Хочу красивую железку

    Иногда проекты, которые мы делаем просто для веселья, превращаются в нечто большее. А иногда нет. Хочу поделится историей одного такого фанового проекта, который пережил несколько трансформаций, пока не получилось что-то толковое. Часть первая, в которой толкового ничего не получилось. Но вы можете почерпнуть для себя несколько интересных решений.

    Год назад мне прилетела вожжа под хвост и захотелось странного. Вожжа выглядела вот так:



    Это patchblocks, проект с кикстартера. Несколько абсолютно одинаковых модулей, соединяющихся в модульный синтезатор. Каждый модуль выполняет разный функционал благодаря тому, что прошит своим софтом из простого редактора…

    Да что об этом говорить? Просто посмотрите видео на кикстарте, оно того стоит

    В этом проекте прекрасно всё. Мне особенно понравилась красота и низкий финансовый порог входа при производстве небольших партий. То есть отсутствие литья пластмасс. И при этом штука выглядит красиво: «самодельность» придаёт ей особый шарм. Это же просто платка, аккумулятор и два куска оргстекла! Вау!

    Когда я это увидел, моя пирамида Маслоу затупилась о страничку браузера. Хочу придумать так же круто!

    Хотелки


    В голове созрел детальный план работ:

    • Придумать что-то крутое
    • ???
    • PROFIT!!!

    План готов, осталось только его неукоснительно соблюдать.

    Я увлекаюсь музыкой и синтезаторами. Уже пришёл в ту стадию, когда больше синтезаторами, нежели музыкой. За давностью уже не помню, как оформлялась мысль. Но в итоге я решил сделать какой-то модульный и кастомизируемый пульт управления чем-нибудь. Например, цифровыми синтезаторами или видеоредактором. То есть крутилки, кнопочки, слайдеры, индикаторы всякие. Ну что-то вроде этого, но без ограничений размеров:



    Хардварные хотелки к этому нечто:

    • Модульность. Максимально похожие модули, которые можно комбинировать простым способом. Короче лего.
    • Пользователь обязан суметь очень просто сделать уникальное, удобное для своей задачи расположение модулей. И при этом не устать.
    • Простая логистика. Идеально, если готовый модуль можно взять на производстве печатных плат одним куском, положить в пакет и отдать пользователю. А он уже сам всё себе соберёт. Да ещё и удовольствие получит от процесса. И не устанет.
    • Красивость результата. Получившаяся в результате сборки пользователем кастомная железка обязана хорошо выглядеть. Никаких проводов, джигурды, изоленты и ожогов от пайки.
    • Умность модулей. Нужно сделать так, чтобы можно было подключать их сразу много к какой-нибудь arduino через простой железный интерфейс. Вместе модули должны предоставлять какой-то единый программный интерфейс так, чтобы в коде не морочиться.

    Первый блин


    Проще всего придумывать абстрактное нечто решая задачу поконкретней. Нам же много чего придумать предстоит, желательно конкретизировать хоть что-то.

    Для начала решил спроектировать модуль из четырёх потенциометров. Можно было бы взять кучу таких модулей и собрать себе матрицу из кучи потенциометров. Все любят матрицы из кучи потенциометров!

    Идея простая. Есть платка с микроконтроллером, который опрашивает потенциометры и отправляет эту дату куда-то.

    Управляющий микроконтроллер выбирал исходя из цены и мощи. Хотя, зачем я вру? Наткнулся на статью «НЕ Arduino за 55 центов» и просто влюбился в этого малыша! STM32F030F4P6 классный. У него не так много ног, но 9 из них с 12-битным АЦП и куча 16-битных ШИМ-портов.

    Много времени занял выбор способа соединения модулей. Пересмотрел гору вариантов штекеров и разъёмов. Хотелось, чтобы соединение было простым. Оно не должно боятся механических нагрузок, быть надёжным и не должно выходить за край корпуса. А ещё ему должно быть абсолютно всё равно, каким боком пользователь соединяет модули. Через пару недель бицепс указательного пальца пришёл наконец в тонус от ежедневного скроллинга. Стало понятно что нужного разъёма просто нет в природе.

    В итоге остановился на швейных кнопках. Получилось вот так:



    С момента описываемых событий прошёл уже год. К сожалению, верхние крышки из оргстекла потерялись и фотографий с ними не осталось. Небольшое представление о том, как оно должно было выглядеть можно получить по модельке:



    Из плюсов такого решения:

    • Вся железка (кроме крышки) сделана из фольгированного текстолита. Все детали корпуса вместе с электроникой могут располагаться на одной печатной плате, и приходить одной большой деталькой прямо с завода. Пользователю останется только отломить их и собрать корпус.
    • Кнопочки соединяются и разъединяются достаточно легко и с таким чудесным «хрум», что долгое время это был мой личный антистресс гаджет. Очень приятное ощущение.
    • Соединение кнопками достаточно прочное. Модули держатся друг за друга хорошо: не болтаются, не люфтят.

    Видео работы соединения:


    Минусы тоже есть:

    • Боковые стенки должны проводить электричество и при этом коммутировать с основной платой, на которой находится вся электроника. Мне удалось добиться надёжного механического и электрического соединения. На вертикальной плате есть краевые разъёмы с зубцами. На фотке видно верхний такой разъём. Нижний вставляется в гальванизированные прямоугольные отверстия в основной плате. Правда, боковые платы пришлось забивать в основную плату при помощи молотка и мягкой подкладки. Не то чтобы меня это сильно расстраивало, но UX прямо скажем не очень.
    • Модули имеют направление. Нельзя соединить два модуля любой стороной.
    • Монтаж компонентов в отверстия очень портит на ощупь нижнюю часть платы. Потенциометры поверхностного монтажа бывают, конечно. Но не факт, что получится найти абсолютно все необходимые детали с поверхностным монтажом. Мало ли, что может понадобится в будущем?
    • Очень сложно угадать с высотой боковых стенок. Не до конца ведь понятно, какие конкретно компоненты захочется поместить внутрь? Пришёл к какому-то среднему значению. Но с этим средним значением те же потенциометры, например, едва выглядывают над верхней крышкой.

    Интерфейсики


    Из всех просмотренных вариантов стандартных железных интерфейсов мне больше всего понравился I2C. Можно соединить всех со всеми и они там сами разберутся. Но тут есть засада с адресами. Куча одинаковых потенциометров должна как-то отличать друг друга. А лучше всего, если куча будет отличать друг друга согласно своему собственному расположению относительно других.

    В этом варианте «красивой железки» пожертвовал четырьмя пинами микроконтроллера на благо адресации. Мы знаем где у модуля входы, а где выходы. Назначим левый верхний модуль в массиве модулей главным.

    На словах объяснить получается плохо. Попробую проиллюстрировать адресацию одной строчки на примере марширующих солдат:


    Массив из строчек и столбцов модулей адресуется как-то так же. Просто нарисовать солдат с двумя входными портами несколько сложнее.

    Забросил


    Жаль было забрасывать разработку железки, в работе над которой провёл много прекрасного времени. Но с прототипами так бывает. Поигравшись с таким формфактором, потихоньку отказался от него. Оказалось, что можно решать задачу красивой железки гораздо проще и веселее. Об этом я расскажу в следующих сериях. А этой статьёй хотел отдать дань уважения прекрасной железке, с которой у нас не сложилось. Прости, Кнопочка. Дело не в тебе, просто я полюбил другую.

    Upd.
    Для ответа на комментарий пришлось погуглить. И нагуглилась та самая красивая железка, о которой я мечтал. Её уже сделали. Тут, конечно, совсем другой уровень. Меняем кнопочки на магнитики и подпружиненные контакты. А оргстекло и текстолит на анодированный алюминий. Да, я бы так не смог. Но всё же интересно наблюдать, как другие решили те же проблемы, которые сам решал.


    Это называется «Palette». Молодцы ребята.
    Поделиться публикацией
    Никаких подозрительных скриптов, только релевантные баннеры. Не релевантные? Пиши на: adv@tmtm.ru с темой «Полундра»

    Зачем оно вам?
    Реклама
    Комментарии 23
    • +1
      Как-то странно, что в процессе накачивания указательного пальца вы не дошли до двунаправленного оптического интрефейса. А само крепление можно на магнитиках, да.
      • 0

        Пальцы то дошли:) А вот пилить роутинг и увеличивать стоимость не хотелось совершенно.

        • 0
          К стати, можно крепить магнитиками. Можно питать через магнитики. Можно даже просто соединять два модуля двумя магнитиками и передавать данные прямо по шине питания, да так чтобы все слышали — шина питания ведь одна на всех. Вот пример передачи данных по шине питания www.electronicdesign.com/communications/simple-circuit-communicates-over-low-voltage-power-lines
          Жаль паять магнитики нельзя
          • +1
            Много лишнего обвеса. Проще завести +1 линию.
          • 0
            Паять нельзя (хотя где то видел кажется), но хороший прижим и клей решили бы проблему.
            Либо паять припоем, с температурой плавления ниже точки Кюри (с)
            • 0
              В целом да, проблему как-то решают.
              В принципе, если обеспечить каким-то образом железные скруглённые углы, можно было бы запитать квадратики через круглые магниты неодимовые, как в магнитных конструкторах. Типа таких
              Без всякого клея и низкотемпературной пайки. Если у нас одна единственная точка подачи питания, а на каждом модульке стоит простой диодный мост, то можно любым боком соединять вот так модули:

              При этом данные как-то передавать тоже нужно. Тут на выбор: третий контакт, оптопары, воздушные трансформаторы, по питанию…
        • 0
          Расскажите, я видимо чего-то не понял — зачем они все нужны если все это можно сделать софтом на компе?
          • +1
            Речь про patchblock или про красивые железки?
            Если про контроллеры, то часто привычное тактильное управление гораздо удобнее, чем мышь или клавиатура компьютера. В основном используют для всяческих синтезаторов, но есть варианты и для видеомонтажеров.
            Кстати. Только что погуглил. А всё уже сделали. Вот такой вариант — примерно то к чему стремился тогда palettegear.com. Только, конечно, здесь всё на высшем уровне. Никаких швейных кнопок) Эх, вот он современный мир.
          • 0
            А мне швейные кнопки понравились.Плюс они ещё могут выполнять роль электрических разъёмов.
            • +1

              Они их и выполняют вроде как. Собственно это их ключевое назначение.

            • +3
              Оказалось, что можно решать задачу красивой железки гораздо проще и веселее.

              Вот! Я на днях буду публиковать тоже про кнопочку, но другого назначения. Про фрезерование, токарку и лазерную резку там тоже будет.

              (уже 30+ подходов к черновику :( Но я закончу, честно! )
              • 0
                С удовольствием прочту. Как вас замотивировать?:) Подписался
                • +2
                  Да я решил не откладывать :) Сделал фото и опубликовал уже, по принципу «лучшее-враг хорошего»
                  geektimes.ru/post/291977
              • +1
                Швейные кнопки имеют ресурс. Механика же. В свое время наплевался от конструктора для ребенка на таких же кнопках — через полгода использования половина кнопок банально не держала свою пару.
                И пайка к металлу сравнима с пайкой к магниту))). #железо.
                Магниты красивее в плане отсутствия механики на порядок. Вы же хотели покрасивее?))
                • 0
                  Да, согласен.
                  Хотел скорее покрасивее и относительно дёшево в производстве. Комбо)
                  Про кнопки не знал, спасибо. Ещё у них минус — только ручной монтаж. Ну то есть я не представляю, как дать автомату для расстановки компонентов швейные кнопки)
                  • 0
                    Вроде бы был такой когда-то детский радиоконструктор, где использовались именно кнопки. Он был одноуровневый, то бишь одна сторона кубика — один контакт. Но лучше — не надо. Кнопки это лишние препоны для науки о контактах. Магнитики тоже.
                    Я в своих изделиях использую простую систему — DB-9 мама справа, папа слева. И хоть 100 блоков в линейку. Но правда, это уже не дает простора фантазии — нацепил один блок, потом вешай строго справа в ряд. Мне нравится — масштабируемость. Если уж по дизайнерским соображениям или удобству нужно их мешать между собой вверх-вперед-сбоку, ну тут можно предложить индуктивное питание модулей, и бесконтактные интерфейсы а-ля Zbee.
                    • 0
                      Да, db-9 хорош. Надёжный как АК.
                      • 0
                        Комплект Вега-120 (усил+кассетник) до сих пор в гараже пашет, кассетник к усилку подключен через через СГ-5 (DIN) !!!))
                        image
                • 0

                  Выглядит круто и красиво, но пока привыкнешь к конкретному месту использования (софт), то неизвестно сколько времени пройдёт и сколько времени нужно потратить на настройку под конкретное ПО.
                  А потом, когда привык, уже сложно будет отвыкнуть (если блоки к тому времени перестанут производить или просто их не будет на другом месте).

                  • –1
                    вообще не нужная вещица

                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.