Bëni një instrument MIDI të kontrolluar nga era: 5 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:16

Ky projekt iu dorëzua 'Creative Electronics', një modul i Inxhinierisë Elektronike BEng në vitin e 4 -të në Universitetin e Malagas, Shkolla e Telekomunikacionit.

Ideja origjinale ka lindur shumë kohë më parë, sepse shoku im, Alejandro, ka kaluar më shumë se gjysmën e jetës së tij duke luajtur flaut. Kështu, atij iu duk tërheqëse ideja e një instrumenti elektronik të frymës. Pra, ky është produkt i bashkëpunimit tonë; fokusi kryesor i kësaj qasjeje ishte të merrte një ndërtim estetikisht të matur, të ngjashëm me atë të një klarinete basi.

Demo:)

Furnizimet

• Një tabelë Arduino (ne përdorëm SAV MAKER I, bazuar në Arduino Leonardo).
• Një sensor i presionit të ajrit, MP3V5010.
• Një matës i tendosjes, FSR07.
• Rezistentët: 11 nga 4K7, 1 nga 3K9, 1 nga 470K, 1 nga 2M2, 1 nga 100K.
• Një potenciometër prej 200K.
• Një kondensator qeramik prej 33pF.
• Dy kondensatorë elektrolikë prej 10uF dhe 22uF.
• Një LM2940.
• Një LP2950
• Një LM324.
• Një MCP23016.
• Një dërrasë e shpuar me vrima 30x20.
• 30 kokë me kunja, si femra ashtu edhe meshkuj (njëra gjini për Arduino, tjetra për pelerinë).
• Një palë lidhës HD15, si meshkuj ashtu edhe femra (me gota lidhëse).
• Merrni hua tubin dhe shiritin izolues të një shoku. E preferuara e zeza.
• Dy bateri Li-ion 18650 dhe mbajtësja e tyre.
• Një ndërprerës.
• Një kabllo USB Arduino.
• Të paktën, 11 butona, nëse doni një ndjenjë cilësore, mos përdorni tonën.
• Një lloj rrethimi ose kuti. Një dërrasë druri prej rreth një metër katror do të ishte e mjaftueshme.
• Gjysmë metër tub PVC, 32 mm i jashtëm.
• 67 gradë bashkim PVC për tubin e mëparshëm.
• Një reduktim PVC nga 40mm në 32mm (i jashtëm).
• Një reduktim PVC nga 25mm në 20mm (i jashtëm).
• Një shishe bosh Betadine.
• Një zëdhënës saksofoni alto.
• Një kallam saksofon alto.
• Një ligaturë saksofoni alto.
• Pak shkumë.
• Shumë tela (tela audio rekomandohet, pasi shkon në çift kuqezi).
• Disa vida.
• Bojë llak me ngjyrë të zezë të zezë.
• Llak me llak mat.

Hapi 1: Trupi

Së pari, një tub PVC u zgjodh të ishte pjesë e trupit. Ju mund të zgjidhni një diametër tjetër, megjithëse ne rekomandojmë një diametër të jashtëm prej 32 mm, dhe një gjatësi prej 40 cm, pasi ndiheshim rehat me këto dimensione.

Pasi ta merrni tubin në duart tuaja, vendosni një plan urbanistik për butonat. Kjo varet nga gjatësia e gishtërinjve tuaj. Tani, me shënimet e bëra, shponi vrimën përkatëse për secilën buton. Ne ju rekomandojmë të filloni me një copë të hollë dhe të hapni vrimën duke rritur diametrin e përdorur për stërvitjen. Gjithashtu, përdorimi i një burin para stërvitjes mund të përmirësojë stabilitetin.

Duhet të futni katër tela të palidhur në mënyrë që të lidhni më vonë matësin e presionit dhe sensorin e presionit të ajrit; kjo pjesë (trupi) dhe qafa janë ngjitur së bashku me një tub bashkues 67 gradë. Ky tub ishte i lyer me rërë dhe i lyer me ngjyrë të zezë.

Për ta bashkuar këtë pjesë me këmbën, ne përdorëm një nyje zvogëluese PVC nga 40mm në 32mm (diametër i jashtëm). Katër vida druri u shtuan për forcimin e kryqëzimit. Midis bashkimit të reduktimit dhe trupit, ne bëmë një stërvitje dhe prezantuam një vidë më të gjerë për të fituar stabilitet. Ne rekomandojmë që të shponi tubat para instalimeve elektrike; përndryshe, shkatërrimi është i siguruar.

Hapi tjetër është lidhja e telave në terminalet e butonave, matja e gjatësisë deri në fund dhe rezervimi i një gjatësi shtesë për të shmangur lidhjen të jetë e ngushtë. Pasi tubi të jetë lyer me rërë dhe të lyhet me ngjyrë të zezë (ne përdorëm bojë të zezë me llak të zi; jepni sa më shumë shtresa sa të doni, derisa të duket bukur nën rrezet e diellit), futni butonat nga lart poshtë, duke etiketuar secilën prej tyre. Ne rekomandojmë që të përdorni dy ngjyra të ndryshme për kabllot (p.sh. e zezë dhe e kuqe); pasi të gjithë janë të lidhur me tokën në një kunjat e tyre, ne e lamë kabllon e zezë të lirë dhe etiketuam vetëm kabllot e kuq. Butonat u mbuluan duke përdorur shirit izolues të zi që ato të përputheshin me pamjen dhe të përshtateshin bukur pa rënë poshtë.

Lidhni lidhësen femërore HD15 (gotat e saldimit ndihmojnë shumë), duke përdorur paraqitjen e propozuar në diagramin e hapit 4 (ose atë tuajin), dhe bashkojini bazat së bashku. Mbani në mend se tubat e tkurrjes së nxehtësisë do të sigurojnë një besueshmëri të fortë kundër qarqeve të shkurtra.

Hapi 2: Dizajni i Këmbës

Qarku i përdorur për këtë dizajn është, në rrënjën e tij, shumë i thjeshtë. Dy bateri litiumi në seri ushqejnë një rregullator të tensionit LDO (me rënie të ulët), i cili furnizon 5V nga dalja e tij në pjesën tjetër të qarkut. Përforcuesit operacionalë të LM324 shërbejnë si për të përshtatur gamën dinamike të sensorit të presionit të ajrit (MP3V5010, 0.2 deri në 3.3 volt) ashtu edhe sjelljen e matësit të presionit (rezistencë e ndryshueshme e pjerrësisë negative) në hyrjet analoge të bordit Arduino (0 në 5 volt). Kështu, për të parën përdoret një jo-inverter i fitimit të rregullueshëm (1 <G <3), dhe një ndarës i tensionit plus një përcjellës për të dytin. Këto sigurojnë lëvizje adekuate të tensionit. Për më shumë detaje rreth këtyre pajisjeve, klikoni këtu dhe atje. Gjithashtu, LP2950 siguron një referencë për 3.3 volt që duhet të burojnë në MP3V5010.

Çdo model i serisë FSR (Force Sensing Resistor) do të jetë i mjaftueshëm, dhe megjithëse 04 është më i bukuri, ne përdorëm 07 për shkak të çështjeve të aksioneve. Këta sensorë ndryshojnë rezistencën e tyre elektrike në varësi të forcës së përkuljes së aplikuar, dhe ne testuam në mënyrë eksperimentale se ata nuk e bëjnë kur shtypen së bashku me të gjithë sipërfaqen e tyre. Ky ishte një gabim fillimisht për shkak të vendit ku do të vendosnim pjesën, por zgjidhja e miratuar bëri një punë të mirë dhe do të shpjegohet në hapin e katërt.

Një nga pjesët themelore të bordit është MCP23016. Ky është një zgjerues I-O I2C 16-bit që ne menduam se ishte i dobishëm për të ulur kompleksitetin e kodit (dhe, ndoshta, instalimet elektrike). Moduli përdoret si regjistër 2-bajtësh i lexueshëm; prodhon një ndërprerje (detyron një logjikë ‘0’, dhe kështu një rezistencë tërheqëse është e nevojshme për të vendosur një logjikë ‘1’) në kunjin e saj të gjashtë kur ndonjë prej vlerave të regjistrit të saj ndryshon. Arduino është programuar të nxitet nga pjerrësia e këtij sinjali; pasi kjo të ndodhë, ai kërkon të dhënat dhe i deshifron ato për të ditur nëse shënimi është i vlefshëm apo jo, dhe nëse është ai i ruan dhe i përdor për të ndërtuar paketën tjetër MIDI. Secili prej butonave ka dy terminale, të lidhur me tokëzimin dhe me një rezistencë tërheqëse (4.7K) në 5 volt, respektivisht. Kështu, kur shtypet një logjikë ‘0’ lexohet nga pajisja I2C, dhe një logjikë ‘1’ do të thotë e lëshuar. Çifti RC (3.9K dhe 33p) konfiguron orën e tij të brendshme; kunjat 14 dhe 15 janë sinjale SCL dhe SDA, respektivisht. Adresa I2C për këtë pajisje është 0x20. Kontrolloni fletën e të dhënave për detaje të mëtejshme.

Paraqitja e lidhjes që kemi përdorur për instalimin e lidhësit HD15 nuk është, natyrisht, unike. Ne e bëmë atë në këtë mënyrë sepse ishte më e lehtë për tu drejtuar në PCB që kemi bërë, dhe pika e rëndësishme qëndron në mbajtjen e një liste të qartë të nyjeve dhe butonave përkatës të saj. Eshtë e panevojshme të thuhet, por unë do; butonat kanë dy terminale. Njëri prej tyre (në mënyrë të padallueshme) është i lidhur me nyjen e tij përkatëse në lidhësin HD15, ndërsa tjetri është lidhur me tela në tokë. Kështu, të gjithë butonat ndajnë të njëjtën terren dhe janë të lidhur me vetëm një kunj të lidhësit HD15. Imazhi që ne ofrojmë është pamja e pasme e lidhësit mashkullor, domethënë pamja e përparme e çiftit femëror. Lidhni telat me kujdes, nuk doni ta lidhni gabimisht, na besoni.

Vetëm kështu që duket qartë, ne projektuam qarkun që Arduino të lidhej me të. Duhet të ketë hapësirë të mjaftueshme që qarku të përshtatet poshtë tij, dhe kështu kutia mund të jetë më e vogël se e jona. Paraqitja e propozuar e ndërtesës ofrohet në foton më poshtë. Ne përdorëm silikon për të ngjitur pjesën e mbajtësit të baterive në brendësi të kutisë, shpuam pelerinën në skajet e tij dhe përdorëm vida për ta rregulluar atë në këtë mënyrë.

Për ta bashkuar këtë pjesë me trupin, ne përdorëm një nyje zvogëluese PVC nga 40mm në 32mm (diametër i jashtëm). Katër vida druri u shtuan për forcimin e kryqëzimit. Midis bashkimit të reduktimit dhe trupit, ne bëmë një stërvitje dhe prezantuam një vidë më të gjerë për të fituar stabilitet. Kini kujdes që të mos dëmtoni telat.

Hapi 3: Kuvendi i gojës

Kjo është ndoshta pjesa më e rëndësishme e asamblesë. Ai bazohet thjesht në diagramin e treguar në imazhin e parë. Pjesa e tepërt është mjaft e madhe për t'u futur në tubin PVC 32 mm (të jashtëm).

Kur hartuam këtë pjesë (qafën), ne vendosëm të përdorim një PCB për montimin e MP3V5010, megjithëse mund ta injoroni. Sipas PDF, terminalet e përdorur janë 2 (furnizim me 3.3 volt), 3 (tokë) dhe 4 (sinjal elektrik i presionit të ajrit). Kështu, për të shmangur porosinë e një PCB për këtë çështje, ju sugjerojmë të ndërprisni kunjat e papërdorura dhe ngjiteni përbërësin në tubin PVC pasi të keni përfunduar instalimet elektrike. Kjo është mënyra më e lehtë për të cilën mund të mendojmë. Gjithashtu, ky sensor presioni ka dy çelësa ndijues; ju doni të mbuloni njërën prej tyre. Kjo përmirëson përgjigjen e saj. Ne e bëmë atë duke futur një pjesë të vogël metalike në një tub që zvogëlon nxehtësinë, duke mbuluar çelësin dhe duke ngrohur tubin.

Gjëja e parë që dëshironi të bëni është të gjeni një pjesë me një formë konike që mund të futet në tubin e sensorit të presionit të ajrit, siç tregohet në imazhin e dytë. Kjo është pjesa e verdhë në diagramin e mëparshëm. Me ndihmën e një stërvitjeje të vogël, ose një majë të hollë hekuri, lidhni një vrimë të ngushtë në kulmin e konit. Provoni nëse përshtatet fort; nëse jo, vazhdoni të rritni diametrin e vrimës derisa të bëhet. Kur të përfundojë kjo, ju doni të gjeni një pjesë që përshtatet me atë të mëparshme, duke e mbuluar atë për të penguar rrjedhjen e ajrit jashtë. Në fakt, ju doni të provoni në çdo hap që bëni se ajri nuk po i shpëton rrethimit; nëse po, provoni të shtoni silikon në nyje. Kjo duhet të rezultojë në imazhin tjetër. Vetëm për të na ndihmuar, ne përdorëm një shishe Betadine për këtë qëllim: pjesa e verdhë është shpërndarësi i brendshëm, ndërsa pjesa që e mbulon atë është kapaku me një prerje në kokë për ta transformuar atë në një formë tubi. Prerja u bë me një thikë të nxehtë.

Pjesa tjetër ishte një reduktim PVC nga 25 (i jashtëm) në 20 (i brendshëm). Kjo pjesë u vendos mirë në tubin e rregulluar tashmë, megjithëse na duhej ta lëmonim me letër zmerile dhe t'i ngjisnim muret e tij për të penguar rrjedhjen e ajrit të përmendur. Tani për tani, ne duam që kjo të jetë një zgavër e mbyllur. Në diagram, kjo pjesë për të cilën flasim është ajo gri e errët që ndjek drejtpërdrejt atë të verdhë. Pasi të jetë shtuar kjo pjesë, qafa e instrumentit është pothuajse e përfunduar. Hapi tjetër është prerja e një pjese nga tubi PVC me diametër 32 mm (i jashtëm) dhe shpimi i një vrime në qendër të tij, duke i lënë telat e matësit të presionit të dalin jashtë. Ngjitini katër telat që përmendëm më herët në hapin 1 siç tregohet në diagramin tjetër, dhe ngjiteni qafën në kryqëzimin me kënd (pasi ta keni lyer me ngjyrë të zezë, për qëllime estetike).

Hapi i fundit është të mbyllni gojën në mënyrë të përshtatshme. Që kjo detyrë të përmbushej, ne përdorëm një kallam alto saks, shirit izolues të zi dhe një ligaturë. Matësi i presionit ishte vendosur nën kallam, para se të aplikoni shiritin; lidhjet elektrike me matësin u përforcuan me tuba të zinj të tkurrjes së nxehtësisë. Kjo pjesë është projektuar për t'u nxjerrë, në mënyrë që zgavra të mund të pastrohet pas lojës për ca kohë. E gjithë kjo mund të shihet në dy fotografitë e fundit.

Hapi 4: Softuer

Ju lutemi shkarkoni dhe instaloni Tastiera Virtual MIDI Piano, këtu është lidhja.

Mënyra logjike për të kryer këtë hap është si më poshtë: së pari, shkarkoni skicën Arduino të dhënë në këtë Udhëzues dhe ngarkojeni atë në tabelën tuaj Arduino. Tani, nisni VMPK dhe kontrolloni me mirësi cilësimet tuaja. Siç tregohet në imazhin e parë, 'Lidhja hyrëse MIDI' duhet të jetë bordi juaj Arduino (në rastin tonë Arduino Leonardo). Nëse jeni duke përdorur Linux, nuk ka nevojë të instaloni asgjë, vetëm sigurohuni që skedari juaj VPMK të ketë vetitë e paraqitura në figurën e dytë.

Hapi 5: Zgjidhja e problemeve

Rasti 1. Sistemi nuk duket të jetë duke punuar. Nëse LED -i i Arduino nuk është ndezur ose është pak më i errët se zakonisht, ju lutemi kontrolloni që sistemi të jetë i pajisur siç duhet (referojuni rastit 6).

Rasti 2. Duket se ka tym sepse diçka mban erë si të djegur. Ndoshta, ka një qark të shkurtër diku (kontrolloni fuqinë dhe parzmore tela). Ndoshta ju duhet të prekni (me kujdes) çdo përbërës për të kontrolluar temperaturën e tij; nëse është më e nxehtë se zakonisht, mos u frikësoni, thjesht zëvendësojeni.

Rasti 3. Arduino nuk po njihet (në Arduino IDE). Ngarko përsëri skicat e ofruara, nëse problemi vazhdon, sigurohuni që Arduino të jetë i lidhur siç duhet me kompjuterin dhe cilësimet e Arduino IDE janë vendosur në parazgjedhje. Nëse asgjë nuk funksionon, merrni parasysh zëvendësimin e Arduino. Në disa raste, shtypja e butonit të rivendosjes gjatë "përpilimit", dhe pastaj lëshimi i tij gjatë "ngarkimit", mund të ndihmojë në ngarkimin e skicës.

Rasti 4. Disa çelësa duket se nuk funksionojnë. Ju lutemi izoloni se cili çelës nuk punon. Një test i vazhdimësisë mund të jetë i dobishëm, ose mund të përdorni skicën e dhënë për testimin e butonave; rezistenca tërheqëse mund të mos jetë e lidhur mirë ose butoni është i gabuar. Nëse çelësat janë në rregull, ju lutemi na kontaktoni duke ekspozuar telashet tuaja.

Rasti 5. Nuk mund të marr ndonjë shënim në VMPK. Ju lutemi kontrolloni që Arduino është ngjitur siç duhet në kompjuter. Pastaj, në VMPK, ndiqni hapat e treguar në hapin 3. Nëse problemi vazhdon, bëni një rivendosje të butonit ose na kontaktoni.

Rasti 6. Testi i ndezjes elektrike. Kryeni matjet e ardhshme: pasi të keni hequr Arduino nga kepi, ndizni çelësin. Vendoseni sondën e zezë në kunjin tokësor (çdokush do të mjaftojë) dhe përdorni sondën e kuqe për të kontrolluar nyjet e energjisë. Në pllakën pozitive të baterisë duhet të ketë të paktën një rënie të tensionit prej 7.4 volt, përndryshe, ngarkoni bateritë. Duhet të ekzistojë e njëjta rënie e tensionit në hyrjen e LM2940, siç shihet në skemën. Në daljen e tij, duhet të ketë një rënie prej 5 volt; e njëjta vlerë pritet nga LM324 (pin 4), MCP23016 (pin 20) dhe LP2950 (pin 3). Prodhimi i këtij të fundit duhet të tregojë një vlerë prej 3.3 volt.