Bucky Touch: strumento dodecaedro luminoso: 12 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

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Circa due anni fa, ho costruito una grande cupola geodetica LED da 120 facce che riproduce musica con un'uscita MIDI. Tuttavia, era una costruzione difficile e i sensori non erano completamente affidabili. Ho deciso di costruire il Bucky Touch, una versione più piccola della mia cupola geodetica che è più facile da costruire e ha sensori tattili capacitivi aggiornati. Il Bucky Touch è progettato con un'uscita MIDI e audio, quindi puoi utilizzare un dispositivo MIDI (ad esempio un computer o una tastiera MIDI) per suonare il Bucky Touch OPPURE puoi collegare direttamente il Bucky Touch a un amplificatore e a un altoparlante.

Il mio primo prototipo in questo progetto era simile, ma non ha facce sensibili al tocco e fornisce invece pin breakout che forniscono accesso ai pin I/O digitali, un pin TX (trasmissione), un pin RX (ricezione), pin di ripristino, e perno di terra. Questa versione l'ho chiamata Bucky Glow. I pin ti consentono di collegare il Bucky Glow a sensori (ad esempio touch capacitivo, infrarossi, ultrasuoni), motori, jack MIDI e qualsiasi altra elettronica ti venga in mente.

Questo istruibile passa attraverso l'assemblaggio del Bucky Touch, che è più simile a uno strumento musicale rispetto al Bucky Glow.

Passaggio 1: elenco dei rifornimenti

Materiali:

1. Due fogli di MDF da 16" x 12" 0,118" di spessore

2. Un foglio di plexiglass bianco traslucido spesso 12 "x 12" 0,118"

3. Striscia LED pixel WS2801 o WS2811 (11 LED):

4. Arduino Nano:

5. Scheda prototipo

6. Plastica PET rivestita in ITO (ossido di indio e stagno) - 100 mm x 200 mm

7. Resistenze 11X 2MOhm

8. Resistenze 11X 1kOhm

9. Resistenza da 10k per uscita audio

10. Condensatori 2X 0.1uF per uscita audio

11. Presa MIDI:

12. Interruttore a levetta:

13. Pulsante:

14. Jack audio stereo:

15. Perni di intestazione

16. 2 dadi M3

17. 2x M3x12 bulloni

18. Filo di avvolgimento del filo

19. Scotch

20. Saldare

21. Nastro isolante

22. Cavo da MIDI a USB se si desidera riprodurre MIDI con il computer

Utensili:

1. Taglio laser

2. Stampante 3D

3. Tagliafili

4. Saldatore

5. Forbici

6. Chiave a brugola

7. Pistola per colla a caldo

8. Strumento per avvolgere il filo

Passaggio 2: panoramica del sistema

Il cuore del Bucky Touch è un Arduino Nano. Il pin dei dati e il pin dell'orologio di una striscia LED indirizzabile WS2081 sono collegati rispettivamente ai pin A0 e A1. Ogni faccia del dodecaedro ha un sensore tattile capacitivo collegato con un resistore da 2,2 Mohm al segnale di invio proveniente dal pin A2. I pin di ricezione sono A3, D2-D8 e D10-D12. Ecco un collegamento ai sensori tattili capacitivi:

Il Bucky Touch ha sia un'uscita MIDI che un segnale audio mono. Entrambi questi segnali sono discussi nel passaggio 6. Il pin TX viene utilizzato per il MIDI e un segnale PWM dal pin 9 viene utilizzato per l'audio. Per passare dall'uscita MIDI a quella mono, è presente un interruttore a levetta collegato al pin A3.

L'Arduino è programmato per leggere tutti i sensori tattili capacitivi per determinare quale tasto del pentagono viene premuto dall'utente. Quindi emette segnali per aggiornare i LED e produrre un suono, audio MIDI o mono a seconda della direzione in cui viene girato l'interruttore a levetta.

Passaggio 3: progettazione e taglio del telaio

"caricamento = "pigro"

Il Bucky Glow ha un'uscita audio sia MIDI che mono. Per una recensione di MIDI e Arduino, controlla questo link. Mi piace il MIDI perché è facile da configurare con Arduino e fornisce audio da innumerevoli strumenti dal suono pulito con un clic di un pulsante. Lo svantaggio è che richiede un dispositivo di riproduzione MIDI per decodificare i segnali e convertirli in un segnale audio. Inoltre, lo sviluppo dei tuoi segnali analogici ti offre un maggiore controllo e una migliore comprensione del segnale che viene effettivamente prodotto e riprodotto negli altoparlanti.

La creazione di segnali audio analogici è un lavoro impegnativo che richiede la conoscenza dei circuiti oscillanti e la progettazione di circuiti più complessi. Ho iniziato a progettare oscillatori per questo progetto e ho fatto dei progressi, quando ho trovato un fantastico articolo di Jon Thompson sulla creazione di segnali audio complessi utilizzando un singolo pin PWM su Arduino. Penso che questa fosse una perfetta via di mezzo tra i segnali MIDI e la progettazione di circuiti analogici più complicati. I segnali sono ancora prodotti digitalmente, ma ho risparmiato molto tempo rispetto alla costruzione dei miei circuiti oscillanti. Voglio ancora provarlo qualche volta, quindi qualsiasi suggerimento per buone risorse sarebbe molto apprezzato.

Jon spiega come è possibile generare un'uscita digitale a 8 bit a 2 MHz con un singolo pin, che può essere convertita in un segnale audio analogico dopo l'attenuazione attraverso un filtro passa-basso. Il suo articolo spiega anche alcune nozioni di base sull'analisi di Fourier, necessaria per comprendere forme d'onda più complesse. Invece di un tono puro, puoi usare questo approccio per generare segnali audio più interessanti. Finora sta funzionando abbastanza bene per me, ma penso che ci sia ancora più potenziale con questa tecnica! Guarda il video sopra per un test preliminare di commutazione tra uscita audio e MIDI.

Testare l'uscita MIDI e audio su una breadboard prima di passare ai componenti di saldatura sulla scheda prototipo.

Passaggio 7: saldatura della scheda e montaggio di Arduino

Raccogli i resistori, i condensatori, i pin dell'intestazione e la scheda prototipo. Scomporre la scheda prototipo in 50 mm x 34 mm. Aggiungi i resistori da 10 MOhm nel coperchio in alto a sinistra, seguito dai pin dell'intestazione. Questi pin di intestazione si collegheranno ai sensori tattili capacitivi. Continua ad aggiungere i componenti seguendo lo schema del Bucky Touch. Dovresti avere pin per il segnale di invio del tocco capacitivo, gli undici segnali di ricezione del tocco capacitivo, il segnale MIDI, il segnale audio (da arduino e nel jack stereo mono), 5V e GND.

Ho progettato un supporto personalizzato per tenere l'Arduino e la scheda prototipo nella base inferiore del Bucky Touch. Stampa in 3D questa parte utilizzando il file STL fornito. Ora fai scorrere Arduino Nano e la scheda prototipo nel supporto. Nota che Arduino Nano dovrà avere i pin rivolti verso l'alto. Far scorrere due dadi M3 nel supporto. Questi saranno usati per collegare la montatura alla base del Bucky Touch.

Usa il filo avvolto per creare connessioni tra Arduino e la scheda prototipo come mostrato nello schema. Collegare anche i cavi tattili capacitivi ai pin dell'intestazione sulla scheda del prototipo.

Passaggio 8: assemblaggio della base

Spingere il jack Midi, il jack audio e l'interruttore a levetta attraverso la superficie della base con i fori appropriati. Puoi avvitare i jack o incollarli nella parte posteriore. Per l'interruttore di ripristino, dovrai ritagliare un piccolo quadrato in modo che poggi a filo con la parte anteriore del viso. Saldare il filo avvolto sugli interruttori in modo che possano essere collegati alla scheda prototipo e ad Arduino.

Ora è il momento di collegare le pareti della base al fondo della base. Far scorrere una parete alla volta nel fondo della base e nei giunti del connettore della base (Parte G). Devi far scorrere il muro nel lato con tacche più grandi, quindi premere il muro verso il basso. Il muro dovrebbe scattare in posizione. Dopo aver collegato le pareti con i fori per Arduino, far scorrere l'assieme scheda Arduino/prototipo in posizione e collegarlo utilizzando i bulloni M3x12. Potrebbe essere necessario muovere i dadi M3 finché non si trovano nella posizione corretta.

Dopo aver collegato tutti i lati della base, saldare i fili del jack ai pin appropriati. A questo punto, è una buona idea testare i segnali audio e MIDI utilizzando il codice che ho fornito qui. Se non funziona, controlla le connessioni prima di passare al passaggio successivo.

Passaggio 9: rendere conduttivo il plexiglas

Ho provato diversi modi per rendere il plexiglass una chiave per lo strumento. Nel mio progetto di cupola geodetica, ho utilizzato sensori IR per rilevare quando la mano dell'utente era vicina alla superficie. Tuttavia, non erano affidabili a causa delle radiazioni IR dell'ambiente, della diafonia tra i sensori IR e delle misurazioni imprecise. Per il Bucky Touch ho pensato a tre potenziali soluzioni: sensori IR codificati in frequenza, pulsanti e touch capacitivo. I pulsanti e i sensori IR codificati in frequenza non hanno funzionato a causa di problemi di cui parlo sulla mia pagina Hackaday.

La sfida per il sensore tattile capacitivo è che la maggior parte del materiale conduttivo è opaco, il che non funzionerebbe per il Bucky Touch perché la luce deve passare attraverso il plexiglass. Poi ho scoperto la soluzione: plastica rivestita ITO! Puoi acquistare un foglio da 200 mm x 100 mm da Adafruit per 10 dollari.

Per prima cosa ho tagliato la plastica rivestita di ITO in strisce e le ho fissate sul plexiglass in una "X". Assicurati che i lati conduttivi della plastica siano uno di fronte all'altro. Verificare misurando la resistenza con un multimetro. Inizialmente ho piegato la plastica e ho collegato il rame ai fili di saldatura per il tocco capacitivo. GRANDE ERRORE: non piegare la plastica rivestita ITO! Piegare la plastica interrompe la connessione. Invece ho attaccato circa un pollice di filo avvolto alla plastica e ha funzionato alla grande. Ricordi quel filo avvolto dal passaggio 4 che è stato alimentato attraverso la faccia pentagonale del LED? Ora è il momento di usarli per i sensori tattili capacitivi. Esporre il filo e fissarlo alla plastica conduttiva fissata al plexiglass. Ripetere questa operazione per tutte le 11 facce in plexiglass.

Ora è un buon momento per eseguire alcuni test per assicurarti che le tue facce in plexiglass funzionino come sensori tattili capacitivi.

Passaggio 10: montaggio del plexiglas

Aggiungi i giunti (Parte E e F) alla parte inferiore del Bucky Touch che collegano la parte inferiore con tutta l'elettronica alla parte superiore con i LED. Quindi spingere parzialmente le articolazioni del cucciolo (Parte H) nelle pareti Bucky Touch in modo che ci sia abbastanza spazio per far scorrere il plexiglass. Il plexiglass può adattarsi solo se non spingi fino in fondo le articolazioni dei cuccioli, quindi fai attenzione. Una volta posizionate tutte e 11 le facce in plexiglass, spingere completamente le giunture dei cuccioli per bloccare le facce in plexiglass. Dovrebbe essere una vestibilità aderente.

Avvolgere e saldare l'altra estremità dei cavi tattili capacitivi ai pin appropriati sulla scheda del prototipo e testare nuovamente i sensori tattili capacitivi. Infine, unire le parti superiore e inferiore utilizzando i giunti (Parte E e F). Assicurati di non tirare alcun filo. Congratulazioni, il Bucky Touch è completamente assemblato!

Passaggio 11: prototipi più vecchi

Secondo Premio al Concorso Audio 2018