Бегущие поворотники на ленте ws2812 и arduino
Сказал в прошлом еще году «Гоп» — пришла пора прыгать 🙂
Вернее, делать обещанный обзор бегущих поворотников.
Был заказан 1 метр черной ленты WS2812B (144 светодиода) в силиконовой трубке, при заказе выбирал «Black 1m 144led IP67» (возможно, кому-то понравится белый цвет подложки, такой выбор есть).
К ленте были припаяны с двух сторон контактные провода для последовательного соединения нескольких кусков, т.к. мне это не требовалось, то с одной стороны провода отпаял, все загерметизировал нейтральным герметиком и еще немного черной изоленты намотал.
Крепил к стеклу с помощью двухсторонней прозрачной клейкой ленты, например,
такой
.
Подробности установки
Обезжирил поверхности, вначале приклеил клейкую ленту к трубке (буду так называть, хоть сечение и прямоугольное), срезал выступающие излишки более широкой ленты, просунул края трубки в щели между потолком и верхними частями декоративных панелей задних стоек (контактные провода с разъемом спрятал за одной панелью), отцентровал и стал прижимать к стеклу, потихоньку вытягивая защитный слой ленты.
Видео, к сожалению, нет — свободных рук для съемки не было, да и машины у всех разные.
Если что непонятно — спрашивайте в комментариях.
Проверка летней жарой прошла успешно — ничего не отклеилось и не поплыло.
Единственный минус — угол наклона стекла пологий, светодиоды светят больше вверх. В солнечный день плохо видно, но так как это дублирующие сигналы, то
Теперь переходим к электронной начинке.
Я использовал
Arduino Nano 3
, но не так давно открыл для себя
Wemos D1 mini на ESP8266
Примерно за ту же стоимость получаем больше плюшек
Скетч без особых переделок будет работать и на Wemos при программировании в среде Arduino IDE, а если реализовать небольшой web-сервер, то при подключении к нему по Wi-Fi можно изменять значения таких переменных, как время задержки между миганиями, величина замедления при экстренном торможении и т.д.
Здесь в дальнейшем, если у кого-то появится заинтересованность в реализации проекта на ESP8266, могу выложить пример для изменения настроек через web-интерфейс, сохранения их в EEPROM, последующего чтения.
Запуск web-сервера можно реализовать, например, через включенный поворотник и нажатую педать тормоза при включении зажигания (в процедуре setup опросить состояние соответствующих входов).
Для реализации мигающего режима при резком торможении был куплен
такой датчик ускорения
В скетче отслеживается уровень замедления при нажатии педали тормоза, если он превышает 0,5G (резкое замедление, но без визга тормозов), то для привлечения дополнительного внимания на несколько секунд включается мигающий режим.
Управляющие сигналы на входы Arduino с «плюса» стопов, поворотников и заднего хода подаются через гальванические развязки — оптопары с ограничивающими ток резисторами, которые в итоге формируют уровень LOW на входах Arduino (постоянно притянуты к плюсу через резисторы 10кОм).
Питание — 5 вольт через понижающий преобразователь DC-DC.
Все это дело сложено бутербродом и упаковано в подходящую коробочку, на которой стрелочкой отметил направление монтажа для правильной ориентации датчика гравитации
Ну и теперь сам скетч (Arduino IDE)
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#include <Adafruit_ADXL345_U.h>
//несколько общих комментариев
// я отключил по одному крайнему светодиоду, т.к. они отсвечивали на декоративные панели стоек
//видно на примере этого цикла for (int i=1; i<143; i )
//если отключать не нужно, заменяем на for (int i=0; i<144; i )
//задний ход и аварийка у меня не используются, т.к. в первом случае яркость никакая, во втором надо подключать входы к лампам поворотников
//поворотники и стоп-сигнал одновременно не включаются, чтобы это реализовать, нужно переписывать соответствующий код скетча (делить ленту на три секции, подбирать тайминги миганий, менять диапазон переменных циклов).
//Дерзайте - все в ваших руках
// Пин для подключения управляющего сигнала светодной ленты
const int PinLS = 2;
//Пины для подключения датчиков
//если более удобно будет подключать контакты в другом порядке - просто поменяйте значения переменных
const int buttonPinL = 3;
const int buttonPinR = 4;
const int buttonPinS = 6;
const int buttonPinD = 5;
//начальные статусы входов (подтянуты к плюсу)
int buttonStateS = HIGH;
int buttonStateD = HIGH;
int buttonStateL = HIGH;
int buttonStateR = HIGH;
// пауза pause_pov1 (в миллисекундах) нужна, чтобы синхронизировать циклы "пробегания" полоски и включения лампочки поворотника
// такое может быть, если используется меньше половины светодиодов
// в моем случае паузы нет (pause_pov1 = 0)
int pause_pov1 = 1;
// этой паузой регулируем длительность состояния, когда все светодиоды выключены
//я определял опытным путем - включал поворотник, засекал по отдельности время ста мыргов лампочкой и ста беганий полоски, разницу делил на 100, на полученное время увеличивал или уменьшал значение переменной (в зависимости от того, отставали или убегали вперед лампочки)
int pause_pov2 = 62;
// переменная для получения значения ускорения
int ix;
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(144, PinLS, NEO_GRB NEO_KHZ800);
Adafruit_ADXL345_Unified accel = Adafruit_ADXL345_Unified(12345);
void setup() {
pinMode(buttonPinS, INPUT);
pinMode(buttonPinD, INPUT);
pinMode(buttonPinL, INPUT);
pinMode(buttonPinR, INPUT);
strip.begin();
// гасим ленту
for (int i=0; i<144; i ) strip.setPixelColor(i, strip.Color(0,0,0));
strip.show();
accel.begin();
// ограничиваем измеряемый диапазон четырьмя G (этого хватит с большим запасом)
accel.setRange(ADXL345_RANGE_4_G);
accel.setDataRate(ADXL345_DATARATE_100_HZ);
}
void loop() {
// СТОПЫ: если включены - высший приоритет
//Чтобы сделать меняющуюся по ширине полоску в зависимости от интенсивности торможения
//(уточнение - никакой светомузыки, ширина полосы после нажатия на тормоз не меняется!)
//от плавного торможения до тапки в пол.
//Добавляем еще одну переменную, например, ix2,
//присваиваем ей значение ix с коэффициентом умножения,
//заодно инвертируем и округляем до целого
//ix = event.acceleration.x;
//ix2 = -round(ix*10);
//ограничиваем для плавного торможения в пробках
//(чтобы не менялась при каждом продвижении на 5 метров)
//if (ix2<10) ix2 = 0;
//и для резкого торможения.
//Реальный диапазон изменения переменной ix — от 0 до -5
//для максимальной ширины полосы при G равном или большем 0.5
//if (ix2 >50) ix2 = 50;
//затем меняем циклы в блоке СТОП for (int i=1; i<143; i ) на for (int i=51-ix2; i<93 ix2; i )
//Получаем минимальную ширину полоски ~30 см (для стояния в пробке) и максимальную для резкого торможения
//конец комментария
buttonStateS = digitalRead(buttonPinS);
if (buttonStateS == LOW)
{
sensors_event_t event;
accel.getEvent(&event);
ix = event.acceleration.x;
// проверка резкого торможения - мигающий режим
// значение 5 - это 0,5G, минус - торможение
if (ix < -5)
{
for (int is=0; is<15; is ) {
for (int i=1; i<143; i ) strip.setPixelColor(i, strip.Color(240,0,0));
strip.show();
delay(10 is*10);
for (int i=1; i<143; i ) strip.setPixelColor(i, strip.Color(0,0,0));
strip.show();
delay(10 is*3);
buttonStateS = digitalRead(buttonPinS);
if ( buttonStateS == HIGH ) return;
}
}
// помигали - и хватит, включаем постоянный режим, если педаль тормоза еще нажата
// или если не было резкого торможения и предыдущее условие не сработало
if (buttonStateS == LOW) {
for (int i=1; i<143; i ) strip.setPixelColor(i, strip.Color(200,0,0));
strip.show();
while(buttonStateS == LOW){
buttonStateS = digitalRead(buttonPinS);
delay(50);
}
// плавно гасим
for (int is=0; is<20; is ) {
for (int i=1; i<143; i ) strip.setPixelColor(i, strip.Color(190 - is*10,0,0));
strip.show();
delay(10);
} // СТОПЫ конец
}
}
else // если СТОПЫ выключены
{
// ЗАДНИЙ ХОД: если включен - средний приоритет
buttonStateD = digitalRead(buttonPinD);
if (buttonStateD == LOW) {
for (int i=1; i<37; i ) strip.setPixelColor(i, strip.Color(63,63,63));
for (int i=107; i<143; i ) strip.setPixelColor(i, strip.Color(63,63,63));
strip.show();
while(buttonStateD == LOW){
buttonStateD = digitalRead(buttonPinD);
delay(50);
}
//плавно гасим
for (int is=0; is<16; is ) {
for (int i=1; i<37; i ) strip.setPixelColor(i, strip.Color(60 - is*4,60 - is*4,60 - is*4));
for (int i=107; i<143; i ) strip.setPixelColor(i, strip.Color(60 - is*4,60 - is*4,60 - is*4));
strip.show();
delay(10);
}
}
buttonStateL = digitalRead(buttonPinL);
buttonStateR = digitalRead(buttonPinR);
// если включена аварийка
if (buttonStateL == LOW && buttonStateR == LOW) {
for (int il=0; il<71; il ) {
strip.setPixelColor(71-il, strip.Color(63,31,0));
strip.setPixelColor(il 72, strip.Color(63,31,0));
strip.show();
delay(pause_pov1);
}
for (int il=0; il<71; il ) {
strip.setPixelColor(71-il, strip.Color(0,0,0));
strip.setPixelColor(il 72, strip.Color(0,0,0));
strip.show();
delay(pause_pov1);
}
delay(pause_pov2);
}
// если включен ЛЕВЫЙ ПОВОРОТНИК
if (buttonStateL == LOW && buttonStateR == HIGH) {
for (int il=0; il<71; il ) {
strip.setPixelColor(il 72, strip.Color(220,120,0));
strip.show();
delay(pause_pov1);
}
for (int il=0; il<71; il ) {
strip.setPixelColor(il 72, strip.Color(0,0,0));
strip.show();
delay(pause_pov1);
}
delay(pause_pov2);
}
// если включен ПРАВЫЙ ПОВОРОТНИК
if (buttonStateL == HIGH && buttonStateR == LOW) {
for (int il=0; il<71; il ) {
strip.setPixelColor(71-il, strip.Color(220,120,0));
strip.show();
delay(pause_pov1);
}
for (int il=0; il<71; il ) {
strip.setPixelColor(71-il, strip.Color(0,0,0));
strip.show();
delay(pause_pov1);
}
delay(pause_pov2);
} //правый поворотник конец
} //конец условия else Стоп
// задержка для следующего опроса датчиков
delay(10);
}
Постарался по максимуму его откомментировать, но если будут вопросы, постараюсь добавлять комментарии (поэтому располагаю его в тексте обзора, а не приложенным файлом). Это, кстати, касается и других пунктов обзора — также буду его дополнять, если в комментариях будут существенные вопросы.
И напоследок демонстрация работы (для видео использовал скетч с демо-режимом).
Upd. Скетч с демо-режимом сделал специально, чтобы в одно короткое видео вместить все.
Стоп-сигнал мигает только при резком торможении (об этом писалось выше), при плавном и стоянии в пробках просто горит, не раздражая водителей сзади.
Яркость в темное время суток не чрезмерная, т.к. светики из-за наклона стекла направлены больше вверх, чем назад.
Штатные фонари работают как обычно, эта полоса их дублирует.
Делаем кораблик!
Материалы:
- Сосновые дощечки, толщиной 15 мм.
- Стельные прутки, диаметром 6 мм.
- Стальная проволока, диаметром 4-5 мм.
- Гайки, с внутренним диаметром 6 мм.
Процесс изготовления:
«Буйки» кораблика можно сделать из любого дерева, но лучше, чтобы это была липа или сосна. Липа более предпочтительна, т.к. она легче обрабатывается, имеет однородную структуру и малый удельный вес. Но достать липу сейчас проблематично, поэтому лучше вырезать буйки из сосновой дощечки. Прежде, чем приступать к распилочным работам, нужно определиться с конструкцией кораблика. Буйки могут быть одинакового и разного размера.
Опытные рыболовы предпочитают «санки» с буйками разного размера, т.к. ими легче управлять. Форма буйков должна быть трапециевидной. Оптимальная длина и ширина большого буя – 340 и 120 мм соответственно. Малого – 300 и 95 мм. Чертим на сосновых дощечках контур, и вырезаем с помощью ножовки или электролобзика.
После того как вы получите две заготовки, нужно придать им обтекаемую форму. Выполнить эту операцию это можно с помощью рубанка. После грубой обработки нудно убрать заусенцы с помощью наждачной бумаги или шлифовальной машинки.
- Откладываем деревянные заготовки в сторону, и берем стальной пруток, диаметром 6 мм. С помощью болгарки или пилы по металлу отрезаем два отрезка, длиной 18 см. Зажимаем прутки в тиски, и с помощью плашки нарезаем на концах резьбу, длиной 3 см.
Далее делаем в деревянных заготовках по два отверстия, на расстоянии 13 см друг от друга. Накручиваем на металлические прутки гайки (до упора), насаживаем на них буйки, и фиксируем гайками.
- Теперь нужно сделать реверс. Простейший реверс – это длинная металлическая скоба, по которой скользит кольцо. Чтобы перевести реверс из одного положения в другое, нужно слегка ослабить леску, и совершить резкий рывок. Скобу нужно изготовить из проволоки, диаметром 4 мм. Закрепить ее в дощечке можно гайками, точно так же, как и монтажные распорки. Металлическое кольцо можно сделать из шайбочки.
После того, как вы соберете кораблик, нужно вскрыть дощечки лаком или автомобильной эмалью. Это поможет уберечь древесину от впитывания влаги.
Готовый «кораблик»
Как сделать снасть «кораблик» своими руками
Dmitrij 10-09-2023, 18:05 24 038 Рыбалка / Оснастки 
Пару слов о том, как работает эта снасть
Многие рыбаки задаются вопросом, как же эта снасть умеет так мастерски отдаляться от берега. На самом деле здесь все просто и это обычное физическое явление. В первую очередь снасть должна быть плавучей, поэтому ее изготавливают из дерева или пенопласта. А секрет, почему же кораблик плывет, кроется в его геометрии.
За счет углов на бортах кораблика (или это может быть руль) течением создается давление воды, оно то и толкает кораблик от берега. Если кораблик развернуть на 180 градусов, то он наоборот будет плыть к берегу.Ловить при помощи кораблика можно и с лодки. Важным моментом здесь является наличие течения. И чем сильнее будет течение, тем дальше кораблик сможет заплыть.
Также такой кораблик может плыть при наличии волн.
Материалы и инструменты:
— две дощечки, 12 и 14 см (желательно бук или дуб);- линейка;- две шпильки с гайками диаметром 6 мм;- строительный кронштейн;- дрель;- шурупы;- две свинцовые пластины для огрузки.
Шаг первый. Вырезаем основу корабликаОсновой кораблика будут являться две доски, в итоге они образуют два борта кораблика. Доски нужно вырезать таким образом, чтобы образовались две одинаковые трапеции. Боковые грани бортов должны обязательно иметь срезы. Именно благодаря этим срезом будет образовываться разница в давлении, и кораблик будет отплывать от берега.
Шаг первый. Вырезаем основу корабликаОсновой кораблика будут являться две доски, в итоге они образуют два борта кораблика. Доски нужно вырезать таким образом, чтобы образовались две одинаковые трапеции. Боковые грани бортов должны обязательно иметь срезы. Именно благодаря этим срезом будет образовываться разница в давлении, и кораблик будет отплывать от берега.Шаг второй. Соединение бортовНа следующем этапе в обеих досках следует просверлить по два отверстия. Лучше всего положить одну доску на другую и просверлить таким образом отверстия. В этом случае они будут симметричны, и кораблик будет ровным. Для соединения бортов автор использовал шпильки. Важно, чтобы диаметр шпилек четко совпадал с диаметром сверла или сверло было даже немного меньше. В этом случае не будет люфта в соединении, и конструкция будет крепкой.Далее в обе доски вставляется шпилька и с обеих сторон наворачиваются гайки. При соединении досок важно, чтобы срезы на их торцевых частях смотрели в одну сторону. Это рули корабля.
Шаг третий. Огрузка кораблика
Кораблик обязательно нужно огрузить, иначе он не будет работать должным образом. Нужно добиться того, чтобы из воды было видно не более 2-3 см кораблика. Для огрузки можно использовать свинцовые пластины. Они крепятся к торцевой части бортов при помощи саморезов, гвоздей, шурупов или клея.
Шаг четвертый. Запуск корабликаЛучше всего отправлять кораблик путь при помощи старого спининга из дюралюминия, а в качестве катушки отлично подходит «невская». Леска используется монофильная диаметром 0.3 см, а длина может быть порядка 150 метров. Леска привязывается к кронштейну, отлично для этих целей подходит карабин с вертлюжком. Далее, на расстоянии порядка 5-6 метров от кораблика можно вязать поводки, их дискретность должна быть 2.5 м.Длина первого поводка должна быть в пределах 35 см, а второго 50 см. Длина поводков регулируется в зависимости от того, какова высота берега в месте ловли. Что касается крючков, то здесь уже зависит от рыбы, в среднем это 7-8 номер.Как ловить при помощи корабликаНа крючки следует насадить мух, жуков или же наживку можно заменить искусственными мушками. Далее нужно подойти к реке и опустить кораблик в воду. Сразу же после небольшого натяжения судно начнет отплывать. Теперь останется лишь отматывать леску, пока кораблик не отплывет на нужную дистанцию от берега. Поклевка определяется визуально, также она ощущается как удар на спиннинге. Сделав подсечку, можно приступать к постепенному вываживанию. Чтобы привлекать внимание рыбы, наживку нужно периодически поднимать с воды, а затем опускать.
Для успешной рыбалки останется лишь правильно определить место стоянки рыбы и преподнести ей наживку.
Источник
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Идея
Описание
Исполнение
Итоговая оценка: 10
Радиоуправление для прикормочного карпового кораблика с сохранением точек прикормки sc-a1. своими руками.
Меня зовут Дмитрий Дударев. Я занимаюсь разработкой электроники и очень люблю создавать различные портативные девайсы. Еще я люблю музыку.
Давным-давно – в апреле или около того, когда весь мир сотрясался от ударов страшного карантина, я решил научиться играть на гитаре. Я взял у друга акустическую гитару и стал осваивать инструмент по урокам из ютуба и табулатурам. Было тяжело. То ли я неправильно что-то делал, то ли плохо старался, то ли в обществе моих предков мелкая моторика вредила размножению. Короче, ничего кроме звуков дребезжащих струн у меня не выходило. Мое негодование усиливала постоянная расстройка струн. Да и окружающим тысячный раз слушать мою кривую Nothing else matters удовольствия не доставляло.
Но в этих муках про главное правило электронщика я не забыл. Если что-то существует, значит туда можно вставить микроконтроллер. Или, хотя бы, сделать портативную электронную модификацию.
Электронная гитара? Хм, интересная идея, подумал я. Но еще лучше, если на этой гитаре я сам смогу научиться играть. В тот же день акустическая гитара отправилась на свалку обратно к другу, а я стал придумывать идею.
Поскольку я у мамы инженер, то первым делом я составил список требований к девайсу.
Что я хочу от гитары?
1) Я хочу что-то максимально похожее на гитару, т.е. шесть струн и 12 ладов на грифе.
2) Хочу компактность и портативность. Чтобы можно было брать девайс с собой куда угодно, не заказывая газель для транспортировки.
3) Устройство должно без плясок с бубном подключаться к чему угодно, от iOS до Windows. Окей-окей, ладно, будем реалистичными – ко всем популярным осям.
4) Работа от аккумулятора.
5) Подключение должно производиться без проводов (но раз уж там будет USB разъем для зарядки, то и по проводу пусть тоже подключается)
6) Ключевой момент – на гитаре должно быть просто учиться играть, без необходимости в долгих тренировках по адаптации кистевых связок. Как это реализовать? Сразу пришла идея оснастить струны и лады светодиодами. Типа, загрузил табулатуры в гитару, а она уже сама показывает, куда ставить пальцы. Т.е. нет такого, что смотришь на экран, потом на гитару, снова на экран, снова на гитару. Вот этого вот всего не надо. Смотришь только на гитару. И там же играешь. Все. Это прям мое.
7) Хотелось бы поддержки разных техник игры на гитаре: hummer on, pull off, slide, vibrato.
8) Без тормозов. По-научному – чтобы задержка midi-команд не превышала 10мс.
9) Все должно собираться из говна и палок легко доступных материалов без сложных техпроцессов и дорогой электроники.
В итоге должен получиться компактный инструмент, на котором можно играть, как на гитаре, лишенный аналоговых недостатков и оснащенный наглядной системой обучения. Звучит реализуемо.
Разумеется, для мобильных платформ потребуется написать приложение, в котором можно будет выбрать табулатуру для обучения светодиодами, выбрать инструмент (акустика, классика, электрогитара с различными пресетами фильтров, укулеле и т.д.), и воспроизводить звуки.
Существующие аналоги
А надо ли изобретать велосипед? Ведь на всякую гениальную идею почти наверняка найдется азиат, который уже давно все реализовал в «железе», причем сделал это лучше, чем ты изначально собирался. Иду гуглить.
Оказывается, первая цифровая гитара была создана еще в 1981 году, но в народ сильно не пошла из-за хилой функциональности.
Варианты посовременнее, конечно, тоже нашлись.
Вот, например, с айпадом вместо струн или еще одна в форме моллюска:
Однако такого, чтобы выполнялись все мои хотелки – в первую очередь компактность и режим обучения «жми на лампочки» – такого нет. Кроме того, такие midi-гитары нацелены все же на более профессиональную аудиторию. И еще они дорогие.
Значит, приступаем!
Первый прототип
Чтобы проверить жизнеспособность концепции, нужно сначала определиться с элементной базой.
Контроллер берем STM32F042. В нем есть все, что нужно, при стоимости меньше бакса. Кроме беспроводного подключения, но с этим позже разберемся.
Далее. Струны на деке. Для первого концепта решил напечатать пластиковые язычки, закрепить их на потенциометрах с пружинками и измерять углы отклонения.
Так выглядит 3D-модель:
А так живьем:
Тактильное ощущение приятное. Должно сработать.
Для ладов на грифе я заказал на Али вот такие тензорезистивные датчики.
В отличие от разнообразных кнопок, они не щелкают. Плюс есть возможность определять усилие нажатия, а значит, можно реализовать сложные техники вроде slide или vibrato.
Плюс нужен АЦП, чтобы считывать инфу с датчиков и передавать на контроллер.
Пока ждал датчики из Китая, развел плату:
Прежде чем заказывать печать платы, решил дождаться тензорезисторов. И, как оказалось, не зря. Из 80-ти датчиков рабочими оказались только несколько, и то с разными параметрами.
Выглядит, мягко говоря, не так, как заявлено. И чего я ожидал, покупая электронику на Али?..
И тут меня осенило.
Можно ведь применить другой метод детектирования — измерение емкости, как в датчиках прикосновения. Это гораздо дешевле и доступнее. А если правильно спроектировать механику, то можно и усилие определять.
Что ж. Удаляю все, что было сделано
Второй прототип
Итак, тензорезистивные датчики в топку. В качестве сенсорных элементов в этот раз взял небольшие медные цилиндрики, напиленные из проволоки. Для измерения емкости удалось найти дешевый 12-канальный измеритель емкости общего назначения. Он измеряет емкость в масштабах единиц пикофарад, чего должно быть достаточно для схемы измерения усилия, которую я планирую реализовать в следующих модификациях.
Дополнительно на всякий случай повесил на каждый элемент грифа по посадочному месту для кнопки или чего-то подобного. И сделал соответствующие вырезы в плате. Это чтобы можно было не только прикоснуться к цилиндрику, но и прожать его внутрь. Можно будет поэкспериментировать с разными техниками игры.
Решив вопрос подключения множества микросхем измерителя емкости к контроллеру, приступаю к разводке платы.
На этот раз плату удалось заказать и даже дождаться ее изготовления.
После того, как припаял все комплектующие к плате, понял, что конструкция с пластиковыми струнами получается слишком сложной. Поэтому решил пока что повесить на деку такие же сенсорные цилиндрики, но подлиннее.
Чтобы подключить свое приложение к виртуальному синтезатору я сэмулировал виртуальный порт midi, который подключен ко входу синтезатора RealGuitar через эмулятор midi-кабеля. Такая вот многоуровневая эмуляция.
*Мем с ДиКаприо с прищуренными глазами*
В интерфейсе программы я сделал графическое отображение уровня измеряемой емкости для каждого сенсора. Так будет проще подстраивать звучание. Также на будущее добавил элементы управления светодиодами, вибромотором (пока не знаю зачем, но он тоже будет в гитаре), визуализации работы акселерометра и уровня заряда аккумулятора.
Для того чтобы удары по струнам гитары вызывали проигрывание правильных нот, нужно замапить все 72 сенсора на грифе на соответствующую ноту.
Оказалось, что из 72 элементов на 12-ти ладах всего 37 уникальных нот. Они расположены по определенной структуре, так что удалось вместо построения большой таблицы вывести простое уравнение, которое по номеру сенсора выдает номер соответствующей ноты.
Проверяем работу
Похоже, все готово для первого теста. Пилить прутки и паять все 12 ладов мне было лень, поэтому ограничился 8-ю. Момент истины:
IT’S ALIVE! Жизнеспособность концепта подтверждена. Счастью не было предела! Но нельзя расслабляться.
Следующий этап – добавление светодиодов, акселерометра, вибромотора, аккумулятора, беспроводной связи, корпуса и возможности работы без драйверов или программ эмуляции midi на всех популярных платформах.
Светодиоды
По плану гитара должна подсказывать пользователю, куда ставить пальцы, зажигая в этом месте светодиод. Всего нужно 84 светодиода. Тут все просто. Я взял 14 восьмибитных сдвиговых регистров и соединил в daisy chain. STM-ка передает данные в первый регистр, первый – во второй, второй – в третий и т.д. И все это через DMA, без участия ядра контроллера.
Акселерометр
Самый простой акселерометр LIS3D позволит гитаре определить угол своего наклона. В будущем буду это использовать для наложения звуковых фильтров во время игры в зависимости от положения гитары.
Беспроводное соединение
Для беспроводной передачи данных решил поставить ESP32. Оно поддерживает различные протоколы Bluetooth и WI-FI, будет с чем поэкспериментировать (на тот момент я еще не знал, что в моем случае существует только один правильный способ подключения).
Корпус
Одно из ключевых требований к гитаре – портативность. Поэтому она должна быть складной, а значит, электронику деки и грифа нужно разнести на две платы и соединять их шлейфом. Питание будет подаваться при раскрытии корпуса, когда магнит на грифе приблизится к датчику Холла на деке.
Доработка прототипа
Что ж, осталось облачить девайс в приличную одежку.
Я много экспериментировал с различными конструкциями тактильных элементов грифа и рассеивателями для светодиодов. Хотелось, чтобы равномерно светилась вся поверхность элемента, но при этом сохранялась возможность детектирования прикосновения и нажатия на кнопки.
Вот некоторая часть этих экспериментов:
Еще я обратился к другу, который профессионально занимается промышленным дизайном. Мы придумали конструкцию узла сгибания гитары, после чего он спроектировал и напечатал прототип корпуса.
Развожу финальный вариант плат и собираем гитару:
Выглядит почти круто. Но девайс все еще подключается к компу через цепочку эмуляторов, эмулирующих другие эмуляторы.
Превращаем гитару в MIDI-устройство
В новой версии в первую очередь я хотел, чтобы при подключении по USB, гитара определялась как MIDI устройство без всяких лишних программ.
Оказалось, сделать это не так сложно. Все спецификации есть на официальном сайте usb.org. Но все алгоритмы, которые выполнялись на стороне python-приложения, пришлось переписывать на C в контроллер.
Я был удивлен, что оно сразу заработало на всех устройствах. Windows 10, MacOS, Debian 9, Android (через USB переходник). Достаточно просто воткнуть провод и в системе появляется MIDI-устройство с названием «Sensy» и распознается всеми синтезаторами. С айфоном пока протестировать не удалось т.к. нет переходника. Но должно работать так же.
Беспроводной интерфейс
Осталось избавиться от проводов. Правильное решение пришло не сразу, потому что я поленился как следует погуглить. Но в итоге я использовал протокол BLE MIDI, который поддерживается всеми новыми операционками и работает без всяких драйверов прямо как по USB MIDI. Правда, есть вероятность, что на более старых операционках решение не заработает в силу отсутствия поддержки BLE MIDI. Но все тесты с доступными мне девайсами прошли успешно.
Переписанный функционал приложения – т.е. трансляция данных сенсоров в MIDI-данные – занял точнехонько всю память контроллера. Свободными осталось всего 168 байт. Очевидно, кремниевые боги мне благоволили, значит иду в правильном направлении.
Уверен, можно оптимизировать, но это отложу для следующей версии. Хотя, возможно, проще не тратить время и просто взять контроллер потолще. Разница по деньгам – 5 центов. Посмотрим. Все равно нужно будет место для новых фич – обрабатывать техники игры, например. В первую очередь, хочу реализовать slide. Это когда начинаешь играть ноту с определенным зажатым ладом и проскальзываешь рукой по грифу, перескакивая с лада на лад.
Теперь можно проверить работу по беспроводу:
При включении всех светодиодов, гитару можно использовать, если вы заблудились в темной пещере.
Недостатки прототипа
На текущий момент у конструкции есть следующие минусы:
1) На сенсорах нигде не измеряется усилие нажатия. Это влечет за собой три проблемы:
• Постоянно происходят случайные задевания соседних струн как на деке, так и на грифе. Это делает игру очень сложной.
• Все играемые ноты извлекаются с одинаковой громкостью. Большинство подопытных этого не замечают, но хотелось бы более приближенной к настоящей гитаре игры
• Невозможность использовать техники hammer on, pull off и vibrato
2) Светодиоды одноцветные. Это ограничивает наглядность при игре по табулатурам. Хочется иметь возможность разными цветами указывать на различные приемы игры.
3) Форма корпуса не подходит для левшей. С точки зрения софта – я уже реализовал инверсию струн по акселерометру. Но механический лепесток, необходимый для удержания гитары рукой во время игры, поворачивается только в сторону, удобную правшам.
4) Отсутствие упора для ноги. Сейчас при игре сидя нижняя струна почти касается ноги, а это неудобно.
5) Сустав сгибания гитары требует осмысления и доработки. Возможно, он недостаточно надежен и стабилен.
Время переходить к разработке следующей версии.
Переезжаю на контроллер серии STM32F07. На нем уже 128КБ флэша – этого хватит на любой функционал. И даже на пасхалки останется.
Использовать ESP32 в финальной версии гитары было бы слишком жирно, поэтому я пошел искать что-то более православное. Выбор пал на NRF52 по критериям доступности, наличию документации и адекватности сайта.
Конечно, будут реализованы и три главных нововведения:
– светодиоды теперь RGB,
– на каждом сенсоре грифа будет измерение усилия (тактовые кнопки больше не нужны),
– струны на деке станут подвижными.
На данный момент плата деки выглядит так (футпринт ESP на всякий случай оставил):
Уже есть полная уверенность в том, что весь задуманный функционал будет реализован, поэтому было принято решение о дальнейшем развитии. Будем пилить стартап и выкладываться на Kickstarter 🙂
Проект называется Sensy и сейчас находится в активной разработке. Мы находимся в Питере, сейчас команда состоит из двух человек: я занимаюсь технической частью, мой партнер – маркетингом, финансами, юридическими вопросами.
Скоро нам понадобится наполнять библиотеки табулатур и сэмплов различных инструментов. Если среди читателей есть желающие в этом помочь – пожалуйста, пишите мне в любое время.
Кому интересно следить за новостями проекта – оставляйте почту в форме на сайте и подписывайтесь на соцсети.
Очень надеюсь на обратную связь с комментариями и предложениями!
Спасибо за внимание!
Забавный эпизод из процесса разработки
Сижу отлаживаю NRF52, пытаюсь вывести данные через UART. Ничего не выходит. Проверял код, пайку, даже перепаивал чип, ничего не помогает.
И тут случайно нестандартным способом перезагружаю плату – в терминал приходит буква «N» в ascii. Это соответствует числу 0x4E, которое я не отправлял. Перезагружаю еще раз – приходит буква «O». Странно. Может быть проблема с кварцевым резонатором и сбился baud rate? Меняю частоту в терминале, перезагружаю плату – опять приходит «N». С каждой новой перезагрузкой приходит по новой букве, которые в итоге составляют повторяющуюся по кругу фразу «NON GENUINE DEVICE FOUND».
Что эта NRF-ка себе позволяет? Прошивку я обнулял. Как она после перезагрузки вообще помнит, что отправлялось в предыдущий раз? Это было похоже на какой-то спиритический сеанс. Может, я и есть тот самый NON GENUINE DEVICE?
Залез в гугл, выяснил, что производители ftdi микросхем, которые стоят в USB-UART донглах, придумали способ бороться с китайскими подделками. Виндовый драйвер проверяет оригинальность микросхемы и на лету подменяет приходящие данные на эту фразу в случае, если она поддельная. Очевидно, мой донгл оказался подделкой и переход на другой решил эту проблему.
Снова спасибо китайцам.
