, i el passador de terra. Aquesta versió la vaig anomenar Bucky Glow. Els pins us permeten connectar el Bucky Glow a sensors (per exemple, tacte capacitiu, infrarojos, ultrasons), motors, preses MIDI i qualsevol altra electrònica que pugueu pensar.

Aquest instructiu passa pel muntatge del Bucky Touch, que s’assembla més a un instrument musical en comparació amb el Bucky Glow.

Pas 1: llista de subministraments

Materials:

1. Dos fulls de MDF de 16 "x 12" 0.118 "de gruix

2. Un full de plexiglàs blanc translúcid de 12 "x 12" 0.118 "de gruix

3. Tira LED WS2801 o WS2811 (11 LED):

4. Arduino Nano:

5. Tauler prototip

6. Plàstic PET recobert ITO (òxid d’estany d’indi) - 100 mm x 200 mm

7. Resistències 11X 2MOhm

8. Resistències 11X 1kOhm

9. Resistència de 10 k per a la sortida d'àudio

10. Condensadors 2X 0.1uF per a sortida d'àudio

11. Presa MIDI:

12. Canvia l'interruptor:

13. Polsador:

14. Connector d'àudio estèreo:

15. Pins de capçalera

16. 2x M3 femelles

17. 2 cargols M3x12

18. Filferro de filferro

19. Cinta escocesa

20. Soldar

21. Cinta elèctrica

22. Cable MIDI a USB si voleu reproduir MIDI amb l'ordinador

Eines:

1. Tallador làser

2. Impressora 3D

3. Talladors de filferro

4. Soldador

5. Tisores

6. Clau Allen

7. Pistola de cola calenta

8. Eina d'embolcall de filferro

Pas 2: Visió general del sistema

Al cor de Bucky Touch hi ha un Arduino Nano. El pin de dades i el pin de rellotge d'una tira LED dirigible WS2081 es connecten als pins A0 i A1, respectivament. Cada cara del dodecaedre té un sensor tàctil capacitiu connectat amb una resistència de 2,2 Mohm al senyal d’enviament provinent del pin A2. Els pins de recepció són A3, D2-D8 i D10-D12. Aquí hi ha un enllaç als sensors tàctils capacitius:

El Bucky Touch té una sortida MIDI i un senyal d'àudio mono. Aquests dos senyals es discuteixen al pas 6. El pin TX s'utilitza per al MIDI i s'utilitza un senyal PWM del pin 9 per a l'àudio. Per canviar entre la sortida MIDI i la sortida mono, hi ha un commutador alternat connectat al pin A3.

L'Arduino està programat per llegir tots els sensors tàctils capacitius per determinar quina tecla de pentàgon està pressionant l'usuari. A continuació, emet senyals per actualitzar els LED i produir un so, ja sigui àudio MIDI o mono, segons la direcció en què es giri el commutador.

Pas 3: dissenyar i tallar el xassís

"loading =" mandrós"

El Bucky Glow té sortida d’àudio MIDI i mono. Per obtenir una revisió de MIDI i Arduino, consulteu aquest enllaç. M’agrada el MIDI perquè és fàcil de configurar amb Arduino i proporciona àudio d’innombrables instruments de so net amb un clic de botó. L’inconvenient és que requereix un dispositiu de reproducció MIDI per descodificar els senyals i convertir-los en un senyal d’àudio. A més, desenvolupar els vostres propis senyals analògics us proporciona més control i una millor comprensió del senyal que realment es produeix i es reprodueix en els altaveus.

La creació de senyals d’àudio analògics és un treball desafiant que requereix coneixements de circuits oscil·lants i un disseny de circuits més complexos. Vaig començar a dissenyar oscil·ladors per a aquest projecte i vaig avançar quan vaig trobar un article fantàstic de Jon Thompson sobre la creació de senyals d'àudio complexos mitjançant un sol pin PWM a l'Arduino. Crec que es tractava d’un punt mig perfecte entre els senyals MIDI i el disseny de circuits analògics més complicat. Els senyals encara es produeixen digitalment, però he estalviat molt de temps en comparació amb la creació dels meus propis circuits oscil·lants. Encara vull provar-ho algun temps, així que qualsevol suggeriment sobre bons recursos seria molt agraït.

Jon explica com es pot generar una sortida digital de 8 bits de 2 MHz amb un sol pin, que es pot convertir en un senyal d'àudio analògic després de suavitzar-lo mitjançant un filtre de pas baix. El seu article també explica alguns conceptes bàsics de l'anàlisi de Fourier, que són necessaris per entendre formes d'ona més complexes. En lloc d’un to pur, podeu utilitzar aquest enfocament per generar senyals d’àudio més interessants. Fins ara em funciona prou bé, però crec que hi ha encara més potencial amb aquesta tècnica. Vegeu el vídeo anterior per obtenir una prova preliminar de commutació entre la sortida d’àudio i la MIDI.

Proveu la sortida MIDI i d'àudio en una taula abans de passar als components de soldadura de la placa prototip.

Pas 7: Soldar la placa i muntar Arduino

Recolliu els resistors, els condensadors, els pins de capçalera i la placa prototip. Descomposeu el tauler prototip a 50 mm x 34 mm. Afegiu les resistències de 10MOhm a la coberta superior esquerra, seguides dels passadors de capçalera. Aquests pins de capçalera es connectaran als sensors tàctils capacitius. Continueu afegint els components seguint l'esquema de Bucky Touch. Hauríeu de tenir pins per al senyal d’enviament tàctil capacitiu, els onze senyals tàctils capacitius de recepció, el senyal MIDI, el senyal d’àudio (fora d’arduino i a la presa mono estèreo), 5V i GND.

Vaig dissenyar un muntatge personalitzat per subjectar l’Arduino i el tauler prototip a la base inferior del Bucky Touch. Imprimiu aquesta part en 3D mitjançant el fitxer STL proporcionat. Ara feu lliscar l'Arduino Nano i la placa prototip a la muntura. Tingueu en compte que l’Arduino Nano haurà de tenir els pins orientats cap amunt. Feu lliscar dues femelles M3 a la muntura. Aquests s’utilitzaran per connectar la muntura a la base del Bucky Touch.

Utilitzeu filferro per fer connexions entre l’Arduino i la placa prototip com es mostra a l’esquema. Connecteu també els cables tàctils capacitius als passadors de capçalera de la placa prototip.

Pas 8: Muntatge de la base

Premeu la presa Midi, la presa d’àudio i l’interruptor alternatiu per la cara base amb els forats adequats. Podeu cargolar les preses o enganxar-les a la part posterior. Per al commutador de restabliment, haureu de tallar un quadrat petit perquè quedi al ras de la part frontal de la cara. Introduïu filferro de soldadura en els interruptors perquè es puguin connectar a la placa prototip i Arduino.

Ara és hora de connectar les parets de la base al fons de la base. Feu lliscar una paret a la vegada a la base de la base i les connexions del connector de la base (part G). Heu de lliscar la paret cap al lateral amb osques més grans i, a continuació, premeu la paret cap avall. La paret hauria d’encaixar al seu lloc. Després de connectar les parets amb els forats de l'Arduino, feu lliscar el conjunt de la placa Arduino / prototip al lloc i connecteu-lo mitjançant els perns M3x12. És possible que hagueu de moure les femelles M3 fins que estiguin en la posició correcta.

Després de connectar tots els costats de la base, soldeu els cables de la presa als pins adequats. En aquest moment, és una bona idea provar els senyals d’àudio i MIDI mitjançant el codi que he proporcionat aquí. Si no funciona, comproveu les connexions abans de passar al següent pas.

Pas 9: fer que el plexiglàs sigui conductor

Vaig provar diverses maneres de fer del plexiglàs una clau per a l’instrument. Al meu projecte de cúpula geodèsica, vaig utilitzar sensors IR per detectar quan la mà de l’usuari estava a prop de la superfície. Tot i això, no eren fiables a causa de la radiació IR de l’entorn, de la interconnexió entre els sensors IR i de les mesures inexactes. Per al Bucky Touch vaig pensar en tres possibles solucions: sensors IR de freqüència codificats, polsadors i tacte capacitiu. Els polsadors i els sensors de IR codificats en freqüència no funcionaven a causa dels problemes dels quals parlo a la meva pàgina de Hackaday.

El repte del sensor tàctil capacitiu és que la majoria dels materials conductors són opacs, cosa que no funcionaria per al Bucky Touch perquè la llum ha de passar pel plexiglàs. Llavors vaig descobrir la solució: plàstic recobert ITO! Podeu comprar un full de 200 mm x 100 mm a Adafruit per 10 dòlars.

Primer vaig tallar el plàstic recobert d’ITO en tires i les vaig gravar al plexiglàs amb una “X”. Assegureu-vos que els costats conductors del plàstic estiguin enfrontats. Comproveu-lo mesurant la resistència amb un multímetre. Inicialment vaig doblegar el plàstic i vaig connectar el coure als cables de soldadura per al tacte capacitiu. GRAN ERROR: no doblegueu el plàstic recobert ITO. La flexió del plàstic trenca la connexió. En lloc d'això, vaig gravar aproximadament una polzada de filferro amb filferro al plàstic i això va funcionar molt bé. Recordeu aquell cable de filferro del pas 4 que es va alimentar a través de la cara LED pentagonal? Ara és hora d’utilitzar-los per als sensors tàctils capacitius. Exposeu el filferro i enganxeu-lo al plàstic conductor gravat al plexiglàs. Repetiu-ho per a les 11 cares de plexiglàs.

Ara és un bon moment per fer algunes proves per assegurar-vos que les vostres cares de plexiglàs funcionin com a sensors tàctils capacitius.

Pas 10: muntatge del plexiglàs

Afegiu les juntes (parts E i F) a la part inferior del Bucky Touch que connecten la part inferior amb tota l'electrònica a la part superior amb els LED. A continuació, empenyeu parcialment les articulacions de les cries (part H) cap a les parets de Bucky Touch perquè hi hagi prou espai per lliscar-se al plexiglàs. El plexiglàs només s’adapta si no empenyeu les articulacions del cadell per complet, així que aneu amb compte. Quan hàgiu col·locat les 11 cares de plexiglàs, empenyeu completament les articulacions del cadell per bloquejar les cares de plexiglàs. Ha de ser un ajust perfecte.

Emboliqueu i soldeu l’altre extrem dels cables tàctils capacitius als pins adequats de la placa prototip i torneu a provar els vostres sensors tàctils capacitius. Finalment, connecteu les parts superior i inferior juntes mitjançant les juntes (parts E i F). Assegureu-vos de no tirar de cables. Enhorabona, el Bucky Touch està completament muntat.

Pas 11: prototips més antics

Accèssit al concurs d’àudio 2018