วิธีทำถุงมือเปียโนแอร์ไร้สาย: 9 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

วัตถุประสงค์และหน้าที่:

โปรเจ็กต์เทคโนโลยีที่สวมใส่ได้ของเราคือการสร้างถุงมือเปียโนแอร์ไร้สายพร้อมไฟซิงโครไนซ์โดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พื้นฐาน ไมโครคอนโทรลเลอร์ เช่น HexWear และแล็ปท็อปที่มีซอฟต์แวร์ Arduino และ Max 8 โปรเจ็กต์ของเราใช้เล่นโน้ตเปียโนผ่านลำโพงบลูทูธ โดยการขยับนิ้วโดยไม่ต้องเชื่อมต่อกับระบบที่อยู่กับที่หรือเครื่องดนตรีจริง รวมถึงการเลื่อนดูตัวเลือกเครื่องดนตรีต่างๆ เพื่อให้สามารถจดบันทึกหรือเสียงทั้งหมดได้ เล่นผ่านถุงมือไร้สายตามคำสั่ง

วิธีการทำงานของโครงการนี้คือเมื่อสวมถุงมือเปียโนแบบใช้ลม นิ้วที่เชื่อมต่อทั้งสี่นิ้วจะมีเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นซึ่งจะกำหนดว่านิ้วจะงอหรือไม่ เมื่อมีการงอนิ้ว ไฟ LED บนนิ้วที่เกี่ยวข้องจะสว่างขึ้นเพื่อแจ้งให้ผู้ใช้ทราบว่านิ้วนี้งอเพียงพอแล้ว และใช้ซอฟต์แวร์ Max 8 โน้ตที่เกี่ยวข้องจะเล่นจากคอมพิวเตอร์ ดังนั้นแต่ละนิ้วจึงสอดคล้องกับโน้ตที่ไม่ซ้ำกันและผู้ใช้จะสามารถเล่นเพลงแบบไร้สายจากแหล่งภายนอกผ่านถุงมือนี้ในมือของพวกเขา การใช้ซอฟต์แวร์ Max 8 นี้ไม่ได้จำกัดถุงมือให้เล่นเพลงเปียโนเท่านั้น เสียงอื่นๆ ที่ไม่ซ้ำใครสามารถเล่นได้จากแต่ละนิ้วที่เกี่ยวข้องกัน ทำให้ผู้ใช้สามารถปรับแต่งเสียงประเภทใดก็ได้ที่ต้องการ

รายการวัสดุที่จำเป็น:

• Adafruit short flex sensors (4),
• โมดูลแบ็คไลท์ LED สีขาว Adafruit (4),
• ตัวต้านทาน 100 kΩ (4)
• ตัวต้านทาน 1kΩ (1)
• ชุดไมโครคอนโทรลเลอร์ HexWear
• สายไมโคร USB เป็น USB
• ก้อนแบตเตอรี่ภายนอกเชื่อมต่อกับเอาท์พุต micro USB
• แบตเตอรี่ AAA
• ถุงมือผ้ายืด
• แล็ปท็อปที่ติดตั้งซอฟต์แวร์ Arduino IDE และ Max 8
• หัวแร้งและหัวแร้ง
• สก๊อตเทป เทปพันสายไฟ สายรัด
• ฟรี ลวด คีมตัดลวด คีมปอกสายไฟ
• ลําโพงบลูทูธหรือลําโพงและสาย AUX
• ท่อหดความร้อนและท่อหดความร้อน
• คีมย้ำสายไฟ
• แผ่นวงจรบาง

ขั้นตอนที่ 1: สร้างวงจร

วงจรหลักเป็นวงจรที่เกี่ยวข้องกับตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าหลายตัวแบบขนาน นอกจากนี้ยังมีเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นซึ่งเป็นตัวต้านทานที่ความต้านทานเปลี่ยนตามระดับการดัดงอในทิศทางเดียว เมื่อเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นโค้งงอ ความต้านทานของเซ็นเซอร์จะเพิ่มขึ้นจากประมาณ 25 kΩ ถึง 100 kΩ และแรงดันไฟฟ้าที่อ่านผ่านเซ็นเซอร์จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการออกแบบของเราใช้เซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นสี่ตัว ไฟ LED สี่ดวง และบลูทูธเมท เราจึงต้องใช้ตัวขยายพอร์ตเนื่องจากมีพอร์ตใน HEXWear ที่จำกัด เราเชื่อมต่อเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นสี่ตัวผ่านอินพุตแบบอะนาล็อกบน HEXWear, Bluetooth mate กับพิน TX และ RX และเชื่อมต่อตัวขยายพอร์ต MCP23017 กับพิน SDA และ SCL ซึ่งจะจ่ายไฟให้กับ LED

ดูแผนภาพวงจรที่แนบมาสำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม (โปรดทราบว่า Vcc ในไดอะแกรมสอดคล้องกับพิน Vcc บน HEXWear สิ่งเหล่านี้สามารถเชื่อมต่อแบบขนานได้หากมีพินไม่เพียงพอ หรือแหล่งพลังงานภายนอกที่มีแรงดันไฟฟ้าใกล้เคียงกันก็เป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่ใช้การได้)

ขั้นตอนที่ 2: การติดตั้งไลบรารีเพิ่มเติม:

เนื่องจากเราใช้ HEXWear จึงต้องติดตั้งไลบรารีเพิ่มเติมเพื่อให้สามารถใช้ซอฟต์แวร์ Arduino ได้อย่างเหมาะสม โปรดใช้คำแนะนำต่อไปนี้เพื่อดำเนินการดังกล่าว:

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

2) ติดตั้งไลบรารีที่จำเป็นสำหรับ Hexware เปิด Arduino IDE ภายใต้ "ไฟล์" เลือก "การตั้งค่า" ในพื้นที่ที่ให้ไว้สำหรับ URL ตัวจัดการบอร์ดเพิ่มเติม ให้วาง https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/… คลิก “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)

ขั้นตอนที่ 3: การสร้าง Arduino Sketch

ภาพร่าง Arduino จะอ่านค่าแรงดันไฟฟ้าทั่วทั้งตัวต้านทานแบบอนุกรมในวงจร และตัดสินใจว่าจะเป็นไปตามเกณฑ์ที่กำหนดไว้หรือไม่ หากผ่านเกณฑ์ HexWear จะติดไฟ LED ที่เกี่ยวข้องและส่งสัญญาณรหัส ASCII ไปยังแล็ปท็อป ซึ่งสามารถอ่านและแมปไปยังโน้ตได้ภายใน Max 8 ในขั้นตอนถัดไป การใช้การกำหนดค่าการเดินสายที่สอดคล้องกันในแผนภาพวงจร พินที่จำเป็นทั้งหมดบน HexWear ได้รับการกำหนดอย่างเหมาะสม

เราสังเกตเห็นว่าค่าเกณฑ์ที่ระบุไว้ในภาพสเก็ตช์ไม่สอดคล้องกันใน HEXWears ต่างๆ คำแนะนำหนึ่งที่เรามีคือการใช้พล็อตเตอร์แบบอนุกรมเพื่อกำหนดค่าอะนาล็อกที่อ่านจากเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นและแสดงว่าค่านี้เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อไม่โค้งงอเมื่อเทียบกับค่าที่โค้งงอ จากนั้นคุณสามารถใช้สิ่งนี้เพื่อกำหนดค่าเกณฑ์ของคุณเองที่ตอบสนองต่อพฤติกรรมของเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นในวงจรของคุณได้อย่างถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 4: สร้าง Max 8 Patcher

โปรแกรมแก้ไข Max 8 จะจับคู่อินพุตคีย์บอร์ดหรือสัญญาณที่ได้รับผ่านช่องสัญญาณ Bluetooth ของแล็ปท็อปไปยังเอาต์พุตโน้ตเครื่องมือ ตัวแก้ไข Max 8 ที่เราใช้ในโปรเจ็กต์ของเราถูกแนบและพร้อมให้ดาวน์โหลดแล้ว

เมื่อใช้ Max ให้ทำตามขั้นตอนเหล่านี้เพื่อเชื่อมต่อบลูทูธกับ Max:

• ยืนยันว่าภาพสเก็ตช์ถูกล็อค (ควรปิดล็อคที่ด้านล่างซ้าย)
• ตรวจสอบว่าปิด "X" เหนือวัตถุรถไฟใต้ดินแล้ว (สีเทาไม่ใช่สีขาว)
• กดปุ่มพิมพ์ที่เข้าไปในวัตถุอนุกรมและดูพอร์ตที่มีอยู่บน Max Console
• กำหนดพอร์ตที่ถูกต้องโดยโมดูลบลูทู ธ ที่มีป้ายกำกับและหากมีหลายพอร์ตให้ลองแต่ละพอร์ตจนกว่าคุณจะสามารถยืนยันได้ว่าอันใดใช้งานได้
• ตลอดกระบวนการนี้ โมดูลบลูทูธของคุณควรกะพริบเป็นสีแดง และเมื่อทำงานอย่างถูกต้อง โมดูลบลูทูธจะเปลี่ยนเป็นความโลภ solid
• พยายามต่อไปจนกว่าไฟสีเขียวจะปรากฏบนบลูทูธ
• เมื่อคุณเชื่อมต่อแล้ว ให้ล็อกภาพสเก็ตช์แล้วกด "X" เหนือวัตถุรถไฟใต้ดินเพื่อเริ่มฟังการสื่อสารบลูทูธ

ขั้นตอนที่ 5: บัดกรี Port Expander, LEDs และ Bluetooth Mate

เนื่องจากมีสายไฟและส่วนประกอบไฟฟ้าอื่นๆ จำนวนมากในโครงการของเราที่คาดว่าจะสวมใส่ได้พอดี ขั้นตอนการบัดกรีต่อไปนี้จึงเปิดกว้างมากขึ้นสำหรับการตีความสำหรับผู้ใช้

เพื่อเชื่อมต่อตัวขยายพอร์ต MCP23017 อย่างแน่นหนา เราได้บัดกรีการเชื่อมต่อกับแผงวงจรแบบบางที่เราวางบนถุงมือของเราได้ เราบัดกรีสายไฟเข้ากับ LED ของเราแล้วบัดกรีปลายตามลำดับกับกราวด์หรือแผงวงจรที่เชื่อมต่อกับหมุดที่มีป้ายกำกับที่ถูกต้องของตัวขยายพอร์ต จากนั้นเราใช้เขียงหั่นขนมเดียวกันนี้เพื่อเชื่อมต่อพลังงานกับคู่บลูทู ธ ของเราควบคู่ไปกับพลังงานที่เราจ่ายให้กับพินที่เก้าของตัวขยายพอร์ต

เราใช้การหดตัวด้วยความร้อนและเทปพันสายไฟในบริเวณใด ๆ ที่มีลวดหลุด เราแนบรูปภาพเพื่อให้เข้าใจมากขึ้นว่าเราทำเช่นนี้ด้วยตัวเองอย่างไร แต่โปรดทราบว่าคุณสามารถใช้เทคนิคใดก็ได้ที่มีประสิทธิภาพที่สุดสำหรับคุณ

ขั้นตอนที่ 6: การบัดกรีเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่น

คล้ายกับขั้นตอนก่อนหน้า ขั้นตอนนี้ไม่มีข้อจำกัดและสามารถทำการบัดกรีได้ แต่รู้สึกว่ามีประสิทธิภาพมากที่สุด

เพื่อให้มีอิสระในการเคลื่อนไหวมากที่สุดสำหรับโครงการของเรา เราบัดกรีสายไฟที่ปลายทั้งสองด้านของเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่น จากนั้นจึงใช้การหดตัวด้วยความร้อนเพื่อปกปิดส่วนใดๆ ของลวดที่สัมผัสได้เหมือนกับที่เราทำกับ LED

ขั้นตอนที่ 7: การเชื่อมต่อกับ HEXWear รวมถึงการใช้แหล่งภายนอก

ในการเชื่อมต่อสายไฟจำนวนมากนี้เข้ากับ HEXWear โดยตรง เราใช้ขั้วต่อแบบจีบ จากนั้นขันสกรูเข้ากับพอร์ตต่างๆ ของ HEXWear โดยตรง วิธีนี้ทำให้เรามั่นใจถึงการเชื่อมต่อโดยตรงกับแต่ละพอร์ตของเรา และสามารถลบออกได้อย่างง่ายดายหากเราต้องการสร้างโครงการใหม่สำหรับ HEXWear ของเรา

นอกจากนี้เรายังเชื่อมต่อแหล่งพลังงานภายนอกขนาดเล็กที่สามารถใส่แบตเตอรี่ AAA สามก้อนเพื่อให้มีพลังงานเพียงพอสำหรับ HEXWear ของเรา เราตรึงแหล่งพลังงานภายนอกนี้ไว้ที่สายรัดข้อมือเพื่อให้แน่ใจว่าเชื่อมต่ออยู่เสมอและไม่ได้ขัดขวางการเคลื่อนไหวอย่างมีนัยสำคัญ

ขั้นตอนที่ 8: แนบทุกอย่างเข้ากับถุงมือ

สุดท้าย คุณจะต้องแนบทุกอย่างเข้ากับถุงมืออย่างถูกต้อง เพื่อให้ผลิตภัณฑ์ของคุณสวมใส่ได้อย่างแท้จริง คุณจะต้องเชื่อมต่อเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นแต่ละตัวกับนิ้วที่เกี่ยวข้องกัน ลบล้างนิ้วโป้งเนื่องจากใช้งานไม่ได้ผล และเชื่อมต่อ LED ที่เกี่ยวข้องซึ่งสว่างขึ้นที่เซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นบนนิ้วเดียวกันนั้น วิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดที่เราพบในการรับประกันการดัดงอของเซ็นเซอร์แบบโค้งงอได้อย่างเหมาะสมคือการใช้เทปพันเกลียว แต่การเย็บเข้ากับถุงมือโดยใช้ผ้าอีกชิ้นหนึ่งก็ใช้ได้เช่นกัน

จากนั้นคุณจะต้องเชื่อมต่อ HEXWear, port expander และ Bluetooth ทั้งหมดเข้ากับถุงมือเดียวกัน เราสังเกตเห็นว่าการตรึงแหล่งพลังงานภายนอกเข้ากับสายรัดข้อมือมีผลอย่างมากเช่นกัน เพื่อให้สามารถเคลื่อนย้ายได้มากที่สุดและไม่ขัดขวางการเคลื่อนไหว/ความสามารถในการสวมใส่ สำหรับส่วนประกอบอื่นๆ เราขอแนะนำให้ใช้สายรัดเพื่อพันลวดส่วนเกินเพื่อรวมพื้นที่

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณมีจุดเชื่อมต่อที่แข็งแรงและไม่มีลวดเปิด เพื่อให้มีความยืดหยุ่นและอิสระในการวางส่วนประกอบในจุดที่ต้องการ เพื่อให้ผลิตภัณฑ์มีความสวยงามมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

ขั้นตอนที่ 9: ดีบักและเพลิดเพลิน

ตลอดกระบวนการนี้ มีความเป็นไปได้สูงที่จะเกิดข้อผิดพลาด ดังนั้นเราแนะนำให้ตรวจสอบว่าส่วนประกอบของคุณทำงานตามที่คาดไว้อย่างสม่ำเสมอตลอดกระบวนการ ซึ่งหมายความว่าใช้มอนิเตอร์แบบอนุกรมบนสเก็ตช์ Arduino อย่างสม่ำเสมอเพื่อยืนยันว่าการอ่านเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นของคุณนั้นสอดคล้องกัน ตรวจสอบว่าหลังจากบัดกรีสิ่งใดแล้วมีการเชื่อมต่อที่แน่นหนาและยังคงทำงานได้อย่างถูกต้อง และไม่มีสายไฟโผล่ให้เห็น เนื่องจากอุปกรณ์ไฟฟ้าจำนวนมากในที่ที่มีขนาดเล็กมาก สายไฟจึงเป็นศัตรูตัวฉกาจของคุณ

เมื่อคุณสร้างถุงมือทำงานสำเร็จแล้ว ขอให้สนุก! ขอให้สนุกกับการทำโปรเจ็กต์ของคุณ และเปลี่ยนเสียงเปียโนของคุณสำหรับตัวอย่างอื่นๆ ที่คุณต้องการให้มีเครื่องดนตรีเทคโนโลยีสวมใส่ได้อย่างแท้จริง!