Come realizzare un guanto wireless per pianoforte ad aria: 9 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Scopi e funzioni:

Il nostro progetto di tecnologia indossabile consiste nel creare un guanto wireless per pianoforte ad aria con luci sincronizzate utilizzando l'elettronica di base, un microcontrollore come un HexWear e un laptop con software Arduino e Max 8. Gli usi del nostro progetto sono suonare le note del pianoforte tramite un altoparlante Bluetooth muovendo le dita senza essere collegati a nessun sistema fisso o strumento reale, nonché scorrere una selezione di scelte di strumenti in modo che anche tutte le loro note o suoni possano essere riprodotto tramite il guanto wireless a comando.

Il modo in cui funziona questo progetto è che quando si indossa il guanto per pianoforte ad aria, ciascuna delle quattro dita collegate contiene un sensore di flessione che determina se un dito viene piegato. Quando un dito viene piegato, il LED su quel dito corrispondente si accende per informare l'utente che questo dito è stato piegato a sufficienza e, utilizzando il software Max 8, verrà riprodotta una nota corrispondente dal computer. Pertanto, ogni dito corrisponde a una nota unica e l'utente sarà in grado di riprodurre musica in modalità wireless da una fonte esterna tramite questo guanto sulla mano. Utilizzando il software Max 8, questo non limita il guanto alla sola riproduzione di musica per pianoforte, altri suoni unici possono essere riprodotti da ciascun dito corrispondente consentendo a qualsiasi utente di manipolare qualsiasi tipo di suono desideri.

Elenco dei materiali richiesti:

• Sensori Adafruit a flessione corta (4),
• Moduli di retroilluminazione a LED bianchi Adafruit (4),
• Resistori da 100 kΩ (4)
• Resistenza da 1kΩ (1)
• Kit microcontrollore HexWear,
• Cavo da micro USB a USB
• Batteria esterna collegata a un'uscita micro USB
• batterie AAA
• Guanto con tessuto estensibile
• Laptop con l'IDE Arduino e il software Max 8 installati
• Saldatore e saldatore
• Scotch, nastro isolante e fascette intrecciate
• Filo, tronchese e spelafili gratuiti
• Altoparlante Bluetooth o altoparlante e cavo AUX
• Tubi termoretraibili e termorestringenti
• Pinze per cavi
• Circuito sottile,

Passaggio 1: costruisci il circuito

Il circuito principale è quello che coinvolge più divisori di tensione in parallelo. Include anche sensori flessibili, che sono resistori le cui resistenze cambiano in base al grado di flessione in una direzione. Quando un sensore flessibile viene piegato, la sua resistenza aumenta da circa 25 kΩ fino a 100 kΩ e aumenta anche la tensione letta ai suoi capi.

Tuttavia, poiché il nostro design utilizza quattro sensori flessibili, quattro LED e un compagno bluetooth, dobbiamo anche utilizzare un espansore di porte a causa del numero limitato di porte disponibili su HEXWear. Colleghiamo i quattro sensori flex tramite ingressi analogici sull'HEXWear, il Bluetooth si accoppia ai pin TX e RX e colleghiamo l'espansore della porta MCP23017 ai pin SDA e SCL che alimenteranno i LED.

Vedere lo schema elettrico allegato per maggiori dettagli. (Si noti che il Vcc negli schemi corrisponde ai pin Vcc sull'HEXWear. Questi possono essere collegati in parallelo se non sono disponibili pin sufficienti, o anche una fonte di alimentazione esterna di una tensione simile è un'altra opzione praticabile)

Passaggio 2: installazione di librerie aggiuntive:

A causa del fatto che abbiamo utilizzato un HEXWear, è necessario installare librerie aggiuntive per utilizzare correttamente il software Arduino. Si prega di utilizzare le seguenti istruzioni per farlo:

1) (Solo Windows, gli utenti Mac possono saltare questo passaggio) Installare il driver visitando https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… Scaricare e installare il driver (il file.exe elencato al passaggio 2 in nella parte superiore della pagina RedGerbera collegata).

2) Installa la libreria richiesta per Hexware. Apri l'IDE di Arduino. In "File" seleziona "Preferenze". Nello spazio fornito per gli URL di Additional Boards Manager, incolla https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/… fai clic su "OK". Vai su Strumenti -> Bacheca: -> Gestore bacheca. Dal menu nell'angolo in alto a sinistra, seleziona "Contribuito". Cerca, quindi fai clic su Gerbera Boards e fai clic su Installa. Esci e riapri Arduino IDE.

Per assicurarti che la libreria sia installata correttamente, vai su Strumenti -> Lavagna e scorri fino alla fine del menu. Dovresti vedere una sezione intitolata "Schede Gerbera", sotto la quale dovrebbe apparire almeno HexWear (se non più schede come mini-HexWear).

Passaggio 3: creazione dello schizzo Arduino

Lo sketch Arduino legge i valori di tensione attraverso i resistori in serie nel circuito e decide se è stata raggiunta o meno una soglia stabilita. Se la soglia viene superata, HexWear accende il relativo LED e invia un segnale in codice ASCII al laptop, che può essere letto e mappato su una nota da Max 8 in un secondo momento. Utilizzando le configurazioni di cablaggio corrispondenti negli schemi elettrici, tutti i pin necessari su HexWear sono stati correttamente definiti.

Abbiamo notato che il valore di soglia annotato nello schizzo non era sempre coerente tra i diversi HEXWear. Una raccomandazione che abbiamo è di usare il plotter seriale per determinare il valore analogico letto dal sensore flessibile e denotare come questo valore cambia da quando è non piegato rispetto a quando è piegato. Quindi puoi usarlo per definire il tuo valore di soglia che risponde correttamente al comportamento del sensore flessibile nel tuo circuito.

Passaggio 4: creare il Patcher Max 8

Il patcher Max 8 mappa gli ingressi oi segnali della tastiera ricevuti tramite il canale Bluetooth di un laptop alle uscite delle note strumentali. Il patcher Max 8 che abbiamo utilizzato nel nostro progetto è allegato e disponibile per il download.

Quando usi Max, segui questi passaggi per connettere il tuo compagno bluetooth a Max:

• Conferma che lo schizzo è bloccato (il lucchetto in basso a sinistra dovrebbe essere chiuso)
• Conferma che la "X" sopra l'oggetto metro è disattivata (grigio non bianco)
• Premi il pulsante di stampa andando nell'oggetto seriale e guarda le porte disponibili su Max Console
• Determinare la porta corretta da un modulo bluetooth etichettato e, se ne sono disponibili più di uno, provare ciascuno finché non si può confermare quale sta funzionando
• Durante questo processo il tuo modulo bluetooth dovrebbe lampeggiare in rosso e quando funziona correttamente si trasformerà in un'avidità solida
• Continua a provare finché non appare la luce verde sul bluetooth
• Una volta connesso, blocca il tuo schizzo e premi la "X" sopra l'oggetto metro per iniziare ad ascoltare le comunicazioni bluetooth.

Passaggio 5: saldatura di Port Expander, LED e Bluetooth Mate

A causa della grande quantità di cavi e altri componenti elettrici del nostro progetto che dovrebbero adattarsi al guanto, i seguenti passaggi di saldatura sono lasciati più aperti all'interpretazione per l'utente.

Per collegare in modo robusto l'espansore di porte MCP23017, abbiamo saldato le sue connessioni a un sottile circuito stampato che siamo stati in grado di posizionare sul nostro guanto. Abbiamo saldato i fili sui nostri LED e quindi saldato le rispettive estremità a terra o al circuito collegandolo ai pin etichettati correttamente dell'espansore di porte. Abbiamo quindi utilizzato questa stessa breadboard per collegare l'alimentazione al nostro compagno bluetooth in parallelo con l'alimentazione fornita al nono pin dell'espansore di porte.

Abbiamo usato il termoretraibile e del nastro isolante in uno qualsiasi dei punti in cui c'era il filo esposto. Abbiamo allegato le foto per dare un'idea migliore di come abbiamo fatto noi stessi, ma tieni presente che sei libero di usare qualsiasi tecnica sia più efficace per te.

Passaggio 6: saldatura dei sensori Flex

Simile al passaggio precedente, questo passaggio non è così vincolato e la saldatura può essere eseguita tuttavia si ritiene che sia la più efficace.

Per consentire la massima libertà di movimento per il nostro progetto, abbiamo saldato i fili a entrambe le estremità del nostro sensore flessibile e poi abbiamo usato un termoretraibile per coprire qualsiasi parte del filo esposto, in modo simile a come avevamo fatto con i LED.

Passaggio 7: collegamento a HEXWear incluso l'utilizzo di una fonte esterna

Per collegare questa pletora di cavi direttamente all'HEXWear abbiamo utilizzato connettori a crimpare e poi li abbiamo avvitati direttamente alle diverse porte del nostro HEXWear. In questo modo abbiamo assicurato una connessione diretta a ciascuna delle nostre porte e siamo stati in grado di rimuovere facilmente se volevamo creare nuovi progetti per il nostro HEXWear.

Abbiamo anche collegato una piccola fonte di alimentazione esterna che potrebbe contenere tre batterie AAA per fornire energia sufficiente per il nostro HEXWear. Abbiamo fissato questa fonte di alimentazione esterna a un braccialetto per assicurarci che fosse sempre connesso e non inibisse in modo significativo il movimento.

Passaggio 8: attaccare tutto al guanto

Infine, vorrai attaccare correttamente tutto al tuo guanto in modo che il tuo prodotto sia davvero indossabile. Dovrai collegare ciascun sensore di flessione a un dito corrispondente, negando il pollice a causa dell'impraticabilità della sua utilità, e collegare il LED corrispondente che si accende al sensore di flessione su quello stesso dito. Il modo più efficace che abbiamo trovato per garantire la corretta piegatura del sensore di flessione era il nastro adesivo, ma la cucitura sul guanto utilizzando un pezzo di stoffa in più funzionerà altrettanto bene.

Dovrai quindi collegare HEXWear, port expander e bluetooth allo stesso guanto. Abbiamo notato che è stato anche molto efficace collegare la fonte di alimentazione esterna a un braccialetto per consentire la massima mobilità e non inibire la mobilità/indossabilità. Per quanto riguarda gli altri componenti, consigliamo di utilizzare fascette intrecciate per avvolgere il filo in eccesso e consolidare lo spazio.

Assicurati di avere forti connessioni saldate e nessun filo esposto in modo che ci sia grande flessibilità e libertà di posizionare i componenti dove devono essere in modo che il prodotto sia esteticamente il più gradevole possibile.

Passaggio 9: debug e divertimento

Durante questo processo c'è una grande possibilità di errore, quindi ti consigliamo di controllare che i tuoi componenti funzionino come previsto in modo coerente durante tutto il processo. Ciò significa utilizzare costantemente il monitor seriale sullo schizzo Arduino per confermare che le letture del sensore flessibile siano coerenti, controllando che dopo che qualcosa è stato saldato ci sia una connessione forte e funzioni ancora correttamente e che non ci siano fili esposti. A causa della grande quantità di componenti elettrici in un posto molto piccolo, i cavi esposti saranno il tuo più grande nemico.

Dopo aver costruito con successo un guanto da lavoro, divertiti! Divertiti a scherzare con il tuo progetto e sentiti libero di cambiare i suoni del tuo pianoforte per qualsiasi altro campione desideri avere uno strumento tecnologico indossabile davvero unico!