Instrumen Cerdas Ultrasonik: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Tujuan

Ini adalah alat yang menggunakan sensor Ultrasonik untuk mengukur jarak suatu objek (bisa jadi tangan Anda). Dengan ini sebuah nada dipilih untuk dimainkan, dalam mode yang berbeda instrumen memainkan hal yang berbeda. Ini bisa berupa nada tunggal (untuk menggunakan instrumen sebagai bass) atau beberapa nada secara berurutan (untuk digunakan sebagai synthesizer).

Saya sarankan Anda membuat ini hanya jika Anda memiliki pemahaman dasar tentang elektronik dan penyolderan.

Peralatan:

- Printer 3D dengan luas cetak minimal 12x8cm- Pemotong laser atau mesin CNC dengan luas kerja minimal 300x200mm- Peralatan pengamplasan- Pistol lem panas- Besi Solder- Kawat stripper

Bahan:

- Kayu (MDF) tebal 3mm Ukuran total yang dibutuhkan adalah 600x400mm tetapi Anda dapat memotong setiap bagian dari papan yang lebih kecil, sisi minimum yang dibutuhkan adalah 300x200mm (ini adalah dimensi luar bagian yang dibutuhkan jadi perlu diingat bahwa bagian luar tidak perlu dipotong jika Anda menggunakan metode ini)

- Speaker (diameter luar 5W 8Ohm 93mm) Anda kemungkinan besar perlu mengedit dimensi lubang speaker karena tidak semua speaker sama - Arduino (UNO)- Kabel dupont 20 dan 10 cm22x 10cm male - male10x 20cm male - female4 x 20cm female - female(kabel 10cm)(kabel 20cm)

- Kawat kira-kira. 2x60cm (tebal 2mm, tetapi ini tidak terlalu penting)

- 2 cincin ferit (untuk pengurangan kebisingan, tidak perlu untuk fungsi tetapi disarankan) - 4 tombol (16mm)(tombol 16mm)

- 1 pedal piano- LCD 20x4 dengan adaptor I2C (LCD 20x4 termasuk adaptor I2C)

- Modul ampli audio TDA2030A (modul ampli audio TDA 2030)

- Sumber daya Arduino 5V atau potong kabel usb untuk digunakan dengan bank daya- Port Jack Audio 3.5mm (port Jack Audio 3.5mm (Tidak persis sama dengan yang saya gunakan))(opsi kedua)

- Heat Shrink tubing (2mm) (Heat Shrink tubing set) - Papan tempat memotong roti kecil (opsional Anda juga dapat menyolder kabel bersama-sama di mana saya menggunakan ini) (Papan Tempat Memotong Roti Mini)

Proses desain dan sejarah

Saya membuat instrumen ini untuk proyek sekolah, saya perlu merancang dan membangun objek pintar. Setelah sedikit brainstorming, saya datang dengan ide untuk membuat instrumen yang akan memainkan banyak nada ketika pengguna hanya memberikan instrumen 1.

Ketika saya pertama kali mendesain instrumen ini, tampilannya sedikit berbeda dan memiliki beberapa fungsi lain yang merupakan produk akhir. Kriteria pertama saya untuk instrumen ini di mana ia harus dapat memainkan suara yang berbeda (seperti suara piano atau gitar) dan memainkan akord. Namun setelah beberapa revisi saya tidak tahu cara memutar file suara dari kartu sd, suaranya terus kacau. Jadi dalam iterasi selanjutnya saya memutuskan instrumen harus memainkan sinyal PWM yang juga terdengar bagus. Ini adalah titik di mana ini berubah dari piano dengan sensor ultrasonik ke versi cerdas Theramin.

Ketika memprogram beberapa fungsi lain, saya menyadari bahwa saya tidak akan dapat memainkan banyak nada secara bersamaan dengan satu pembicara dalam jangka waktu proyek ini. Jadi saya memutuskan untuk menjadikannya synthesizer yang alih-alih memainkan beberapa nada pada saat yang sama, memainkan beberapa nada secara berurutan.

Proyek ini adalah pertama kalinya saya menggunakan pemotong laser dan harus menggunakan Adobe Illustrator, jadi saya harap saya dapat menjelaskan pekerjaan saya dengan cukup baik.

Langkah 1: Merakit Komponen (Fase pengujian)

Sebelum kita membangun semuanya, kita harus menguji semua komponen kita sehingga semuanya berfungsi.

Mulailah dengan menyolder kabel yang perlu disolder, ini adalah: - Konektor jack audio, ini adalah 2 kabel. Satu kabel adalah ground dan yang lainnya adalah kabel sinyal. Ada kemungkinan lebih banyak koneksi yang tersedia karena steker jack stereo memiliki sinyal R dan L, kami hanya menggunakan satu. Satu-satunya cara untuk memeriksa mana yang Anda butuhkan adalah dengan menguji menghubungkan kabel ke satu per satu dan melihat apakah sirkuit tertutup (Anda dapat menguji ini dengan multimeter).

- 2 kabel pada speaker, positif dan negatif. - Kabel positif dan negatif pada 4 tombol tekan. Anda dapat memasukkan ujung kabel jantan ke pin kontak pada tombol. Gunakan tabung heat schrink untuk mengisolasi kabel saat Anda selesai menyolder

Sekarang saatnya untuk menghubungkan kabel. Ikuti diagram dan foto untuk menghubungkan kabel yang tepat ke tempat yang tepat.

Cincin feritKarena arduino tidak dibuat untuk audio, ia dapat menangkap interferensi elektromagnetik. Anda dapat menambahkan cincin ferit ke kabel sinyal audio dan kabel speaker. Anda melakukan ini dengan melilitkan kawat 2 atau 3 kali di sekitar cincin ferit. Ini akan membantu mengurangi atau menghilangkan suara mendesis dari instrumen.

(opsi daya 1) sumber daya eksternal tidak melalui ArduinoIni adalah opsional untuk menambahkan daya langsung ke sirkuit, bukan melalui port daya Arduino. Jika Anda menginginkan ini, Anda harus menghubungkan kabel Positif dan Negatif dari sumber daya eksternal ke jalur Positif dan Negatif pada papan tempat memotong roti. Harus ada kabel dari sisi positif pada papan tempat memotong roti ke pin Vin (terletak di samping pin GND) pada arduino dan kabel dari sisi negatif ke pin GND pada arduino. (opsi daya 2) Daya eksternal terhubung ke soket daya arduinoJika ingin menggunakan adaptor yang disambungkan ke soket daya arduino sebaiknya sambungkan kabel dari pin arduino 5V ke sisi positif breadboard dan kabel dari pin GND ke sisi negatif

Mengunggah fileSekarang pasang arduino ke komputer Anda dan unggah programnya. Perhatikan bahwa Anda perlu meletakkan code.ino dan pitches.h ke dalam folder bernama code. Di arduino IDE (program) Anda perlu mengunduh pustaka berikut jika Anda tidak memilikinya: LiquidCrystal_I2C dari Frank de BrabanderWire dari adafruit (ini satu harus sudah dibangun)

Langkah 2: Membuat Kasus

Jika semuanya berfungsi, Anda dapat membuatnya. Pemotongan laser / CNC (lihat video) Sebelum mulai memotong, Anda mungkin perlu mengedit lubang speaker agar sesuai dengan speaker yang Anda miliki. Saya memiliki speaker dengan panggangan kecil yang menggunakan 4 lubang di sekitar lubang speaker. Jadi edit ini dulu jika perlu.

Mulailah dengan memotong kayu dengan pemotong laser atau mesin CNC. File yang akan digunakan adalah Case_laser_cut.aiSetelah Anda memiliki bagian-bagian yang dapat Anda uji kecocokannya, jika ukurannya terlalu besar, amplaslah sedikit hingga menyatu. Sekarang Anda dapat merekatkan potongan kayu dengan lem kayu. Anda tidak boleh merekatkan bagian atas (papan berlubang) karena kami harus memasukkan semua bagian dan kami harus dapat membuka kasing jika ada masalah. perlu diingat bahwa Anda mengencangkan semuanya bersama-sama saat mengering (biarkan selama sekitar 24 jam untuk mengeras sepenuhnya).

Pencetakan 3DSekarang Anda dapat mencetak rumah lcd dan huruf untuk tombol di atas (Kasus LCD.stl dan huruf.stl)Saya merekomendasikan pengaturan ini:- Tinggi lapisan 0,1mm- Kecepatan 30mm/s untuk huruf dan 60mm/s untuk lcd housing- Gunakan kipas pendingin berlapis untuk housing LCD karena memiliki banyak overhang- Dukungan tidak diperlukanSetelah cetakan selesai, amplas tepinya agar agak halus dan jika lcd tidak pas coba amplas lagi, itu harus pas. Setelah kasing selesai dan bagian-bagiannya dicetak, Anda dapat mulai merakit semuanya. Letakkan lcd di rumah lcd dan pasang konektor jack audio untuk pedal di lubang di bagian belakang. Tempelkan konektor lcd dan jack di tempatnya. Sekarang rekatkan rumah lcd ke kayu, Anda dapat menempelkan lem di bibir di bagian bawah rumah lcd. Sekarang rekatkan huruf kancing di atas tombol. Tergantung pada speaker apa yang Anda miliki, Anda dapat merekatkannya di tempatnya, saya memiliki speaker dengan grill kecil yang menggunakan 4 lubang di sekitar lubang speaker. Tergantung pada bagaimana Anda mengedit lubang speaker untuk speaker Anda, langkah ini mungkin berbeda untuk Anda. Tempelkan sensor ultrasonik di tempatnya menggunakan 2 lubang di bagian bawah. Anda juga bisa merekatkan papan tempat memotong roti, Arduino, dan modul penguat audio di tempatnya tapi ini tidak perlu. Hubungkan semuanya lagi dan Anda selesai, hidupkan daya dan nikmatilah!

Langkah 3: Masalah dan Keterbatasan yang Diketahui

Instrumen ini tidak sempurna Pertama-tama ini adalah mainan bukan produk! Arduino tidak dibuat untuk digunakan sebagai instrumen jadi jangan berpikir waktunya akan 100% benar. Karena kelambatan dalam operasi dalam kode, tidak mungkin untuk membuat instrumen ini dengan waktu yang akurat. - Kadang-kadang sensor ultrasonik memiliki kesalahan yang dapat mengakibatkan nada acak dimainkan atau nada tidak akurat dimainkan.

- Saat menggunakan instrumen, saya sarankan menggunakan benda datar seperti selembar karton atau kayu untuk menahan di atas sensor. Permukaan melengkung memantulkan sinyal dari sensor sehingga menghasilkan nada yang tidak akurat dimainkan. Anda dapat menggunakan tangan Anda tetapi memegangnya sedatar dan sekokoh mungkin di atas sensor.- Tidak beralih kembali dari putar otomatis ke aktif. Ini disebabkan oleh bug dalam kode yang belum saya temukan. Anda bisa mengatasinya dengan menekan tombol autoplay dan sekaligus menekan pedal. Atau Anda dapat mematikan dan menghidupkannya kembali.

- Lag saat memainkan not, ini karena kode di arduino membutuhkan beberapa milidetik yang tidak mungkin dihapus karena arduino tidak dibuat untuk membuat instrumen.- beberapa kode dalam bahasa Belanda, ini karena saya orang Belanda dan beberapa bahasa Inggris kata-kata tidak muat di LCD. Saya mencoba melakukan sebanyak mungkin dalam bahasa Inggris.

Langkah 4: Perbaikan DIY

Setelah membangun ini, Anda belum selesai! Anda dapat mencoba meningkatkan keterampilan Anda sendiri dan menambahkan fitur ini yang tidak dapat saya integrasikan dalam jangka waktu yang saya miliki. Hal-hal yang dapat Anda coba:

- menambahkan beberapa suara- memainkan beberapa nada secara bersamaan- menambahkan lebih banyak speaker- Tambahkan lebih banyak gaya!- Tambahkan led yang menari dengan musik Anda