Contrôleur 3D DIY : 8 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:10

Créez une interface 3D à l'aide de six résistances, d'une feuille d'aluminium et d'un Arduino. Prenez ça, Wii. Update: une explication beaucoup plus complète de ce projet est disponible dans Make Magazine. Il serait peut-être plus facile de suivre leurs instructions, et je pense que leur code est plus à jour. L'objectif de base ici était de créer un système de détection de position de la main 3D que la plupart des gens peuvent construire, tout en préservant un semblant de fonctionnalité. Pour avoir une idée des applications possibles, regardez la vidéo de démonstration. Si vous pensez pouvoir en construire un qui est plus simple et tout aussi précis, ou légèrement plus complexe et plus précis, partagez-le dans les commentaires !Interface 3D DIY: Tic Tac Toe de Kyle McDonald sur Vimeo.

Étape 1: Matériaux

Outils

• Arduino
• Traitement
• Pinces coupantes
• Fer à souder
• Cutter

Matériaux

• (3) résistances 270k
• (3) résistances 10k
• Souder
• Câble
• Feuille d'aluminium
• Papier carton

Optionnel:

• Ruban (ex: scotch)
• Fil blindé (ex: câble coaxial, ~3')
• (3) pinces crocodiles
• en-tête à 3 broches
• Zip cravate
• Gaine thermorétractable ou colle chaude

Étape 2: faire les assiettes

Ce capteur fonctionnera en utilisant des circuits RC simples, avec chaque distance de détection de circuit dans une dimension. J'ai trouvé que le moyen le plus simple d'organiser trois plaques capacitives à cet effet est dans le coin d'un cube. J'ai coupé le coin d'une boîte en carton dans un cube de 8,5 , puis j'ai coupé du papier d'aluminium pour qu'il s'adapte à des carrés légèrement plus petits. Du ruban adhésif sur les coins les maintient en place. Ne collez pas tout le périmètre, nous en aurons besoin plus tard pour attacher les pinces crocodiles.

Étape 3: Faire les connecteurs

Pour connecter l'Arduino aux plaques, nous avons besoin de fil blindé. Si le fil n'est pas blindé, les fils eux-mêmes agissent de manière plus évidente en tant que partie du condensateur. De plus, j'ai découvert que les pinces crocodiles permettent de connecter très facilement des objets à l'aluminium, mais il existe probablement de nombreuses autres façons également.

• Coupez trois longueurs égales de câble blindé. J'ai choisi environ 12". Plus c'est court, mieux c'est. Le câble coaxial fonctionne, mais plus il est léger/plus flexible, mieux c'est.
• Dénudez le dernier demi-pouce pour révéler le blindage et le dernier quart de pouce pour révéler le fil.
• Torsadez les pinces crocodiles aux fils sur les fils et soudez-les ensemble.
• Ajoutez un tube thermorétractable ou de la colle chaude pour garder les choses ensemble.

Étape 4: faire le circuit

Le "circuit" est juste deux résistances par morceau d'aluminium. Pour comprendre pourquoi ils sont là, il est utile de savoir ce que nous faisons avec l'Arduino. Ce que nous allons faire avec chaque broche, séquentiellement, est:

• Réglez la broche sur le mode de sortie.
• Écrivez un « bas » numérique sur la broche. Cela signifie que les deux côtés du condensateur sont mis à la terre et qu'il se déchargera.
• Réglez la broche sur le mode d'entrée.
• Comptez le temps qu'il faut pour que le condensateur se charge en attendant que la broche soit "haute". Cela dépend des valeurs du condensateur et des deux résistances. Puisque les résistances sont fixes, un changement de capacité sera mesurable. La distance par rapport au sol (votre main) sera la principale variable contribuant à la capacité.

Les résistances de 270k fournissent la tension pour charger les condensateurs. Plus la valeur est petite, plus ils se chargeront rapidement. Les résistances de 10k affectent également le timing, mais je ne comprends pas complètement leur rôle. Nous ferons ce circuit à la base de chaque fil.

• Soudez la résistance 10k à l'extrémité du fil opposée à la pince crocodile
• Soudez la résistance de 270k entre le blindage et le fil (plaque). Nous protégerons le fil avec les mêmes 5 V que nous utilisons pour charger les condensateurs

Étape 5: Terminez et fixez le connecteur

Une fois les 3 connecteurs terminés, vous voudrez peut-être ajouter une gaine thermorétractable ou de la colle chaude pour les isoler les uns des autres, car vous souderez les points de blindage/5 V ensemble.

Pour moi, il était plus facile de souder les deux connecteurs les plus externes ensemble, puis d'ajouter le troisième. Une fois les trois connecteurs soudés, ajoutez un quatrième fil pour l'alimentation du blindage/5 V.

Étape 6: Connectez-vous et téléchargez le code

• Branchez le connecteur sur l'Arduino (broches 8, 9 et 10)
• Enclenchez les pinces crocodiles sur les plaques (8:x:gauche, 9:y:bas, 10:z:droite)
• Fournir de l'énergie en branchant le quatrième fil (mon fil rouge) dans le 5 V de l'Arduino
• Branchez l'Arduino, démarrez l'environnement Arduino
• Téléchargez le code sur le tableau (remarque: si vous êtes en dehors de l'Amérique du Nord, vous devrez probablement changer #define mains en 50 au lieu de 60).

Le code Arduino est joint en tant qu'Interface3D.ino et le code de traitement est joint en tant que TicTacToe3D.zip

Étape 7: Faites quelque chose de cool

Si vous regardez la fenêtre série dans l'environnement Arduino, vous remarquerez qu'elle crache des coordonnées 3D brutes à 115200 bauds, à environ 10 Hz = 60 Hz / (2 cycles complets * 3 capteurs). Le code prend des mesures autant de fois que possible sur chaque capteur sur la période de deux cycles de la fréquence d'alimentation secteur (qui est étonnamment stable) afin d'annuler tout couplage. La première chose que j'ai faite avec cela a été de faire un simple Tic 3D Interface Tac Toe. Si vous souhaitez commencer avec une démo fonctionnelle, le code est disponible ici, déposez simplement le dossier "TicTacToe3D" dans votre dossier Processing sketches. Trois choses utiles que le code Tic Tac Toe démontre:

• Linéarise les données brutes. Le temps de charge suit en fait une loi de puissance relative à la distance, vous devez donc prendre la racine carrée d'un sur le temps (c'est-à-dire distance ~= sqrt(1/time))
• Normalise les données. Lorsque vous démarrez l'esquisse, maintenez le bouton gauche de la souris enfoncé tout en déplaçant votre main pour définir les limites de l'espace avec lequel vous souhaitez travailler.
• Ajout de « momentum » aux données pour atténuer les instabilités.

En pratique, en utilisant cette configuration avec du papier d'aluminium, je peux obtenir une gamme de la plus grande dimension de papier d'aluminium (la plus grande pièce que j'ai testée mesure 1,5 pied carré).

Étape 8: Variations et notes

Variantes

• Construire des capteurs massifs
• Optimisez les résistances et le code pour les choses qui vibrent rapidement et utilisez-les comme micro/microphone
• Il existe probablement d'autres astuces pour découpler le système du ronflement AC (un énorme condensateur entre les plaques et la terre ?)
• J'ai essayé de protéger les plaques du bas, mais cela ne semble poser que des problèmes
• Faire un sélecteur de couleurs RVB ou HSB
• Contrôler les paramètres vidéo ou musicaux; séquencer un temps ou une mélodie
• Grande surface légèrement courbée avec plusieurs plaques + un projecteur = interface "Minority Report"

Remarques

Le terrain de jeu Arduino contient deux articles sur la détection tactile capacitive (CapSense et CapacitiveSensor). En fin de compte, je suis allé avec une inversion d'une conception que je suis tombée sur la copie d'un ami de "Physical Computing" (Sullivan/Igoe) décrivant comment utiliser RCtime (le circuit avait le condensateur et une résistance fixés, et a mesuré la valeur d'un potentiomètre). La synchronisation de la microseconde a été accomplie à l'aide d'un code légèrement optimisé des forums Arduino. Encore une fois: juste à partir de tonnes de schémas de thérémine, je ne comprends pas complètement, je suis bien conscient qu'il existe de meilleures façons de faire la détection de distance capacitive, mais je voulais faire quelque chose d'aussi simple que possible qui soit toujours fonctionnel. Si vous avez un design tout aussi simple et fonctionnel, postez-le dans les commentaires ! Merci à Dane Kouttron d'avoir toléré toutes mes questions d'électronique de base et de m'avoir aidé à comprendre comment fonctionne un simple circuit de thérémine hétérodyne (à l'origine, j'allais les utiliser - et, s'il était correctement réglé, il serait probablement plus précis).

Premier prix du concours de livres The Instructables