Hoe maak je een draadloze Air Piano-handschoen: 9 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Doeleinden en functies:

Ons draagbare technologieproject is het creëren van een draadloze luchtpianohandschoen met gesynchroniseerde lichten met behulp van basiselektronica, een microcontroller zoals een HexWear en een laptop met Arduino- en Max 8-software. Het gebruik van ons project is om pianonoten te spelen via een Bluetooth-luidspreker door de vingers te bewegen zonder verbonden te zijn met een stationair systeem of instrument, en om door een selectie van instrumentkeuzes te scrollen zodat al hun noten of geluiden ook kunnen worden gespeeld via de draadloze handschoen op commando.

De manier waarop dit project werkt, is dat bij het dragen van de luchtpianohandschoen, elk van de vier verbonden vingers een flexsensor bevat die bepaalt of een vinger wordt gebogen. Wanneer een vinger wordt gebogen, licht de LED op die corresponderende vinger op om de gebruiker te informeren dat deze vinger voldoende gebogen is, en met behulp van Max 8-software wordt een corresponderende noot afgespeeld vanaf de computer. Zo komt elke vinger overeen met een unieke noot en kan de gebruiker draadloos muziek van een externe bron afspelen via deze handschoen aan zijn hand. Met behulp van Max 8-software beperkt dit de handschoen niet om alleen pianomuziek te spelen, andere unieke geluiden kunnen met elke corresponderende vinger worden gespeeld, zodat elke gebruiker elk type geluid kan manipuleren.

Lijst met benodigde materialen:

• Adafruit korte flex-sensoren (4),
• Adafruit witte LED-achtergrondverlichtingsmodules (4),
• 100 kΩ weerstanden (4)
• 1kΩ weerstand (1)
• HexWear microcontrollerkit,
• Micro-USB naar USB-kabel
• Extern batterijpakket aangesloten op een micro-USB-uitgang
• AAA-batterijen
• Handschoen met rekbare stof
• Laptop met de Arduino IDE en Max 8-software geïnstalleerd
• Soldeerbout en soldeer
• Scotch tape, elektrische tape en stropdassen
• Gratis draad, draadknipper en draadstripper
• Bluetooth-luidspreker of een luidspreker en AUX-kabel
• Krimpkous en krimpkous
• Draad crimpers
• Dunne printplaat,

Stap 1: Bouw het circuit

Het hoofdcircuit is er een met meerdere parallelle spanningsdelers. Het bevat ook flexsensoren, dit zijn weerstanden waarvan de weerstand verandert op basis van de mate van buiging in één richting. Wanneer een flexsensor wordt gebogen, neemt de weerstand toe van ongeveer 25 kΩ tot 100 kΩ, en de spanning die erover wordt gelezen, neemt ook toe.

Omdat ons ontwerp echter vier flexsensoren, vier LED's en een bluetooth-partner gebruikt, moeten we ook een poortuitbreiding gebruiken vanwege het beperkte aantal poorten dat beschikbaar is op de HEXWear. We verbinden de vier flexsensoren via analoge ingangen op de HEXWear, de Bluetooth-partner met de TX- en RX-pinnen, en verbinden de MCP23017-poortuitbreiding met de SDA- en SCL-pinnen die vervolgens de LED's van stroom zullen voorzien.

Zie het bijgevoegde schakelschema voor meer details. (Merk op dat de Vcc in de diagrammen overeenkomt met de Vcc-pinnen op de HEXWear. Deze kunnen parallel worden aangesloten als er niet genoeg pinnen beschikbaar zijn, of een externe stroombron met een vergelijkbare spanning is ook een andere haalbare optie)

Stap 2: Extra bibliotheken installeren:

Omdat we een HEXWear hebben gebruikt, moeten er extra bibliotheken worden geïnstalleerd om de Arduino-software goed te kunnen gebruiken. Gebruik hiervoor de volgende instructies:

1) (Alleen Windows, Mac-gebruikers kunnen deze stap overslaan) Installeer de driver via https://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… Download en installeer de driver (het.exe-bestand vermeld in stap 2 op bovenaan de gelinkte RedGerbera-pagina).

2) Installeer de vereiste bibliotheek voor Hexware. Open de Arduino-IDE. Selecteer onder "Bestand" "Voorkeuren". In de daarvoor bestemde ruimte voor URL's van aanvullende bordenbeheer, plak je https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/… klik op "OK". Ga naar Tools -> Board: -> Board Manager. Selecteer 'Bijgedragen' in het menu in de linkerbovenhoek. Zoek naar en klik vervolgens op Gerbera Boards en klik op Installeren. Sluit Arduino IDE af en open het opnieuw.

Om ervoor te zorgen dat de bibliotheek correct is geïnstalleerd, gaat u naar Extra -> Bord en scrolt u naar de onderkant van het menu. Je zou een sectie moeten zien met de titel "Gerbera Boards", waaronder er op zijn minst HexWear zou moeten verschijnen (zo niet meer boards zoals mini-HexWear).

Stap 3: De Arduino-schets maken

De Arduino-schets leest spanningswaarden over de serieweerstanden in het circuit en beslist of een vastgestelde drempel al dan niet is bereikt. Als de drempel wordt overschreden, licht de HexWear de relevante LED op en stuurt een ASCII-codesignaal naar de laptop, dat in een latere stap door Max 8 kan worden gelezen en toegewezen aan een notitie. Met behulp van de bijbehorende bedradingsconfiguraties in de schakelschema's zijn alle benodigde pinnen op de HexWear correct gedefinieerd.

We merkten dat de drempelwaarde in de schets niet altijd consistent was voor verschillende HEXWears. Een aanbeveling die we hebben is om de seriële plotter te gebruiken om de analoge waarde te bepalen die van de flexsensor wordt gelezen en om aan te geven hoe deze waarde verandert van wanneer deze niet gebogen is in vergelijking met gebogen. Vervolgens kunt u hiermee uw eigen drempelwaarde definiëren die correct reageert op het gedrag van de flexsensor in uw circuit.

Stap 4: Maak de Max 8 Patcher

De Max 8-patcher brengt toetsenbordinvoer of signalen die worden ontvangen via het Bluetooth-kanaal van een laptop in kaart met instrumentale nootuitgangen. De Max 8-patcher die we in ons project hebben gebruikt, is bijgevoegd en kan worden gedownload.

Als je Max gebruikt, volg dan deze stappen om je bluetooth mate met Max te verbinden:

• Bevestig dat de schets is vergrendeld (het slot linksonder moet gesloten zijn)
• Bevestig dat de "X" boven het metro-object is uitgeschakeld (grijs niet wit)
• Druk op de afdrukknop die naar het seriële object gaat en kijk naar de beschikbare poorten op de Max Console
• Bepaal de juiste poort aan de hand van de Bluetooth-module met het label, en als er meerdere beschikbaar zijn, probeer ze elk totdat je kunt bevestigen welke werkt
• Tijdens dit proces zou je bluetooth-module rood moeten knipperen en als het goed werkt, zal het veranderen in een solide hebzucht
• Blijf proberen totdat de groene lampjes op de bluetooth verschijnen
• Nadat je verbinding hebt gemaakt, vergrendel je je schets en druk je op de "X" boven het metro-object om naar de Bluetooth-communicatie te luisteren.

Stap 5: Solderen van de poortexpander, LED's en Bluetooth Mate

Vanwege de enorme hoeveelheid draden en andere elektrische componenten van ons project die naar verwachting op een handschoen passen, zijn de volgende soldeerstappen meer open voor interpretatie voor de gebruiker.

Om de MCP23017 poortexpander robuust aan te sluiten, hebben we de aansluitingen gesoldeerd op een dunne printplaat die we op onze handschoen konden plaatsen. We hebben draden op onze LED's gesoldeerd en vervolgens de respectieve uiteinden gesoldeerd aan aarde of de printplaat die deze verbindt met de correct gelabelde pinnen van de poortuitbreiding. Vervolgens gebruikten we hetzelfde breadboard om de stroom naar onze bluetooth-partner parallel aan te sluiten met de stroom die we leverden aan de negende pin van de poortuitbreiding.

We gebruikten de krimpkous en wat elektrische tape op een van de locaties waar blootliggende draad was. We hebben foto's bijgevoegd om een beter beeld te geven van hoe we dit zelf hebben gedaan, maar houd er rekening mee dat u vrij bent om de techniek te gebruiken die voor u het meest effectief is.

Stap 6: Solderen van de Flex-sensoren

Net als bij de vorige stap, is deze stap niet zo beperkt en het solderen kan worden gedaan, maar men denkt dat dit het meest effectief is.

Om de grootste bewegingsvrijheid voor ons project mogelijk te maken, hebben we draden aan beide uiteinden van onze flexsensor gesoldeerd en vervolgens krimpkous gebruikt om delen van de blootgestelde draad te bedekken, vergelijkbaar met hoe we hadden gedaan met de LED's.

Stap 7: Aansluiten op de HEXWear inclusief het gebruik van een externe bron

Om deze overvloed aan draden rechtstreeks op de HEXWear aan te sluiten, hebben we krimpconnectoren gebruikt en deze vervolgens rechtstreeks op de verschillende poorten van onze HEXWear geschroefd. Op deze manier zorgden we voor een directe verbinding met elk van onze poorten en konden we deze gemakkelijk verwijderen als we nieuwe projecten voor onze HEXWear wilden creëren.

We hebben ook een kleine externe stroombron aangesloten die drie AAA-batterijen kan bevatten om onze HEXWear van voldoende stroom te voorzien. We hebben deze externe stroombron aan een polsbandje vastgemaakt om ervoor te zorgen dat deze altijd verbonden was en de beweging niet significant belemmerde.

Stap 8: Alles op de handschoen bevestigen

Ten slotte wilt u alles goed aan uw handschoen bevestigen, zodat uw product echt draagbaar is. U zult elke flexsensor op een corresponderende vinger willen aansluiten, waarbij u de duim negeert vanwege het onpraktische nut ervan, en de bijbehorende LED die oplicht op de flexsensor op diezelfde vinger wilt aansluiten. De meest effectieve manier die we hebben gevonden om ervoor te zorgen dat de flexsensor goed buigt, was tape, maar het op de handschoen naaien met een extra stuk stof werkt net zo goed.

Je moet dan de HEXWear, poortuitbreiding en bluetooth allemaal op dezelfde handschoen aansluiten. We merkten dat het ook zeer effectief was om de externe stroombron aan een polsbandje vast te pinnen om de grootste mobiliteit mogelijk te maken en mobiliteit/draagbaarheid niet te belemmeren. Wat de andere componenten betreft, raden we aan om kabelbinders te gebruiken om overtollige draad in te pakken om de ruimte te consolideren.

Zorg ervoor dat je sterke gesoldeerde verbindingen hebt en geen blootliggende draad, zodat er een grote flexibiliteit en vrijheid is om componenten te plaatsen waar ze moeten zijn, zodat het product zo esthetisch mogelijk is.

Stap 9: Debuggen en genieten

Gedurende dit proces is er een grote kans op fouten, dus we raden u aan om te controleren of uw componenten gedurende het hele proces consistent werken zoals verwacht. Dit betekent dat je consequent de seriële monitor op de Arduino-schets gebruikt om te bevestigen dat je flex-sensormetingen consistent zijn, te controleren of nadat iets is gesoldeerd, er een sterke verbinding is en het nog steeds goed werkt, en dat er geen blootliggende draden zijn. Door de grote hoeveelheid elektrische componenten op een zeer kleine plaats zullen blootliggende draden uw grootste vijand zijn.

Als je eenmaal met succes een werkhandschoen hebt gebouwd, geniet ervan! Veel plezier met je project en voel je vrij om je pianogeluiden te wisselen voor andere samples die je een echt uniek draagbaar technologisch instrument wilt hebben!