كيفية صنع قفاز بيانو هوائي لاسلكي: 9 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

الأغراض والوظائف:

يتمثل مشروعنا التكنولوجي القابل للارتداء في إنشاء قفاز بيانو هوائي لاسلكي بأضواء متزامنة باستخدام الإلكترونيات الأساسية ووحدة تحكم دقيقة مثل HexWear وجهاز كمبيوتر محمول مزود ببرنامج Arduino و Max 8. تتمثل استخدامات مشروعنا في عزف نغمات البيانو من خلال مكبر صوت Bluetooth عن طريق تحريك الأصابع دون الاتصال بأي نظام ثابت أو أداة فعلية ، بالإضافة إلى التمرير عبر مجموعة مختارة من خيارات الآلات بحيث يمكن أيضًا أن تكون جميع ملاحظاتهم أو أصواتهم لعبت عبر القفاز اللاسلكي عند القيادة.

الطريقة التي يعمل بها هذا المشروع هي أنه عند ارتداء قفاز البيانو الهوائي ، يحتوي كل من الأصابع الأربعة المتصلة على مستشعر مرن يحدد ما إذا كان الإصبع مثنيًا. عندما يتم ثني الإصبع ، يضيء مؤشر LED الموجود على هذا الإصبع المقابل لإعلام المستخدم بأن هذا الإصبع قد تم ثنيه بشكل كافٍ ، وباستخدام برنامج Max 8 ، سيتم تشغيل ملاحظة مقابلة من الكمبيوتر. وبالتالي ، يتوافق كل إصبع مع ملاحظة فريدة وسيتمكن المستخدم من تشغيل الموسيقى لاسلكيًا من مصدر خارجي عبر هذا القفاز الموجود على يده. باستخدام برنامج Max 8 ، لا يقيد هذا القفاز لتشغيل موسيقى البيانو فقط ، يمكن تشغيل أصوات فريدة أخرى من كل إصبع مناظر مما يسمح لأي مستخدم بمعالجة أي نوع من الأصوات يريده.

قائمة المواد المطلوبة:

• مستشعرات Adafruit القصيرة المرنة (4) ،
• وحدات الإضاءة الخلفية LED البيضاء Adafruit (4) ،
• مقاومات 100 kΩ (4)
• 1kΩ المقاوم (1)
• مجموعة أدوات التحكم الدقيقة HexWear ،
• كابل Micro USB إلى USB
• حزمة بطارية خارجية متصلة بمخرج USB صغير
• بطاريات AAA
• قفاز بنسيج مطاطي
• كمبيوتر محمول مثبت عليه برنامج Arduino IDE و Max 8
• لحام الحديد ولحام
• شريط سكوتش ، شريط كهربائي ، وأربطة ملتوية
• سلك مجاني ، قاطع أسلاك ، ومزيل أسلاك
• مكبر صوت بلوتوث أو مكبر صوت وسلك AUX
• الانكماش الحراري وأنابيب الانكماش الحراري
• آلة تجعيد الأسلاك
• لوحة دوائر رقيقة ،

الخطوة 1: بناء الدائرة

الدائرة الرئيسية هي الدائرة التي تتضمن عدة فواصل جهد متوازية. ويشمل أيضًا مستشعرات مرنة ، وهي مقاومات تتغير مقاوماتها بناءً على درجة الانحناء في اتجاه واحد. عندما ينثني المستشعر المرن ، تزداد مقاومته من حوالي 25 كيلو أوم إلى 100 كيلو أوم ، ويزداد الجهد الذي يقرأ عبره أيضًا.

ومع ذلك ، نظرًا لأن تصميمنا يستخدم أربعة مستشعرات مرنة وأربعة مصابيح LED وزميل بلوتوث ، يتعين علينا أيضًا استخدام موسع منفذ نظرًا للعدد المحدود من المنافذ المتوفرة في HEXWear. نقوم بتوصيل أجهزة الاستشعار الأربعة المرنة عبر المدخلات التناظرية على HEXWear و Bluetooth mate إلى TX ودبابيس RX ، ونوصل موسع منفذ MCP23017 بمسامير SDA و SCL التي ستعمل بعد ذلك على تشغيل مصابيح LED.

انظر الرسم البياني المرفق لمزيد من التفاصيل. (لاحظ أن Vcc في المخططات يتوافق مع دبابيس Vcc على HEXWear. يمكن توصيلها بالتوازي إذا لم تتوفر دبابيس كافية ، أو أن مصدر طاقة خارجي بجهد مماثل هو أيضًا خيار آخر قابل للتطبيق)

الخطوة الثانية: تثبيت مكتبات إضافية:

نظرًا لحقيقة أننا استخدمنا HEXWear ، يجب تثبيت مكتبات إضافية من أجل استخدام برنامج Arduino بشكل صحيح. الرجاء استخدام الإرشادات التالية للقيام بذلك:

1) (Windows فقط ، يمكن لمستخدمي Mac تخطي هذه الخطوة) قم بتثبيت برنامج التشغيل عن طريق زيارة https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… قم بتنزيل وتثبيت برنامج التشغيل (ملف exe. المدرج في الخطوة 2 في أعلى صفحة RedGerbera المرتبطة).

2) قم بتثبيت المكتبة المطلوبة لـ Hexware. افتح Arduino IDE. ضمن "ملف" ، حدد "تفضيلات". في المساحة المتوفرة لعناوين URL لمدير اللوحات الإضافية ، الصق https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/… انقر فوق "موافق". انتقل إلى Tools -> Board: -> Board Manager. من قائمة الزاوية العلوية اليسرى ، حدد "مساهمة". ابحث عن ، ثم انقر فوق Gerbera Boards وانقر فوق تثبيت. قم بإنهاء Arduino IDE وإعادة فتحه.

للتأكد من تثبيت المكتبة بشكل صحيح ، انتقل إلى Tools -> Board ، وانتقل إلى أسفل القائمة. يجب أن ترى قسمًا بعنوان "Gerbera Boards" ، والذي يجب أن تظهر تحته على الأقل HexWear (إن لم يكن المزيد من اللوحات مثل mini-HexWear).

الخطوة 3: إنشاء رسم اردوينو

يقرأ مخطط Arduino قيم الجهد عبر المقاومات المتسلسلة في الدائرة ويقرر ما إذا كان قد تم الوفاء بالحد الأدنى أم لا. إذا تم تجاوز الحد الأدنى ، فإن HexWear يضيء مؤشر LED ذي الصلة ويرسل إشارة رمز ASCII إلى الكمبيوتر المحمول ، والتي يمكن قراءتها وتعيينها إلى ملاحظة بواسطة Max 8 في خطوة لاحقة. باستخدام تكوينات الأسلاك المقابلة في مخططات الدائرة ، تم تحديد جميع المسامير الضرورية على HexWear بشكل صحيح.

لاحظنا أن قيمة العتبة التي لوحظت في الرسم لم تكن دائمًا متسقة عبر HEXWears المختلفة. إحدى التوصيات التي لدينا هي استخدام الراسمة التسلسلية لتحديد القيمة التناظرية المقروءة من المستشعر المرن والإشارة إلى كيفية تغير هذه القيمة عندما تكون غير قابلة للانحناء مقارنة بالانحناء. ثم يمكنك استخدام هذا لتحديد قيمة العتبة الخاصة بك التي تستجيب بشكل صحيح لسلوك جهاز الاستشعار المرن في دائرتك.

الخطوة 4: قم بإنشاء Max 8 Patcher

يقوم جهاز التصحيح Max 8 بتعيين مدخلات لوحة المفاتيح أو الإشارات المستلمة عبر قناة Bluetooth الخاصة بجهاز كمبيوتر محمول إلى مخرجات الملاحظات الآلية. مُرفق Max 8 patcher الذي استخدمناه في مشروعنا مرفق ومتاح للتنزيل.

عند استخدام Max ، اتبع هذه الخطوات لتوصيل زميلك في البلوتوث بـ Max:

• تأكد من أن الرسم مقفل (يجب إغلاق القفل الموجود أسفل اليسار)
• تأكد من إيقاف تشغيل الحرف "X" الموجود أعلى كائن metro (رمادي وليس أبيض)
• اضغط على زر الطباعة للذهاب إلى الكائن التسلسلي وانظر إلى المنافذ المتاحة في Max Console
• حدد المنفذ الصحيح من خلال وحدة البلوتوث المسمى واحدة ، وإذا كان هناك العديد منها متاحًا ، فجرّب كل منها حتى تتمكن من تأكيد أي منها يعمل
• خلال هذه العملية ، يجب أن تكون وحدة البلوتوث يومض باللون الأحمر وعندما تعمل بشكل صحيح ستتغير إلى جشع قوي
• استمر في المحاولة حتى تظهر الأضواء الخضراء على البلوتوث
• بمجرد الاتصال ، قم بقفل الرسم الخاص بك واضغط على "X" أعلى كائن المترو لبدء الاستماع إلى اتصالات البلوتوث.

الخطوة 5: لحام Port Expander و LEDs و Bluetooth Mate

نظرًا للكم الهائل من الأسلاك والمكونات الكهربائية الأخرى في مشروعنا المتوقع تركيبها على القفاز ، تُترك خطوات اللحام التالية مفتوحة أكثر للتفسير للمستخدم.

لتوصيل موسع المنفذ MCP23017 بقوة ، قمنا بلحام وصلاته بلوحة دائرة رقيقة تمكنا من وضعها على قفازنا. لقد قمنا بلحام الأسلاك على مصابيح LED الخاصة بنا ثم قمنا بلحام الأطراف المعنية بالأرض أو توصيل لوحة الدائرة بالمسامير الصحيحة المسمى بموسع المنفذ. استخدمنا بعد ذلك نفس اللوح لتوصيل الطاقة إلى زميلنا في البلوتوث بالتوازي مع الطاقة التي زودناها بالدبوس التاسع من موسع المنفذ.

استخدمنا الانكماش الحراري وبعض الشريط الكهربائي في أي مكان كان فيه سلك مكشوف. لقد قمنا بإرفاق الصور لإعطاء فكرة أفضل عن كيفية قيامنا بذلك بأنفسنا ، ولكن لاحظ أنك حر في استخدام أي تقنية هي الأكثر فعالية بالنسبة لك.

الخطوة 6: لحام مجسات فليكس

على غرار الخطوة السابقة ، هذه الخطوة ليست مقيدة ويمكن إجراء اللحام ولكن يشعر المرء أنه الأكثر فعالية.

للسماح بأكبر قدر من حرية الحركة لمشروعنا ، قمنا بلحام الأسلاك على طرفي جهاز الاستشعار المرن الخاص بنا ثم استخدمنا تقنية تقليص الحرارة لتغطية أي أجزاء من السلك المكشوف على غرار الطريقة التي فعلنا بها مع مصابيح LED.

الخطوة 7: التوصيل بـ HEXWear بما في ذلك استخدام مصدر خارجي

لتوصيل هذا العدد الكبير من الأسلاك مباشرة بـ HEXWear ، استخدمنا موصلات تجعيد ثم قمنا بربطها مباشرة على المنافذ المختلفة لجهاز HEXWear الخاص بنا. بهذه الطريقة ، قمنا بتأمين اتصال مباشر بكل من منافذنا وتمكنا من إزالته بسهولة إذا أردنا إنشاء مشاريع جديدة لـ HEXWear.

لقد قمنا أيضًا بتوصيل مصدر طاقة خارجي صغير يمكنه حمل ثلاث بطاريات AAA لتوفير طاقة كافية لجهاز HEXWear الخاص بنا. لقد قمنا بتثبيت مصدر الطاقة الخارجي هذا في سوار معصم للتأكد من أنه متصل دائمًا ولم يثبط الحركة بشكل كبير.

الخطوة 8: إرفاق كل شيء بالقفاز

أخيرًا ، ستحتاج إلى إرفاق كل شيء بشكل صحيح بقفازك حتى يكون منتجك قابلاً للارتداء حقًا. ستحتاج إلى توصيل كل مستشعر مرن بالإصبع المقابل ، وإلغاء الإبهام بسبب عدم جدوى فائدته ، وتوصيل مؤشر LED المقابل الذي يضيء بمستشعر المرن في نفس الإصبع. الطريقة الأكثر فاعلية التي وجدناها لضمان الانحناء المناسب لجهاز الاستشعار المرن كانت الشريط ، لكن خياطة القفاز باستخدام قطعة قماش إضافية ستنجح أيضًا.

ستحتاج بعد ذلك إلى توصيل HEXWear وموسع المنفذ والبلوتوث بنفس القفاز. لقد لاحظنا أيضًا أنه كان من المؤثر جدًا تثبيت مصدر الطاقة الخارجي في سوار المعصم للسماح بأكبر قدر من التنقل وعدم إعاقة الحركة / قابلية الارتداء. بالنسبة للمكونات الأخرى ، نوصي باستخدام روابط ملتوية لف أي سلك زائد لتدعيم المساحة.

تأكد من أن لديك وصلات ملحومة قوية ولا يوجد سلك مكشوف بحيث يكون هناك قدر كبير من المرونة والحرية لوضع المكونات في المكان الذي تريده بحيث يكون المنتج ممتعًا من الناحية الجمالية قدر الإمكان.

الخطوة 9: التصحيح والاستمتاع

خلال هذه العملية ، هناك احتمال كبير للخطأ ، لذلك نوصي بالتحقق من أن مكوناتك تعمل كما هو متوقع باستمرار طوال العملية. هذا يعني استخدام الشاشة التسلسلية على مخطط Arduino باستمرار للتأكد من أن قراءات مستشعر المرن الخاص بك متسقة ، والتحقق من أنه بعد لحام أي شيء ، يوجد اتصال قوي ولا يزال يعمل بشكل صحيح ، وأنه لا توجد أسلاك مكشوفة. نظرًا للكمية الكبيرة من المكونات الكهربائية في مكان صغير جدًا ، ستكون الأسلاك المكشوفة هي ألد أعدائك.

بمجرد الانتهاء من بناء قفاز العمل بنجاح ، استمتع! استمتع بالتجول في مشروعك ولا تتردد في تبديل أصوات البيانو الخاصة بك لأي عينات أخرى ترغب في الحصول عليها بأداة تقنية فريدة يمكن ارتداؤها!