Wearable Tech: Air Drums: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

เป้าหมายของเราสำหรับโครงการนี้คือการสร้างชุดกลองแบบสวมใส่ได้จากมาตรความเร่งและแผ่นเพียโซ แนวคิดก็คือว่าเมื่อได้รับการตบมือจะมีเสียงบ่วงแร้วจะเล่น หรือเมื่อกดเท้า เสียงกลองไฮแฮทหรือเบสก็ดังขึ้น ในการควบคุมชุดอุปกรณ์ เราใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ Hexwear, ซอฟต์แวร์เข้ารหัส Arduino และ Cycling '74 MAX สำหรับเอาต์พุตเสียงและการเลือก โครงการนี้เป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมือที่ใหญ่ขึ้นระหว่าง Pomona College และ Fremont Academy of Engineering

ขั้นตอนที่ 1: ชิ้นส่วนและเครื่องมือ

ด้านล่างนี้คือรายการชิ้นส่วนที่โครงการของเราประกอบด้วยและรายการวัสดุทั้งหมดที่ใช้

อะไหล่:

• เสื้อสักหลาด (x1)
• ถุงเท้าคลุมเครือ (x2)
• แผ่น Piezo (x2) (https://www.sparkfun.com/products/10293)
• มาตรความเร่ง MMA8451 (x2) (https://www.adafruit.com/product/2019)
• ATmega32U4 ไมโครคอนโทรลเลอร์ HexWear (x1) (https://hexwear.com)
• RN42 ไมโครชิปบลูทูธ (x1) (https://www.sparkfun.com/products/12576)
• สายเกจ 18 เส้น
• #2 สกรู (x14)
• #2 เครื่องซักผ้า (x14)
• ขั้วต่อจีบ; เกจ 22-16 (x14) (https://www.elecdirect.com/crimp-wire-terminals/ring-crimp-terminals/pvc-ring-terminals/ring-terminal-pvc-red-22-18-6- 100pk)
• หมุดกาวในตัว (x1)

• ขั้วต่อก้นตะเข็บบุฉนวนไวนิล (x15) (https://www.delcity.net/catalogdetails?item=421005)

เครื่องมือ:

• กรรไกร
• ชุดบัดกรี
• เครื่องปอกสายไฟ
• เครื่องตัดลวด
• เทปพันสายไฟ
• เครื่องมือจีบ
• ไขควง
• ปืนกาวร้อน
• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ (อุปกรณ์เสริม)
• ปืนลมร้อน

ซอฟต์แวร์:

• แม็กซ์ ไซเคิล '74 (https://cycling74.com)
• ซอฟต์แวร์เข้ารหัส Arduino (https://www.arduino.cc/en/Main/Software)

การดาวน์โหลดไดรเวอร์:

1) (Windows เท่านั้น ผู้ใช้ Mac สามารถข้ามขั้นตอนนี้ได้) ติดตั้งไดรเวอร์โดยไปที่ https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… ดาวน์โหลดและติดตั้งไดรเวอร์ (ไฟล์.exe ที่แสดงในขั้นตอนที่ 2 ที่ด้านบนของหน้า RedGerbera ที่เชื่อมโยง)

2) ติดตั้งไลบรารีที่จำเป็นสำหรับ Hexware เปิด Arduino IDE ภายใต้ "ไฟล์" เลือก "การตั้งค่า" ในพื้นที่ที่ให้ไว้สำหรับ URL ตัวจัดการบอร์ดเพิ่มเติม ให้วาง https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/… จากนั้นคลิก “ตกลง” ไปที่เครื่องมือ -> บอร์ด: -> ผู้จัดการบอร์ด จากเมนูมุมซ้ายบน ให้เลือก "มีส่วนร่วม" ค้นหา จากนั้นคลิกที่ Gerbera Boards แล้วคลิก Install ออกจากและเปิด Arduino IDE ใหม่ เพื่อให้แน่ใจว่าไลบรารีได้รับการติดตั้งอย่างถูกต้อง ให้ไปที่เครื่องมือ -> บอร์ด และเลื่อนไปที่ด้านล่างของเมนู คุณควรเห็นส่วนที่ชื่อว่า "Gerbera Boards" ซึ่งควรมี HexWear ปรากฏเป็นอย่างน้อย (ถ้าไม่ใช่บอร์ดอื่นๆ เช่น mini-HexWear)

3) ในการดาวน์โหลดไลบรารี accelerometer ใช้ลิงค์ต่อไปนี้: https://learn.adafruit.com/adafruit-mma8451-accelerometer-breakout/wiring-and-test จากนั้นคลิก "ดาวน์โหลดไลบรารี MMA8451"

ขั้นตอนที่ 2: เตรียมสายไฟ

ตัดลวด 9 เส้นให้ยาวพอที่จะกางแขนออก (ประมาณ 1 ม.) ชิ้นส่วนเหล่านี้จะเชื่อมต่อกับเครื่องวัดความเร่งทั้งสอง ตัดชิ้นที่ยาวกว่า 4 ชิ้นให้ยาวพอที่จะถึงเท้าของคุณจากกระเป๋าเสื้อสักหลาด (ประมาณ 2 ม.) สิ่งเหล่านี้จะเชื่อมต่อกับเพียโซ ตัดอีก 3 ชิ้นให้สั้นลง (ประมาณ 15 ซม.) สำหรับไมโครชิปบลูทูธ ดึงปลายลวดทั้งสองข้างออก เหลือลวดเปล่าไว้ 2 ซม.

ขั้นตอนที่ 3: เชื่อมต่อสายไฟเข้ากับเซ็นเซอร์

ใช้หัวแร้งบัดกรีสายไฟ 1 ม. 4 เส้นกับมาตรความเร่งตัวใดตัวหนึ่ง และอีก 5 เส้นของสายยาว 1 ม. กับมาตรความเร่งอีกตัวหนึ่ง มาตรความเร่งมีหมุดติดป้ายกำกับ และเราได้จัดทำแผนภาพวงจรเพื่อแสดงให้เห็นว่าแต่ละเส้นควรไปที่ใด นอกจากแผนภาพวงจรแล้ว เราได้แนบมาร์กอัปบนเลย์เอาต์ของมาตรความเร่ง: ต่อสายไฟเข้ากับหมุดที่วงกลมสีดำ

เพียโซเซนเซอร์แต่ละตัวมีสายไฟสองเส้น ปอกปลายสายพายโซแล้วประสานเข้ากับสายยาว 2 ม. ใช้ขั้วต่อที่หุ้มฉนวนไวนิลและปืนลมร้อนเพื่อยึดจุดเชื่อมต่อ

สุดท้าย บัดกรีสายไฟ 3 15 ซม. เข้ากับไมโครชิป Bluetooth (ดูแผนภาพวงจรและมาร์กอัปสำหรับพินเฉพาะ)

หมายเหตุ: ไมโครชิปบลูทูธและมาตรความเร่งมีหมุดที่แคบมาก เราเลือกลวดขนาด 18 เกจเพื่อความทนทาน และเนื่องจากมันเข้ากับคอนเนคเตอร์แบบจีบที่เราใช้อยู่ แต่ถ้าจำเป็น คุณสามารถบัดกรีสายที่บางกว่าเข้ากับเซ็นเซอร์ จากนั้นจึงบัดกรีสายเกจ 18 อันกับสายที่บาง

ตอนนี้คุณควรมีปลายด้านหนึ่งของสายไฟทั้งหมดเชื่อมต่ออยู่! ปลายอีกด้านเชื่อมต่อกับฐานสิบหก

** มาร์กอัปสำหรับมาตรความเร่ง บลูทูธ และพายโซได้รับความอนุเคราะห์จาก sparkfun (https://www.sparkfun.com) และ adafruit (https://www.adafruit.com)

ขั้นตอนที่ 4: การเชื่อมต่อกับ Hex และ Circuit Diagram

ด้านบนเป็นแผนภาพแสดงรายละเอียดการประกอบ ในการเชื่อมต่อสายไฟเข้ากับ Hexware เราใช้น็อต สกรู และขั้วต่อแบบจีบ (ภาพด้านบนเป็นข้อต่อสีแดง) เมื่อต่อสายไฟเข้ากับขั้วต่อจีบแล้ว ก็สามารถต่อเข้ากับฐานสิบหกได้โดยใช้แหวนรองและสกรูดังภาพด้านบน สำหรับไดอะแกรมของเครื่องฐานสิบหก ดูมาร์กอัปพินด้านบน

ตามแผนภาพ โดยเฉพาะเส้นสีดำ ให้เชื่อมต่อกราวด์ของเพียโซทั้งสองเข้ากับพินกราวด์บนฐานสิบหก ถัดไป สำหรับมาตรความเร่งสองตัว ให้ต่อกราวด์ทั้งสองเข้ากับหมุดกราวด์บนฐานสิบหก เนื่องจากมีหมุดกราวด์เพียงไม่กี่ตัว เราจึงแนะนำให้บัดกรีสายไฟทั้งหมดที่จะลงกราวด์จากมาตรความเร่ง หรือสายไฟทั้งหมดที่ลงกราวด์จากเพียโซ แต่ระวังที่จะติดตามทุกสิ่ง! หมุดที่มีป้ายกำกับ A (หรือที่อยู่) บนมาตรความเร่งควรติดเข้ากับกราวด์ด้วย นี่คือการแยกความแตกต่างของมาตรวัดความเร่งทั้งสองออกจากกันโดยให้ตัวใดตัวหนึ่งระบุตัวตนอื่น สุดท้ายแนบกราวด์ของบลูทู ธ เข้ากับกราวด์บนฐานสิบหก

เสร็จสิ้นการต่อสายดิน จากนั้นเริ่มการต่อกับ VCC ตามเส้นสีแดงด้านบน Vin จากมาตรความเร่งทั้งสองควรเชื่อมต่อกับ VCC บนฐานสิบหก เช่นเดียวกับพิน VCC บนบลูทูธ อีกครั้ง เนื่องจากไม่มีพิน เราจึงแนะนำให้บัดกรีสายไฟก่อนการต่อขั้นสุดท้ายกับฐานสิบหก

บนมาตรวัดความเร่งทั้งสองมีหมุดที่ระบุว่า SCL และ SDL เชื่อมต่อสิ่งเหล่านี้กับหมุดเดียวกันบนชุดหกเหลี่ยม (SCL คือ cerulean และ SDA เป็นสีม่วงแดงในแผนภาพด้านบน) ถัดไป บนโมดูลบลูทูธ เชื่อมต่อ RX-1 กับ RX บนฐานสิบหก (สีน้ำเงินด้านบน) และ TX-1 กับ TX บนฐานสิบหก (สีเขียวอ่อนด้านบน) ซึ่งจะช่วยให้สามารถเชื่อมต่อบลูทูธได้ สุดท้าย เชื่อมต่อขาที่สองของพายโซตัวใดตัวหนึ่งเข้ากับขา D12 (สีเขียวเข้ม) และขาที่สองของพายโซตัวที่สองกับ D9 (สีม่วงด้านบน) ทั้งนี้เพื่อนำเอาเอาท์พุตแอนะล็อกจากเซนเซอร์แบบเพียโซไปยังชุดหกเหลี่ยม

** มาร์กอัปพิน hexwear ได้รับความอนุเคราะห์จาก Red Gerbera (https://www.redgerbera.com) ภาพมาตรความเร่งที่ได้รับความอนุเคราะห์จาก adafruit และ piezo/bluetooth ได้รับความอนุเคราะห์จาก sparkfun

ขั้นตอนที่ 5: การอัปโหลดรหัส

ในการเริ่มใช้ดรัม ขั้นแรกให้เปิดรหัส MAX (เรียกว่า Max_Drum.maxpat) หากต้องการแก้ไขหรือบันทึกรหัส คุณจะต้องมีบัญชีกับ Cycling '74 แต่ทุกอย่างทำงานได้โดยไม่มีบัญชี คุณต้องการแนบโมดูลบลูทูธฐานสิบหกกับคอมพิวเตอร์ของคุณเอง เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้เสียบฐานสิบหกเข้ากับแหล่งจ่ายไฟ เมื่อเสียบปลั๊ก hexwear แล้ว ไฟสีแดงควรเปิดบนโมดูลบลูทูธ ถัดไปเปิดการตั้งค่าบลูทูธ บนคอมพิวเตอร์ของคุณ ชื่อตามบรรทัดของ 9CBO ควรปรากฏขึ้น เมื่อได้รับแจ้งให้ป้อนรหัสผ่าน ให้พิมพ์ 1234 จากนั้นบลูทูธของคุณควรเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์

ถัดไป อัปโหลดโค้ด Arduino ไปที่ฐานสิบหก (เรียกว่า final_electronics.ino) ตอนนี้เหลือเพียงเชื่อมต่อบลูทูธกับ MAX ในโค้ดสูงสุด คุณควรเห็นสิ่งที่เรียกว่า 'print' หากคุณคลิกที่นี่และเปิดจอภาพแบบอนุกรม คุณจะเห็นพอร์ตที่มีอยู่ทั้งหมดและพอร์ต Bluetooth ที่พร้อมใช้งาน ในกล่องที่เรียกว่า serial o 9600 ในที่นี้ serial หมายถึงจอภาพแบบอนุกรม o คือพอร์ต และ 9600 คือแบนด์วิดท์การเชื่อมต่อ หากต้องการเชื่อมต่อบลูทูธ ให้แทนที่ o ด้วยชื่อพอร์ตบลูทูธอื่นๆ คุณมักจะต้องลองทั้งหมด แต่โมดูลบลูทูธจะเปลี่ยนเป็นสีเขียวเมื่อเชื่อมต่อกับพอร์ตที่ถูกต้องผ่าน MAX

เมื่ออัปโหลดโค้ดแล้ว อย่าลืมกำหนดเส้นทางที่ถูกต้องไปยังไฟล์เสียงใน MAX วิธีที่ดีที่สุดคือการลากไฟล์เสียงไปที่ MAX