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
    Ой, у вас баннер убежал!

    Ну. И что?
    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.

                  Самое читаемое