การสร้างเสียงอิเล็กทรอนิกส์ด้วยพลาสเตอร์นำไฟฟ้า: 9 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

ต่อจากโปรเจ็กต์ของ Blorgggg เกี่ยวกับวงจรซิลิโคนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ฉันตัดสินใจที่จะทดลองกับคาร์บอนไฟเบอร์ด้วยตัวเอง ปรากฎว่ารูปร่างที่หล่อจากปูนปลาสเตอร์ผสมคาร์บอนไฟเบอร์สามารถใช้เป็นตัวต้านทานแบบปรับได้! ด้วยแท่งทองแดงสองสามอันและการเขียนโปรแกรมอย่างรวดเร็วสองสามข้อ คุณจะสามารถใช้รูปแบบพลาสเตอร์นำไฟฟ้าของคุณเป็นเซ็นเซอร์ ซึ่งในตัวอย่างนี้จะใช้เพื่อสร้างเสียง

การประยุกต์ใช้รูปแบบการทดลองนี้มีมากกว่าการสร้างเสียงอิเล็กทรอนิกส์ด้วยตัวมันเอง ฉันแบ่งปันโครงการนี้ด้วยความหวังว่าจะขยายความเป็นไปได้ของวงจรไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่จำเป็นต้องอยู่ในภาชนะที่เรียบหรูเสมอไป สิ่งเหล่านี้สามารถคิดได้ว่าเป็นงานประติมากรรม วัสดุ รูปทรง และสิ่งของในชีวิตประจำวัน และเราจะเข้าสู่โครงการนี้ด้วยความคิดที่จะสร้างทางเลือกแทนลูกบิด ทางเข้า หรือกระดุม เราจะสร้างโครงสร้างสำหรับวงจรที่ไม่แน่นอนและเต็มไปด้วยความประหลาดใจ ต่อไปนี้คือสิ่งที่คุณต้องเตรียมโดยไม่ต้องกังวลใจ

สิ่งที่จำเป็นสำหรับการแคสต์:

• หน้ากากกันฝุ่น (สำคัญมากสำหรับปอดที่ยืนยาว!!!)
• แม่พิมพ์หล่อทุกชนิด ฉันใช้แม่พิมพ์ที่ฉันทำโดยใช้ซิลิโคน Smooth-On ซึ่งมีรูปร่างเป็น LED ที่ขยายใหญ่ขึ้น หากคุณไม่มี คุณสามารถรับแม่พิมพ์ที่มีอยู่แล้ว (ถ้าคุณไม่กังวลเกี่ยวกับรูปร่างมากเกินไป แม้แต่แม่พิมพ์คัพเค้ก/น้ำแข็งก็ยังทำ) หรือดูจากบทแนะนำสอนการใช้งานต่างๆ
• ปูนปลาสเตอร์ (อะไรก็ได้ แต่ฉันชอบ USG Hydrocal มากกว่า เพราะมันแข็งแรงและทนทาน)
• ถ้วยตวง 2 ถ้วย (1 ควอร์ต และ 8 ออนซ์)
• แท่งผสม
• คาร์บอนไฟเบอร์สับผสม (มีจำหน่ายบนอีเบย์)
• เชื้อเพลิงแอลกอฮอล์ที่ทำให้เสียสภาพ (คุณสามารถหาซื้อได้ที่ร้านจำหน่าย)

สิ่งที่จำเป็นสำหรับการสร้างวงจร:

• Arduino Uno/Nano และสาย USB ที่เกี่ยวข้อง
• เขียงหั่นขนมไร้บัดกรี
• มัลติมิเตอร์
• แท่งทองแดง (1/16" - 1/8") และดอกสว่านที่มีความหนาเท่ากันกับก้าน
• สายไฟหลากสี (ฉันใช้สายซิลิโคน Striveday 22 อันเนื่องจากความยืดหยุ่น)
• ตัวต้านทาน 22k
• เทปพันสายไฟ

โปรแกรมที่คุณต้องการบนคอมพิวเตอร์ของคุณ:

• Arduino IDE
• Pd-Extended (ภาษาการเขียนโปรแกรมเสียง) และโฟลเดอร์ convert.zip (เพื่อใช้ในภายหลัง)

เอาล่ะ!

ขั้นตอนที่ 1: การวัดพลาสเตอร์

วิธีที่ดีที่สุดในการวัดปริมาตรของเฝือกคือเติมน้ำในแม่พิมพ์ แล้วเทน้ำนั้นลงบนภาชนะตวง ในกรณีของฉัน ฉันพบว่ารูปร่างของฉันมีปริมาตรประมาณ 11 ออนซ์ ด้วยหมายเลขนี้ ฉันจะตรวจสอบแผ่นข้อมูลของปูนปลาสเตอร์ของฉันและค้นหาว่าฉันต้องการน้ำและปูนปลาสเตอร์มากแค่ไหน อัตราส่วนจะแตกต่างกันไปตามผลิตภัณฑ์ปูนปลาสเตอร์แต่ละชนิด ดังนั้นโปรดตรวจสอบอีกครั้ง ในกรณีของการใช้ USG Hydrocal ในการหล่อแบบของฉัน ฉันต้องการ 8 ออนซ์ ของน้ำและ 11 ออนซ์ ของปูนปลาสเตอร์

เติมน้ำที่คุณต้องการหนึ่งถ้วยควอร์ต และอีกถ้วยหนึ่งด้วยปูนปลาสเตอร์ในปริมาณที่เหมาะสม

ขั้นตอนที่ 2: การเตรียมคาร์บอนไฟเบอร์

ยิ่งใส่คาร์บอนไฟเบอร์ลงในพลาสเตอร์มากเท่าไร พลาสเตอร์ก็จะยิ่งนำไฟฟ้าได้มากเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เมื่อถึงจุดหนึ่ง เส้นใยคาร์บอนที่มีความเข้มข้นสูงจะรบกวนความสมบูรณ์ของโครงสร้างของปูนปลาสเตอร์ และจะทำให้ผสมได้ยาก สำหรับ 11 ออนซ์ ของปูนปลาสเตอร์ ฉันคิดว่าการผสมเส้นใยคาร์บอน 1.5 ช้อนชาก็เพียงพอที่จะทำให้เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้แม้ว่าปูนปลาสเตอร์จะแห้ง ดังนั้นฉันจึงแนะนำให้ใช้คาร์บอนไฟเบอร์ประมาณ 1.5 ถึง 2 ช้อนชา / 10 ออนซ์ ของปูนปลาสเตอร์

ใส่คาร์บอนไฟเบอร์จำนวนนี้ลงใน 8 ออนซ์ ถ้วยตวงแล้วจุ่มลงในแอลกอฮอล์ที่เสียสภาพเล็กน้อย ใช้ไม้ผสมและปัดคาร์บอนไฟเบอร์จนไม่มีเศษเหลือให้เห็น - ควรดูใกล้กับภาพด้านบนมาก เทแอลกอฮอล์ส่วนเกินออกแล้วปล่อยทิ้งไว้สักครู่ (แต่อย่าจนกว่าแอลกอฮอล์จะแห้ง เนื่องจากเส้นใยคาร์บอนจะเกาะติดตัวมันเองอีกครั้ง!)

เทคาร์บอนไฟเบอร์ลงในภาชนะหนึ่งควอร์ตที่มีน้ำอยู่ภายใน

ขั้นตอนที่ 3: ผสมปูนปลาสเตอร์

อย่าลืมสวมหน้ากากกันฝุ่น

เริ่มโรยผงปูนปลาสเตอร์ลงในน้ำที่เติมคาร์บอนไฟเบอร์อย่างต่อเนื่องในขณะที่คนตลอดเวลา เพื่อให้แน่ใจว่าคาร์บอนไฟเบอร์จะกระจายตัวในน้ำอย่างต่อเนื่อง ระวังก้อนปูนปลาสเตอร์และชิ้นเส้นใยคาร์บอน และทุบให้แตกที่ผนังภาชนะด้วยไม้ผสม ทำต่อไปจนกว่าคุณจะรู้สึกถึงแรงต้านเล็กน้อยขณะผสม และส่วนผสมจะเริ่มมีความสม่ำเสมอเหมือนมิลค์เชค เมื่อเป็นเช่นนี้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีเส้นใยคาร์บอนที่กระจุกตัวอยู่แล้ว

มีสองเงื่อนไขที่ต้องระวัง:

1. เมื่อน้ำฉาบด้วยปูนปลาสเตอร์แล้ว ปูนฉาบเพิ่มเติมที่โรยลงไปจะสร้างเป็นหลุมอุกกาบาตและเกาะต่างๆ บนพื้นผิว ต่อด้วยปูนปลาสเตอร์จนกว่าเกาะของปูนจะหยุดดูดซับน้ำ/เกิดหลุมอุกกาบาต
2. ในขณะที่คุณกวนส่วนผสม เส้นใยคาร์บอนควรเคลื่อนที่ในรูปแบบการไหลตามทิศทางของการกวน

เมื่อบรรลุเงื่อนไขทั้งสองนี้แล้ว ให้เทปูนปลาสเตอร์ลงในแม่พิมพ์อย่างแรง เพื่อให้แน่ใจว่าเส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์จะตัดกัน ทำให้เกิดการเชื่อมต่อของการนำไฟฟ้า

ขั้นตอนที่ 4: การสร้างตัวเชื่อมต่อ

ระหว่างที่รอให้พลาสเตอร์แข็งตัว คุณสามารถเริ่มทำคอนเนคเตอร์ทองแดงได้ ตัวเชื่อมต่อมีสองประเภท:

1. อันที่ไปจากเขียงหั่นขนมและวัดค่า

ตัดสายยาวประมาณ 12"-18" ดึงสายเคเบิล 2" ที่ปลายด้านหนึ่ง และอีกด้านประมาณ 1/2" คลี่และกระจายเส้นลวดที่ปลาย 2 นิ้ว แล้วบิดไปรอบๆ แกนทองแดง ให้ยาวเกือบครึ่งทาง บัดกรีที่เส้นลวดและรอบๆ เส้นลวดเพื่อให้แน่ใจว่าลวดยึดแน่นกับลวดแล้ว คัน. หลังจากปล่อยให้เย็นประมาณ 2 นาที ให้พันส่วนที่บัดกรีด้วยเทปพันสายไฟ บิดปลายอีกด้านให้แน่นเพื่อให้สามารถสอดเข้าไปในเขียงหั่นขนมได้ (ทางเลือก: คุณยังสามารถบัดกรีปลายด้านที่สั้นกว่าให้เป็นชิ้นลวดแข็งได้ / สายจัมเปอร์เนื่องจากเป็นมิตรกับเขียงหั่นขนมแบบบัดกรี)

สำหรับบทช่วยสอนนี้ ฉันแนะนำให้สร้างตัวเชื่อมต่อเหล่านี้ 4 รายการ เนื่องจากรหัสที่ฉันให้ไว้นั้นสร้างขึ้นสำหรับตัวเชื่อมต่อ 4 รายการ

2. ตัวเชื่อมปูนปั้นต่างๆ

โดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับด้านบน ยกเว้นคราวนี้ที่ปลายทั้งสองข้างจะมีแท่งทองแดงติดอยู่ 2 หรือ 3 ของตัวเชื่อมต่อเหล่านี้จะทำ

เป็นความคิดที่ดีที่จะมีสายเคเบิลสีต่างๆ เนื่องจากสายพันกันอาจทำให้สับสนในภายหลัง

ขั้นตอนที่ 5: การลอกและการเจาะ

หลังจากผ่านไปประมาณครึ่งชั่วโมง รูปแบบปูนปลาสเตอร์ก็ควรจะหายขาดแล้ว หากพื้นผิวที่สัมผัสของเฝือกอุ่นและแข็ง แสดงว่าปูนปลาสเตอร์พร้อมสำหรับการหล่อ หากยังนุ่มและชื้นอยู่เล็กน้อย ให้รออีก 15-30 นาที

หลังจากนั้น ให้เจาะรูสองสามรูด้วยดอกสว่านที่มีความลึกไม่เกิน 1 1/2 นิ้วบนแบบฟอร์มของคุณ เกลี่ยให้ทั่วถึงเท่ากัน หากคุณไม่ต้องการเจาะรูในแบบฟอร์ม ไม่ต้องกังวล! พื้นผิวของตัวหล่อเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ดังนั้น เพียงแค่แปรง ขั้วต่อทองแดงยังสามารถนำไฟฟ้าได้ (คุณยังสามารถใช้ร่างกายของคุณเองและความต้านทานของมันในการนำไฟฟ้า และอีกครั้ง ไม่ต้องกังวล! เราจะตรวจสอบให้แน่ใจว่ากระแสไฟฟ้าที่ใช้อยู่นั้น ภายในขอบเขตของความปลอดภัยของร่างกาย) อย่างไรก็ตาม รูให้รูสำหรับพักที่ดีสำหรับตัวเชื่อมต่อ ดังนั้น คุณจึงไม่ต้องกังวลกับการต้องยึดคอนเน็กเตอร์หลายตัวในคราวเดียว

ขั้นตอนที่ 6: วงจร Arduino

วิธีการทำงานของวงจรโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกับตัวต้านทานผันแปรใดๆ โดยทั่วไปคุณจะต้องมีสายจัมเปอร์ 3 เส้น ตัวต้านทาน 22k โอห์ม และขั้วต่อทองแดงสองตัว คุณสามารถเล่นกับตัวต้านทานต่างๆ ในภายหลังเพื่อเปลี่ยนค่าที่คุณจะได้รับ อย่างไรก็ตาม ฉันพบว่า 22k โอห์มสร้างช่วงค่าที่หลากหลายที่สุด

แผนภาพด้านบนแสดงเฉพาะวิธีสร้างการเชื่อมต่อที่อ่านค่าเดียว อย่างไรก็ตาม คุณสามารถเพิ่มคอนเน็กเตอร์เพิ่มเติมได้ขึ้นอยู่กับจำนวนอินพุตแอนะล็อกที่คุณมีบนบอร์ดของคุณ (ฉันชอบใช้ Nano เพราะมีขนาดกะทัดรัดและมีอินพุตแอนะล็อก 8 ช่อง) คุณจะต้องใช้ขั้วต่อทองแดงเพียงตัวเดียวเพื่อไปที่ GND

คำเตือน: ใช้แหล่งจ่ายไฟ 5V ที่ได้รับการควบคุมสำหรับอินพุตเท่านั้น! การเข้าไปยุ่งกับแหล่งจ่ายไฟที่สูงกว่านั้นอาจทำให้เกิดไฟฟ้าช็อตได้ โดยเฉพาะเมื่อเราจัดการกับวงจรเปิด

ขั้นตอนที่ 7: การอัปโหลดไปยัง Arduino

หลังจากตั้งค่าวงจรแล้ว ให้เชื่อมต่อ Uno/Nano กับคอมพิวเตอร์ผ่านสาย USB ที่เกี่ยวข้อง อัปโหลดรหัสนี้ไปยังบอร์ดของคุณ

หลังจากอัปโหลดแล้ว ให้จดหมายเลขพอร์ตที่คุณอัปโหลดแบบร่าง คุณสามารถค้นหาสิ่งนี้ได้ใน Arduino IDE ผ่านเครื่องมือ -> พอร์ต

ค่าลอยตัว1, ค่า2, ค่า3, ค่า4; // คุณสามารถเพิ่มค่าเหล่านี้ได้มากขึ้นขึ้นอยู่กับจำนวนตัวเชื่อมต่อที่คุณมี

การตั้งค่าเป็นโมฆะ () {

Serial.begin(9600); }

วงเป็นโมฆะ () {

value1 = 1024 - analogRead(A0); value2 = 1024 - analogRead(A1); value3 = 1024 - analogRead(A2); value4 = 1024 - analogRead(A3);

// เพิ่มมากขึ้น / ลบบางส่วนขึ้นอยู่กับจำนวนตัวเชื่อมต่อ

Serial.print(value1); Serial.print("_"); Serial.print(value2); Serial.print("_"); Serial.print(value3); Serial.print("_"); Serial.println(value4);

// PureData อ่านค่าที่คั่นด้วยเครื่องหมายขีดล่าง ดังนั้นตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณเพิ่ม Serial.print("_") ต่อจากแต่ละค่า แล้วจบรายการด้วย Serial.println(valueX)

}

ขั้นตอนที่ 8: Pure Data

ติดตั้ง PureData Extended และเปิดเครื่องรูดโฟลเดอร์ที่แนบมา เปิดโปรแกรมแก้ไขชื่อ soundtest แล้วคุณจะเห็นบรรทัดของโหนดบน PureData IDE คลิกแก้ไข และเลือกโหมดแก้ไข

คลิกวัตถุข้อความด้านบนที่ระบุว่า "เปิด 8" และเปลี่ยนหมายเลข 8 เป็นหมายเลขพอร์ตของคุณ

หากคุณมีตัวเชื่อมต่อมากกว่า / น้อยกว่า 4 ให้เพิ่ม / ลบหมายเลข "f" ออกจากกล่องที่ระบุว่าแกะ หลังจากทำเช่นนั้น คุณสามารถเล่นกับโครงสร้างอัลกอริธึมของเสียงได้ ฉันขอแนะนำให้ดูบทช่วยสอนเพิ่มเติมของ PureData ซึ่งมีความละเอียดถี่ถ้วน ให้ข้อมูล และจัดทำเอกสารอย่างดี - และส่วนที่ดีที่สุดคือ สามารถพบได้ง่ายใน IDE ของตนเอง ผ่าน Help -> Pd Help Browser…

ยกเลิกการเลือกโหมดแก้ไขและคลิกที่วัตถุนี้ (หมายเหตุ: คุณจะไม่สามารถอัปโหลดภาพสเก็ตช์ใดๆ ไปยังบอร์ดของคุณได้เมื่อเปิด comport serial ใน PureData) กระแสของค่าควรจะปรากฏขึ้น โดยเปลี่ยนค่าในกล่องสีเทาที่เคยพูดว่า 0 ต่อ / แปรงขั้วต่อทองแดงของคุณในรูปแบบปูนปลาสเตอร์ตัวเดียวหรือหลายแบบ และตอนนี้คุณสามารถสร้างเสียงได้แล้ว!

ขั้นตอนที่ 9: อะไรต่อไป?

คำถามที่ตามมาคือคำถามปลายเปิดที่กว้างใหญ่ การทดลองของฉันกับปูนปลาสเตอร์นำไฟฟ้าอยู่ในระยะก่อนกำหนดเท่านั้น แต่ฉันหวังว่าผู้ผลิตรายอื่นจะมีส่วนร่วมในการตอบคำถามนี้ ไม่เพียงแต่ในทางเทคนิคเท่านั้น แต่ยังอยู่ในขั้นวิกฤตด้วย จะเกิดอะไรขึ้นถ้าผนังของเราเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า? จะเกิดอะไรขึ้นหากค่าที่ได้จากปูนปลาสเตอร์เหล่านี้ถูกนำมาใช้ในการสร้างภาพข้อมูลแทน จะเกิดอะไรขึ้นถ้าวัตถุปูนปลาสเตอร์สามารถเป็นรูปแบบใหม่ของการเข้ารหัสข้อมูลได้? จะเกิดอะไรขึ้นหากเทคโนโลยีไม่ได้จำกัดอยู่แค่ในขอบเขตของบริษัทยักษ์ใหญ่ ไปจนถึงการบรรจุพลาสติกที่ผลิตขึ้นและภาชนะอะลูมิเนียมกลึง CNC? ฉันตื่นเต้นกับความเป็นไปได้ทั้งหมดเหล่านี้ และรู้สึกตื่นเต้นที่ได้เห็นผู้สร้างคนอื่นๆ จะลอกเลียนโปรเจ็กต์นี้ สร้างสรรค์สิ่งใหม่ ๆ ที่คาดไม่ถึง และสวยงาม และจำเป็นต้องมีจินตนาการ