Bucky Touch : Instrument dodécaèdre lumineux : 12 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

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Il y a environ deux ans, j'ai construit un grand dôme géodésique LED à 120 faces qui joue de la musique avec une sortie MIDI. Cependant, c'était une construction difficile et les capteurs n'étaient pas complètement fiables. J'ai décidé de construire le Bucky Touch, une version plus petite de mon dôme géodésique, plus facile à construire et dotée de capteurs tactiles capacitifs améliorés. Le Bucky Touch est conçu avec une sortie MIDI et audio, vous pouvez donc soit utiliser un appareil MIDI (par exemple un ordinateur ou un clavier MIDI) pour jouer le Bucky Touch OU vous pouvez directement connecter le Bucky Touch à un amplificateur et un haut-parleur.

Mon premier prototype dans ce projet était similaire, mais n'a pas de faces tactiles et fournit à la place des broches de rupture qui donnent accès aux broches d'E/S numériques, une broche TX (transmission), une broche RX (réception), une broche de réinitialisation, et broche de terre. Cette version, j'ai appelé le Bucky Glow. Les broches vous permettent de connecter le Bucky Glow à des capteurs (par exemple, tactile capacitif, infrarouge, ultrasonique), des moteurs, des prises MIDI et tout autre appareil électronique auquel vous pouvez penser.

Cette instructable passe par l'assemblage du Bucky Touch, qui ressemble plus à un instrument de musique par rapport au Bucky Glow.

Étape 1: liste de fournitures

Matériaux:

1. Deux feuilles de MDF de 16" x 12" 0,118" d'épaisseur

2. Une feuille de plexiglas blanc translucide de 12" x 12" 0,118" d'épaisseur

3. Bande LED pixel WS2801 ou WS2811 (11 LED):

4. Arduino Nano:

5. Carte prototype

6. Plastique PET enduit d'ITO (oxyde d'étain d'indium) - 100 mm x 200 mm

7. Résistances 11X 2MOhm

8. Résistances 11X 1kOhm

9. Résistance de 10k pour la sortie audio

10. Condensateurs 2X 0.1uF pour la sortie audio

11. Prise MIDI:

12. Interrupteur à bascule:

13. Bouton poussoir:

14. Prise audio stéréo:

15. Goupilles d'en-tête

16. 2X écrous M3

17. 2x boulons M3x12

18. Fil d'enroulement de fil

19. Scotch

20. Soudure

21. Ruban électrique

22. Câble MIDI vers USB si vous voulez jouer du MIDI avec un ordinateur

Outils:

1. Découpeur laser

2. Imprimante 3D

3. Coupe-fil

4. Fer à souder

5. Ciseaux

6. Clé Allen

7. Pistolet à colle chaude

8. Outil d'enroulement de fil

Étape 2: Présentation du système

Au cœur du Bucky Touch se trouve un Arduino Nano. La broche de données et la broche d'horloge d'une bande LED adressable WS2081 sont respectivement connectées aux broches A0 et A1. Chaque face du dodécaèdre possède un capteur tactile capacitif connecté avec une résistance de 2,2Mohm au signal d'envoi provenant de la broche A2. Les broches de réception sont A3, D2-D8 et D10-D12. Voici un lien vers les capteurs tactiles capacitifs:

Le Bucky Touch possède à la fois une sortie MIDI et un signal audio mono. Ces deux signaux sont discutés à l'étape 6. La broche TX est utilisée pour le MIDI et un signal PWM de la broche 9 est utilisé pour l'audio. Pour basculer entre la sortie MIDI et mono, il y a un interrupteur à bascule connecté à la broche A3.

L'Arduino est programmé pour lire tous les capteurs tactiles capacitifs afin de déterminer quelle touche pentagone est enfoncée par l'utilisateur. Il émet ensuite des signaux pour mettre à jour les LED et produire un son, soit MIDI, soit audio mono selon la direction dans laquelle l'interrupteur à bascule est basculé.

Étape 3: Conception et découpe du châssis

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Le Bucky Glow a une sortie audio MIDI et mono. Pour un examen de MIDI et Arduino, consultez ce lien. J'aime le MIDI car il est facile à configurer avec Arduino et fournit l'audio d'innombrables instruments au son clair en un clic. L'inconvénient est qu'il nécessite un appareil de lecture MIDI pour décoder les signaux et les convertir en un signal audio. De plus, le développement de vos propres signaux analogiques vous donne plus de contrôle et une meilleure compréhension du signal qui est réellement produit et lu dans les haut-parleurs.

La création de signaux audio analogiques est un travail difficile qui nécessite une connaissance des circuits oscillants et une conception de circuits plus complexe. J'ai commencé à concevoir des oscillateurs pour ce projet et j'ai fait des progrès lorsque j'ai trouvé un article formidable de Jon Thompson sur la création de signaux audio complexes à l'aide d'une seule broche PWM sur l'Arduino. Je pense que c'était un juste milieu entre les signaux MIDI et la conception de circuits analogiques plus compliqués. Les signaux sont toujours produits numériquement, mais j'ai gagné beaucoup de temps par rapport à la construction de mes propres circuits oscillants. Je veux toujours essayer cela un certain temps, donc toute suggestion de bonnes ressources serait très appréciée.

Jon explique comment générer une sortie numérique 8 bits à 2 MHz avec une seule broche, qui peut être convertie en un signal audio analogique après lissage à travers un filtre passe-bas. Son article explique également certaines bases de l'analyse de Fourier, qui est nécessaire pour comprendre des formes d'onde plus complexes. Au lieu d'un son pur, vous pouvez utiliser cette approche pour générer des signaux audio plus intéressants. Cela fonctionne assez bien pour moi jusqu'à présent, mais je pense qu'il y a encore plus de potentiel avec cette technique ! Voir la vidéo ci-dessus pour un test préliminaire de commutation entre la sortie audio et MIDI.

Testez la sortie MIDI et audio sur une maquette avant de passer à la soudure des composants sur la carte prototype.

Étape 7: Souder la carte et monter l'Arduino

Collectez les résistances, les condensateurs, les broches d'en-tête et la carte prototype. Décomposez la carte prototype à 50 mm x 34 mm. Ajoutez les résistances 10MOhm dans le couvercle supérieur gauche, suivies des broches d'en-tête. Ces broches d'en-tête se connecteront aux capteurs tactiles capacitifs. Continuez à ajouter les composants en suivant le schéma du Bucky Touch. Vous devriez avoir des broches pour le signal d'envoi tactile capacitif, les onze signaux de réception tactile capacitifs, le signal MIDI, le signal audio (hors arduino et dans la prise stéréo mono), 5V et GND.

J'ai conçu un support personnalisé pour maintenir l'Arduino et la carte prototype dans la base inférieure du Bucky Touch. Imprimez cette pièce en 3D à l'aide du fichier STL fourni. Glissez maintenant l'Arduino Nano et la carte prototype dans le support. Notez que l'Arduino Nano devra avoir ses broches tournées vers le haut. Faites glisser deux écrous M3 dans le support. Ceux-ci seront utilisés pour connecter la monture à la base du Bucky Touch.

Utilisez un fil enroulé pour établir des connexions entre l'Arduino et la carte prototype, comme indiqué sur le schéma. Connectez également les fils tactiles capacitifs aux broches d'en-tête sur la carte prototype.

Étape 8: Assemblage de la base

Poussez la prise Midi, la prise audio et l'interrupteur à bascule à travers la face de la base avec les trous appropriés. Vous pouvez soit visser les vérins, soit les coller à l'arrière. Pour l'interrupteur de réinitialisation, vous devrez découper un petit carré pour qu'il affleure l'avant du visage. Soudez le fil enroulé sur les commutateurs afin qu'ils puissent être connectés à la carte prototype et à l'Arduino.

Il est maintenant temps de connecter les murs de base au fond de la base. Glissez un mur à la fois dans le fond de la base et les joints du connecteur de base (partie G). Vous devez faire glisser le mur sur le côté avec des encoches plus grandes, puis appuyer sur le mur vers le bas. Le mur doit s'enclencher. Après avoir connecté les murs avec les trous pour l'Arduino, faites glisser l'assemblage de la carte Arduino/prototype en place et connectez-le à l'aide des boulons M3x12. Vous devrez peut-être remuer les écrous M3 jusqu'à ce qu'ils soient dans la bonne position.

Après avoir connecté tous les côtés de la base, soudez les fils jack aux broches appropriées. À ce stade, c'est une bonne idée de tester les signaux audio et MIDI en utilisant le code que j'ai fourni ici. Si cela ne fonctionne pas, vérifiez vos connexions avant de passer à l'étape suivante.

Étape 9: Rendre le plexiglas conducteur

J'ai essayé plusieurs façons de faire du plexiglas une clé pour l'instrument. Dans mon projet de dôme géodésique, j'ai utilisé des capteurs infrarouges pour détecter quand la main de l'utilisateur était proche de la surface. Cependant, ils n'étaient pas fiables en raison du rayonnement infrarouge de l'environnement, de la diaphonie entre les capteurs infrarouges et des mesures inexactes. Pour le Bucky Touch, j'ai pensé à trois solutions potentielles: des capteurs infrarouges codés en fréquence, des boutons-poussoirs et un toucher capacitif. Les boutons-poussoirs et les capteurs IR codés en fréquence ne fonctionnaient pas à cause des problèmes dont je parle sur ma page Hackaday.

Le défi pour le capteur tactile capacitif est que la plupart des matériaux conducteurs sont opaques, ce qui ne fonctionnerait pas pour le Bucky Touch car la lumière doit traverser le plexiglas. Puis j'ai découvert la solution: le plastique enduit d'ITO ! Vous pouvez acheter une feuille de 200 mm x 100 mm chez Adafruit pour 10 dollars.

J'ai d'abord coupé le plastique enduit d'ITO en bandes et les ai collées sur le plexiglas en un « X ». Assurez-vous que les côtés conducteurs du plastique se font face. Vérifiez en mesurant la résistance à l'aide d'un multimètre. Au départ, j'ai plié le plastique et connecté du cuivre aux fils de soudure pour le toucher capacitif. GROSSE ERREUR: ne pliez pas le plastique enduit d'ITO ! Plier le plastique casse la connexion. Au lieu de cela, j'ai collé environ un pouce de fil métallique sur le plastique et cela a très bien fonctionné. Vous vous souvenez du fil enroulé de l'étape 4 qui a été passé à travers la face LED pentagonale ? Il est maintenant temps de les utiliser pour les capteurs tactiles capacitifs. Exposez le fil et collez-le sur le plastique conducteur collé au plexiglas. Répétez cette opération pour les 11 faces en plexiglas.

C'est maintenant le bon moment pour effectuer des tests pour vous assurer que vos faces en plexiglas fonctionnent comme des capteurs tactiles capacitifs.

Étape 10: Montage du plexiglas

Ajoutez les joints (parties E et F) au bas du Bucky Touch qui relient le bas avec toute l'électronique au haut avec les LED. Ensuite, poussez partiellement les joints de pup (partie H) dans les murs Bucky Touch afin qu'il y ait suffisamment d'espace pour glisser dans le plexiglas. Le plexiglas ne peut s'adapter que si vous ne poussez pas les joints du chiot à fond, alors soyez prudent. Une fois que vous avez placé les 11 faces en plexiglas, enfoncez complètement les joints du tube pour verrouiller les faces en plexiglas. Il doit être bien ajusté.

Enroulez et soudez l'autre extrémité des fils tactiles capacitifs aux broches appropriées sur la carte prototype et testez à nouveau vos capteurs tactiles capacitifs. Enfin, reliez les parties supérieure et inférieure ensemble à l'aide des joints (parties E et F). Assurez-vous de ne tirer sur aucun fil. Félicitations, le Bucky Touch est entièrement assemblé !

Étape 11: Prototypes plus anciens

Deuxième Prix du Concours Audio 2018