Como fazer uma luva de piano de ar sem fio: 9 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Objetivos e funções:

Nosso projeto de tecnologia vestível é criar uma luva de piano aéreo sem fio com luzes sincronizadas usando eletrônica básica, um microcontrolador como um HexWear e um laptop com Arduino e software Max 8. Os usos de nosso projeto são tocar notas de piano por meio de um alto-falante Bluetooth movendo os dedos sem estar conectado a qualquer sistema estacionário ou instrumento real, bem como percorrer uma seleção de opções de instrumentos para que todas as suas notas ou sons também possam ser jogado através da luva sem fio no comando.

A maneira como este projeto funciona é que, ao usar a luva de piano aéreo, cada um dos quatro dedos conectados contém um sensor flexível que determina se um dedo está sendo dobrado. Quando um dedo está sendo dobrado, o LED no dedo correspondente acende informando ao usuário que o dedo foi dobrado o suficiente e, usando o software Max 8, uma nota correspondente será reproduzida no computador. Assim, cada dedo corresponde a uma nota única e o usuário poderá tocar música sem fio de uma fonte externa através desta luva em sua mão. Usando o software Max 8, isso não limita a luva a apenas tocar música de piano, outros sons exclusivos podem ser reproduzidos a partir de cada dedo correspondente, permitindo que qualquer usuário manipule quaisquer tipos de som que desejar.

Lista de materiais necessários:

• Sensores flex curtos Adafruit (4),
• Módulos de luz de fundo de LED branco Adafruit (4),
• Resistores de 100 kΩ (4)
• Resistor de 1kΩ (1)
• Kit de microcontrolador HexWear,
• Micro USB para cabo USB
• Bateria externa conectada a uma saída micro USB
• Pilhas AAA
• Luva com tecido elástico
• Laptop com o IDE Arduino e o software Max 8 instalado
• Ferro de solda e solda
• Fita adesiva, fita isolante e laços de torção
• Fio, cortador de fio e descascador de fios grátis
• Alto-falante Bluetooth ou um alto-falante e cabo AUX
• Tubulação termorretrátil e termorretrátil
• Crimpadores de arame
• Thin Circuit Board,

Etapa 1: construir o circuito

O circuito principal envolve vários divisores de tensão em paralelo. Também inclui sensores flex, que são resistores cujas resistências mudam com base no grau de curvatura em uma direção. Quando um sensor flexível é dobrado, sua resistência aumenta de cerca de 25 kΩ até 100 kΩ, e a tensão lida através dele também aumenta.

No entanto, como nosso projeto usa quatro sensores flex, quatro LEDs e um parceiro bluetooth, também temos que usar um expansor de porta devido ao número limitado de portas disponíveis no HEXWear. Conectamos os quatro sensores flex por meio de entradas analógicas no HEXWear, o companheiro Bluetooth aos pinos TX e RX e conectamos o expansor de porta MCP23017 aos pinos SDA e SCL que, então, alimentarão os LEDs.

Consulte o diagrama de circuito anexo para obter mais detalhes. (Observe que o Vcc nos diagramas corresponde aos pinos Vcc no HEXWear. Eles podem ser conectados em paralelo se não houver pinos suficientes disponíveis, ou uma fonte de alimentação externa de uma tensão semelhante também é outra opção viável)

Etapa 2: instalação de bibliotecas adicionais:

Devido ao fato de termos usado um HEXWear, bibliotecas adicionais precisam ser instaladas para usar o software Arduino de maneira adequada. Use as seguintes instruções para fazer isso:

1) (Somente Windows, usuários de Mac podem pular esta etapa) Instale o driver visitandohttps://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… Baixe e instale o driver (o arquivo.exe listado na Etapa 2 em parte superior da página vinculada do RedGerbera).

2) Instale a biblioteca necessária para Hexware. Abra o IDE do Arduino. Em “Arquivo”, selecione “Preferências”. No espaço fornecido para URLs de gerenciadores de placas adicionais, cole https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/… clique em “OK”. Vá para Ferramentas -> Placa: -> Gerenciador de Placa. No menu do canto superior esquerdo, selecione “Contribuído”. Procure, clique em Placas Gerbera e clique em Instalar. Saia e reabra o IDE do Arduino.

Para garantir que a biblioteca esteja instalada corretamente, vá para Ferramentas -> Quadro e role até a parte inferior do menu. Você deverá ver uma seção intitulada “Placas Gerbera,” sob a qual deve aparecer pelo menos HexWear (se não mais placas como mini-HexWear).

Etapa 3: Criando o Arduino Sketch

O esboço do Arduino lê os valores de tensão nos resistores em série no circuito e decide se um limite estabelecido foi atingido ou não. Se o limite for ultrapassado, o HexWear acende o LED relevante e envia um sinal de código ASCII para o laptop, que pode ser lido e mapeado para uma nota por Max 8 em uma etapa posterior. Usando as configurações de fiação correspondentes nos diagramas de circuito, todos os pinos necessários no HexWear foram definidos corretamente.

Percebemos que o valor limite anotado no esboço nem sempre era consistente em diferentes HEXWears. Uma recomendação que temos é usar o plotter serial para determinar o valor analógico lido do sensor flex e denotar como esse valor muda de quando ele está não dobrado em comparação a ser dobrado. Então, você pode usar isso para definir seu próprio valor de limite que responde corretamente ao comportamento do sensor flex em seu circuito.

Etapa 4: Criar o Patcher Max 8

O patcher Max 8 mapeia entradas de teclado ou sinais recebidos através do canal Bluetooth de um laptop para saídas de notas instrumentais. O patcher Max 8 que usamos em nosso projeto está anexado e disponível para download.

Ao usar o Max, siga estas etapas para conectar seu parceiro bluetooth ao Max:

• Confirme se o esboço está bloqueado (o cadeado na parte inferior esquerda deve estar fechado)
• Confirme se o “X" acima do objeto metropolitano está desligado (cinza, não branco)
• Aperte o botão de impressão indo para o objeto serial e veja as portas disponíveis no Max Console
• Determine a porta correta pelo módulo bluetooth rotulado e, se houver vários disponíveis, tente cada um até que você possa confirmar qual está funcionando
• Ao longo deste processo, seu módulo bluetooth deve estar piscando em vermelho e quando estiver funcionando corretamente, mudará para uma ganância sólida
• Continue tentando até que a luz verde apareça no bluetooth
• Depois de conectado, bloqueie seu esboço e pressione o "X" acima do objeto metrô para começar a ouvir as comunicações bluetooth.

Etapa 5: soldando o expansor de porta, LEDs e Bluetooth Mate

Devido à grande quantidade de fios e outros componentes elétricos em nosso projeto que devem caber na luva, as etapas de soldagem a seguir são deixadas mais abertas para a interpretação do usuário.

Para conectar o expansor de porta MCP23017 de forma robusta, soldamos suas conexões a uma placa de circuito fina que pudemos colocar em nossa luva. Soldamos os fios em nossos LEDs e depois soldamos as respectivas extremidades ao aterramento ou à placa de circuito conectando-os aos pinos rotulados corretos do expansor de porta. Em seguida, usamos essa mesma placa de ensaio para conectar a alimentação ao nosso parceiro bluetooth em paralelo com a alimentação que fornecemos ao nono pino do expansor de porta.

Usamos o termorretrátil e um pouco de fita isolante em qualquer um dos locais onde havia fio exposto. Anexamos fotos para dar uma ideia melhor de como fizemos isso, mas observe que você é livre para usar a técnica que for mais eficaz para você.

Etapa 6: soldando os sensores Flex

Semelhante à etapa anterior, esta etapa não é tão restrita e a soldagem pode ser feita da maneira que se sentir mais eficaz.

Para permitir a maior liberdade de movimento em nosso projeto, soldamos os fios em ambas as extremidades do nosso sensor flexível e, em seguida, usamos o termoencolhível para cobrir todas as partes do fio exposto, de forma semelhante à que havíamos feito com os LEDs.

Etapa 7: Conectando ao HEXWear, incluindo o uso de uma fonte externa

Para conectar essa infinidade de fios diretamente ao HEXWear, usamos conectores crimpados e os aparafusamos diretamente nas diferentes portas de nosso HEXWear. Desta forma, garantimos uma conexão direta com cada uma de nossas portas e fomos capazes de remover facilmente se quiséssemos criar novos projetos para o nosso HEXWear.

Também conectamos uma pequena fonte de alimentação externa que pode conter três baterias AAA para fornecer energia suficiente para o nosso HEXWear. Fixamos essa fonte de alimentação externa em uma pulseira para garantir que ela estivesse sempre conectada e não inibisse significativamente o movimento.

Etapa 8: prendendo tudo na luva

Por último, você desejará prender tudo de maneira adequada em sua luva para que seu produto seja realmente usável. Você desejará conectar cada sensor flex a um dedo correspondente, negando o polegar devido à impraticabilidade de sua utilidade, e conectar o LED correspondente que acende ao sensor flex nesse mesmo dedo. A maneira mais eficaz que encontramos de garantir a dobra adequada do sensor flexível foi a fita, mas costurá-la na luva usando um pedaço extra de pano também funcionará bem.

Em seguida, você precisará conectar o HEXWear, o expansor de porta e o bluetooth à mesma luva. Observamos que também foi muito eficaz fixar a fonte de alimentação externa em uma pulseira para permitir maior mobilidade e não inibir a mobilidade / vestibilidade. Quanto aos outros componentes, recomendamos o uso de laços de torção para embrulhar qualquer excesso de arame para consolidar o espaço.

Certifique-se de ter fortes conexões soldadas e nenhum fio exposto para que haja grande flexibilidade e liberdade para colocar os componentes onde precisam estar, de modo que o produto seja o mais esteticamente agradável possível.

Etapa 9: depurar e aproveitar

Ao longo desse processo, há uma grande possibilidade de erro, portanto, recomendamos verificar se seus componentes funcionam conforme o esperado de forma consistente ao longo do processo. Isso significa usar consistentemente o monitor serial no esboço do Arduino para confirmar se as leituras do sensor flex são consistentes, verificando se depois que tudo é soldado, há uma conexão forte e ainda funciona corretamente, e se não há fios expostos. Devido à grande quantidade de componentes elétricos em um local muito pequeno, os fios expostos serão seu maior inimigo.

Depois de ter construído com sucesso uma luva de trabalho, divirta-se! Divirta-se brincando com seu projeto e sinta-se à vontade para trocar os sons do seu piano por quaisquer outras amostras que você deseje ter um instrumento de tecnologia vestível verdadeiramente único!