十二面体LED灯的制作

第1步：供应清单

材料：

1。两片16“x 12”0.118“厚MDF

2.一片12”x 12“0.118”厚半透明白色有机玻璃

3。 WS2801或WS2811像素LED灯条（11个LED）

4。 Arduino Nano

5。原型板

6。 ITO（氧化铟锡）涂层PET塑料 - 100mm x 200mm

7。 11X 2MOhm电阻器

8。 11X 1kOhm电阻器

9。用于音频输出的10k电阻

10。用于音频输出的2X 0.1uF电容

11。 MIDI插孔：

12。拨动开关

13。按钮

14。立体声音频插孔

15。标头引脚

16。 2X M3螺母

17。 2X M3x12螺栓

18。绕丝线

19。透明胶带

20。焊料

21。电工胶带

22。如果要使用计算机播放MIDI，请使用MIDI到USB电缆

工具：

1。激光切割机

2。 3D打印机

3。剪线钳

4。烙铁

5。剪刀

6。内六角扳手

7。热胶枪

8。绕线工具

第2步：系统概述

Bucky的核心Touch是Arduino Nano。 WS2081可寻址LED条的数据引脚和时钟引脚分别连接到引脚A0和A1。十二面体的每个面都有一个电容式触摸传感器，它与一个2.2Mohm电阻连接到来自引脚A2的发送信号。接收引脚为A3，D2-D8和D10-D12。以下是电容式触摸传感器的链接：http：//playground.arduino.cc/Main/CapacitiveSensor

Bucky Touch具有MIDI输出和单声道音频信号。这些信号都在步骤6中讨论.TX引脚用于MIDI，而引脚9的PWM信号用于音频。要在MIDI和单声道输出之间切换，有一个切换开关连接到引脚A3。

Arduino被编程为读取所有电容式触摸传感器，以确定用户按下哪个五角形键。然后输出信号以更新LED并产生声音，MIDI或单声道音频，具体取决于拨动开关翻转的方向。

步骤3：设计和切割机箱

Bucky Touch的机箱是在Fusion 360中设计的。我的目标是设计机箱，以便无需使用即可组装任何胶水。 LED滑入五边形面，墙壁用于分离光线，为LED上方的有机玻璃提供支撑。然后将组装好的十二面体连接到底座上，该底座固定Arduino，插座和其他电子设备。共有113个MDF零件和11个有机玻璃零件。

在设计完全组装的结构后，我首先在表面上开始绘制草图，将每个零件的表面导出为DXF文件。然后我退出草图模式，右键单击新草图，然后选择“另存为DXF”。见上面的gif。

激光切割机我接受PDF文件，所以我需要一个程序来导入DXF文件并安排每个部分的矢量进行切割。我开始使用免费的矢量图形软件Inkscape。 Inkscape工作得很好，但我想找到一个与Adobe Illustrator更相似的程序。经过一番研究，我发现了Autodesk的Graphic。图形费用为30美元的一次性费用，并且与Illustrator具有相似的界面和功能，因此我认为对于那些在没有年费的情况下寻找更便宜的图形设计软件的人来说，这是一个很好的选择。一个缺点是Graphic无法导入DXF文件。所以我最终将DXF文件导入Inkscape，然后将它们导出为EPS，以便将它们上传到Graphic。它不是最有效的方法，但它告诉你我是如何找到图形用户友好的。这些零件被安排在16“x12”的纸张上，并作为我的Epilog Zing激光切割机的pdf导出。

在切割所有零件之前，我通过切割几个零件测试了接头之间的配合。我希望关节足够紧，所以它们在没有胶水的情况下保持在一起，因此需要进行大量的切割和调整，直到我对合身感到满意为止。以上是一些部分组装的原型。我还为旧款原型配备了所有零件，但零件略有不同。

步骤4：安装LED

将LED像素推过MDF五边形面（B部分）。它们应该贴合舒适，但为了安全起见，最好将它们热粘到适当位置，就像Baweja Akshay为他的DOT2 LED桌子所做的那样。添加一些额外的电缆，以延长LED灯条的5V，GND，数据和时钟信号的长度。 Bucky Touch中总共应有11个LED。最后的五边形面是仪器的底部。

切割11条30-40厘米的线切割线，并用对应于LED（1到11）的胶带标记它们。这些电线用于电容式触摸传感器，在步骤9中完成。将电线拉过五角形面并将它们向下缠绕，使它们保持在原位。

步骤5：墙面汇编

使用V形接头（D部分）按照原理图中显示的顺序将五边形面（B部分）放在一起。订单至关重要，以便可以在十二面体上以正确的顺序更新LED。确保关节一直被推到一起。作为最后的措施，向内挤压球。将LED和电容式触摸传感器的导线穿过十二面体的底部。注意：在上面的一些图像中，我正在使用较旧的原型显示装配。与旧型号的唯一区别在于它没有电容式触摸传感器的电线。

接下来将梯形墙（C部分）滑入V形接头。这些墙将不同LED的光分开，并支撑LED上方的有机玻璃。如果所有东西都被完全推入，那么有机玻璃应该在墙壁顶部齐平。

步骤6：MIDI和音频输出

Bucky Glow具有MIDI和单声道音频输出。有关MIDI和Arduino的评论，请查看此链接。我喜欢MIDI，因为它很容易使用Arduino进行设置，只需点击一下按钮即可从无数清洁声音乐器中提供音频。缺点是它需要一个MIDI播放设备来解码信号并将它们转换成音频信号。此外，开发自己的模拟信号可以让您更好地控制并更好地理解实际产生并播放到扬声器中的信号。

创建模拟音频信号是一项具有挑战性的工作，需要了解振荡电路和更复杂的电路设计。我开始为这个项目设计振荡器并取得了一些进展，当我发现Jon Thompson在Arduino上使用单个PWM引脚创建复杂音频信号时发表了一篇很棒的文章。我认为这是MIDI信号和更复杂的模拟电路设计之间的完美中间地带。信号仍以数字方式生成，但与构建自己的振荡电路相比，我节省了大量时间。我仍然想尝试这段时间，所以对任何有关良好资源的建议都会非常感激。

Jon解释了如何使用单个引脚生成2MHz 8位数字输出，在通过低通滤波器进行平滑后，可以将其转换为模拟音频信号。他的文章还解释了傅里叶分析的一些基础知识，这是理解更复杂波形所必需的。您可以使用此方法生成更有趣的音频信号，而不是纯音。到目前为止，它对我来说运作良好，但我认为这种技术还有更大的潜力！请参阅上面的视频，了解音频和MIDI输出之间切换的初步测试。

测试面包板上的MIDI和音频输出，然后再继续焊接原型板上的元件。

步骤7：焊接电路板并挂载Arduino

收集电阻器，电容器，插头引脚和原型板。将原型板分解为50mm x 34mm。在左上盖中添加10MOhm电阻，然后是插头引脚。这些插头引脚将连接到电容式触摸传感器。按照Bucky Touch的原理图继续添加组件。您应该有电容式触摸发送信号的引脚，11个电容式触摸接收信号，MIDI信号，音频信号（从arduino到单声道立体声插孔），5V和GND。

I设计了一个定制支架，用于将Arduino和原型板固定在Bucky Touch的底部。 3D使用提供的STL文件打印此部件。现在将Arduino Nano和原型板滑入支架。请注意，Arduino Nano需要将其引脚朝上。将两个M3螺母滑入安装座。这些将用于将安装座连接到Bucky Touch的底座。

使用绕线导线在Arduino和原型板之间建立连接，如原理图所示。还要将电容式触摸线连接到原型板上的插头引脚。

步骤8：组装基础

将Midi插孔，音频插孔和拨动开关推入底座并带有适当的孔。您可以拧入千斤顶或将其粘在背面。对于复位开关，您需要切出一个小方块，使其与面部正面齐平。将绕线焊接到开关上，这样它们就可以连接到原型板和Arduino。

现在是时候将底座连接到底座了。将一个壁一次滑入底座和底座连接器接头（G部分）。您必须将墙壁滑入带有较大凹口的侧面，然后向下按压墙壁。墙应该卡入到位。将墙壁与Arduino的孔连接后，将Arduino/原型板组件滑入到位并使用M3x12螺栓连接。您可能需要摆动M3螺母，直到它们处于正确的位置。

连接所有底座边后，将插孔焊线焊接到相应的插针上。此时，使用我在此提供的代码测试音频和MIDI信号是个好主意。如果它不起作用，请在进入下一步之前检查您的连接。

步骤9：制作有机玻璃导电

我尝试了几种方法使有机玻璃成为仪器的关键。在我的测地圆顶项目中，我使用红外传感器来检测用户的手何时接近表面。然而，由于环境的IR辐射，IR传感器之间的串扰以及不准确的测量，它们并不可靠。对于Bucky Touch，我想到了三种可能的解决方案：频率编码红外传感器，按钮和电容式触摸。由于我在Hackaday页面上讨论的问题，按钮和频率编码的红外传感器不起作用。

电容式触摸传感器面临的挑战是大多数导电材料是不透明的，这对于Bucky Touch因为光必须透过有机玻璃。然后我发现了解决方案：ITO涂层塑料！您可以从Adafruit购买200mm x 100mm的10bucks纸张。

首先，我将ITO涂层塑料切成条状，并用“X”将它们粘贴到有机玻璃上。确保塑料的导电侧面是面对面。使用万用表测量电阻进行检查。最初我弯曲塑料并将铜连接到焊线以进行电容式触摸。大错误：不要弯曲ITO涂层塑料！弯曲塑料会破坏连接。取而代之的是，我用胶带缠绕了一英寸的缠绕线，效果很好。还记得第4步的绕线是通过五角形LED面馈送的吗？现在是时候将它们用于电容式触摸传感器。将导线和胶带暴露在粘贴在有机玻璃上的导电塑料上。对所有11个有机玻璃面重复此操作。

现在正是进行一些测试以确保您的有机玻璃面作为电容式触摸传感器的好时机。

步骤10：安装有机玻璃

将关节（E部分和F部分）添加到连接底部的Bucky Touch底部所有的电子设备都带有LED。然后将瞳孔关节（H部分）部分推入Bucky Touch墙壁，以便有足够的空间在有机玻璃中滑动。有机玻璃只能在你没有完全推动胫骨关节的情况下才适合，所以要小心。放置所有11个有机玻璃面后，将完全推入的短节锁定在有机玻璃面上。它应该是一个舒适的配合。

将电容式触摸线的另一端缠绕并焊接到原型板上的相应引脚，然后再次测试电容式触摸传感器。最后，使用接头（E部分和F部分）将顶部和底部连接在一起。确保不要拉扯任何电线。恭喜，Bucky Touch完全组装好！

步骤11：旧原型

在Bucky Touch之前，我构建了一些没有触摸传感器的原型。第一个原型运行良好，但有一个向外张开的不稳定基座。因此，我使第二个版本的基础更加坚固，并添加了突破引脚以使设备可定制。我称这个设备为Bucky Glow。分线引脚使您可以将Bucky Glow连接到传感器（例如电容式触摸，红外线，超声波），电机，MIDI插孔以及您能想到的任何其他电子设备。我还在Processing中创建了一个用于开发独特光照模式的应用程序。该应用程序可以在这里下载。观看上面的视频，了解有关Bucky Glow的详细信息。对于Bucky Touch，我想让脸部触摸敏感，所以它更像是乐器。

第12步：编码Bucky Touch

完全组装Bucky Touch后，就可以开始使用软件了。首先是测试电容式触摸传感器的水平。将CAPtestWithLEDfeedback程序上传到Bucky Touch并显示串行绘图仪以检查响应。翻转不同的有机玻璃面板并记录每个传感器的截止水平。

程序buckyTouch1v2将获得BuckyTouch播放音乐。它是在MIDI和音频输出之间切换的完整程序。对于这些程序，您将需要以下库：

CapacitiveSensor.h

Adafruit_WS2801.h

MIDI.h

avr/interrupt.h

接下来的步骤是将Bucky Touch编程为超越乐器并处理设备的音频输出。