Jak zrobić bezprzewodową rękawicę Air Piano: 9 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Cele i funkcje:

Nasz projekt technologii noszenia polega na stworzeniu bezprzewodowej rękawicy do pianina pneumatycznego z zsynchronizowanymi światłami przy użyciu podstawowej elektroniki, mikrokontrolera, takiego jak HexWear, oraz laptopa z oprogramowaniem Arduino i Max 8. Zastosowania naszego projektu to granie nut fortepianu przez głośnik Bluetooth poprzez poruszanie palcami bez połączenia z żadnym systemem stacjonarnym lub rzeczywistym instrumentem, a także przewijanie wyboru instrumentów, aby wszystkie ich nuty lub dźwięki mogły być również odtwarzane za pomocą bezprzewodowej rękawicy na polecenie.

Sposób, w jaki działa ten projekt, polega na tym, że podczas noszenia rękawicy do pianina pneumatycznego każdy z czterech połączonych palców zawiera czujnik zgięcia, który określa, czy palec jest zgięty. Kiedy palec jest zginany, dioda na tym palcu zapala się, informując użytkownika, że palec został wystarczająco zgięty, a za pomocą oprogramowania Max 8 z komputera zostanie odtworzona odpowiednia nuta. W ten sposób każdy palec odpowiada unikalnej nucie, a użytkownik będzie mógł bezprzewodowo odtwarzać muzykę z zewnętrznego źródła za pomocą tej rękawicy na dłoni. Korzystając z oprogramowania Max 8, nie ogranicza to rękawicy tylko do odtwarzania muzyki fortepianowej, inne unikalne dźwięki mogą być odtwarzane z każdego odpowiedniego palca, co pozwala każdemu użytkownikowi manipulować dowolnym rodzajem dźwięków, które mu się podobają.

Lista wymaganych materiałów:

• Czujniki krótkiego zgięcia Adafruit (4),
• Moduły białego podświetlenia LED Adafruit (4),
• Rezystory 100 kΩ (4)
• Rezystor 1kΩ (1)
• Zestaw mikrokontrolera HexWear,
• Kabel micro USB do USB
• Zewnętrzny akumulator podłączony do wyjścia micro USB
• Baterie AAA
• Rękawica z rozciągliwej tkaniny
• Laptop z zainstalowanym oprogramowaniem Arduino IDE i Max 8
• Lutownica i lut
• Taśma samoprzylepna, taśma elektryczna i skręcane opaski
• Bezpłatny drut, przecinak do drutu i ściągacz izolacji
• Głośnik Bluetooth lub głośnik i przewód AUX
• Rurki termokurczliwe i termokurczliwe
• Zaciskarki do drutu
• Cienka płytka drukowana,

Krok 1: Zbuduj obwód

Obwód główny to taki, który obejmuje kilka dzielników napięcia równolegle. Zawiera również czujniki flex, które są rezystorami, których rezystancja zmienia się w zależności od stopnia zgięcia w jednym kierunku. Gdy czujnik giętki jest wygięty, jego rezystancja wzrasta z około 25 kΩ do 100 kΩ, a odczytywane na nim napięcie również wzrasta.

Ponieważ jednak nasz projekt wykorzystuje cztery czujniki flex, cztery diody LED i złącze bluetooth, musimy również użyć ekspandera portów ze względu na ograniczoną liczbę portów dostępnych w HEXWear. Podłączamy cztery czujniki flex za pomocą wejść analogowych na HEXWear, partnera Bluetooth do pinów TX i RX, a także podłączamy ekspander portu MCP23017 do pinów SDA i SCL, które następnie zasilają diody LED.

Zobacz załączony schemat obwodu, aby uzyskać więcej szczegółów. (Zauważ, że Vcc na schematach odpowiada pinom Vcc na HEXWear. Można je połączyć równolegle, jeśli nie ma wystarczającej liczby pinów lub zewnętrzne źródło zasilania o podobnym napięciu jest również inną realną opcją)

Krok 2: Instalowanie dodatkowych bibliotek:

Ze względu na to, że zastosowaliśmy HEXWear, konieczne jest zainstalowanie dodatkowych bibliotek, aby poprawnie korzystać z oprogramowania Arduino. Aby to zrobić, skorzystaj z poniższych instrukcji:

1) (Tylko w systemie Windows, użytkownicy komputerów Mac mogą pominąć ten krok) Zainstaluj sterownik, odwiedzając stronę https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… Pobierz i zainstaluj sterownik (plik.exe wymieniony w kroku 2 na stronie na górze połączonej strony RedGerbera).

2) Zainstaluj wymaganą bibliotekę dla Hexware. Otwórz środowisko Arduino IDE. W sekcji „Plik” wybierz „Preferencje”. W miejscu przewidzianym na adresy URL Menedżera tablic dodatkowych wklej https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/… kliknij „OK”. Przejdź do Narzędzia -> Tablica: -> Zarządca tablicy. Z menu w lewym górnym rogu wybierz "Wkład". Wyszukaj, a następnie kliknij Tablice Gerbera i kliknij Zainstaluj. Zamknij i ponownie otwórz Arduino IDE.

Aby upewnić się, że biblioteka jest poprawnie zainstalowana, przejdź do Narzędzia -> Tablica i przewiń na dół menu. Powinieneś zobaczyć sekcję zatytułowaną „Tablica Gerbera”, pod którą powinna pojawić się przynajmniej HexWear (jeśli nie więcej płyt jak mini-HexWear).

Krok 3: Tworzenie szkicu Arduino

Szkic Arduino odczytuje wartości napięcia na rezystorach szeregowych w obwodzie i decyduje, czy osiągnięto ustalony próg. Jeśli próg zostanie przekroczony, HexWear zapala odpowiednią diodę LED i wysyła do laptopa sygnał kodu ASCII, który może zostać odczytany i zmapowany do notatki przez Max 8 w późniejszym kroku. Stosując odpowiednie konfiguracje okablowania na schematach obwodów, wszystkie niezbędne styki na HexWear zostały prawidłowo zdefiniowane.

Zauważyliśmy, że wartość progowa odnotowana na szkicu nie zawsze była spójna w różnych HEXWears. Jednym z zaleceń, jakie mamy, jest użycie plotera szeregowego do określenia wartości analogowej odczytanej z czujnika zginania i określenia, jak ta wartość zmienia się od momentu, gdy jest nieugięty w porównaniu do zgięcia. Następnie możesz użyć tego do zdefiniowania własnej wartości progowej, która prawidłowo reaguje na zachowanie czujnika zginania w twoim obwodzie.

Krok 4: Utwórz Patcher Max 8

Patcher Max 8 mapuje wejścia klawiatury lub sygnały odbierane przez kanał Bluetooth laptopa na wyjścia nut instrumentalnych. Patcher Max 8, którego użyliśmy w naszym projekcie, jest załączony i dostępny do pobrania.

Korzystając z Maxa, wykonaj następujące kroki, aby połączyć Bluetooth mate z Maxem:

• Potwierdź, że szkic jest zablokowany (kłódka w lewym dolnym rogu powinna być zamknięta)
• Upewnij się, że „X” nad obiektem metra jest wyłączony (szary, a nie biały)
• Naciśnij przycisk drukowania, przechodząc do obiektu szeregowego i spójrz na dostępne porty w Max Console
• Określ właściwy port za pomocą jednego oznaczonego modułu bluetooth, a jeśli dostępnych jest ich wiele, wypróbuj każdy, aż będziesz mógł potwierdzić, który z nich działa
• Podczas tego procesu twój moduł bluetooth powinien migać na czerwono, a kiedy będzie działał poprawnie, zmieni się na stałą chciwość
• Próbuj dalej, aż na bluetooth pojawią się zielone światła
• Po nawiązaniu połączenia zablokuj szkic i naciśnij „X” nad obiektem metra, aby rozpocząć słuchanie komunikacji Bluetooth.

Krok 5: Lutowanie ekspandera portów, diod LED i Bluetooth Mate

Ze względu na ogromną liczbę przewodów i innych elementów elektrycznych w naszym projekcie, które mają zmieścić się w rękawicy, poniższe kroki lutowania są bardziej otwarte dla użytkownika.

Aby solidnie podłączyć ekspander portów MCP23017, przylutowaliśmy jego połączenia do cienkiej płytki drukowanej, którą mogliśmy umieścić na naszej rękawicy. Przylutowaliśmy przewody do naszych diod LED, a następnie przylutowaliśmy odpowiednie końce do masy lub płytki drukowanej, łącząc ją z odpowiednio oznaczonymi pinami ekspandera portów. Następnie użyliśmy tej samej płytki stykowej do podłączenia zasilania do naszego partnera Bluetooth równolegle z zasilaniem, które dostarczyliśmy do dziewiątego styku ekspandera portów.

Użyliśmy koszulki termokurczliwej i taśmy elektrycznej w dowolnym miejscu, w którym znajdował się odsłonięty drut. Załączyliśmy zdjęcia, aby lepiej zrozumieć, jak sami to zrobiliśmy, ale pamiętaj, że możesz użyć dowolnej techniki, która jest dla Ciebie najskuteczniejsza.

Krok 6: Lutowanie czujników Flex

Podobnie jak w poprzednim kroku, ten krok nie jest tak ograniczony, a lutowanie można wykonać, jakkolwiek wydaje się, że jest najbardziej efektywne.

Aby zapewnić jak największą swobodę ruchu w naszym projekcie, przylutowaliśmy przewody do obu końców naszego czujnika zginania, a następnie zastosowaliśmy termokurczliwe, aby zakryć wszelkie części odsłoniętego przewodu, podobnie jak zrobiliśmy to z diodami LED.

Krok 7: Łączenie z HEXWear, w tym korzystanie ze źródła zewnętrznego

Aby podłączyć tak wiele przewodów bezpośrednio do HEXWear, użyliśmy złączy zaciskanych, a następnie przykręciliśmy je bezpośrednio do różnych portów naszego HEXWear. W ten sposób zapewniliśmy bezpośrednie połączenie z każdym z naszych portów i mogliśmy je łatwo usunąć, jeśli chcieliśmy stworzyć nowe projekty dla naszego HEXWear.

Podłączyliśmy również małe zewnętrzne źródło zasilania, które mogło pomieścić trzy baterie AAA, aby zapewnić wystarczającą moc dla naszego HEXWear. Przypięliśmy to zewnętrzne źródło zasilania do opaski, aby mieć pewność, że jest zawsze podłączone i nie krępuje znacząco ruchu.

Krok 8: Mocowanie wszystkiego do rękawicy

Wreszcie, będziesz chciał odpowiednio przymocować wszystko do swojej rękawicy, aby Twój produkt naprawdę można było nosić. Będziesz chciał podłączyć każdy czujnik zgięcia do odpowiedniego palca, negując kciuk z powodu niepraktyczności jego użyteczności, i podłączyć odpowiednią diodę LED, która świeci się do czujnika zgięcia na tym samym palcu. Najskuteczniejszym sposobem, jaki znaleźliśmy, aby zapewnić prawidłowe wygięcie czujnika zgięcia, była taśma, ale przyszycie jej do rękawicy za pomocą dodatkowego kawałka materiału będzie równie dobrze działać.

Następnie musisz podłączyć HEXWear, ekspander portów i bluetooth do tej samej rękawicy. Zauważyliśmy, że bardzo efektowne było również przypięcie zewnętrznego źródła zasilania do opaski na nadgarstek, aby zapewnić największą mobilność i nie ograniczać mobilności/zdatności do noszenia. Jeśli chodzi o inne komponenty, zalecamy użycie skręcanych opasek, aby owinąć nadmiar drutu, aby skonsolidować przestrzeń.

Upewnij się, że masz mocne połączenia lutowane i brak odsłoniętych przewodów, aby zapewnić dużą elastyczność i swobodę umieszczania komponentów tam, gdzie muszą być, aby produkt był jak najbardziej estetyczny.

Krok 9: Debuguj i ciesz się

Podczas tego procesu istnieje duże prawdopodobieństwo wystąpienia błędu, dlatego zalecamy sprawdzanie, czy komponenty działają zgodnie z oczekiwaniami w trakcie całego procesu. Oznacza to konsekwentne używanie monitora szeregowego na szkicu Arduino, aby potwierdzić, że odczyty czujnika flex są spójne, sprawdzając, czy po przylutowaniu czegokolwiek jest mocne połączenie i nadal działa poprawnie, oraz że nie ma odsłoniętych przewodów. Ze względu na dużą ilość elementów elektrycznych w bardzo małym miejscu odsłonięte przewody będą Twoim największym wrogiem.

Po pomyślnym zbudowaniu rękawicy roboczej, ciesz się! Baw się dobrze, wygłupiając się ze swoim projektem i swobodnie przełączaj dźwięki pianina na dowolne inne próbki, które chcesz mieć naprawdę wyjątkowy instrument do noszenia!