Bucky Touch: Instrumento de dodecaedro iluminado: 12 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

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Hace unos dos años, construí una gran cúpula geodésica LED de 120 caras que reproduce música con una salida MIDI. Sin embargo, fue una construcción difícil y los sensores no eran completamente confiables. Decidí construir el Bucky Touch, una versión más pequeña de mi domo geodésico que es más fácil de construir y tiene sensores táctiles capacitivos mejorados. El Bucky Touch está diseñado con una salida MIDI y de audio, por lo que puede usar un dispositivo MIDI (por ejemplo, una computadora o un teclado MIDI) para tocar el Bucky Touch O puede conectar directamente el Bucky Touch a un amplificador y altavoz.

Mi primer prototipo en este proyecto fue similar, pero no tiene caras sensibles al tacto y en su lugar proporciona pines de ruptura que brindan acceso a pines de E / S digitales, un pin TX (transmisión), un pin RX (recepción), pin de reinicio y pin de tierra. A esta versión la llamé Bucky Glow. Los pines le permiten conectar el Bucky Glow a sensores (por ejemplo, táctiles capacitivos, infrarrojos, ultrasónicos), motores, conectores MIDI y cualquier otro dispositivo electrónico que pueda imaginar.

Este instructable pasa por el ensamblaje del Bucky Touch, que es más como un instrumento musical en comparación con el Bucky Glow.

Paso 1: Lista de suministros

Materiales:

1. Dos hojas de MDF de 16 "x 12" y 0,118 "de grosor

2. Una hoja de plexiglás blanco translúcido de 30 x 30 cm y 0,118 pulgadas de grosor

3. Tira de LED de píxeles WS2801 o WS2811 (11 LED):

4. Arduino Nano:

5. Tablero prototipo

6. Plástico PET recubierto de ITO (óxido de indio y estaño) - 100 mm x 200 mm

7. Resistencias 11X 2MOhm

8. Resistencias 11X 1kOhm

9. Resistencia de 10k para salida de audio

10. Condensadores 2X 0.1uF para salida de audio

11. Toma MIDI:

12. Interruptor de palanca:

13. Botón pulsador:

14. Conector de audio estéreo:

15. Pines de encabezado

16. 2 tuercas M3

17. 2 tornillos M3x12

18. Alambre de envoltura de alambre

19. cinta adhesiva

20. Soldar

21. Cinta aislante

22. Cable MIDI a USB si desea reproducir MIDI con la computadora

Instrumentos:

1. Cortadora láser

2. Impresora 3D

3. Cortadores de alambre

4. Soldador

5. Tijeras

6. Llave Allen

7. Pistola de pegamento caliente

8. Herramienta para enrollar alambre

Paso 2: descripción general del sistema

En el corazón del Bucky Touch se encuentra un Arduino Nano. El pin de datos y el pin de reloj de una tira de LED direccionable WS2081 están conectados a los pines A0 y A1, respectivamente. Cada cara del dodecaedro tiene un sensor táctil capacitivo conectado con una resistencia de 2.2Mohm a la señal de envío proveniente del pin A2. Los pines de recepción son A3, D2-D8 y D10-D12. Aquí hay un enlace a los sensores táctiles capacitivos:

El Bucky Touch tiene una salida MIDI y una señal de audio mono. Ambas señales se describen en el Paso 6. El pin TX se usa para MIDI y una señal PWM del pin 9 se usa para el audio. Para cambiar entre salida MIDI y mono, hay un interruptor de palanca conectado al pin A3.

El Arduino está programado para leer todos los sensores táctiles capacitivos para determinar qué tecla del pentágono está presionando el usuario. Luego emite señales para actualizar los LED y producir un sonido, ya sea MIDI o audio mono, dependiendo de la dirección en que se mueva el interruptor de palanca.

Paso 3: diseño y corte del chasis

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El Bucky Glow tiene salida de audio tanto MIDI como mono. Para una revisión de MIDI y Arduino, consulte este enlace. Me gusta MIDI porque es fácil de configurar con Arduino y proporciona audio de innumerables instrumentos de sonido limpio con un clic de un botón. La desventaja es que requiere un dispositivo de reproducción MIDI para decodificar las señales y convertirlas en una señal de audio. Además, desarrollar sus propias señales analógicas le brinda más control y una mejor comprensión de la señal que realmente se produce y se reproduce en los altavoces.

La creación de señales de audio analógicas es un trabajo desafiante que requiere conocimientos de circuitos oscilantes y diseños de circuitos más complejos. Comencé a diseñar osciladores para este proyecto y logré algunos avances, cuando encontré un excelente artículo de Jon Thompson sobre la creación de señales de audio complejas usando un solo pin PWM en el Arduino. Creo que este fue un término medio perfecto entre las señales MIDI y un diseño de circuito analógico más complicado. Las señales todavía se producen digitalmente, pero ahorré mucho tiempo en comparación con la construcción de mis propios circuitos oscilantes. Todavía quiero probar esto en algún momento, por lo que cualquier sugerencia de buenos recursos sería muy apreciada.

Jon explica cómo puede generar una salida digital de 8 bits a 2 MHz con un solo pin, que se puede convertir en una señal de audio analógica después de suavizar a través de un filtro de paso bajo. Su artículo también explica algunos conceptos básicos del análisis de Fourier, que es necesario para comprender formas de onda más complejas. En lugar de un tono puro, puede utilizar este enfoque para generar señales de audio más interesantes. Me está funcionando bastante bien hasta ahora, ¡pero creo que hay aún más potencial con esta técnica! Vea el video de arriba para una prueba preliminar de cambio entre salida de audio y MIDI.

Pruebe la salida de audio y MIDI en una placa antes de pasar a soldar componentes en la placa prototipo.

Paso 7: Soldar la placa y montar Arduino

Reúna las resistencias, los condensadores, los pines del cabezal y la placa prototipo. Divida la placa prototipo a 50 mm x 34 mm. Agregue las resistencias de 10MOhm en la cubierta superior izquierda, seguidas de los pines del cabezal. Estos pines del cabezal se conectarán a los sensores táctiles capacitivos. Continúe agregando los componentes siguiendo el esquema del Bucky Touch. Debe tener pines para la señal de envío táctil capacitiva, las once señales de recepción táctil capacitiva, la señal MIDI, la señal de audio (fuera de arduino y en el conector estéreo mono), 5V y GND.

Diseñé un soporte personalizado para sostener el Arduino y la placa prototipo en la base inferior del Bucky Touch. Imprima en 3D esta pieza utilizando el archivo STL proporcionado. Ahora deslice el Arduino Nano y la placa prototipo en el soporte. Tenga en cuenta que el Arduino Nano deberá tener sus pines hacia arriba. Deslice dos tuercas M3 en el soporte. Estos se utilizarán para conectar el soporte a la base del Bucky Touch.

Use alambre envuelto para hacer conexiones entre el Arduino y la placa prototipo como se muestra en el esquema. También conecte los cables táctiles capacitivos a los pines del cabezal en la placa prototipo.

Paso 8: Montaje de la base

Empuje el conector Midi, el conector de audio y el interruptor de palanca a través de la cara de la base con los orificios correspondientes. Puede atornillar los gatos o pegarlos en la parte posterior. Para el interruptor de reinicio, deberá tallar un pequeño cuadrado para que quede al ras con la parte frontal de la cara. Suelde el alambre enrollado en los interruptores para que puedan conectarse a la placa prototipo y Arduino.

Ahora es el momento de conectar las paredes de la base a la base de la base. Deslice una pared a la vez en la parte inferior de la base y las juntas del conector de la base (Parte G). Tienes que deslizar la pared hacia el lado con muescas más grandes y luego presionar la pared hacia abajo. La pared debe encajar en su lugar. Después de conectar las paredes con los orificios para el Arduino, deslice el ensamblaje de la placa Arduino / prototipo en su lugar y conéctelo con los pernos M3x12. Puede que tenga que mover las tuercas M3 hasta que estén en la posición correcta.

Después de conectar todos los lados de la base, suelde los cables de conexión a las clavijas correspondientes. En este punto, es una buena idea probar las señales de audio y MIDI usando el código que he proporcionado aquí. Si no funciona, verifique sus conexiones antes de continuar con el siguiente paso.

Paso 9: Hacer conductivo el plexiglás

Probé varias formas de hacer del plexiglás una llave para el instrumento. En mi proyecto de domo geodésico, utilicé sensores de infrarrojos para detectar cuándo la mano del usuario estaba cerca de la superficie. Sin embargo, no eran fiables debido a la radiación IR del entorno, la interferencia entre los sensores IR y las mediciones inexactas. Para el Bucky Touch pensé en tres posibles soluciones: sensores de infrarrojos con codificación de frecuencia, botones pulsadores y toque capacitivo. Los botones y los sensores de infrarrojos con codificación de frecuencia no funcionaron debido a problemas de los que hablo en mi página de Hackaday.

El desafío para el sensor táctil capacitivo es que la mayoría del material conductor es opaco, lo que no funcionaría para el Bucky Touch porque la luz tiene que atravesar el plexiglás. Entonces descubrí la solución: ¡plástico recubierto de ITO! Puede comprar una hoja de 200 mm x 100 mm de Adafruit por 10 dólares.

Primero corté el plástico recubierto de ITO en tiras y las pegué en el plexiglás en una "X". Asegúrese de que los lados conductores del plástico queden enfrentados. Verifique midiendo la resistencia con un multímetro. Inicialmente doblé el plástico y conecté el cobre para soldar cables para el toque capacitivo. GRAN ERROR: ¡no doble el plástico recubierto de ITO! Doblar el plástico rompe la conexión. En su lugar, pegué con cinta aproximadamente una pulgada de alambre envuelto en alambre al plástico y funcionó muy bien. ¿Recuerda el alambre enrollado del paso 4 que pasó a través de la cara pentagonal del LED? Ahora es el momento de usarlos para los sensores táctiles capacitivos. Exponga el cable y péguelo con cinta adhesiva al plástico conductor pegado al plexiglás. Repita esto para las 11 caras de plexiglás.

Ahora es un buen momento para realizar algunas pruebas para asegurarse de que sus caras de plexiglás funcionen como sensores táctiles capacitivos.

Paso 10: Montaje del plexiglás

Agregue las juntas (Parte E y F) a la parte inferior del Bucky Touch que conecta la parte inferior con todos los componentes electrónicos a la parte superior con los LED. Luego, empuje parcialmente las articulaciones de los cachorros (Parte H) hacia las paredes del Bucky Touch para que haya suficiente espacio para deslizar el plexiglás. El plexiglás solo cabe si no empuja las articulaciones de los cachorros hasta el fondo, así que tenga cuidado. Una vez que haya colocado las 11 caras de plexiglás, empuje las juntas de los cachorros completamente para bloquear las caras de plexiglás. Debe quedar bien ajustado.

Envuelva y suelde el otro extremo de los cables táctiles capacitivos a los pines apropiados en la placa prototipo y pruebe sus sensores táctiles capacitivos nuevamente. Finalmente, conecte las partes superior e inferior juntas usando las juntas (Parte E y F). Asegúrese de no tirar de ningún cable. ¡Felicitaciones, el Bucky Touch está completamente ensamblado!

Paso 11: Prototipos más antiguos

Segundo premio en el concurso de audio 2018