Acorn Chime: 10 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:48

Av: Charlie DeTar, Christina Xu, Boris Kizelshteyn, Hannah Perner-Wilson Ett digitalt vindspel med hängande ekollon. Ljud produceras av en fjärrhögtalare, och data om klockslag överförs till Pachube.

Steg 1: Brainstorming för en enhet som skulle representera oss själva

Vårt mål var att komma med ett projekt som representerade våra personligheter och använde en Arduino. Vi bestämde oss för att använda en LilyPad - men hade inte bestämt oss för något annat. En vecka gick och vi sköt idéer fram och tillbaka via e -post. Vi ville få det att låta, ville ha det att ha något att göra med naturen, ville hålla det så enkelt att vi faktiskt kunde genomföra det på den tillgängliga tiden. är enkelt (bara omkopplare, inga speciella temperatur- eller fuktsensorer att konfigurera), så det verkade genomförbart. Det ger natur, ljud och en fin formfaktor i LilyPad för det! Men hur ska det fungera? Ska den spela in vinden och spela upp den senare med ett knapptryck? Ska den fjärröverföra vindens slag till en annan plats? Realtid eller förskjuten? Verklig plats eller flyttad? Vi träffades och Charlie tog med några ekollon; deras naturliga skönhet förseglade formfaktorn för hängande ekollon under LilyPad. Vi bestämde oss för att göra ljudaktiveringen i realtid, men något avlägsen (en högtalare separat från klockan), och att inkludera en trådlös modul för att ladda upp data till

Steg 2: Material och verktyg

Material:- 1,5 mm tjock neopren med tyg laminerat på båda sidor för batteripåse- Ledande tråd- Icke-ledande tråd- Sträckledande tyg (relativt liten mängd)- Smältbart gränssnitt "strykjärn" för att smälta ledande tyg till neopren för batteripåse - Icke-ledande tyg (för högtalarkudden)- Ekollon (vi använde 6, men det är flexibelt)- Små plastpärlor (för att isolera tråd)- Tyglim (för att isolera och skydda ledande trådknutar)- Snöre för att hänga upp allt från elektronik: - En Lilypad Arduino- Bluesmirf Bluetooth-modul för Arduino- En USB till seriell kontakt för att testa och ladda din kod på Arduino.- Batterier (vi använde 3 AA)- En högtalare (hörlurar kan också fungera)- USB Bluetooth-adapter (tillval) - USB-förlängningskabel Programvara:- Arduino-programmeringsmiljön.- Utvecklingsmiljön för bearbetning Verktyg:- Synål- Tång (för att dra nål)- Fingerbock (för att trycka nål)- Skarp sax (för att klippa tyg och tråd)- Trådavvisare- Så lödjärn- Multimeter (för att hitta shorts)

Steg 3: Träning av ekollon

Ekollon tjänar både estetiska och praktiska ändamål. Förutom att hjälpa vår klocka att smälta in med ett träd, tynger de också den ledande tråden för att hålla dem raka i en blåsig värld. För vår klocka använde vi 5 vanliga ekollon. Bestäm dig för hur länge du vill att dina windchime-trådar ska vara och klipp 5 bitar av ledande tråd ca 2-3 tum längre-precision spelar ingen roll här, och det är bra att ge dig själv lite utrymme att knyta knutar med. Trä nålen * med en av trådbitarna och stick in den i ekollon. Tryck på nålen ordentligt med nacken tills den är ända in i ekollon. Om du inte använder gigantiska mutanta ekollon bör det mesta av nålen nu sticka ut från andra sidan. Dra nålen hela vägen med en tång. Dra sedan tråden igenom tills det är ungefär en tum hängande från botten av ekollon och gå vidare till nästa ekollon. När alla fem ekollon har gängats, rada upp dem för att se till att ekollornas ordning ser snygg ut till dig. Om du är nöjd, knyt en knut längst ner på varje ekollon (tillräckligt stor för att tråden inte kan glida genom ekollon även genom kraftig skakning) och lägg lite tyglim på knuten för att försegla affären. på LilyPad. Du kan hitta nålen till hjälp i det här fallet. Sprid ut jämnt och undvik + och-, slinga den icke-ekollonänden av varje tråd i en port på Arduino och säkra den med en knut och tyglim. VAR FÖRSIKTIG så att allt inte trasslar ihop sig! Vår var ett sådant problem att vi slutade slå in lite vanlig tråd runt vår tråd för att försöka förhindra trassel.

Trådning kan vara svårt, eftersom ledande trådar lätt slits och vätning inte hjälper för mycket-använd sax för att klippa bort alla irreparabelt slita ändar och börja om

Steg 4: Göra och fästa knackaren

Eftersom vi vill upptäcka när knackaren träffar en tråd, bör knackaren vara något ledande. Alla metallpärlor borde göra, men vi bestämde oss för att bara slå in en ekollon i ledande tyg. För att samtidigt säkra tyget och binda det till Arduino fick vi en lång ledande tråd och använde den för att sy runt toppen av ekollon och skapa en volang upptill. Resten av tråden kan nu användas för att sy häng av knackaren från mitten av LilyPad. För att uppnå detta skapade vi en korsad X -form med tråd på undersidan av Arduino (looping genom hål -, a1, 1 och 9), och knöt sedan knockersnöret till korsningen. Genom att slinga den genom hålet garanterade vi att den här knackaren skulle anslutas till marken-se dock till att ingen del av korset vidrör någon av ekollornas portar, eller så kommer det att skapa en kortslutning som registrera dig som en anteckning ständigt "på"!

Steg 5: Sy batteripåsen

Det är trevligt att vara bal för att integrera strömförsörjningen till vilken enhet som helst i designen av helheten. Så vi tänkte inkludera de tre AA -batterier som är nödvändiga för att driva LilyPad Arduino (och senare även Bluetooth -modulen) i hängningen av klockan. Gör en påse för batterierna så att de kan staplas i följd och bli en del av upphängningen. Denna konstruktion visade sig vara något felaktig eftersom dragkrafterna på batterifickan slutade med att dra de ledande kontakterna i vardera änden från att komma i kontakt med batteriets ändar. Vi kunde lösa detta genom att stoppa tillräckligt med ledande tyg i båda ändarna. Vilket fungerade bra för tillfället, men i framtiden bör detta revideras. Järn Så att vi inte behöver sy det ledande tyget till neopren kan vi enkelt arbeta med smältbart gränssnitt. en tänkväv av värmelim som är avsedd för textilier. stryk det först på det ledande tyget först, var noga med att använda vaxpappersarket mellan strykjärnet och gränssnittet. och var försiktig så att strykjärnet inte är för varmt annars brinner det ledande tyget. testa på en liten bit först. liten missfärgning är okej. Stencil Ladda ner följande stencil och skriv ut den i skala: >> https://www.plusea.at/downloads/TripleAABatteryPouch_long.pdf (kommer snart …) Klipp ut schablonen och spåra till neopren och konduktivt tyg. Du kan behöva justera måtten något om du använder tjockare neopren. Andra tyger, stretchiga eller inte, är inte lämpliga för detta ändamål eftersom de inte kan passa så bra för batterierna. Efter spårning skär ut alla bitar. Säkring Ta bort vaxpappersbaksidan från det ledande tyget och lägg bitarna ovanpå neoprenen där de hör hemma (se stencil). Du kan använda vaxpapper mellan järnet och det ledande tyget för extra skydd. stryk över plåstren så att de smälts starkt ihop med neopren. Sy Trä en nål med vanlig tråd och börja sy ihop neoprenen. först längs längden och sedan båda ändarna. du kan sätta i batterierna medan du syr för att göra det enklare. Och du kan klippa hålet i slutet för att ta bort batterierna. se till att hålet inte är för stort. neopren är mycket motståndskraftig och kan ta mycket stretch. Ta kontakt Trä en nål med ledande tråd. kasta dig in i neopren i vardera änden av batterifickan och få kontakt med det ledande tyget inuti. använd en multimeter för att se till att du har anslutningarna. och sy flera gånger för att se till att anslutningen är bra. du kan definiera - och + genom att helt enkelt byta riktning för alla batterier. en av ändarna kommer att lämna direkt från dess ände av batterifickan, den andra måste föras ned till samma ände genom att sy längs neopren. var extra försiktig så att tråden aldrig går hela vägen genom neopren, där den kan komma i kontakt med ett av batterierna eller eventuellt det ledande tyget från den andra änden. Använd en multimeter för att testa när du syr. Anslut och isolera När du har båda ändarna + och - i samma ände av påsen. du vill få dem till LilyPad Arduino. isolera trådarna med glas- eller plastpärlor och sy runt lilypadanslutningarna och limma innan du skär. Det som saknas är ett sätt att hänga upp påsen, LilyPad och dess ekollon från. För detta, ta lite icke -ledande snöre och sy fast i motsatta änden av påsen än LilyPad. Skapa en slinga eller två lösa ändar som kan knytas runt grenen.

Steg 6: Programmering av klockljud

Ljud! Jag älskar ljud! Ljud från högtalare är mycket roligt. Men hur gör en mikrokontroller ljud? Högtalare ger ljud när det finns en spänningsskillnad över deras terminaler, vilket driver högtalarkonen antingen längre bort från eller närmare spolen på baksidan, beroende på om skillnaden i spänning är positiv eller negativ. När konen rör sig rör sig luft. Ljud som vi känner igen är bara luft som rör sig vid mycket speciella frekvenser - högtalare som trycker och drar luft, som sedan rinner in i våra öron. Mikrokontroller, som ljudmakare, är ganska knepiga. Detta beror på att utan en digital till analog omvandlare kan de bara göra två spänningar: hög (vanligtvis 3-5 volt) eller låg (0 volt). Så om du vill köra en högtalare med en mikrokontroller är dina alternativ begränsade till två grundläggande tekniker: Pulsbreddsmodulering och kvadratiska vågor. Pulsbreddsmodulation (PWM) är ett snyggt trick där du approximerar en analog signal (en som har spänningar i intervallet mellan låg och hög) med en digital signal (en som ENDAST är låg eller hög). Även om PWM kan göra godtyckligt, härligt, fullt spektrumljud, kräver det snabba klockor, noggrann kodning och snygg filtrering och förstärkning för att driva en högtalare väl. Kvadratvågor är å andra sidan enkla och om du är nöjd med deras raspig ton, kan vara ett enkelt sätt att göra enkla melodier. Leah Buechley ger ett bra exempel på projekts projektsida, källkod) för att använda en LilyPad för att göra fyrkantiga vågor som kan driva en liten högtalare. Men vi ville att våra klockor skulle låta lite mer som klockor - att de skulle ha ett dynamiskt förfall och att de verkar vara högre till en början än i slutet. Vi ville också att ljudet skulle vara lite mindre hårt och lite mer klockliknande. För att göra detta drar vi nytta av en enkel teknik för att lägga till komplexitet i kvadratvågen och ett trick med högtalaren. Först gjorde vi det så att de fyrkantiga vågorna inte stannade "höga" i samma längd - de förändras med tiden, även om deras början alltid är densamma. Det vill säga att en fyrkantvåg på 440 Hz fortfarande kommer att växla från "låg" till "hög" 440 gånger i sekunden, men vi kommer att lämna den på "hög" under olika lång tid. Eftersom en högtalare inte är en idealisk digital enhet, och det tar tid för konen att trycka ut och in, vilket ger mer en "sågtand" form än en kvadratisk våg. Eftersom vi bara driver högtalaren på ena sidan (vi ger den bara en positiv spänning, aldrig en negativ spänning), återgår den bara till neutral på grund av konens flexibilitet. Detta resulterar i ett mjukare och mer dynamiskt, icke-linjärt förvrängt ljud. Vi betraktade varje hängande ekollon som en "switch", så när den jordade mitthängande ekollan vidrör dem drar den dem lågt. Koden går helt enkelt igenom ingångarna för varje hängande ekollon, och om den tycker att den är låg spelar en ton för den. Arbetar med LilyPad Arduino -källkoden nedan.

Steg 7: Inklusive trådlös anslutning

Vi ville att vindsignalen skulle vara ansluten till världen genom att låta den skicka anteckningarna som spelades till Internet, där den kunde omvandlas till ett flöde och konsumeras av vem som helst var som helst i världen och spela upp. För att åstadkomma detta anslöt vi en Bluetooth -adapter till Arduino lillypad som skickade frekvensen som spelades av klockan till en dator som den var ihopkopplad med. Datorn körde sedan ett bearbetningsprogram som skickade anteckningen vidare till pachube.com, en slags twitter för enheter, där flödet var allmänt tillgängligt för global konsumtion. OBS: följande steg antar att du redan har blinkat arduino med vårt manus. Konfigurera Bluetooth på Arduino och para ihop det med en dator. Det här steget kan vara det mest frustrerande, men förhoppningsvis med lite tålamod och denna tut kommer du att få din Arduino ihopparad med din dator på nolltid. Börja med att ansluta Bluetooth -modulen till Arduino via några ledningar. För det här steget vill du ha en strömförsörjning redo för att driva arduino, du kan använda batteripaketet som vi beskriver i denna tut eller hacka det med ett 9v batteri, som är lätt att använda med klippare. För att programmera Arduino behöver du inte använda datakablarna till Arduino, eftersom din dator bara kommer att tala med Bluetooth -modulen just nu. För tillfället är det bara att ansluta ström- och jordkablarna så här: Arduino GND, pin 1 till BT GND Pin 3Arduino 3.3V, pin 3 till BT VCC Pin 2När du har anslutit trådarna kan du ansluta Arduino till dess strömkälla och med lycka till, du kommer att se Bluetooth -adaptern börja blinka rött. Det betyder att den får ström och att du är på väg. Nästa steg är att para ihop enheten med din dator. För att göra detta, följ ditt OS/Bluetooth -adapterprotokoll för att upptäcka och para ihop en enhet. Du kommer att vilja parkoppla med ett lösenord och ge det lösenord 1234 om du använder en helt ny BlueSmirf -enhet. Annars, om den har använts, skaffa lösenordet från den tidigare användaren eller kontrollera standardhandboken om du använder ett annat märke. Om allt går bra bör du få ett kvitto på en lyckad parning. dator för att utbyta information måste de båda köras med samma överföringshastighet. För Lillypad är detta 9600 baud. Här är biten av svart ar: du måste logga in på Bluetooth -enheten med en seriell terminal och ändra dess överföringshastighet för att matcha Lillypads. För att göra detta rekommenderar jag att du laddar ner och installerar ZTERM (https://homepage.mac.com/dalverson/zterm/) på Mac eller termit i Windows (https://www.compuphase.com/software_termite.htm). För den här handledningens skull kommer vi bara att diskutera mac, men Windows -sidan är väldigt lik, så om du är bekant med den miljön bör du kunna räkna ut det. När du har installerat din seriella terminal är du redo att prova för att ansluta till Bluetooth -enheten. Nu, för att få Zterm att ansluta till din enhet måste du tvinga din mac att upprätta en anslutning, du kan göra detta genom att välja din enhet från Bluetooth -menyn och sedan på egenskapsskärmen, välja "Redigera serieportar". HEre ditt protokoll ska vara inställt på RS-232 (seriell) och din tjänst ska vara SSP. Om allt går bra kommer din enhet att visa ansluten på din yoru -dator och Bluetooth kommer att bekräfta en koppling. Nu vill du snabbt starta zterm och ansluta till den seriella porten där bluesmirf är ansluten. När terminalen kommer upp skriver du:> $$$ Detta sätter enheten i kommandoläge och gör den redo att programmeras. Du måste göra detta inom 1 minut efter anslutning till enheten annars fungerar det inte. Om du inte får ett OK -meddelande efter det här kommandot och istället får ett?, Har du slut på tiden. enheten. Du kanske också vill skriva:> ST, 255Detta tar bort tidsgränsen för att konfigurera enheten. Nu vill du skriva:> SU, 96Detta kommer att ställa in överföringshastigheten till 9600. Gör en annan> DTo se till att din inställning tog och nu är du redo att rocka. För att testa din nya dataanslutning. Avsluta Zterm, koppla bort strömmen från Arduino, anslut datakablarna till Bluetooth som så att du har följande anslutningar: Arduino GND, pin 1 till BT GND Pin 3Arduino 3.3V, pin 3 to BT VCC Pin 2Arduino TX, pin 4 to BT TX-stift 4 Arduino RX, stift 5 till BT RX-stift 5 Återanslut ström. Om du har hela klockan byggd skulle det vara bra, annars är det bara att se till att den blinkar med programvaran och sedan helt enkelt utlösa sensorerna med en kabel. Starta Arduino, se till att enheten och överföringshastigheten under verktygsmenyn matchar din utrustning och klicka sedan på knappen för seriell övervakning. Med någon tur bör du se dina anteckningar eka i terminalen när du aktiverar sensorerna. Grattis! Om du inte ser det här, ge inte upp, följ dessa steg noggrant igen och se vad du missade. En anteckning är att Arduino ibland klagar på att den seriella porten är upptagen när den inte är det. Kontrollera först att det inte är upptaget med en annan applikation och cykla sedan Arduino (programvaran) för att se till att problemet inte finns där. Här är en utmärkt referens till BlueSmirf -enheten och dess koder: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php? Products_id = 5822. Skicka data till Pachube Nu när din Bluetooth -modul fungerar korrekt är du redo att skicka data till Pachube. Den bifogade koden är fullt fungerande och visar dig hur, men låt oss titta på stegen här. Innan vi börjar måste du ladda ner bearbetning (https://processing.org/) och skapa Pachube (https:// pachube.com) -konto. Eftersom de fortfarande är i stängd beta kan du behöva vänta en dag innan du får din inloggning. När du har loggat in skapar du ett flöde i pachube, här är vårt till exempel: https://www.pachube.com/feeds/ 2721 Nu är vi nästan redo att skicka data till pachube, vi behöver bara ett speciellt kodbibliotek för bearbetning som strukturerar dina data på det sätt som pachube gillar. Detta bibliotek kallas EEML (https://www.eeml.org/), som står för Extended Environments Mark Up Language (ganska coolt va?). När du har installerat allt detta är du redo att skicka data! Lägg till din flödesidentitetsinformation här: >> dOut = new DataOut (detta, "[FEEDURL]", "[YOURAPIKEY]"); och din feedspecifika information här: >> dOut.addData (0, "Frekvens"); 0: an anger vilken feed det är, i vårt fall är detta det enda flödet som kommer från den här enheten, så det blir 0. "Frequency" representerar namnet på värdet vi skickar och kommer att läggas till taxonomin för pachube (det kommer att vara klasser med alla andra flöden med nyckelordsfrekvensen), det representerar också vilka enheter vi skickar. Det finns ett ytterligare samtal: >> // dOut.setUnits (0, "Hertz", "Hz", "SI"); Som specificerar enheterna, men vid tidpunkten för detta skrivande fungerade det inte i Pachube så vi kommenterade det. Men prova. Det kommer att vara användbart när det börjar fungera. Nu är du ganska klar, men det kan vara värt att nämna specifikt några andra rader i koden: >> println (Serial.list ()); Denna kod skriver ut alla tillgängliga serieportar >> myPort = new Serial (detta, Serial.list () [6], 9600); och den här koden anger vilken som ska användas i programmet. Se till att du anger rätt och rätt överföringshastighet för din enhet, annars fungerar inte koden. Du kan prova att köra den och om du har ett problem, titta på utgången från seriella portar och se till att du har rätt angiven ovan. >> fördröjning (8000); Jag lade till denna fördröjning efter att ha skickat data till pachube eftersom de begränsar endast 50 förfrågningar till ett flöde (upp och ner) per 3 minuter. Eftersom jag för denna demo läste och skrev flödena i princip samtidigt, lade jag till en fördröjning för att se till att jag inte tappade deras strömbrytare. Detta ger ett mycket försenat flöde, men när deras service utvecklas kommer de att höja den här typen av naiva gränser. Pachube cammunity -webbplats har också en trevlig Arduino Tut, jag rekommenderar att du läser den om du fortfarande behöver mer information: https://community.pachube.com/? Q = node/113. Förbrukning av data från Pachube (bonus) Du kan konsumera Pachube -datafeed via bearbetning och i stort sett få det att göra vad du vill. Ett annat ord, du kan behandla frekvenserna som anteckningar (de mappar till en skala) och spela upp dem eller bara använda dem som slumpmässiga talgeneratorer och göra andra saker som bilder eller spela orelaterade prover. Det bifogade kodprovet spelar en sinusvåg baserat på frekvensen den drar från pachube och får en färgad kub att snurra runt. För att få pachube -data begär vi det helt enkelt på den här raden: dIn = new DataIn (this, "[PACHUBEURL]", "[APIKEY]", 8000); liknande hur vi skickade data i steg 2. Kanske mest intressant del av denna kod är införandet av ett enkelt men kraftfullt musikbibliotek för bearbetning kallat Minim (https://code.compartmental.net/tools/minim/), som låter dig enkelt arbeta med samplingar, generera frekvenser eller arbeta med ljudinmatning. Det har också många bra exempel. Kom ihåg att om du vill både skicka ett flöde och konsumera en, behöver du två datorer (jag antar att du kan det praktiskt taget på en maskin). En parad med bluetooth -enheten, skickar ut data och en annan drar flödet från pachube. Om du verkligen vill testa detta måste du ansluta en dongel till din dator via en lång USB -kabel och se till att du har en plats med din klocka. Interna Bluetooth -antenner har inte mycket räckvidd, men du kan få 100 'eller mer med en kvalitetsdongel som kan placeras i riktning.

Steg 8: Gör en högtalarkudde

Vi ville att vår klocka skulle matas ut genom en högtalare, som skulle fästas på trädstammen (bort från grenarna!) För att bjuda in människor att luta sig in och lyssna. För att göra kudden lite speciell utnyttjade vi den datorstyrda symaskinen som kan broderas. Vi ritade en snabb liten design av en högtalare i symaskinens vektorgrafikprogram, och 2 nålar och en massa trådar senare hade ett fint emblem. Detta sys i en liten kuddeform, med högtalaren inuti, bakom stoppningen. Fyllningen hjälpte till att dämpa en del av hårdheten ur ljudet och göra det tystare. Vi slutade med att behöva sy om sidan flera gånger, eftersom vi behövde dra ut högtalaren för felsökning! Om du inte har tillgång till en datorstyrd symaskin finns det många andra roliga sätt att göra mönster, som att helt enkelt klippa ut en tygbit och sy den på.

Steg 9: Sätta ihop allt

Sy fast högtalarkablarna i neopren för batterifodralet. Var försiktig så att du undviker shorts - det är lätt att oavsiktligt låta mark, positiv spänning från batteriet eller högtalarkablarna korsa banor. En lösning vi inte försökte men tänkte på var att slå in batterifodralet i en extra tygbit som kan sys utan fara för shorts. Vi var tvungna att sy om flera gånger efter att ha av misstag skapat shorts - en digital multimeter är oumbärlig för att felsöka detta. För att ytterligare isolera saker trädde vi pärlor på anslutningarna nära brädet. Detta är ett enkelt och attraktivt sätt att isolera ledande tråd. Batterihållaren i neopren kan sträcka sig lite och lämna batterierna inkopplade. Om detta händer, stoppa bara in något mer ledande tyg i botten för att kila upp batterierna.

Steg 10: Installera det i ett träd

Nu är det roliga: plocka ett träd och häng det! Ekar är särskilt trevliga, eftersom ekollon kommer att ha grannar på grenen. Välj en plats som får tillräckligt med vind så att den skakar. Först försökte vi klättra högt upp i mitten av ett stort lövträd, men det var inte lika effektivt som en tunn liten gren på utsidan. Ju längre högtalartråden, desto längre kan klockan komma från högtalaren (duh). Var noga med att få högtalarkabeln tillräckligt länge - men kom ihåg att du alltid kan skarva in mer tråd om du behöver. Vi sydde remmar till högtalaren så att vi kunde knyta den runt trädet. Du kan göra detsamma eller fästa med rep eller snöre.