म्यूजिकल लॉक वाला बॉक्स

परिचय

आप किस तरह के महल लेकर आए हैं! और एक मुश्किल कुंजी के साथ, और संख्याओं का एक संयोजन, और शरीर के अंगों की मान्यता के साथ। हालांकि, मैं एक महल बनाना चाहता था जो मुझे अभी तक नहीं मिला था। चूंकि मैं पियानो बजाने का शौकीन हूं, इसलिए मुझे इस विचार के लिए दूर नहीं जाना पड़ा: यह एक ऐसा ताबूत बनाने का फैसला किया गया था, जो एक परिचित राग "सुनवाई" के बाद ही खुलता है।

इस पोस्ट में, मैं माधुर्य मान्यता एल्गोरिथ्म, नियंत्रण सर्किट और एक कास्केट बनाने की प्रक्रिया के बारे में बात करना चाहूंगा।

क्या हुआ?

मेलोडी मान्यता

जैसा कि आप जानते हैं, ध्वनि के रूप में हम जो अनुभव करते हैं, उसे कानों में हवा के झटके के रूप में माना जा सकता है। उसने हवा को दबाया - उसने तंत्रिका को पंजीकृत किया। एक नोट के रूप में हम जो अनुभव करते हैं उसे स्थिर अवधि के साथ झटके के रूप में माना जा सकता है। दूसरे शब्दों में, यदि आप प्रति सेकंड 130 बार इस तंत्रिका को गुदगुदी करते हैं, तो हम "डू" नोट "सुनेंगे"।
एक उपकरण जो नोटों को पहचानता है, यह समझने की कोशिश करता है कि प्रति सेकंड कितनी बार माइक्रोफोन को गुदगुदाया गया था और यह किस आवृत्ति पर निकला था (और इसलिए, एक नोट)। आवृत्ति से नोट तक संक्रमण एक साधारण बात है, एक तालिका है "आवृत्ति → नोट" ।

कई अलग-अलग एल्गोरिदम हैं जो माइक्रोफ़ोन डेटा को आवृत्तियों में बदल देते हैं। सबसे प्रसिद्ध फूरियर रूपांतरण है । ऑपरेशन का सिद्धांत निम्नानुसार है: इनपुट पर लागू बल के साथ, समय पर प्रत्येक क्षण माइक्रोफोन पर हवा को दबाया जाता है। आउटपुट कितना आवृत्ति शामिल था। उनके काम को सबसे आसानी से चित्र द्वारा समझाया गया है:



इसलिए नोटों की मान्यता का एहसास करना संभव होगा। समय पर प्रत्येक क्षण में, निर्धारित करें कि कौन सी आवृत्तियाँ सबसे अधिक हैं। यदि यह अपेक्षित से मेल खाता है, तो अगले नोट को पहचानने के लिए आगे बढ़ें या मेलोडी खत्म होने पर लॉक खोलें।

हालांकि, हम दूसरे रास्ते पर जाएंगे। हमारे लिए यह जानना आवश्यक नहीं है कि कौन से विशेष नोट खेले जाते हैं। आपको केवल यह पता लगाने की आवश्यकता है कि जो नोट हम अभी खेल रहे हैं वह खेल रहा है या नहीं। Goertzel का एल्गोरिथ्म बचाव के लिए आता है। इस एल्गोरिथ्म का उपयोग टेलीफोनी में किया जाता है जब टोन को निर्धारित करना आवश्यक होता है। नीचे की रेखा सरल है: एल्गोरिथ्म को माइक्रोफोन से वांछित आवृत्ति और डेटा दिया जाता है, और वह जवाब देता है कि वांछित आवृत्ति का "वॉल्यूम" क्या है।

आप NoteDetector.cpp फ़ाइल में एल्गोरिथ्म के कार्यान्वयन पर एक नज़र डाल सकते हैं।

घटक चयन

मैं काफी मानक घटकों पर बस गया। यहाँ क्या काम आया:

ATMega328P 16Mhz चिप के साथ डिवाइस का मस्तिष्क है। पसंद उस पर गिर गई, क्योंकि यह सिर्फ उसके साथ काम करने के लिए दर्द होता है।

एम्पलीफायर के साथ OPA344 इलेक्ट्रेट माइक्रोफोन - इन दोनों उपकरणों को स्पार्कफुन वेबसाइट पर एक बोर्ड पर एक किट के रूप में बेचा गया था । इस उपकरण के डेटा को सीधे माइक्रोकंट्रोलर के एनालॉग इनपुट से पढ़ा जा सकता है।

स्पेकट्रम SPMAS2000L सर्वो - यह सर्वो लॉक को खोलता और बंद करता है। मुझे बहुत खुशी हुई कि मुझे ऐसा विवरण मिला। सर्वो 3.3V द्वारा संचालित है और सामान्य प्रोटोकॉल का समर्थन करता है। यह एक रैखिक ड्राइव है, अर्थात, कताई सिर के बजाय, ड्राइव में एक स्लाइडर है जो लगभग एक सेंटीमीटर से बाएं और दाएं चलता है। बन्धन के लिए कान हैं।
इस मोटर का उपयोग आमतौर पर विमान मॉडलिंग की दुनिया में किया जाता है। जहां तक ​​मैं समझता हूं, वे एयलरोन विचलन द्वारा नियंत्रित होते हैं। आप निर्माता की वेबसाइट पर इसके बारे में पढ़ सकते हैं।

TPS2020 सर्किट ब्रेकर एक उत्कृष्ट सर्किट ब्रेकर है जिसमें बहुत कम बिजली की खपत होती है (10 μA)। वह सर्वो की शक्ति का प्रबंधन करेगा।

LM2936Z ऑपरेटिंग बिंदु (A 15 μA) पर एक छोटे वर्तमान के साथ एक 3.3V रैखिक नियामक है। हमारे डिवाइस के लिए क्या आवश्यक है, जो एक बैटरी द्वारा संचालित होगा।

MAX1555 चार्जर एक चिप है जो बैटरी चार्जिंग को नियंत्रित करता है और बैटरी फुल होने पर ब्लिंक करता है।

योजना

डिवाइस के सर्किट में कुछ भी विशेष रूप से जटिल नहीं है। यहां आप पूर्ण रूपरेखा पा सकते हैं। और यहां एक सरल आरेख है जो बताता है कि इसके साथ क्या करना है:



यह बोर्ड की व्यवस्था करने के लिए काफी दिलचस्प निकला, ताकि यह एक छोटे से बॉक्स में फिट हो। चूंकि मैंने खुद ही सब कुछ करने का फैसला किया, घर पर, एक बहुपरत बोर्ड के विकल्प फिट नहीं थे। इसलिए, मुझे एक नकली बहुपरत बोर्ड के साथ आना पड़ा: डिवाइस में दो स्तर होते हैं जो Arduino के लिए ढाल के रूप में जुड़ते हैं। यह कुछ इस तरह से निकला:



नीले कनेक्शन बोर्ड पर ही होते हैं। रेड वे हैं जो बाद में जोड़े जाएंगे, या तो बोर्ड पर नेमप्लेट या तारों के साथ।

बोर्ड निर्माण

मैंने फोटोरेसिस्टिव निर्माण विधि का उपयोग करने का निर्णय लिया। मैंने इसे एक हब्र पर वर्णित किया है , इसलिए मैं केवल कुछ चित्रों को दूंगा।

हम योजना को पारदर्शी फिल्म पर प्रिंट करते हैं और बोर्ड के लिए आधार को काट देते हैं:


टिनिंग और छेद बनाने से पहले शुल्क:


एक ओर बोर्ड:


दूसरी ओर बोर्ड:


एकत्र किए गए बोर्ड:


दूसरी ओर:

कास्केट बनाना

बॉक्स में बॉक्स और सर्किट और मोटर के आसपास की दीवारें होती हैं। मैंने खुद को पेंट और वार्निश के साथ कवर करने के लिए एक अधूरा बॉक्स खरीदने का फैसला किया। मैंने पोनोको वेबसाइट पर दीवारों और सामान का आदेश दिया: आप उन्हें एसवीजी में एक ड्राइंग भेज सकते हैं, और वे इसे पतले प्लाईवुड से लेजर के साथ काट सकते हैं। ड्राइंग यहाँ पाया जा सकता है । यहाँ इस ड्राइंग की तरह लग रहा है और इसके कार्यान्वयन:


साथ ही तीन सप्ताह:


इन भागों को बॉक्स में एकीकृत करने के बाद, यह इस तरह निकला:


अब आप बॉक्स को रंग कर सकते हैं और इसे वार्निश के साथ कवर कर सकते हैं। मैंने पेंट के दो कोट और वार्निश के दो कोट लगाए, ताकि सदियों तक। शायद इस प्रक्रिया में कुछ भी जटिल नहीं है। जब तक आपको एक पेड़ को बहुत उच्च गुणवत्ता छीलने की आवश्यकता नहीं होती है: जिन स्थानों पर आप मछली खाते हैं वे स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं। यहाँ क्या हुआ:


ताला तंत्र इस तरह दिखता है:

परिणाम

नतीजतन, सर्किट बॉक्स में पूरी तरह से फिट बैठता है:


मैं शिल्प को अपने कुछ दोस्तों के पास ले गया: सही मेलोडी को अलग-अलग पियानो पर पहचाना जाता है: इलेक्ट्रॉनिक पियानो पर, और सामान्य पियानो पर, और पियानो पर। मान्यता सटीकता: आधा टन।

बोर्ड के नियंत्रक, सर्किट और ड्राइंग का स्रोत कोड Google कोड पर पाया जा सकता है। मुझे किसी भी प्रश्न का उत्तर देने, आलोचना और सुझावों को सुनने में खुशी होगी।