Se você gostou do instrumento que acabamos de criar você pode construir o seu próprio seguindo esse passo a passo. É um projeto de complexidade média, portanto se você ainda não foi apresentado ao ferro de solda ou nunca fez um led piscar recomendamos que comece com projetos mais simples. O Giromin consiste basicamente de um Arduino Fio, um IMU de 6 graus de liberdade (acelerômetro 3d e giroscópio 3d) MPU6050, seis botões, além de uma bateria de lítio-polímero e um transmissor/receptor XBee para operar sem fio.
Se você já é um usuário iniciado no arduino esse diagrama abaixo já será suficiente para você construir o seu próprio Giromin:
para bom entendedor esse diagrama e os programas bastam:
Giromin_v0.1 (Download dos códigos do Arduino, Processing e Ableton Live)
Se isso soou grego pra ti, ou não sabe por onde começar não se preocupe!
Eis o PASSO A PASSO:
Antes de começar, instale os softwares no seu computador:
– Arduino
– Bibliotecas Arduino (coloque essas duas pastas na pasta onde o Arduino foi instalado: /Arduino/libraries e reinicie o Arduino)
– Bibliotecas Processing (coloque as pastas das seguintes bibliotecas na pasta onde o Processing foi instalado /Processing/libraries e reinicie o Processing)
Com tudo instalado em seu computador, segue abaixo a lista de materiais que você irá precisar para construir o seu Giromin:
– 1 IMU de 6 graus de liberdade (acelerômetro e giroscópio) MPU6050 (como a placa GY-521)
– 1 Arduino Fio
– uma bateria LiPo de 850 mA.h
– uma placa de circuito impresso padrão de um lado com pelo menos 16×14 furos.
– 1m de elástico de 3cm de largura
– um par de presilhas de mochila
– um cabo FTDI 3.3V ou uma placa FTDI 3.3V para transferir o código para o Arduino FIO
– dois Xbee S1 Pro (caso você não precise de um alcance muito grande para o instrumento, basta um Xbee S1 de 1mW)
– um Xbee explorer, para ligar o xbee receptor no seu computador
– 6 botões simples de contato
– 1 par de conectores KK de três vias (um macho e uma fêmea)
– um botâo liga/desliga de 13 x 8 mm (precisa ter esta medida apenas se quiser usar o mesmo modelo da caixa cortada a laser)
– 2 barras de pino com 14 pinos em cada
– 2 soquetes de barra com 14 conexões cada
– linha de costura
– fita isolante
– solda
– pasta de solda
– cabinho flexível fino (o mais fino que você encontrar)
Ferramentas necessárias:
As ferramentas imprescindíveis são:
– Ferro de solda (eu recomendo fortemente uma estação de solda, facilita MUITO a vida)
– Alicate de bico
– Alicate de corte
– Multímetro
– Agulha de costura
Com essas ferramentas você pode dar um jeitinho e construir todo o projeto, mas tudo vai ficar mais fácil e bonito se tiver as ferramentas:
– suporte para placas de circuito impresso
– mini-morsa de bancada
– Micro retífica da Dremel
– Óculos de segurança
– Lupa com garra
– Cortadora a Laser (eu usei a do FabLab Recife)
Eis o passo a passo:
Utilize a ferramenta de corte da Dremel para cortar a sua placa padrão para ficar com 16 x 14 furos. Cuidado para não danificar os terminais de cobre dos furos da borda. Primeiro corte com uma margem de um furo para todos os lados e depois, aos poucos, vá desbastando as laterais até chegar no tamanho desejado.
Solde a barra de pinos de 90º que provavelmente virá com a sua placa GY-521 (brakeout do sensor MPU6050). Cuidado com a orientação do sensor em relação aos pinos. O lado dos pinos deve ser o mesmo lado onde estão os componentes da placa. Isso é importante para não inverter no sensor cima com baixo, nem esquerda com direita. O sensor foi todo calibrado e configurado para esta orientação.
Solde primeiro um ponto e garanta que o pino foi soldado perpendicularmente à placa. A precisão deste ângulo é muito importante uma vez que a medida deste sensor é do ângulo em relação ao campo gravitacional. Caso este ângulo não seja preciso, o instrumento irá perceber uma inclinação da coluna mesmo quando a pessoa estiver em pé com a coluna reta. Uma vez garantindo a precisão deste ângulo solde todos os pinos à placa.
Sempre que for soldar algum terminal eu recomendo fortemente o uso de pasta de solda. Mele com pasta de solda o terminal ou o cabinho que irá soldar e depois coloque o estanho com o ferro de solda. Você notará que o escoamento do estanho ficará muito maior, cobrindo como num passe de mágica todo o terminal em um instante. Sem a pasta de solda você precisa deixar um tempo o ferro de solda em contato com os dois terminais metálicos, que pode tanto derreter alguma parte plástica como queimar algum componente mais sensível. Lembre-se, no entanto, de limpar bem a superfície após usar a pasta de solda com alcool isopropílico e uma escova ou simplesmente com um paninho.
após soldar todos os terminais, corte as pontas dos pinos com um alicate de corte.
Solde as barras de pino à placa padrão conforme o diagrama abaixo (clique nas imagens para ampliar). Para garantir o posicionamento correto das barras de pino, solde primeiro o ponto extremo e alinhe a barra e apenas então solde os outros pinos. Cuidado em não colocar solda de mais e fechar contato entre dois pinos vizinhos. Isso pode gerar um curto circuito e danificar o seu Arduino FIO.
este diagrama representa a frente e o verso da mesma placa padrão. Na parte de cima é aonde os componentes ficarão bem como onde os cabinhos serão colocados. No verso, os terminais serão soldados conforme a representação da placa da direita, onde as linhas coloridas representam as soldas que deverão conectar as ilhas de cobre da placa.
Corte pedaços dos cabinhos flexíveis roxo, marrom, branco, verde, vermelho e laranja de 20 cm e desencape-os nas pontas
coloque os cabinhos coloridos conforme a ordem apresentada no diagrama lá de cima. Caso você não tenha cabinhos das mesmas cores não importa, apenas tome cuidado em manter a mesma ordem dos cabinhos na hora de soldar os botões. Do laranja para o branco eles ficarão conectados às portas analógicas do Arduino FIO A12, A11, A10, A9, A8, A7 na ordem do laranja para o branco.
Solde cabinhos verde e amarelo conforme o diagrama. Eles estará conectando as saídas SDA e SCL do sensor nas portas A4 e A5 do Arduino respectivamente.
corte pedaços pequenos dos cabinhos azul e cinza.
Ainda seguindo o diagrama, solde os cabinhos azul e cinza nas ilhas ao lado do Terra do Arduino (GND) e da porta digital D2, responsável pelo manejo das interrupções, com o ponto onde os Terra dos botões será conectado e a saída de sinais de Interrupção (INT) respectivamente.
Corte seis cabinhos azuis de 10 cm cada e solde-os conforme o diagrama. Eles serão conectados aos botões. Notem que mesmo havendo 6 botões nesse projeto não há nenhum resistor no circuito. Isso é porque estamos utilizando os resistores pull-up internos das portas digitais do Arduino. Por isso que no código, dentro da função setup(), os pinos foram declarados da seguinte maneira:
pinMode(butaoPin[i],INPUT_PULLUP);
isso facilita muito a construção do projeto, contribuindo para que o Giromin ocupe um espaço um pouco menor.
Solde agora o sensor conforme o diagrama. Garanta que ao soldar ele fique em 90º com a placa padrão.
Com isso você terá concluído a parte de cima da placa padrão. A parte inferior de sua placa deve parece coma imagem a cima neste momento. Agora preste bastante atenção para soldar as conexões entre as ilhas na parte inferior.
Com um alicate de corte você pode cortar as pontas sobressalentes.
conforme o diagrama, ligue as ilhas que conectam os cabinhos dos botões com os pinos que estarão conectados às portas analógicas do Arduino FIO. Para juntar as ilhas coloque o ferro de solda entre as ilhas de modo que toque em ambas simultaneamente e então acrescente solda aos poucos até formar uma grande gota que englobe as duas ilhas.
Agora siga o mesmo procedimento juntando os terminais a ser ligados ao Terra do Arduino dos cabinhos azuis que estarão conectados aos botões.
Para as conexões mais longas eu recomendo o uso de um cabinho muito fino desencapado (que pode ser tanto de um fio de Wire-Wrap AWG 30 quanto ser um dos fios que compõem um cabinho flexível de maior calibre).
Solde primeiramente o fiozinho a um dos terminais a ser conectado. Com o fio já estando preso à uma extremidade solde-o ao outro ponto que se deseja conectar.
Agora acrescente solda em todas as ilhas intermediárias para prender bem o fio, sem o risco dele romper. Apenas então corte o fio sobressalente.
repita o processo para todas as ilhas que conectam o sensor no Arduino.
Lembre-se que o pino D2 do Arduino (terceiro da esquerda para direita) está conectado com o terminal da extrema direita do sensor, por isso colocamos no lado superior da placa um cabo cinza conectando um ao outro. Cuidado para que o terminal SCL (ligado pelo cabinho amarelo à porta A5) do sensor não entre em contato com o pino D2. Note no diagrama que os pontos ligados ao cabo cinza e ao amarelo não estão ligados um ao outro.
Uma vez conectando os terminais do sensor à barra de pino que estará ligada ao Arduino FIO, finalize o verso da placa soldando as ilhas dos cabinhos verde e amarelo às portas A4 e A5 do Arduino englobando-os na mesma gota de solda.
Compare o seu projeto com esta imagem e com o diagrama do verso da placa.
Para garantir que o seu projeto está bem soldado e não irá queimar o seu arduino nem o seu sensor, teste as conexões com o seu multímetro na função de teste de diodos. Toda vez que os terminais do multímetro entrarem em curto-circuito ele irá apitar. Com isso você nota se as conexões estão bem feitas colocando as sondas em dois pontos que devem estar conectados e verificando se o multímetro apita. Se não apitar refaça o contato. O mesmo teste pode ser feito em ilhas vizinhas que não devem estar em contato. Coloque uma sonda em cada ilha, se não apitar indica que elas estão isoladas, se apitar você deve passar um estilete entre as ilhas ou refazer a solda.
O seu Shield de Arduino FIO do Giromin está pronto!
Agora basta ligar a chave liga/desliga ao arduino FIO, soldar os botões aos fios e passar o código para o Arduino que o seu Giromin já estará funcionando.
Para colocar a chave liga/desliga Arduino de modo que você possa colocar e tirar o arduino de uma caixa, eu utilizei os conectores KK.
Solde o conector KK macho aos terminais da chave liga/desliga
Prepare então o conector KK fêmea nos terminais extremos, deixando o terminal do meio sem ligar à nada.
Solde então os dois cabinhos deste conector nos terminais SW (Switch) do arduino FIO, garantindo que a chave interna do arduino esteja desligada. Desta forma a alimentação da bateria pode ser ligada e desligada com uma chave externa a caixa.
Antes de soldar os botões é importante construir uma caixa para o Giromin. Eu tive acesso a uma cortadora a Laser no Fab Lab Recife. Se você não tiver acesso a uma você pode improvisar a sua. Se você também tiver o privilégio do corte à Laser segue abaixo o arquivo vetorizado de corte a laser para cortar uma placa de MDF de 3mm de espessura.
uma vez construída cole todas partes exceto a da chave liga/desliga e a parte de cima.
Coloque os botões nos furos da parte superior.
Solde todos os botões somando cuidado para manter a ordem, onde o botão 1 é o botão da esquerda (na perspectiva da imagem acima) que está com o cabinho verde. (1-verde, 2-marrom, 3-roxo, 4-vermelho, 5-laranja) e o cabinho branco é o do botão de Configuração, o botão central.
Agora passe o elástico pela reentrância traseira e costure as presilhas nas extremidades do elástico, tomando cuidado para que elas estejam orientadas da mesma maneira, podendo fechar-se sem torcer o elástico.
Antes de colocar a bateria, por segurança, faça uma volta no fio e prenda-o com fita isolante.
Eu utilizei o XBee PRO para este projeto pensando em um instrumento que possa ser usado em um palco, por isso precisa ter um sinal forte o suficiente para transmitir em uma distância de pelo menos 10 metros, mesmo em lugares com alto ruído de Wifi e BlueTooth (que opera na mesma faixa dos 2.4GHz). Mas para utilizar o Giromin em ambientes caseiros o XBee S1 de 1mW é suficiente.
Antes de conectar o seu XBee PRO S1 ao Giromin, você precisa configurá-lo com o software X-CTU que pode ser baixado aqui.
Conecte o os XBees ao computador (um de cada vez) através do XBee Explorer e no X-CTU faça a busca pelo periférico na última porta serial listada pelo seu computador. Dê um duplo clique no periférico e altere apenas as configurações abaixo, faça o mesmo depois para o outro XBee, de modo que eles tenham as seguintes configurações:
XBee do Giromin:
ID: 2171
DL: 0
MY: 1
BD: 57600
XBee do computador:
ID: 2171
DL: 1
MY: 0
BD: 57600
Não se esqueça de clicar no lápis após concluir as configurações (Write Radio Settings)
Para finalizar o Giromin, ligue o seu Arduino FIO no computador com o seu cabo FTDI 3.3V/USB (qualquer adaptador FTDI irá funcionar).
Ligue os terminais indicados no Arduino FIO do DRT GRN ao GND BLK (onde o GRN corresponde ao fio verde do cabo e o BLK corresponde ao fio preto do cabo).
Siga as informações no começo desse tutorial e baixe e instale o Arduino, Processing, todas as bibliotecas associadas a ambos os programas.
Baixe todos os programas escritos em Processing e Arduino no link abaixo:
Abra o programa de arduino e carregue para o seu arduino FIO. Se todas as bibliotecas foram instaladas corretamente ele deve passar sem problemas.
Após configurar os dois XBees e carregar o código no Arduino, coloque o XBee e a bateria no Arduino FIO
Com cuidado para não soltar a solda dos botões, coloque o Arduino em sua caixa deixando para fora apenas o conector da chave liga/desliga
Coloque a chave na parede lateral da caixa e conecte-a no seu fio.
A porta USB na lateral do Arduino FIO serve unicamente para carregar a bateria. Uma luz laranja acenderá até a bateria estar completamente carregada.
Para fechar o Giromin eu estou usando temporariamente uma fita banana dupla-face, para poder fechar e abrir sem muito esforço. Se você tiver alguma outra ideia de como fechar a caixa me avise :)
para ficar mais bonita, eu coloquei pó da placa cortada na parte adesiva exterior.
Pronto!
O seu Giromin está feito. Agora para só falta passar o código para ele que estará pronto para usar.
Por enquando o Giromin precisa de diversos middlewares para funcionar mas a intenção é transformá-lo em um instrumento autônomo, que funcione sem precisar de um computador.
Enquanto ele depende de computadores, você vai precisar rodar o código em Processing que irá gerar imagens psicodélicas e sinais MIDI. Para que os sinais MIDI possam ser ouvidos, você vai precisar de alguma DAW (Estação de Trabalho de Audio Digital) ou algum programa de síntese.
Nesta fase de desenvolvimento do Giromin estamos usando o Ableton Live Suite 9, onde o arquivo com todos as configurações para serem usadas com o Giromin estão no pacote de programas Giromin_v0.1.
Infelizmente o Ableton Live é um software proprietário. Você pode comprá-lo ou utilizar a versão de testes dele, que funcionará por 30 dias. Baixe ela aqui.
Qualquer dúvida poste aqui um comentário ou entre em contato comigo: tragtenberg@gmail.com
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