ابتكر السيد Kravox خلال مشروع بحثي في جامعة لوند (السويد) ، والذي كان هدفه هو إعطاء المتحكمين في الآلات الموسيقية الرقمية شعور الآلات الميكانيكية التقليدية. يريد السيد الآن جعل Kravox في متناول الجميع كمنصة موسيقى للتجريب. من أجل ذلك ، قام بإنشاء هذه الإحاطة التفصيلية ، والتي ستسمح لأكبر عدد ممكن من الأشخاص باستخدام هذه الآلة الموسيقية الجديدة المثيرة للاهتمام.
لعب Kravox بسيط للغاية. تخيل أنك تلعب بجسم عادي ، مثل المكنسة ، والطريقة التي تلمس بها وتحركها في الفضاء تتحكم في كيفية توليد الصوت. يمكنك مشاهدة وسماع كيفية تشغيل Kravox ، بالإضافة إلى عملية صنع الآلة ، في نهاية المقالة في مقاطع الفيديو.
الأدوات والمواد:
- اللوح 50 * 24 حفرة -1 قطعة ؛
-40 دبوس موصلات ذكر -5 قطع.
-40 دبوس المكونات - 5 قطع ؛
- مقاييس فرق الجهد 10 كيلو أوم ومقابض - 5 قطع ؛
- مصابيح زرقاء قياسية مقاس 5 مم - 3 قطع ؛
- المقاومات 150 أوم - 3 قطع ؛
- مكثف 10 فائق التوهج - 2 قطعة ؛
- مكثف 100 nF - 2 جهاز كمبيوتر ؛
- وحدة راديو NRF24L01 - 2 قطعة ؛
-اردوينو نانو -2 قطعة ؛
-مقاومات 220 أوم -3 قطع ؛
- لوحات مستشعرات الاستشعار MPR121 - 2 قطعة ؛
- جيروسكوب رقمي GY-521 MPU 6050-1 جهاز كمبيوتر ؛
- كبلات USB-A إلى USB-C ؛
- 4 أمتار (الحد الأدنى) من الشريط النحاسي بعرض 1 سم ؛
- باور بنك.
- 7 أمتار (الحد الأدنى) من الأسلاك بألوان مختلفة ؛
-0.2 متر ، أنبوب الانكماش الحراري ø = 3 مم ؛
- ملحقات لحام.
-المتعدد.
-حكم ؛
-سكين.
نوزوفكا.
- زردية ؛
- كرتون ؛
- مسدس غراء
-شريط
-غراء.
-مكتب اللثة.
-مقاطع.
الخطوة الأولى: النظرية
Kravox هي آلة موسيقية رقمية مفتوحة المصدر عبر الأنظمة الأساسية تتكون من ثلاثة مكونات - وحدة تحكم / وحدات تحكم وجهاز استقبال وبرنامج.
يمكنك توصيل ما يصل إلى ثلاث وحدات تحكم لاسلكية. تقوم كل وحدة تحكم بمعالجة بيانات التوجيه والتسارع من جيروسكوب MPU-6050 الرقمي وبيانات اللمس من لوحتين من مستشعر MPR121 متصلة بـ Arduino Nano. يرسل جهاز التحكم البيانات إلى جهاز الاستقبال باستخدام جهاز الإرسال اللاسلكي nRF24L01. إذا كان من الضروري استخدام أكثر من وحدة تحكم ، فيجب تعيين عنوانين فرديين لوحدة التحكم الثانية والثالثة.
يرسل جهاز الاستقبال البيانات المستلمة من وحدة التحكم (وحدات التحكم) إلى الكمبيوتر المتصل جنبًا إلى جنب مع البيانات التي تم جمعها من عدة مقاييس فرق الجهد.يسمح لك رمز المتلقي المقدم بإنشاء اتصال مع ثلاث وحدات تحكم ، ولكنه سيعمل أيضًا مع واحد أو اثنين فقط بدون إعدادات.
تتم معالجة البيانات من جهاز الاستقبال في برنامج مكتوب يخرج الصوت.
جمال Kravox هو أنه يمكن تعديل شكله ، وكيف يبدو وكيف يلعبه. أعطى هذا المعالج الفرصة لتطوير نسخة سهلة النسخ من Kravox لهذا البرنامج التعليمي.
الخطوة الثانية: إنشاء لوحة تحكم
بعد ذلك ، يشرح المعالج كيفية القيام بذلك الإلكترونيات تحكم خطوة بخطوة من التفاصيل أعلاه.
إذا لم تكن متأكدًا من مكان لحام الكبل ، فيمكنك دائمًا الرجوع إلى مخطط الدائرة والتحقق مما إذا كانت المكونات متصلة بشكل صحيح.
الخطوة الأولى هي قطع اللوح والموصلات وتجميعها مع مكثف صغير وكبير ، مما يساعد على زيادة موثوقية جهاز الإرسال اللاسلكي.
قطع المجلس بسكين فائدة
قطع الموصلات بمنشار (وضعها السيد على الكتاب لمحاذاة من الجدول)
قم بتثبيت الموصلات على اللوح واللحام. يمكنك بالفعل توصيل كل زوج من جهات الاتصال بين اثنين
الموصلات الطويلة المجاورة لبعضها البعض. بالنسبة للبقية ، يكفي إرفاقها ببساطة بمجلد صغير - ويفضل أن تكون جهات الاتصال التي ، وفقًا لمخطط الدائرة ، لن يتم توصيلها لاحقًا. عند لحام المكثفات ، انتبه إلى قطبية المكثف الإلكتروليتي لـ 10 ميكروفاراد (الأكبر من الاثنين). سيكون لدى جانب واحد شريط ، وكقاعدة ، ساق أقصر. يجب توصيل هذا الجانب بالأرض. المكثف الأصغر 100 نانوفاراد غير مستقطب ويمكن لحامه بأي شكل من الأشكال.
علاوة على ذلك ، تكون مقاومات LED ملحومة. انتبه إلى قطبية LED: عادة ما يكون لجهة واحدة ساق أقصر. يجب توصيل هذا الجانب بالأرض في الخطوة التالية. سلك أزرق ملحوم في الساق الأخرى. الطرف الآخر من السلك ملحوم بالموصل حيث سيتم توصيل دبوس Arduino D3.
بعد ذلك ، يتم تركيب جميع كابلات الطاقة باللونين الأحمر والأزرق. الأحمر بجهد 3.3 فولت والأزرق للأرض (GND).
تتواصل ثلاث لوحات استشعار عبر بروتوكول I2C (دائرة متكاملة). هذا يعني أنه يمكن توصيلها جميعًا بنفس دبابيس Arduino ، لذلك نقوم بحام الأسلاك الصفراء والخضراء لأجهزة الاستشعار ودبابيس Arduino A4 و A5. تحتاج أيضًا إلى تركيب كبل أبيض لتوصيل جهات اتصال مقاطعة الدوران.
يتواصل جهاز الإرسال اللاسلكي عبر بروتوكول SPI (التسلسلي
الواجهة الطرفية) ، والتي تتطلب اتصالات أكثر من I2C ، يضيف المعالج أسلاك سوداء ورمادية وبنية وأرجوانية وبرتقالية.
حان الوقت الآن لإعداد المكونات. بالإضافة إلى اللحام على موصلات دبوس ، إن لم يكن
ملحوم ، تحتاج إلى إيلاء اهتمام خاص للوحة الاستشعار! بالنسبة للنماذج الرخيصة من الصين ، يتم تثبيت دبوس العنوان بشكل صارم بدون مقاوم وسيط ، لذلك من الضروري قطع هذا الاتصال فعليًا في الجزء السفلي من اللوحة بسكين. قطع بين وسادتين بالقرب من مكان كتابة ADD. يوصي المعالج بالرنين بمقياس متعدد للتأكد من أن جهات الاتصال غير متصلة.
عندما تحتوي جميع الأجزاء على موصلات ملحومة ويتم تحضير لوحات المستشعر ، يمكنك توصيل Arduino Nano وجيروسكوب ولوحتي استشعار ووحدة راديو بلوحة التحكم.
الخطوة الثالثة: تنزيل الرمز
بعد إجراء فحص مزدوج ، إذا كان كل شيء متصلاً بشكل صحيح ، فإن الخطوة التالية هي تنزيل Arduino nano المقدم ، ولكن قبل أن تتمكن من القيام بذلك ، ستحتاج إلى تثبيت المكتبات للجيروسكوب ولوحات الاستشعار وأجهزة الاستشعار اللاسلكية. إذا كنت جديدًا في مكتبات Arduino ، فتعرف على كيفية تثبيتها.
يتطلب الدوران MPU6050 مكتبات I2Cdev.h و MPU6050_6Axis_MotionApps20.h ، والتي يمكن تنزيلها.
بالنسبة لألواح اللمس MPR121 ، فإن مكتبة Bare الموصلة MPR121.h مطلوبة ، والتي يمكن العثور عليها هناك إصداران على الأقل من المكتبة. تأكد من تثبيت الإصدار الذي طوره Bare Connectorive ، وليس الإصدار الذي طوره Adafruit.
تتطلب لوحة إرسال الراديو NRF24L01 مكتبات nRF24L01.h و RF24.h TMRh20 ، والتي يمكن تنزيلها. يرجى ملاحظة: هناك أيضًا نسختان على الأقل من هذه المكتبات بنفس الاسم. تأكد من تثبيت TMRh20 المطور ، وليس maniacbug.
بمجرد تثبيت المكتبات ، يمكنك تنزيل كود Kravox-Controller.
للتحقق مما إذا كانت وحدة التحكم تعمل ، يمكنك تمكينها من إخراج البيانات من مستشعرات اللمس وجيروسكوب من خلال جهاز عرض تسلسلي. للقيام بذلك ، تحتاج إلى تعديل القسم الأخير من رمز المستلم قبل التنزيل: عن طريق إزالة علامة التعليق في البداية (/ *) وفي نهايته (* /) (انظر. الصورة)
بعد تنزيل الرمز باستخدام هذا الخيار ، تحتاج إلى فتح Serial Monitor وتعيين سرعة الإرسال (معدل البيانات) عليه إلى 115200. الآن يمكنك رؤية البيانات من المستشعرات ، والتي تتغير عند نقل لوحة التحكم ولمس جهات الاتصال ، من لوحات MPR121 المميزة من 0 إلى 11.
إذا لم يعمل أي شيء أو تم الحصول على الأصفار فقط ، فأنت بحاجة إلى التحقق بعناية من الأسلاك ومقارنتها بالرسم البياني أعلاه. إذا تلقيت إشارة خاطئة من Serial Monitor ، فأنت بحاجة إلى التحقق مما إذا تم تعيين معدلات نقل البيانات بشكل صحيح.
الخطوة الرابعة: طاقة المجلس
للحصول على الطاقة ، تحتاج إلى توصيل لوحة التحكم بالبنك.
إذا لم يتم إيقاف تشغيل البنك تلقائيًا بعد فترة ، تنتهي لوحة التحكم ، ويمكنك الذهاب إلى لوحة جهاز الاستقبال. خلاف ذلك ، اتبع الخطوة التالية.
الخطوة الخامسة: حل مشكلة الطاقة
من حيث المبدأ ، لوحة التحكم جاهزة ، ولكن بعض البنوك ستغلق تلقائيًا بعد بضع ثوانٍ عند توصيلها بلوحة التحكم ، لأنها تستهلك القليل من الطاقة. كحل ، يمكنك ببساطة إضافة ثلاثة مقاومات 220 أوم بالتوازي بين دبابيس 5V و GND لـ Arduino.
بعد إعادة توصيل المكونات ، (بالتأكيد) تبدو لوحة التحكم النهائية مثل هذا.
الخطوة السادسة: إنشاء لوحة استقبال
في هذه الخطوة ، سيوضح لك المعالج كيفية إنشاء لوحة جهاز الاستقبال. العملية تشبه إلى حد كبير صنع لوحة تحكم.
تحتاج أولاً إلى قطع اللوح والموصلات. ثم قم بتركيب المكثفات. يمكنك مقارنة هذه الخطوة مع الخطوة الأولى لإنشاء لوحة تحكم لمزيد من المعلومات.
بعد ذلك ، تحتاج إلى إضافة جميع الأسلاك الحمراء والزرقاء. الأحمر بجهد 3.3 فولت والأزرق للأرض (GND).
الأسلاك للاتصالات SPI.
لوحة جهاز الاستقبال جاهزة ، ولكن قبل تحميل رمز Kravox-Receiver إلى Arduino Nano ، يجب عليك أولاً إنشاء واجهة لجهاز الاستقبال.
ثم يوضح المعالج كيفية إنشاء واجهة مع 4 مقاييس فرق الجهد و LED للمستقبل. الواجهة متصلة ، كما في الشكل الأول ، وسيتم توصيلها بلوحة الاستقبال ، كما هو موضح في الشكل الثاني.
الإجراء على النحو التالي ، تحتاج أولاً إلى أخذ مجموعة من 8 كابلات ولحام 5 منها إلى جهات الاتصال الوسطى لمقاييس الجهد. من المستحسن استخدام نفس الألوان كما في الرسم البياني حتى لا يتم الخلط.
ثم ، تحتاج إلى قطع صفي اللوح من 17 حفرة و 17 موصل ذكر. قم بتوصيل الكابلات والموصل باللوحة. انتبه إلى الرسم البياني أعلاه للتأكد من توصيل الكابلات في الأماكن الصحيحة.
تحتاج الآن إلى لحام الأسلاك الزرقاء (الأرضية) بأحد جهات الاتصال لجميع مقاييس الجهد. قم بلحام مؤشر LED أزرق بمقاوم محدد حالي يبلغ 150 أوم.
أسلاك اللحيم الخضراء.
يجب أن تبدو الواجهة النهائية مثل هذا (الصورة 1) ويمكن توصيلها بلوحة الاستقبال مثل هذه (الصورة 2).
الخطوة السابعة: الكود
متاح الآن للتنزيل إلى جهاز استقبال Arduino Nano.
للتحقق ، تحتاج إلى إجراء تعديل صغير على الرمز مرة أخرى قبل التنزيل. بشكل افتراضي ، يعرض جهاز الاستقبال بياناته بتنسيق يمكن تفسيره على أنه بيانات خالصة ، لكنه لا يعرض معلومات مفيدة على جهاز عرض تسلسلي. ومع ذلك ، يمكنك تغيير هذا السلوك في التعليمات البرمجية عن طريق تحرير (إضافة // قبل) السطر #define WRITE_AS_BYTES و (إزالة // before) السطر // #define PRINT_VIA_SERIAL_MONITOR.
الخطوة الثامنة: الحالة
بعيدًا عن الشريط النحاسي ، يقوم السيد بعمل جهاز استشعار.
لجعل الحالة ، يستخدم السيد مربعات فارغة.
سيد رسم الكرتون. يقطع 24 شريط نحاسي ويثبت على ورق مقوى.
علاوة على ذلك ، يقوم المعلم بقص الورق المقوى 2 * 24 فتحة واسعة والموصل 24 دبوس الذكور إلى الحجم والبائعين 24 سلكًا إليه. يجب أن تكون الأسلاك في المنتصف بطول 10 سم على الأقل ، وعندما تبتعد عن المركز ، يزيد طول الأسلاك. على سبيل المثال ، إذا كنت تستخدم شريطًا نحاسيًا بعرض 1 سم والمسافة بين الأقطاب الكهربائية 3 مم ، فيجب أن يزيد طول السلك بمقدار 1.3 سم ، كما هو موضح أدناه: 10 / 11.3 / 12.6 / 13.9 / 15.2 ...
الآن يمكنك لحام الأطراف الثانية للأسلاك بشرائط النحاس وختمها بشريط.
يلصق المستشعر في الجسم ، ثم يلصق جسمًا آخر عليه (للتحقق).
يغطي الجزء الخلفي من لوحة التحكم بالكرتون.
تثبيت المصابيح ومصرف الطاقة. تحتاج إلى ترتيب بنك الطاقة بحيث يمكنك توصيل كبل USB وفصله ، لأن هذه هي الطريقة التي يتم بها تشغيل وحدة التحكم وإيقاف تشغيلها. قم أيضًا بتوصيل الواجهة التي تعمل باللمس بلوحة التحكم وضعها في الصندوق.
يقوم بعمل انقطاع لكابل USB-A-USB-C عند تقاطع الصندوقين ، ويحمله ويصله بـ Arduino Nano.
الآن وحدة التحكم جاهزة.
يقوم المعلم بإصلاح الحالة بمساعدة علكة القرطاسية. إذا كانت هناك بعد ذلك مشاكل في أجهزة الاستشعار التي تتعرف على اللمس عندما لا تكون هناك ، فأنت بحاجة إلى وضع مادة عازلة ، مثل الفيلم ، أو ما شابه بين السكن الحساس للمس ، ولوحة الدوائر والأسلاك. قم بتوصيل الطاقة دون لمس أجهزة الاستشعار.
الخطوة التاسعة: إنشاء حالة جهاز الاستقبال
الآن تحتاج إلى عمل مسكن لجهاز الاستقبال. يقطع المعالج العديد من الثقوب المستديرة لمقاييس الجهد ومصابيح LED.
إنها تلصق لوحة الاستقبال ، LED ، مقاييس فرق الجهد اللولبية. يضبط المقابض.
الخطوة العاشرة: أكمل
الآن بعد أن تم تركيب جميع المعدات ، حان الوقت لتشغيل الموسيقى! للقيام بذلك ، تحتاج إلى برنامج يمكنك توصيل المعدات به. بالنسبة إلى Kravox ، هذا هو برنامج Pure Data Vanilla ، والذي يمكنك تنزيله مجانًا.
بعد تثبيت Pure Data على جهاز الكمبيوتر ، تحتاج إلى تشغيله وفتح ملف Kravox.pd. يرجى ملاحظة أنه يجب حفظه على جهاز الكمبيوتر الخاص بك في نفس المجلد مثل مجلد الطبول الذي تم تزويده به - وإلا لن تتمكن Pure Data من العثور على الملفات.
بمجرد فتح واجهة برنامج Kravox.pd ، تحتاج إلى فتح النافذة ، كما في الصورة ، وتثبيت ما يسمى بالأجهزة الخارجية الأربعة المدرجة في هذه النافذة. التثبيت بسيط ، فقط انقر على "مساعدة" في قائمة "تنظيف البيانات" ، حدد "البحث عن كائنات إضافية على الإنترنت" (قد يكون مختلفًا قليلاً) ، ابحث عن "comport" ، "zexy" ، "freeverb" و "arraysize". "واحدًا تلو الآخر وتثبيت أحدث إصدار. الآن يجب أن تحتوي الكائنات الأربعة التي تم تمييزها على أنها comport و repack و freeverb و arraysize على مخطط متين ، كما في الشكل أدناه. قد تحتاج إلى إعادة تشغيل Pure Data لهذا.
بعد تثبيت الأجهزة الخارجية ، يمكنك توصيل جهاز الاستقبال عبر USB. إذا قمت بتغيير الرمز في الجزء 4 لاستخدام جهاز الاستقبال مع Arduino Serial Monitor ، يجب عليك أولاً التراجع عن هذا التغيير وتحميل كود المصدر في جهاز استقبال Arduino Nano قبل توصيل وإغلاق Arduino Serial Monitor.
الآن ألق نظرة على نافذة Pure Data. إذا رأيت دفق بيانات يتم تحديثه بسرعة ، فهذا أمر رائع ، ولكن على الأرجح سيعرض لك رسالة حمراء بدلاً من ذلك ، مثل تلك الموجودة في الصورة الأولى ، والتي يتم تحديثها كل ثانيتين.
قد يكون النص الأحمر مختلفًا قليلاً ، ولكنه لا يزال يعني أن Pure Data لم تتمكن بعد من الاتصال بجهاز الاستقبال الخاص بك. وذلك لأن البرنامج يحتاج إلى تحديد منفذ USB للاتصال. يمكن تسمية منافذ USB بشكل مختلف على الأجهزة المختلفة ؛ في MacBook Pro 2014 ، تتعرف Pure Data على منفذي USB كمنفذ تسلسلي 3 ، بغض النظر عن جهاز الاستقبال الذي تتصل به. ثم استخدم المعالج Kravox مع Lenovo Yoga Pad مع منفذ USB واحد يعمل فقط ، والذي تم تعيينه كمنفذ تسلسلي 6. في Windows ، تم تعيين المنافذ على أنها 8 و 9. ينصح المعالج فقط بمحاولة معرفة الرقم الذي يعمل منفذ USB على جهازك . قام بإنشاء حوار كجزء من واجهة Kravox.pd (الصورة الثانية) ، حيث يمكنك ببساطة النقر فوق الأرقام حتى يعمل الجهاز. يمكنك أيضًا تجربة "إظهار المنافذ المتاحة" وأزرار "إظهار أجهزة USB المتصلة".
ثم تحتاج إلى النقر فوق "حفظ" حتى تحاول Pure Data الاتصال بهذا المنفذ في المرة القادمة تلقائيًا.
إذا تم تعديل رمز وحدة التحكم ، فأنت بحاجة إلى إعادة تحميل الرمز.
يبقى لتوصيل لوحة التحكم بمصدر الطاقة. عند القيام بذلك ، يجب إغلاق حاوية واجهة اللمس حول اللوحة ، ويجب ألا يلمس جزء اللمس من العلبة يديك أو أي شيء آخر.
كل شيء جاهز ، يمكن عرض معلومات إضافية على الفيديو.