Как сделать перчатку для беспроводного пианино: 9 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Цели и функции:

Наш проект носимых технологий заключается в создании беспроводной перчатки для воздушного пианино с синхронизированным освещением с использованием базовой электроники, микроконтроллера, такого как HexWear, и ноутбука с программным обеспечением Arduino и Max 8. Использование нашего проекта состоит в том, чтобы играть ноты фортепиано через динамик Bluetooth, перемещая пальцы без подключения к какой-либо стационарной системе или фактическому инструменту, а также прокручивать выбор инструментов, чтобы все их ноты или звуки также могли быть играть через беспроводную перчатку по команде.

Принцип работы этого проекта заключается в том, что при ношении перчаток надувного пианино каждый из четырех соединенных пальцев содержит датчик изгиба, который определяет, сгибается ли палец. Когда палец сгибается, светодиод на этом соответствующем пальце загорается, информируя пользователя о том, что этот палец достаточно согнут, и при использовании программного обеспечения Max 8 соответствующая нота будет воспроизводиться с компьютера. Таким образом, каждый палец соответствует уникальной ноте, и пользователь сможет без проводов воспроизводить музыку из внешнего источника через эту перчатку на руке. Используя программное обеспечение Max 8, это не ограничивает перчатку только воспроизведением фортепианной музыки, другие уникальные звуки могут воспроизводиться каждым соответствующим пальцем, что позволяет любому пользователю манипулировать любыми типами звуков, которые ему нравятся.

Список необходимых материалов:

• Короткие датчики гибкости Adafruit (4),
• Модули белой светодиодной подсветки Adafruit (4),
• Резисторы 100 кОм (4)
• Резистор 1кОм (1)
• Комплект микроконтроллера HexWear,
• Кабель Micro USB - USB
• Внешний батарейный блок, подключаемый к выходу micro USB
• Батарейки AAA
• Перчатка из эластичной ткани
• Ноутбук с установленной Arduino IDE и программным обеспечением Max 8
• Паяльник и припой
• Скотч, изолента и завязки.
• Бесплатный провод, кусачки и инструмент для зачистки проводов
• Динамик Bluetooth или динамик и шнур AUX
• Термоусадочные и термоусадочные трубки
• Щипцы для проволоки
• Тонкая печатная плата,

Шаг 1: Постройте схему

Основная цепь включает в себя несколько параллельно включенных делителей напряжения. Он также включает датчики изгиба, которые представляют собой резисторы, сопротивление которых изменяется в зависимости от степени изгиба в одном направлении. Когда датчик изгиба изгибается, его сопротивление увеличивается примерно с 25 кОм до 100 кОм, и напряжение, считываемое на нем, также увеличивается.

Однако, поскольку в нашей конструкции используются четыре гибких датчика, четыре светодиода и ответный модуль Bluetooth, мы также должны использовать расширитель портов из-за ограниченного количества портов, доступных на HEXWear. Мы подключаем четыре гибких датчика через аналоговые входы на HEXWear, соединитель Bluetooth к контактам TX и RX и подключаем расширитель порта MCP23017 к контактам SDA и SCL, которые затем будут питать светодиоды.

См. Прилагаемую принципиальную схему для более подробной информации. (Обратите внимание, что Vcc на диаграммах соответствует контактам Vcc на HEXWear. Они могут быть подключены параллельно, если доступно недостаточно контактов, или внешний источник питания с аналогичным напряжением также является другим жизнеспособным вариантом)

Шаг 2: Установка дополнительных библиотек:

Поскольку мы использовали HEXWear, для правильного использования программного обеспечения Arduino необходимо установить дополнительные библиотеки. Для этого воспользуйтесь следующими инструкциями:

1) (Только Windows, пользователи Mac могут пропустить этот шаг) Установите драйвер, посетив https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… Загрузите и установите драйвер (файл.exe, указанный на шаге 2 на вверху связанной страницы RedGerbera).

2) Установите необходимую библиотеку для Hexware. Откройте IDE Arduino. В разделе «Файл» выберите «Настройки». В поле, предназначенном для URL-адресов Additional Boards Manager, вставьте https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/… нажмите «ОК». Перейдите в Инструменты -> Доска: -> Менеджер доски. В меню в верхнем левом углу выберите «Внесено». Найдите, а затем нажмите Gerbera Boards и нажмите Install. Закройте и снова откройте Arduino IDE.

Чтобы убедиться, что библиотека установлена правильно, перейдите в Инструменты -> Плата и прокрутите меню вниз. Вы должны увидеть раздел под названием «Доски с герберами», в котором должно быть хотя бы HexWear (если не больше досок, таких как mini-HexWear).

Шаг 3: Создание эскиза Arduino

Скетч Arduino считывает значения напряжения на последовательных резисторах в цепи и решает, достигнут ли установленный порог. Если порог превышен, HexWear загорается соответствующим светодиодом и отправляет сигнал кода ASCII на портативный компьютер, который может быть прочитан и сопоставлен с примечанием Max 8 на более позднем этапе. Используя соответствующие конфигурации проводки на принципиальных схемах, все необходимые контакты HexWear были правильно определены.

Мы заметили, что пороговое значение, указанное в эскизе, не всегда согласовывалось для разных моделей HEXWear. Одна из наших рекомендаций - использовать последовательный плоттер для определения аналогового значения, считываемого с гибкого датчика, и обозначения того, как это значение изменяется от того, когда он разгибается, по сравнению с тем, когда он сгибается. Затем вы можете использовать это, чтобы определить собственное пороговое значение, которое правильно реагирует на поведение гибкого датчика в вашей цепи.

Шаг 4: Создайте Max 8 Patcher

Патчер Max 8 сопоставляет входы клавиатуры или сигналы, полученные через канал Bluetooth ноутбука, с выходами инструментальных нот. Патчер Max 8, который мы использовали в нашем проекте, прилагается и доступен для загрузки.

При использовании Max выполните следующие действия, чтобы подключить Bluetooth-помощник к Max:

• Убедитесь, что эскиз заблокирован (замок слева внизу должен быть закрыт)
• Убедитесь, что значок «X» над объектом метро выключен (серый, а не белый).
• Нажмите кнопку печати, войдя в последовательный объект, и посмотрите доступные порты на консоли Max.
• Определите правильный порт по одному помеченному модулю Bluetooth, и, если доступно несколько, попробуйте каждый, пока не сможете подтвердить, какой из них работает.
• В течение всего этого процесса ваш модуль bluetooth должен мигать красным, а при правильной работе он изменится на сплошную жадность.
• Продолжайте попытки, пока на bluetooth не загорится зеленый свет
• После подключения заблокируйте свой эскиз и нажмите «X» над объектом метро, чтобы начать прослушивание связи через Bluetooth.

Шаг 5: пайка расширителя портов, светодиодов и Bluetooth Mate

В связи с тем, что в нашем проекте предполагается разместить на перчатке огромное количество проводов и других электрических компонентов, следующие шаги пайки оставлены более открытыми для интерпретации пользователем.

Чтобы надежно подключить расширитель портов MCP23017, мы припаяли его разъемы к тонкой печатной плате, которую смогли поместить на перчатку. Мы припаяли провода к нашим светодиодам, а затем припаяли соответствующие концы к земле или печатной плате, подключив ее к соответствующим маркированным контактам расширителя портов. Затем мы использовали тот же макет для подключения питания к нашему Bluetooth-помощнику параллельно с питанием, которое мы подавали на девятый контакт расширителя портов.

Мы использовали термоусадочную пленку и немного изоленты в любом месте, где был оголенный провод. Мы приложили фотографии, чтобы лучше понять, как мы это сделали, но учтите, что вы можете использовать любую технику, наиболее эффективную для вас.

Шаг 6: Пайка гибких датчиков

Подобно предыдущему шагу, этот шаг не так ограничен, и пайка может быть сделана, но кажется наиболее эффективной.

Чтобы обеспечить максимальную свободу движений для нашего проекта, мы припаяли провода к обоим концам нашего гибкого датчика, а затем использовали термоусадку, чтобы закрыть любые части оголенного провода, аналогично тому, как мы это делали со светодиодами.

Шаг 7: Подключение к HEXWear, включая использование внешнего источника

Чтобы подключить это множество проводов непосредственно к HEXWear, мы использовали обжимные соединители, а затем прикрутили их непосредственно к различным портам нашей HEXWear. Таким образом, мы обеспечили прямое подключение к каждому из наших портов и смогли легко удалить, если хотели создать новые проекты для нашего HEXWear.

Мы также подключили небольшой внешний источник питания, который вмещал три батареи AAA, чтобы обеспечить достаточную мощность для нашей HEXWear. Мы прикрепили этот внешний источник питания к браслету, чтобы он всегда был подключен и не мешал движению.

Шаг 8: прикрепление всего к перчатке

Наконец, вы захотите правильно прикрепить все к перчатке, чтобы ваш продукт действительно можно было носить. Вам нужно будет подключить каждый датчик гибкости к соответствующему пальцу, исключив большой палец из-за непрактичности его использования, и подключить соответствующий светодиод, который загорается, к датчику гибкости на том же пальце. Самый эффективный способ, который мы нашли для обеспечения правильного изгиба датчика изгиба, - это лента, но также подойдет и пришивание ее к перчатке с помощью дополнительного куска ткани.

Затем вам нужно будет подключить HEXWear, расширитель портов и Bluetooth к одной перчатке. Мы заметили, что очень эффективно прикрепить внешний источник питания к браслету, чтобы обеспечить максимальную мобильность и не ограничивать мобильность / удобство ношения. Что касается других компонентов, мы рекомендуем использовать спиральные стяжки, чтобы обернуть излишки проволоки, чтобы сохранить пространство.

Убедитесь, что у вас есть надежные паяные соединения и нет оголенных проводов, чтобы обеспечить большую гибкость и свободу размещения компонентов там, где они должны быть, чтобы продукт был как можно более эстетичным.

Шаг 9: Отлаживайте и наслаждайтесь

На протяжении всего этого процесса существует большая вероятность ошибки, поэтому мы рекомендуем проверять, чтобы ваши компоненты работали должным образом и на протяжении всего процесса. Это означает постоянное использование последовательного монитора на скетче Arduino для подтверждения того, что показания вашего гибкого датчика согласованы, проверка того, что после пайки что-либо есть прочное соединение, и оно все еще работает должным образом, и что нет оголенных проводов. Из-за большого количества электрических компонентов в очень маленьком месте оголенные провода будут вашим главным врагом.

После того, как вы успешно создали рабочую перчатку, наслаждайтесь! Получайте удовольствие от работы над своим проектом и не стесняйтесь переключать звуки фортепиано на любые другие сэмплы, которые вы хотите иметь по-настоящему уникальным носимым технологическим инструментом!