Hur man gör en trådlös luftpianoskyddshandske: 9 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Syften och funktioner:

Vårt bärbara teknikprojekt är att skapa en trådlös luftpianoskyddshandske med synkroniserade lampor med hjälp av grundläggande elektronik, en mikrokontroller som en HexWear och en bärbar dator med Arduino och Max 8-programvara. Användningen av vårt projekt är att spela pianotoner genom en Bluetooth -högtalare genom att flytta fingrarna utan att vara ansluten till något stationärt system eller verkligt instrument, samt att bläddra igenom ett urval av instrumentval så att alla deras toner eller ljud också kan spelas via den trådlösa handsken på kommando.

Sättet som detta projekt fungerar på är att var och en av de fyra anslutna fingrarna har en flexsensor som avgör om ett finger böjs när man bär luftpianohandsken. När ett finger böjs tänds lysdioden på motsvarande finger för att informera användaren om att detta finger har böjts tillräckligt och med Max 8 -programvara spelas en motsvarande ton från datorn. Således motsvarar varje finger en unik ton och användaren kan trådlöst spela musik från en extern källa via denna handske på sin hand. Med Max 8 -programvara begränsar detta inte handsken till att bara spela pianomusik, andra unika ljud kan spelas från varje motsvarande finger så att alla användare kan manipulera vilken typ av ljud de vill.

Förteckning över nödvändigt material:

• Adafruit short flex -sensorer (4),
• Adafruit vita LED -bakgrundsbelysningsmoduler (4),
• 100 kΩ motstånd (4)
• 1kΩ motstånd (1)
• HexWear microcontroller Kit,
• Micro USB till USB kabel
• Externt batteri som ansluts till en mikro -USB -utgång
• AAA -batterier
• Handske med töjbart tyg
• Bärbar dator med Arduino IDE och Max 8 -programvaran installerad
• Lödkolv och löd
• Skraptejp, eltejp och vridband
• Gratis tråd, trådklippare och trådavdragare
• Bluetooth -högtalare, eller en högtalare och AUX -sladd
• Värmekrympning och krympslang
• Wire Crimpers
• Thin Circuit Board,

Steg 1: Bygg kretsen

Huvudkretsen är en som involverar flera spänningsdelare parallellt. Det inkluderar också flexsensorer, som är motstånd vars motstånd förändras baserat på böjningsgraden i en riktning. När en flexsensor är böjd ökar dess motstånd från cirka 25 kΩ upp till 100 kΩ, och spänningen som läses över den ökar också.

Men eftersom vår design använder fyra flexsensorer, fyra lysdioder och en bluetooth -kompis måste vi också använda en portexpander på grund av det begränsade antalet portar som finns på HEXWear. Vi ansluter de fyra flexsensorerna via analoga ingångar på HEXWear, Bluetooth -kameran till TX- och RX -stiften och ansluter MCP23017 -portutökaren till SDA- och SCL -stiften som sedan driver lysdioderna.

Se det bifogade kretsschemat för mer detaljer. (Observera att Vcc i diagrammen motsvarar Vcc -stiften på HEXWear. Dessa kan anslutas parallellt om inte tillräckligt många stift finns tillgängliga, eller en extern strömkälla med en liknande spänning är också ett annat genomförbart alternativ)

Steg 2: Installera ytterligare bibliotek:

Eftersom vi använde en HEXWear måste ytterligare bibliotek installeras för att Arduino -programvaran ska kunna användas korrekt. Använd följande instruktioner för att göra det:

1) (endast Windows, Mac-användare kan hoppa över det här steget) Installera drivrutinen genom att besöka https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… Ladda ner och installera drivrutinen (.exe-filen som anges i steg 2 på överst på den länkade RedGerbera -sidan).

2) Installera nödvändigt bibliotek för Hexware. Öppna Arduino IDE. Under "File" väljer du "Preferences". Klistra in https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/… på platsen för ytterligare Boards Manager-webbadresser, klicka på "OK". Gå till Verktyg -> Styrelse: -> Styrelsechef. I menyn i det övre vänstra hörnet väljer du "Bidragen". Sök efter och klicka sedan på Gerbera Boards och klicka på Installera. Avsluta och öppna Arduino IDE igen.

För att säkerställa att biblioteket är korrekt installerat går du till Verktyg -> Board och bläddrar till botten av menyn. Du bör se ett avsnitt med titeln "Gerbera Boards", där det åtminstone bör visas HexWear (om inte fler brädor som mini-HexWear).

Steg 3: Skapa Arduino Sketch

Arduino -skissen läser spänningsvärden över seriemotstånden i kretsen och avgör om en fastställd tröskel har uppnåtts eller inte. Om tröskeln har passerat tänder HexWear den relevanta lysdioden och skickar en ASCII -kodsignal till den bärbara datorn, som kan läsas och mappas till en anteckning av Max 8 i ett senare steg. Med hjälp av motsvarande kopplingskonfigurationer i kretsschema har alla nödvändiga stift på HexWear definierats korrekt.

Vi märkte att tröskelvärdet som anges i skissen inte alltid var konsekvent för olika HEXWears. En rekommendation vi har är att använda seriell plotter för att bestämma det analoga värdet som läses från flexsensorn och ange hur detta värde förändras från när det är oböjt jämfört med att vara böjt. Då kan du använda detta för att definiera ditt eget tröskelvärde som korrekt svarar på flexsensorns beteende i din krets.

Steg 4: Skapa Max 8 Patcher

Max 8 -patchen kartlägger tangentbordsinmatningar eller signaler som tas emot via Bluetooth -kanalen på en bärbar dator till instrumentala notutgångar. Max 8 -lapparen som vi använde i vårt projekt är bifogad och tillgänglig för nedladdning.

När du använder Max följer du dessa steg för att ansluta din Bluetooth -kompis till Max:

• Bekräfta att skissen är låst (låset längst ner till vänster ska vara stängt)
• Bekräfta att "X" ovanför tunnelbanaobjektet är avstängt (grå inte vit)
• Tryck på utskriftsknappen som går in i det seriella objektet och titta på de tillgängliga portarna på Max Console
• Bestäm rätt port med den märkta Bluetooth -modulen, och om flera finns tillgängliga, försök var och en tills du kan bekräfta vilken som fungerar
• Under hela denna process bör din bluetooth -modul blinka rött och när den fungerar korrekt kommer den att ändras till en fast girighet
• Fortsätt försöka tills de gröna lamporna visas på bluetooth
• När du har anslutit låser du din skiss och trycker på "X" ovanför tunnelbanobjektet för att börja lyssna på Bluetooth -kommunikationen.

Steg 5: Lödning av Port Expander, lysdioder och Bluetooth Mate

På grund av den stora mängden ledningar och andra elektriska komponenter i vårt projekt som förväntas passa på handsken, lämnas följande lödningssteg mer öppna för tolkning för användaren.

För att robust ansluta MCP23017 -portutvidgaren lödde vi dess anslutningar till ett tunt kretskort som vi kunde placera på vår handske. Vi lödde trådar på våra lysdioder och lodde sedan respektive ändar till marken eller kretskortet som ansluter det till de korrekt märkta stiften på portutvidgaren. Vi använde sedan samma brödbräda för att ansluta strömmen till vår bluetooth -kompis parallellt med strömmen som vi levererade till den nionde stiftet på portutvidgaren.

Vi använde värmekrympning och lite eltejp på någon av de platser där det var utsatt tråd. Vi bifogade bilder för att ge en bättre uppfattning om hur vi gjorde detta själva, men notera att du är fri att använda vilken teknik som är mest effektiv för dig.

Steg 6: Lödning av flexsensorerna

I likhet med föregående steg är detta steg inte lika begränsat och lödningen kan göras men man tycker är den mest effektiva.

För att möjliggöra största rörelsefrihet för vårt projekt lödde vi trådar i båda ändarna av vår flexsensor och använde sedan värmekrympning för att täcka upp alla delar av den exponerade tråden som liknade hur vi hade gjort med lysdioderna.

Steg 7: Anslutning till HEXWear inklusive användning av en extern källa

För att ansluta denna uppsjö av ledningar direkt till HEXWear använde vi krympkontakter och skruvade dem sedan direkt på de olika portarna på vårt HEXWear. På så sätt säkerställde vi en direkt anslutning till var och en av våra hamnar och kunde enkelt ta bort om vi ville skapa nya projekt för vårt HEXWear.

Vi anslöt också en liten extern strömkälla som kunde rymma tre AAA -batterier för att ge tillräcklig ström till vårt HEXWear. Vi fäst den här externa strömkällan på ett armband för att säkerställa att den alltid var ansluten och inte signifikant hämmade rörelse.

Steg 8: Fäst allt på handsken

Slutligen vill du fästa allt ordentligt på din handske så att din produkt verkligen är bärbar. Du kommer att vilja ansluta varje flex -sensor till ett motsvarande finger, negera tummen på grund av att det är opraktiskt användbart och ansluta motsvarande LED som lyser upp till flex -sensorn på samma finger. Det mest effektiva sättet vi hittade för att säkerställa korrekt böjning av flexsensorn var tejp, men att sy den på handsken med hjälp av en extra tygbit fungerar lika bra.

Du måste då ansluta HEXWear, portexpander och bluetooth till samma handske. Vi märkte att det också var mycket effektivt att fästa den externa strömkällan på ett armband för att möjliggöra största rörlighet och inte hämma rörlighet/bärbarhet. När det gäller de andra komponenterna rekommenderar vi att du använder vridband för att linda upp överflödig tråd för att konsolidera utrymme.

Var säker på att du har starka lödanslutningar och ingen exponerad tråd så att det finns stor flexibilitet och frihet att placera komponenter där de behöver vara så att produkten blir så estetiskt tilltalande som möjligt.

Steg 9: Debug och njut

Under hela denna process finns det stor risk för fel, så vi rekommenderar att du kontrollerar att dina komponenter fungerar som förväntat genomgående under hela processen. Detta innebär att du konsekvent använder den seriella bildskärmen på Arduino -skissen för att bekräfta att dina flexsensoravläsningar är konsekventa, kontrollera att efter att något har lödts finns det en stark anslutning och att den fortfarande fungerar korrekt och att det inte finns några exponerade ledningar. På grund av den stora mängden elektriska komponenter på en mycket liten plats kommer exponerade ledningar att vara din största fiende.

När du väl har byggt en fungerande handske, njut! Ha kul med ditt projekt och byt gärna pianoljud för alla andra samplingar du vill ha ett verkligt unikt bärbart teknikinstrument!