UMISANJE elektroničkih organa: 6 koraka

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

Ovo uputstvo vodi vas do uzimanja starih, nevoljenih elektronskih orgulja koje imate u garaži ili podrumu, i pretvaranja u moderan glazbeni instrument. Nećemo se previše zadržavati na pojedinostima o određenom organu koji imate, osim što ćemo reći da je u osnovi tipična glazbena tipkovnica skup tipki koje se povezuju pritiskom na zajedničku sabirnicu. U starom svijetu, pored ključeva postojalo je znatno strujno kolo koje je uzrokovalo prebacivanje izlaza na sabirnicu, koja se zatim pojačala i proslijedila audio sustavu. Danas je tipkovnica skup senzora; čitamo stanje pojedinih ključeva i šaljemo promjene softverskom sintisajzeru koji se pokreće MIDI naredbama.

Upute pokrivaju velik dio uključenog procesa, od prikupljanja digitalnog stanja ključeva, upravljanja njime s mikroprocesorom Arduino, izgradnje MIDI toka podataka i prosljeđivanja na računalo (uključujući Raspberry Pi) koje pokreće sintisajzer.

Korak 1: Tipkovnica apstrahirana

Slijedi apstrahirani elektronički organ, gdje je svaki red skup ključeva ili zaustavljanja ili drugih upravljačkih prekidača. Unosi stupca 0 predstavljaju pojedinačne tipke, a - sabirnicu na koju je tipka spojena kada se pritisne. Odličan priručnik s 61 ključem mogao bi biti prvi red, Swell priručnik drugi red, Pedale treći, a Stop itd. Četvrti. Redkovi zapravo sadrže 64 elementa zbog svog digitalnog značaja kao 2 od 61. U redovima tipkovnice tipke slijede uobičajenu glazbenu konvenciju sa C na lijevoj strani.

Autobus 0 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Autobus 1 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Autobus 2 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Autobus 3 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Svaki autobus je neovisan i električno izoliran od svojih kolega. Prvih 8 elemenata istaknuto je podebljano, s 8 takvih blokova u gornjem rasporedu. Sljedeći korak detaljno opisuje tiskanu pločicu koja radi na podebljanim elementima i ostalih 7 njihovih blokova.

Tipke su gore prikazane kao 0. Ovo možemo odvesti malo dalje i reći da je tipka digitalna 1 kada se pritisne, a 0 u suprotnom. A ključevi mogu biti uobičajeni glazbeni bijeli stanovi ili crni oštri predmeti, papučice za orgulje ili orgulje, ili niz rotacijskih prekidača koji nam mogu dati ton saksofona. Instrument jednostavno promatramo kao skup prekidača na skupu sabirnica, i u biti digitalni tok od 0 i 1.

Korak 2: Ožičenje s tipkovnica

Kako bi se olakšalo ožičenje tipkovnica, ploča s tiskanim pločicama izrađena je pomoću Eagle CAD -a. Njegova je veličina oko 96 mm x 43 mm, a potrebno ih je 8, protežu se preko stražnje strane sklopova orguljske tipkovnice.

Pogledajmo detaljno ovu tiskanu pločicu (PCB). Lijeva slika je prednja strana PCB -a na koju su montirane komponente, a desna stražnja strana na kojoj lemimo komponente.

Prvo, komponente 2X3 na vrhu namijenjene su za spajanje na gornje ključeve, s gornje dvije spojne sabirnice 0 i 1, sljedeći par 2 i 3, a s donjim parom i sabirnice 2 i 3. Utvrđeno je da je PCB 2X3 zaglavlje bilo je dovoljno kruto da primi jednolančanu žicu za spajanje s ključeva jednostavno gurnutih u zaglavlje, slično kao ožičenje Arduino štita. Spojna žica koju sam koristio pronađena je iz izvornih orgulja; promjera je 0,75 mm.

Dakle, svako zaglavlje 2X3 sadrži stupac podebljano označenih tipki ili, općenito, jednu notu. Ploča stoga zahtijeva 8 ovih zaglavlja. Slika sadrži jedno od ovih ženskih zaglavlja gore lijevo. Srednji dio ploče ima 32 diode (1N4148 ili slične), od kojih svaka odgovara jednom od crvenih ulaza. Polaritet diode je označen na ploči, s katodom (crna traka) na gornjem kraju ploče. Jedna dioda prikazana je na položaju 4. Konačno, jedno muško zaglavlje 2X5 zauzima najniži dio ploče. Njegova gornja 2 pina nisu spojena. Pin 1 se nalazi u donjem desnom kutu i spaja se na krajnje lijeve 4 diode, Pin 2 na diode 5-8 i na kraju 29-32 povezuje se na pin 8. Zaglavlje se može izrezati iz dužeg DIL presjeka, kao što je prikazano na Ploča. Ožičenje između različitih komponenti provodi se unutar same PCB -a, pri čemu je potrebno samo lemljenje dioda i zaglavlja.

8 od ovih kompletnih ploča montirano je neposredno ispod priručnika pomoću predviđenih montažnih rupa, prikladno se protežući po orguljama. Funkcija ove ploče je tako uzeti jedan blok od 8 ključeva kroz 4 sabirnice i prezentirati ga muškom zaglavlju na koje će 10-putni vrpčani kabel biti spojen za prijenos na sljedeću fazu. Dizajn ploče može se preuzeti s dostavljene zip datoteke.

Korak 3: Konsolidacija izlaza tipkovnice u registre pomaka

Potrebna su još dva PCB -a, kako je prikazano gore. Poznati su kao DIN R5 i popularni su u MIDI svijetu, iako jednostavno pružaju funkciju registra pomaka. Prvo u gornjem vodoravnom odjeljku možete vidjeti 4 2X5 muška zaglavlja koja se preko vrpcanog kabela spajaju na 2X5 pandan na gore navedenih 8 ploča. Za smještaj naših 8 takvih kabela potrebne su nam dvije DIN ploče.

Niže na ploči nalaze se IC čipovi koji tvore 32-bitni registar pomaka, a na kraju nas zanimaju još 2 zaglavlja 2X5, od kojih se jedno (J2) okuplja za daljnje DIN ploče (naš drugi), a drugi J1 za naš Arduino ili mikroprocesor sličan Arduinu.

Ukratko, imamo -

• Ulaze do 4 autobusa sa 64 ključa
• 8 ploča s 32 ulaza, 8 izlaza po sabirnici
• ti 64-izlazi ulaze u 2 32-bitna registra pomaka
• Arduino mikroprocesor će se kretati po sabirnicama

Korak 4: Spajanje hardvera zajedno

Spojevi između Arduina, dviju DIN ploča i vrpčnih kabela iz kompleksa orguljastih ključeva prikazani su na gornjoj slici. Imajte na umu da drugi DIN -ov J2 ostaje samo prazan.

Priključci koriste IDC tehnologiju (kontakt izolacija-pomak), a žice nije potrebno skidati niti odvajati. Nanose se na kabel pomoću alata za kompresiju koji je dostupan kod hobista. S lijeve strane presavijeni kabel može biti očišćen britvicom; u sredini, ispod priključka nalazi se ženska utičnica 2X5; a s desne strane pogled na priključak odozgo.

DIN ploče i prilagođene ploče od PCB-a pričvršćene su na drvene orgulje pomoću okruglih mesinganih vijaka za drvo i odstojnika. Dio slike prilagođenih PCB ploča postavljenih u orgulje prikazan je gore. Gornji kabeli za spajanje spajaju graničnike ili kontrole s pločama, a masa lijevo proizlazi iz pedala. Konačno, uklanjanje generatora tonova i drugih funkcija izvornih orgulja omogućilo je ponovno korištenje ormara za skladištenje vina.

Korak 5: Arduino kompleks

Sada će se raspravljati o kompleksu Arduino koji se vidi lijevo od dviju DIN ploča gore. Sastoji se od tri različita sloja, međusobno povezana kao Arduino štitovi. PCB -i koji sadrže slojeve slučajno su obojeni u plavu, zelenu i crvenu boju.

Plavi sloj (na vrhu) je štit proizvođača Freetronics, koji pruža prikaz znakova od 16X2 tekućih kristala. (2 reda po 16 znakova). Nije strogo bitan, ali je iznimno koristan pri provjeri rada tipkovnica, papučica i zaustavljanja. Pokreće ga LiquidCrystal knjižnica, a ostale hardverske varijante mogle bi se lako zamijeniti.

Crveni sloj (pri dnu) je Teensy 3.2 montiran na Sparkfun Teensyduino ploču. Teensy nudi izravnu MIDI podršku, a inače se ponaša kao Arduino UNO. Dakle, upotreba Teensyja štedi komponente nizvodno. Priključak za napajanje (5V 2A) nalazi se u donjem lijevom kutu, a USB priključak koji podržava serijski ili MIDI izlaz lijevo u sredini. Zaglavlja na gornjem i donjem rubu pružaju standardnu funkcionalnost Arduino štita.

Zeleni sloj (smješten između plave i crvene) prilagođena je PCB ploča. Njegova je svrha općenito podupiranje dijelova kao što je veza s DIN pločama, te smanjenje vanjskog ožičenja. Neke njegove funkcionalnosti su suvišne. Uključuje neke sklopove za podršku MIDI -ja putem standardnog Arduino UNO -a. Omogućuje i 2X5 muško zaglavlje za spajanje vrpcanog kabela na J1 zaglavlje na prvoj DIN ploči. Ostale funkcije uključuju podršku za kontrolu glasnoće; izvorne Orgulje koristile su 10K potenciometar (lonac) pogonjen papučicom.

Četiri vodoravna zaglavlja omogućuju standardno povezivanje Arduino štita s Teensy pločom ispod i zaslonom s tekućim kristalima. Otisak koji podsjeća na autobusnu stanicu u donjem lijevom kutu je ostatak, a dugo okomito zaglavlje slijeva omogućuje povezivanje s četiri autobusa, kontrolu glasnoće i tlo.

Prilagođena ploča razvijena je pomoću Eagle CAD -a, a zip datoteke Gerberovog kompleksa poslane proizvođačima PCB -a dostupne su u zip datoteci PCB2.

Korak 6: Arduino softver

Softver je izvorno razvijen za Arduino UNO, a kasnije je dopunjen s vrlo malo izmjena za upotrebu Teensyja. Upotreba pribadača je nepromijenjena.

Zaslon s tekućim kristalima koristi pola tuceta pinova, pa je odlučeno da se analogni pinovi koriste u digitalnom načinu kako bi se dobio blok susjednih pinova za sabirnice. Kontrola glasnoće koristi drugi analogni pin u analognom načinu rada.

Veći dio softvera bavi se čitanjem pojedinačne tipkovnice, papučice i tipke za zaustavljanje omogućujući svaku sabirnicu zauzvrat i marširanjem vrijednosti bita iz registara pomaka koje pružaju DIN ploče.

Nizvodno okruženje obično će uključivati procesor s operacijskim sustavima Windows, UNIX ili Linux i softverski sintetizator, poput FluidSynth, kojim bi pak mogao upravljati jOrgan. FluidSynth u konačnici pokreće jedan ili više Soundfontova koji određuju koji se zvuk generira kada se primi određena MIDI naredba. Postoji neka analogija sa fontovima za obradu teksta. Za tipkovnicu i pedale, promjena u odnosu na prethodno skeniranje rezultirat će generiranjem MIDI Note On ili Note Off sekvence. Krajnja lijeva tipka je MIDI 36 i povećava se po tipkovnici. Indeks sabirnice lako će pružiti prostor za broj MIDI kanala. Za stop tipke generiraju se upravljačke sekvence MIDI programa ili bi moglo biti razumno generirati Note On/Off i ostaviti jOrganu ili sličnom MIDI nizvodnom softveru za tumačenje, podešavanje i proširenje. Bez obzira na smjer kretanja, konačna odluka nameće se definicijom nizvodnog Soundfonta (a). Softver je korišten u različitim oblicima za generiranje MIDI -ja putem USB -a na Windows koji radi s aplikacijama Wurlitzer i FluidSynth, te na Raspberry Pi s FluidSynth -om i općim MIDI Soundfontom. Ovaj je opis doduše škrt, ali svatko tko poznaje Arduino okruženje ili C neće imati poteškoća izmijeniti ga za svoje potrebe; postoji razumna interna dokumentacija i razumna modularnost.

Arduino softver se nalazi u organino.zip.