Carte Prop Shield Motion Sensors pour Teensy 3.2 - PJRC Images
Ce module intègre un capteur IMU 10 DOF, un amplificateur audio 2 W (avec sortie pour Haut-parleurs), un buffer haute vitesse 5 V pour le pilotage de LEDs RVB APA102 et une mémoire flash de 8 Mbyte pour stocker des images, du son et autres données.
Faire réagir un accessoire de cosplay ou un bras robotisé avec vos gestes, avec du son, de la lumière et des effets : le Prop Shield regroupe sur une seule carte tout ce qu'il faut pour ça. Pensé pour les petits objets tenus en main et les costumes, il ajoute à une carte Teensy des capteurs de mouvement, un amplificateur audio, un pilote de LED adressables et une mémoire pour stocker sons et images.
Le module Prop Shield réunit quatre fonctions :
- Des capteurs de mouvement 10 axes.
- Un amplificateur audio 2 W.
- Un pilote rapide de LED APA102 / DotStar.
- Une mémoire Flash de 8 Mo.
Le tout dans un format proche de celui d'une carte Teensy, à peine plus long pour loger les trous de fixation et les raccordements vers l'alimentation, le haut-parleur et les LED.
Les capteurs reposent sur trois composants : un accéléromètre et magnétomètre FXOS8700CQ, un gyroscope FXAS21002C et un capteur de pression/altitude MPL3115A2, soit dix degrés de liberté au total.
L'amplificateur, un modèle classe D, attaque un haut-parleur 4 ou 8 ohms ; le signal audio provient du DAC de la Teensy. Le pilote de LED utilise des buffers 5 V pour envoyer un signal propre aux rubans APA102.
La mémoire Flash de 8 Mo accueille clips sonores, images ou données de journalisation.
Cette dépendance au DAC fixe la compatibilité : le Prop Shield est conçu pour les Teensy 3.2 et Teensy LC, qui disposent d'une sortie analogique. Les Teensy 4.x, dépourvues de DAC, ne conviennent pas à la partie audio. La carte Teensy n'est pas livrée avec le shield.
Chaque bloc du Prop Shield répond à un besoin précis des props animés : sentir le geste, le sonoriser, l'éclairer et garder les médias en mémoire.
Accéléromètre, gyroscope et magnétomètre permettent de détecter l'orientation et les mouvements de l'objet. La bibliothèque NXPMotionSense lit ces capteurs et, après une calibration avec l'outil MotionCal, fournit le cap, le tangage et le roulis. De quoi déclencher un son ou un effet lumineux quand on agite, incline ou frappe l'accessoire.
L'amplificateur classe D de 2 W pilote un petit haut-parleur 4 ou 8 ohms, avec un rendu net. Il reste en veille basse consommation tant que la broche 5 n'est pas mise à l'état haut ; il lui faut environ 8 millisecondes pour s'activer. Sur Teensy 3.2, la bibliothèque Audio produit les sons via la sortie analogique ; sur Teensy LC, la bibliothèque Talkie assure une synthèse vocale simple.
Des buffers 5 V adaptent les signaux pour commander des LED adressables APA102 / DotStar, gérées par la bibliothèque FastLED. La broche 7 active l'accès aux LED ; lorsqu'on partage le bus SPI avec d'autres composants, on l'utilise pour éviter les conflits. Le résultat : un affichage coloré à réponse rapide.
La puce Flash de 8 Mo stocke des extraits sonores, des images ou des relevés, sans carte SD. On y accède avec la bibliothèque SerialFlash, et l'utilitaire TeensyTransfer permet d'y copier des fichiers directement.
Chaque fonction du Prop Shield dispose de sa bibliothèque, sous l'Arduino IDE étendu par Teensyduino : NXPMotionSense pour les capteurs, la bibliothèque Audio (ou Talkie) pour le son, FastLED pour les LED, SerialFlash pour la mémoire. Les exemples de chaque bibliothèque servent de point de départ.
La mise en route des capteurs passe par une calibration. On téléverse l'exemple CalibrateSensors, puis on lance l'outil MotionCal : en faisant pivoter la carte dans tous les sens, on collecte des données jusqu'à ce que les points forment une sphère bien centrée, puis on enregistre la calibration dans l'EEPROM de la Teensy. Ensuite, un exemple d'orientation affiche cap, tangage et roulis.
Quelques points pratiques : la broche 5 active l'amplificateur, la broche 7 autorise l'envoi des données LED, et les capteurs dialoguent en I2C pendant que mémoire et LED partagent le bus SPI. Pour un volume sonore plus élevé, la sortie du DAC peut être basculée sur référence externe. Les cartes Teensy compatibles sont regroupées sur la page Teensy. Une version Prop Shield LC, sans capteurs de mouvement, existe par ailleurs pour les budgets plus serrés.
Le Prop Shield vise les objets interactifs qui réagissent au mouvement par le son et la lumière.
Un ruban APA102 dans un tube, un son de mouvement déclenché par le geste : le shield gère l'éclairage et la bande-son d'un sabre ou d'un bâton lumineux, avec une réponse immédiate au mouvement.
Intégré à un costume, il anime des LED et des effets sonores en fonction des déplacements du porteur. Le format compact et les trous de fixation facilitent le montage dans un accessoire.
Pour une réplique d'objet, un gadget de scène ou une décoration animée, la combinaison capteurs + audio + LED crée des réactions crédibles sans assembler plusieurs modules séparés.
La mémoire Flash embarquée permet de stocker plusieurs sons ou animations, rejoués selon le geste détecté, pour un objet autonome qui n'a pas besoin de carte SD.
La documentation de la bibliothèque Audio explique comment générer et router les sons ; pour le Prop Shield, on remplace la sortie I2S par la sortie analogique du DAC.
Documentation de la bibliothèque Audio
Avec les Teensy 3.2 et Teensy LC. La partie audio s'appuie sur le convertisseur numérique-analogique (DAC) de la Teensy ; les Teensy 4.x n'en possèdent pas et ne conviennent donc pas à cette fonction. La carte Teensy n'est pas fournie avec le shield.
Des LED adressables de type APA102 / DotStar, via des buffers 5 V et la bibliothèque FastLED. La broche 7 active l'accès aux LED ; elle sert aussi à éviter les conflits quand d'autres composants partagent le bus SPI.
En mettant la broche 5 à l'état haut. L'amplificateur reste en veille basse consommation par défaut et demande environ 8 millisecondes pour s'activer. Il pilote un haut-parleur de 4 ou 8 ohms ; un réglage de référence externe du DAC augmente le volume.
À stocker des extraits sonores, des images ou des données de journalisation directement sur le shield, sans carte SD. On y accède avec la bibliothèque SerialFlash, et l'utilitaire TeensyTransfer copie les fichiers vers la puce.
Oui, pour obtenir une orientation fiable. On téléverse l'exemple de calibration, puis on utilise l'outil MotionCal en faisant pivoter la carte dans toutes les directions. Les données de calibration sont ensuite écrites dans l'EEPROM de la Teensy.
Le Prop Shield LC est une version à moindre coût, dépourvue des capteurs de mouvement. La version présentée ici intègre les capteurs 10 axes, en plus de l'amplificateur audio, du pilote de LED et de la mémoire Flash.
Ce petit module de développement DIP 34 broches est équipé d'un processeur ARM™ Cortex 32-bits (MK20DX256VH7). Son bootloader intégré permet une programmation directement depuis le port micro-USB du module (cordon à prévoir).
Connecteur mâle sécable simple rangée 1 x 40 broches au pas de 2,54 mm.
