Radio osi czasu NFC: 8 kroków (ze zdjęciami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:03

W projekcie laboratoryjnym na wydziale wszechobecnych mediów skupionych na człowieku staliśmy przed wyzwaniem stworzenia nowoczesnego odtwarzacza muzycznego, który nawiązuje do tradycyjnego wzornictwa radiowego. Ramy czasowe to jeden semestr.

Krok 1: Pierwsze eksperymenty

W celu zapoznania się z potencjometrami, platformą Arduino oraz wyświetlaczami zbudowaliśmy mały prototyp.

Podłączyliśmy potencjometr do Arduino i napisaliśmy szkic który wysyła wartość potencjometru do Raspberry. Po stronie Raspberry mały skrypt Pythona odbiera dane i wysyła je do wyświetlacza e-ink.

Ponieważ nadal korzystaliśmy z czerwono-czarnej wersji wyświetlacza e-ink, aktualizacja wyświetlacza zajęła 15 sekund, co uznaliśmy za powolne w naszym scenariuszu interakcji.

Krok 2: Sterowanie NFC i dźwięk

Następnie podłączyliśmy czytnik RFID, początkowo do Raspberry Pi, aby wykorzystać go jako mechanizm sterujący.

W tym prototypie tag NFC kontroluje dźwięk odtwarzany na naszych głośnikach.

Dodatkowo eksperymentowaliśmy z połączeniami danych między Raspberri Pis, tworząc jedną instancję kontrolującą, główną Raspberry, a drugą instancję zasilającą dane, podrzędną Raspberry.

Krok 3: Motor-Fader

Początkowo planowaliśmy użyć cyfrowego wskaźnika do pokazywania wyboru utworów. Niestety ekrany E-Paper ogólnie mają bardzo wolny czas odświeżania (1-15 sekund w zależności od rozmiaru i kolorów ekranu), co uniemożliwiło użycie w naszym scenariuszu. Aby zachować płynną interakcję i zachować tradycyjne koncepcje projektowe, zdecydowaliśmy się na zmotoryzowany suwak, aby fizyczny czerwony pasek poruszał się przed ekranem.

Ze względu na ograniczenia czasowe i prostotę zdecydowaliśmy się nie budować własnego rozwiązania mechanicznego i zamiast tego wybraliśmy zmotoryzowany suwak, którym możemy sterować z naszego Arduino.

Do poruszania silnikiem w obu kierunkach wymagany jest mostek H.

Krok 4: Ostateczna kompilacja sprzętu

Aby zbudować sprzęt radia NFC, będziesz potrzebować następujących (lub równoważnych) części:

• 2x potencjometr jednoobrotowy, rezystancja 10kΩ
• 4x małe żarówki
• Ogólne głośniki USB + 3,5 mm
• Ogólna karta dźwiękowa USB
• Arduino Uno
• Kabel USB typu B do typu A
• 2,13-calowy wyświetlacz e-ink
• 7,5-calowy wyświetlacz E-Ink
• 2x sterownik panelu do wyświetlaczy
• Czytnik RFID + Tagi
• 2x Raspberry Pi 3B+
• 2x Generic 8 GB (lub więcej) Karta Micro-SD
• Przycisk
• Ogólny rezystor 10kΩ
• Mostek H L293D
• Tłumik silnika 10kΩ
• 2x mała deska do krojenia chleba
• Kable rozruchowe

Okablowanie

Aby zbudować radio NFC, podłącz wszystko zgodnie ze schematem fritzowania.

Wyświetlacze

Ponieważ te dwa wyświetlacze wymagają unikalnych pinów w Raspberry Pi, użyliśmy dwóch Raspberry Pi. Aby uprościć hierarchię komunikacji, jedna z Malinek jest odpowiedzialna tylko za wysyłanie na duży wyświetlacz (podrzędna Malina), podczas gdy druga odpowiada za obliczenia, sterowanie i mniejszy wyświetlacz (nadrzędna Malina).

W przypadku okablowania ekranu oparliśmy się na dokumentacji Waveshare (mały wyświetlacz, duży wyświetlacz). Wystarczy podłączyć wyświetlacz do sterownika panelu za pomocą złącza i podłączyć sterownik panelu zgodnie z dokumentacją Waveshare.

Audio

Głośniki są zasilane przez USB i uzyskują wejście przez wejście audio 3,5 mm karty dźwiękowej USB. Podłącz oba urządzenia do mastera Raspberry.

Lutowanie

Dla bardziej stabilnego, trwałego połączenia przylutowaliśmy silnik, potencjometry, żarówki i przycisk do ich przewodów połączeniowych. Powstrzymaliśmy się od lutowania pozostałych kabli, aby zachować większą elastyczność w naszym zarządzaniu kablami.

Komunikacja między malinami

Aby nawiązać połączenie między Raspberries, użyliśmy ich jako UART i połączyliśmy je przez połączenie szeregowe, używając ich pinów TX i RX.

Komunikacja Raspberry-Arduino

Połącz master Raspberry z Arduino przez połączenie szeregowe, za pomocą USB.

Krok 5: Oprogramowanie

Aby skonfigurować oprogramowanie dla Raspberrys i Arduino, postępuj zgodnie z instrukcjami readme w repozytorium github naszego projektu.

Krok 6: Budowanie sprawy

Materiały:

• 8x arkusz drewna MDF (300mm * 300mm * 3mm)
• Klej 2-składnikowy
• 3x drewniany drążek (300mm * 20mm * 20mm)
• 1 arkusz pleksiglasu (300mm * 300mm * 3mm)
• 6x wkręt do drewna (20mm)

Wytnij arkusze MDF zgodnie z plikami Adobe Illustrator. Jeśli chcesz stworzyć własne plany cięcia pudeł, przejdź tutaj i dodaj wycięcia dla komponentów sprzętowych w programie Adobe Illustrator.

Połącz powierzchnie pudełka i po testowym dopasowaniu sklej je ze sobą, aby uzyskać dodatkową stabilność. Zrezygnowaliśmy z kleju na tylną stronę, aby później włożyć sprzęt i debugować system.

Wytnij drewniane pręty, aby równo zmieściły się w obudowie poziomo. Wytnij otwory na wkręty do drewna w lewej i prawej części obudowy. Jeden pasek powinien znajdować się za dużym wyświetlaczem i przyciskiem odtwarzania/pauzy, drugi za małym wyświetlaczem plus potencjometry dźwięku i utworu, a ostatni do trzymania głośników wewnątrz obudowy.

Krok 7: Łączenie sprzętu i obudowy

Materiały:

• Taśma dwustronna
• Taśma Gaffa
• Gorący klej

Użyj taśmy i kleju, aby zabezpieczyć części na odpowiednich drewnianych prętach. Może być konieczne odcięcie części potencjometru w celu zamontowania pokrętła. Aby poprowadzić zewnętrzne kable, takie jak kable zasilające, wycinamy kilka otworów w tylnej części obudowy.

Krok 8: Gotowy produkt

Gdy wszystko zostanie zmontowane, ciesz się nowym, fajnym radiem!