Napravite MIDI instrument kontroliran vjetrom: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Ovaj je projekt prijavljen na 'Creative Electronics', modul četvrte godine BEng Electronics Engineering na Sveučilištu u Málagi, Škola za telekomunikacije.

Izvorna ideja rođena je davno, jer je moj partner, Alejandro, proveo više od polovice svog života svirajući flautu. Stoga mu se dopala ideja o elektroničkom puhačkom instrumentu. Dakle, ovo je proizvod naše suradnje; glavni fokus ovog pristupa bio je postići estetski trijeznu konstrukciju, sličnu onoj za bas klarinet.

Demo:)

Pribor

• Arduino ploča (koristili smo SAV MAKER I, temeljen na Arduinu Leonardu).
• Senzor tlaka zraka, MP3V5010.
• Mjerač naprezanja, FSR07.
• Otpornici: 11 od 4K7, 1 od 3K9, 1 od 470K, 1 od 2M2, 1 od 100K.
• Jedan potenciometar od 200K.
• Jedan keramički kondenzator od 33 pF.
• Dva elektronska kondenzatora od 10uF i 22uF.
• Jedan LM2940.
• Jedan LP2950.
• Jedan LM324.
• Jedan MCP23016.
• Jedna perforirana ploča s rupama 30x20.
• Zaglavlja s 30 pinova, ženski i muški (jedan spol za Arduino, drugi za ogrtač).
• Jedan par priključaka HD15, muški i ženski (s čašicama za lemljenje).
• Posudite prijatelju toplinski skupljajuću cijev i izolacijsku traku. Poželjna crna.
• Dvije 18650 Li-ion baterije i njihov držač za baterije.
• Prekidač.
• Arduino USB kabel.
• Barem 11 gumba, ako želite kvalitetan osjećaj, ne koristite naš.
• Neka vrsta kućišta ili kućišta. Drvena daska od oko jednog četvornog metra bila bi dovoljna.
• Pola metra PVC cijevi, vanjske 32 mm.
• 67 stupnjeva PVC spoj za prethodnu cijev.
• Jedno smanjenje PVC -a sa 40 mm na 32 mm (vanjsko).
• Jedno smanjenje PVC -a sa 25 mm na 20 mm (vanjsko).
• Prazna boca Betadina.
• Usnik za alt saksofon.
• Trska alt saksofona.
• Ligatura alt saksofona.
• Malo pjene.
• Puno žice (preporučuje se audio žica, jer ide u paru crveno-crno).
• Neki vijci.
• Mat crna boja u spreju.
• Mat lak u spreju.

Korak 1: Tijelo

Prije svega, odabrana je PVC cijev koja će biti dio tijela. Možete odabrati drugi promjer, iako preporučujemo vanjski promjer od 32 mm i duljinu od 40 cm, jer su nam te dimenzije odgovarale.

Nakon što u ruke dobijete cijev, postavite izgled oznaka za gumbe. To ovisi o duljini vaših prstiju. Sada, s oznakama, izbušite odgovarajuću rupu za svaki gumb. Preporučujemo da počnete s mršavim komadom i udubite rupu povećavajući promjer koji se koristi za bušilicu. Također, korištenje burina prije bušenja može poboljšati stabilnost.

Trebali biste uvesti četiri nepovezane žice kako biste kasnije povezali mjerač tlaka i osjetnik tlaka zraka; ovaj komad (tijelo) i vrat zalijepljeni su cijevi za spajanje od 67 stupnjeva. Ova cijev je brusna i obojana u crno.

Kako bismo ovaj dio spojili nogom, upotrijebili smo redukcijski PVC spoj od 40 mm do 32 mm (vanjski promjer). Za učvršćivanje spoja dodana su četiri drvena vijka. Između redukcijskog zgloba i tijela napravili smo bušilicu i uveli širi vijak kako bismo postigli stabilnost. Prije ožičenja preporučujemo bušenje cijevi; u protivnom, propast je zajamčena.

Sljedeći korak je lemljenje žica na priključke gumba, mjerenje duljine do dna i rezerviranje dodatne duljine kako bi se izbjeglo da veza bude čvrsta. Nakon što je cijev brušena i obojana u crno (koristili smo mat crnu boju u spreju; nanesite onoliko slojeva koliko želite, dok ne izgleda lijepo pod sunčevom svjetlošću), uvedite gumbe odozgo prema dolje, označavajući svaki od njih. Preporučujemo korištenje dvije različite boje za kabele (npr. Crnu i crvenu); budući da su svi spojeni na masu na jednom njihovom pinu, crni kabel smo ostavili slobodnim i označili samo crvene kabele. Gumbi su prekriveni crnom izolacijskom trakom kako bi odgovarali izgledu i lijepo pristajali bez pada.

Lemite ženski konektor HD15 (čaše za lemljenje puno pomažu), koristeći raspored predložen u dijagramu iz koraka 4 (ili svoj vlastiti), i spojite podlogu zajedno. Imajte na umu da će termoskupljajuće cijevi pružiti snažnu pouzdanost protiv kratkih spojeva.

Korak 2: Dizajn stopala

Krug koji se koristi za ovaj dizajn je u svom korijenu vrlo jednostavan. Dvije serijski litijeve baterije napajaju LDO regulator niskog napona, koji opskrbljuje 5 V od svog izlaza do ostatka kruga. Operacijska pojačala LM324 služe u svrhu prilagodbe dinamičkog raspona osjetnika tlaka zraka (MP3V5010, 0,2 do 3,3 volta) i ponašanja mjerača tlaka (promjenjivi otpornik s negativnim nagibom) analognim ulazima Arduino ploče (0 do 5 volti). Tako se za prvi koristi neinverter s podesivim pojačanjem (1 <G <3), a za drugi razdjelnik napona plus sljedbenik. Oni osiguravaju odgovarajući zamah napona. Za dodatne pojedinosti o tim uređajima kliknite tu i tamo. Također, LP2950 nudi referencu za 3,3 volta koje je potrebno nabaviti na MP3V5010.

Bilo koji model FSR (Force Sensing Resistor) serije bit će dovoljan, a iako je 04 najljepši, mi smo koristili 07 zbog problema sa zalihama. Ti senzori mijenjaju svoj električni otpor ovisno o primijenjenoj sili savijanja, a mi smo eksperimentalno testirali da se to ne događa kada se pritisnu uz cijelu površinu. To je u početku bila pogreška zbog mjesta na koje smo htjeli položiti komad, ali usvojeno rješenje učinilo je dobar posao i bit će objašnjeno u četvrtom koraku.

Jedan od temeljnih dijelova ploče je MCP23016. Ovo je 16-bitni I2C I/O Expander koji smo smatrali korisnim za smanjenje složenosti koda (i, možda, ožičenja). Modul se koristi kao 2-bajtni registar samo za čitanje; proizvodi prekid (forsira logičku vrijednost "0", pa je potreban otporni otpornik za postavljanje logičke "1") na svom šestom pinu kada se promijeni bilo koja od njegovih vrijednosti u registru. Arduino je programiran da se pokreće nagibom ovog signala; nakon što se to dogodi, on traži podatke i dekodira ih kako bi znao je li napomena valjana ili ne, a ako jest, pohranjuje ih i koristi za izgradnju sljedećeg MIDI paketa. Svaki od gumba ima dva terminala, spojena na masu i na otpornik (4,7K) do 5 volti. Stoga, kada se pritisne, I2C uređaj čita logičku ‘0’, a logička ‘1’ znači oslobođena. RC par (3,9K i 33p) konfigurira svoj unutarnji sat; pinovi 14 i 15 su SCL odnosno SDA signali. I2C adresa za ovaj uređaj je 0x20. Za dodatne pojedinosti provjerite podatkovnu tablicu.

Raspored veza koji smo koristili za ožičenje HD15 priključka, naravno, nije jedinstven. Učinili smo to na ovaj način jer je bilo lakše usmjeravati na tiskanu ploču koju smo napravili, a važna točka leži u održavanju jasnog popisa čvorova i odgovarajućih gumba. Ne treba ni govoriti, ali hoću; tipke imaju dva priključka. Jedan od njih (nerazgovjetno) spojen je na odgovarajući čvor na priključku HD15, dok je drugi spojen na masu. Dakle, svi gumbi dijele isto uzemljenje i spojeni su samo na jedan pin konektora HD15. Slika koju pružamo je pogled straga na muški konektor, odnosno pogled sprijeda ženskog para. Pažljivo lemite žice, ne želite je pogrešno spojiti, vjerujte nam.

Da bude jasno, osmislili smo sklop za Arduino koji će biti spojen na njega. Trebalo bi biti dovoljno prostora da krug stane ispod njega, pa kutija može biti manja od naše. Predloženi raspored zgrade ponuđen je na donjoj slici. Koristili smo silikon da zalijepimo držač baterija u unutrašnjost kutije, izbušili smo rt na njegovim rubovima i na ovaj način pričvrstili vijke.

Kako bismo ovaj dio spojili s tijelom, upotrijebili smo redukcijski PVC spoj od 40 mm do 32 mm (vanjski promjer). Za učvršćivanje spoja dodana su četiri drvena vijka. Između redukcijskog zgloba i tijela izradili smo bušilicu i uveli širi vijak za postizanje stabilnosti. Pazite da ne oštetite žice.

Korak 3: Sklapanje nastavka za usta

Ovo je vjerojatno najvažniji dio montaže. Temelji se isključivo na dijagramu prikazanom na prvoj slici. Predimenzionirani dio dovoljno je velik da stane u 32 mm (vanjsku) PVC cijev.

Prilikom projektiranja ovog dijela (vrata) odlučili smo upotrijebiti tiskanu ploču za montažu MP3V5010, iako ga možete zanemariti. Prema PDF -u, korišteni su priključci 2 (napajanje od 3,3 V), 3 (uzemljenje) i 4 (električni signal tlaka zraka). Stoga, kako biste izbjegli naručivanje PCB -a po tom pitanju, predlažemo da odrežete neiskorištene igle i zalijepite komponentu na PVC cijev nakon završetka ožičenja. Ovo je najjednostavniji način na koji smo mogli razmišljati. Također, ovaj senzor tlaka ima dva osjetljiva dugmeta; želite pokriti jedno od njih. Time se poboljšava njegov odgovor. To smo učinili uvođenjem sićušnog metalnog komada u cijev za skupljanje topline, koja je prekrila gumb i zagrijala cijev.

Prvo što želite učiniti je pronaći komad konusnog oblika koji bi mogao stati u cijev osjetnika tlaka zraka, kao što je prikazano na drugoj slici. Ovo je žuti komad u prethodnom dijagramu. Uz pomoć male bušilice ili tankog vrha lemljenog željeza izrežite usku rupu na vrhu stošca. Testirajte da li dobro pristaje; ako ne, nastavite povećavati promjer rupe dok se to ne dogodi. Kad ovo završi, želite pronaći komad koji stane oko prethodnog, prekrivajući ga tako da ometa protok zraka prema van. Zapravo, želite provjeriti na svakom koraku da zrak ne izlazi iz kućišta; ako se to dogodi, pokušajte dodati silikon na zglobove. To bi trebalo rezultirati sljedećom slikom. Samo da pomogne, u tu smo svrhu koristili bočicu Betadine: žuti komad je unutarnji dozator, dok je komad koji ga prekriva zatvarač s izrezom na glavi kako bi se pretvorio u oblik cijevi. Rez je napravljen vrućim nožem.

Sljedeći komad bio je smanjenje PVC -a sa 25 (vanjski) na 20 (unutarnji). Ovaj se komad lijepo uklopio u već uređenu cijev, iako smo ga morali brusiti papirom i lijepiti njegove stijenke kako bismo spriječili spomenuti protok zraka. Za sada želimo da ovo bude zatvorena šupljina. Na dijagramu je ovaj komad o kojem govorimo tamno siv koji izravno slijedi žuti. Nakon što je ovaj komad dodan, vrat instrumenta je gotovo gotov. Sljedeći korak je izrezati komad iz PVC cijevi promjera 32 mm (vanjski) i izbušiti rupu u njezinom središtu, puštajući žice manometra da izađu. Lemite četiri žice koje smo ranije spomenuli u koraku 1, kao što je prikazano na sljedećem dijagramu, i zalijepite vrat na kutni spoj (nakon što ste ga obojili u crnu boju, u estetske svrhe).

Posljednji korak je prikladno brtvljenje usnika. Za postizanje ovog zadatka koristili smo trsku sa alt saksofonom, crnu izolacijsku traku i ligaturu. Manometar se nalazio ispod trske, prije nanošenja trake; električni priključci na mjerač ojačani su crnim cijevima za skupljanje topline. Ovaj komad je dizajniran za vađenje, tako da se šupljina može očistiti nakon igranja neko vrijeme. Sve se to može vidjeti na posljednje dvije slike.

Korak 4: Softver

Molimo preuzmite i instalirajte Virtualnu MIDI klavirsku tipkovnicu, evo veze.

Logičan način izvođenja ovog koraka je sljedeći: prvo preuzmite Arduino skicu iz ovih uputa i učitajte je na Arduino ploču. Sada pokrenite VMPK i ljubazno provjerite svoje postavke. Kao što je prikazano na prvoj slici, 'Ulazna MIDI veza' trebala bi biti vaša Arduino ploča (u našem slučaju Arduino Leonardo). Ako koristite Linux, nema potrebe ništa instalirati, samo provjerite ima li vaša VPMK datoteka svojstva prikazana na drugoj slici.

Korak 5: Rješavanje problema

Slučaj 1. Čini se da sustav ne radi. Ako Arduino LED ne svijetli ili je nešto tamniji nego inače, provjerite je li sustav pravilno napajan (pogledajte slučaj 6).

Slučaj 2. Čini se da ima dima jer nešto miriše na izgorjelo. Vjerojatno je negdje došlo do kratkog spoja (provjerite napajanje i kabelske svežnjeve). Možda biste trebali dodirnuti (s oprezom) svaku komponentu kako biste provjerili njezinu temperaturu; ako je vruće nego inače, nemojte paničariti, samo ga zamijenite.

Slučaj 3. Arduino se ne prepoznaje (u Arduino IDE -u). Ponovno prenesite isporučene skice, ako problem potraje, provjerite je li Arduino ispravno priključen na računalo, a postavke Arduino IDE -a postavljene na zadane. Ako ništa ne uspije, razmislite o zamjeni Arduina. U nekim slučajevima, pritiskanje tipke za poništavanje tijekom "sastavljanja", a zatim otpuštanje tijekom "učitavanja", može pomoći u prijenosu skice.

Slučaj 4. Čini se da neki ključevi ne rade ispravno. Odvojite koji ključ ne radi. Test kontinuiteta može biti koristan ili možete koristiti priloženu skicu za testiranje gumba; pull-up otpornik možda nije pravilno lemljen ili je gumb neispravan. Ako su ključevi u redu, kontaktirajte nas i otkrijte svoje probleme.

Slučaj 5. Ne mogu primiti nikakvu bilješku o VMPK. Provjerite je li Arduino pravilno priključen na računalo. Zatim, na VMPK -u, slijedite korake prikazane u koraku 3. Ako se problem nastavi, izvedite resetiranje gumba ili nas kontaktirajte.

Slučaj 6. Ispitivanje pri uključivanju električne energije. Izvršite sljedeća mjerenja: nakon što uklonite Arduino s rta, uključite prekidač. Stavite crnu sondu na iglu za uzemljenje (bilo tko će biti dovoljan) i pomoću crvene sonde provjerite čvorove napajanja. Na pozitivnoj ploči akumulatora trebao bi pasti barem pad napona od 7,4 volti, u suprotnom napunite baterije. Na ulazu LM2940 trebao bi postojati isti pad napona, kao što se vidi na shemi. Na izlazu mora pasti napon od 5 volti; ista se vrijednost očekuje od LM324 (pin 4), MCP23016 (pin 20) i LP2950 (pin 3). Izlaz posljednjeg bi trebao pokazati vrijednost od 3,3 volta.