Kravox 无线动作与触控传感器套件：面向 Arduino 的精密乐器控制器

组件与物料

所需工具

• 电烙铁（焊台更佳）
• 电钻 + M7 钻头
• 美工刀
• 小锯
• 钢尺
• 剥线钳
• 尖嘴钳
• 热熔胶枪
• 弹簧夹（粘盒子时有用）

软件与在线服务

• Arduino IDE
• Pure Data Vanilla（免费）

项目简介

一种全新的数字乐器控制器

Kravox 诞生于瑞典隆德大学的研究项目，旨在赋予数字乐器控制器传统机械乐器的手感。现将其开源，作为音乐实验平台，本教程详细讲解如何构建完整的控制器、接收器与软件系统。

如何演奏 Kravox

想象手持一把扫帚，通过触摸方式与空间姿态控制声音合成。观看演示视频了解演奏方式。

系统架构

• 控制器（最多 3 个）：每个控制器含 MPU-6050 姿态/加速度数据、两块 MPR121 触控板（共 24 通道），由 Arduino Nano 采集后经 nRF24L01 无线发送。多控制器需分配不同地址（见代码声明部分）。
• 接收器：接收控制器数据并经 USB 传给电脑，同时采集 4 路电位器数值。代码支持 1-3 个控制器无需修改。
• 软件：Pure Data Vanilla 编写，处理接收数据并合成声音。

分步制作指南

第 1 部分：准备元件与工具

电子元件：万用板 1 块（≥50×24 孔）、40P 母排针 5 条、40P 公排针 5 条、10 kΩ 电位器 5 个（含旋钮）、蓝色 5mm LED 3 个、150 Ω 电阻 3 个、10 µF 电容 2 个、100 nF 电容 2 个、nRF24L01 2 个、Arduino Nano 2 个、220 Ω 电阻 3 个、MPR121 2 个、MPU-6050 1 个、USB-A 转 USB-C 线 2 条、铜箔胶带 ≥4 m、移动电源 1 个、多色导线 ≥7 m、可选 2mm 热缩管 0.2 m。

工具与辅料见上表。

第 2 部分：制作控制器电路板

按电路图逐步焊接：

1. 裁剪万用板与母排针，焊接两块电容（注意 10 µF 极性）。
2. 焊接两颗 LED 与限流电阻（注意 LED 极性）。
3. 铺设红/蓝电源线（3.3V/GND）。
4. 焊接 I2C 总线：黄/绿线连 A4/A5，白线接 MPU-6050 中断脚。
5. 焊接 SPI 总线：黑/灰/棕/紫/橙线连 nRF24L01。
6. 准备模块：焊接公排针；关键步骤——廉价 MPR121 的 ADD 引脚硬接地，需用美工刀切断焊盘间连接，万用表验证断开。
7. 插入所有模块，核对接线。
8. 安装库并上传控制器代码：
   • MPU-6050: I2Cdev.h + MPU6050_6Axis_MotionApps20.h (Jeff Rowberg)
   • MPR121: MPR121.h (Bare Conductive 版，非 Adafruit)
   • nRF24L01: nRF24L01.h + RF24.h (TMRh20 版，非 maniacbug)
9. 测试：取消代码末尾串口打印注释，波特率 115200，观察触控与姿态数据。
10. 接入移动电源；若电源因低功耗自动关机，按步骤 2.9 在 Arduino 5V/GND 间并联三个 220 Ω 电阻增加负载。

第 3 部分：制作接收器电路板

流程类似：裁板、焊母座与电容、铺电源线、焊 SPI 线、插入 Arduino Nano 与 nRF24L01。接收板无额外传感器。

第 4 部分：制作接收器面板（4 电位器 + 1 LED）

按原理图焊接 5 根信号线至电位器中间脚，另取 2×17 孔小板焊 17P 公排针，接地、5V、LED 及限流电阻。完成后插入接收器板对应母座。上传接收器代码（可先改为串口打印模式调试）。

第 5 部分：制作控制器触控面板与外壳

在非导电盒面标记 24 个电极位置（不重叠），裁剪铜箔胶带贴上，焊接 24 根导线至 2×24 孔小板上的 24P 公排针，导线长度按电极间距递增。铜面贴绝缘胶带防短路。将面板折盒粘合，另粘一小盒装移动电源。控制器板背面垫纸板，开 LED 孔，固定移动电源（USB 口朝外以便开关），接入触控面板排线，穿 USB 线连接 Arduino Nano。用橡皮筋扎紧。

第 6 部分：制作接收器外壳

另取纸盒，开电位器、LED、USB 孔，固定主板对齐 USB 口，安装 LED 与电位器并拧上旋钮。

第 7 部分：连接 Pure Data

1. 安装 Pure Data Vanilla，打开 Kravox.pd（需与 drumsamples 文件夹同目录）。
2. 菜单 Help → Find externals，安装 comport、zexy、freeverb、arraysize 四个外部对象（重启 PD 生效）。
3. 接入接收器 USB。若之前改为串口调试模式，需恢复原代码并关闭 Arduino 串口监视器。
4. PD 信息窗口若显示红色报错，点击界面上的端口号尝试连接，直到出现高速数据流。点击 Save 记忆端口。
5. 打开控制器移动电源（合盒时勿触碰触控面，上电瞬间会校准基线）。

尽情享受 Kravox 带来的音乐创作乐趣！

代码

GitHub 仓库包含控制器/接收器 Arduino 代码、Kravox.pd 及鼓采样：

https://github.com/timkrahmer/Kravox

原理图