eHandBell

Created Date: 2018-02-16/ updated date: 2018-02-18
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By nc
Summary
micro:bitとYMF825Boardを使って、電子ハンドベルを作りました

Materials

    Tools

      Blueprints

        Making

        • 電子部品を揃えよう

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          必要な電子部品を揃えます
        • 筐体の部品を作ろう

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          3Dプリントとアクリル板のレーザーカットで、筐体部品を作ります。
          • 各種ホルダーを3Dプリント出力する

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            DMM.makeのサービスを使って、3Dプリント部品を発注してください。あるいは、データをダウンロードして、自力で3Dプリントに挑戦していただいても結構です。

            円柱を挟み込む形の部品を「バッテリーホルダー」と呼びます。
            また、平面に円弧の切り込みがある部品を「スピーカーホルダー」と呼びます。
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          • 筐体をレーザーカットする

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            eHandBellの筐体をレーザーカッターで切り出します。
            2mmのアクリル板を使用します。穴の空いた方を「ベル表ボード」、穴の無い方を「ベル裏ボード」と呼びます。

            ベル表ボード、裏ボードのDXFデータはこちら
            Small img 3628
        • micro:bit extension boardを実装しよう

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          • extension boardに穴を開ける

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            externsion boardの実装の前に、写真のように46mm間隔の3.5mmの穴を開けます。基板の長辺からは5mm程度の距離にします。

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          • YMF825Boardの3.3V化

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            micro:bitは3Vで動作するので、YMF825Boardを3.3V IFで使用する必要があります。YMF825Boardの公式サイトで紹介されている通り、このボードを3.3V化します。

            3.3V化には、チップ抵抗の取り外しと、パッドのショートが必要です。部品が密集した極小箇所での作業となり難易度は高いですが、ハンダのコテ先を極細タイプに替えると、作業は少し楽になります。
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          • 三端子レギュレータのハンダ付け

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            三端子レギュレータとコンデンサをハンダ付けします。

            まず、1608の0.1μFのコンデンサをC2にハンダ付けします。
            次に三端子レギュレータを、写真の向きにハンダ付けします。
            最後に、三端子レギュレータを買った時に入っている47μF電解コンデンサを、写真の向きにハンダ付けします。
            • Small img 3549
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            • Small img 3551
          • エッジコネクタのハンダ付け

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            エッジコネクタをハンダ付けします。
            実際に回路と接続しているのは、内側の2列だけなので、全部の穴をハンダ付けする必要はないです。
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          • YMF825Boardのハンダ付け

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            extension boardのYMF825Boardと書いてある穴にピンヘッダをハンダ付けし、そのピンヘッダにYMF825Boardをハンダ付けします。

            YMF825BoardのRST端子をポートで制御したい場合、P16をショートさせれば、micro:bitのPin8で制御が可能になります。

            YMF825Boardのスピーカー用端子にL型のピンヘッダをハンダ付けしておきます。
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            • Small img 3553
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          • USBコネクタの取り付け

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            電源を供給するUSBコネクタを取り付けます。
            まず、USBコネクタDIP化キット内に入っている基板に、コネクタとピンヘッダをハンダ付けします。

            その後、このDIP化キットを、extension boardの裏側に取り付けます。
            その際、筐体のアクリルボードとの位置の関係で、コネクタを基板からやや浮かしたところでハンダ付けする必要があります。写真のように、ピンヘッダを奥まで刺さずに、先を刺したところでうまくハンダ付けしてください。
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        • 筐体を組み立てよう

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          アクリル板をカットしたベル表ボード、ベル裏ボード、それから3Dプリントによるバッテリーホルダー、スピーカーホルダーをネジ止めして組み立てていきます。

          なお、ネジは全て3mm径のものを使います。ナットは一部、1.5mm厚の四角ナットが必要です。
          • スピーカーとホルダーをネジ止めする

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            スピーカーとスピーカーホルダーをネジ止めします。
            スピーカーホルダーの平らな面を下にして、その上にスピーカーを置き、穴の位置を合わせて3mmのネジとナットでネジ止めします。
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          • バッテリーとホルダーをネジ止めする

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            モバイルバッテリーを、バッテリーホルダーでネジ止めして固定します。

            まずは、バッテリーが固定されるように、1mm厚の薄いゴムシートを1cm幅くらいで帯状に切って、バッテリーホルダーのバッテリーを挟む箇所の内側に当てます。
            次に、二つの四角ナットを片側のホルダーのナット用ポケットに挿入します。
            その状態でバッテリーを二つのホルダーで挟み込み、3mmのネジで締めます。

            バッテリーを挟み込む際、電源ボタンがかろうじて押せるくらいの位置に合わせます。
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          • 筐体をネジ止めする

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            まずベル表ボードに基板をネジ止めします。

            スピーカーのケーブルをベル表ボードの丸い穴に通します。
            4つの四角ナットを各ホルダーのポケットに装着し、スピーカーホルダー、バッテリーホルダー、ベル表ボード、ベル裏ボードの4つをネジで固定します。

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          • ケーブルを接続

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            スピーカーから出ているケーブルをYMF825Boardのスピーカー用ピンヘッダに差し込みます。
            モバイルバッテリーと基板のUSBコネクタをマイクロUSBケーブルで接続します。
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        • プログラミングしてみよう

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          • micro:bitにプログラムを書き込む

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            micro:bitのWebエディタにアクセスします。

            YMF825を鳴らすためのMicroPythonのプログラムは以下です。
            これをPython Editorでロードして書き込みます。

            Small editor
          • micro:bitを本体に挿す

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            プログラムを書き込んだmicro:bitを本体のエッジコネクタに差し込めば完成です。
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        Add Card Order

        References

          Usages

          • 電源ON

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            モバイルバッテリーの電源を入れると動作します
          • 音の出し方

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            横に振るとベル風の音がなります
          • 音程を変える

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            Aボタンを押すと、半音高くなります
            Bボタンを押すと、半音低くなります
          • 問題点その1

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            ここで使っているモバイルバッテリーは、消費電流が少ないとオートパワーオフしてしまう機能が付いており、今の回路のままだと40秒で電源が勝手に切れます。
          • 問題点その2

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            加速度センサーを利用して振った検出をしていますが、思ったほど振った時の加速度が大きくなく、検出する加速度を低めに設定してあります。
            その結果、重力加速度より値が低くなり、この楽器を横に倒すと、音が鳴りっぱなしになります。
          • 動画

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