Sonifikacija biopodataka: 36 koraka

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

Generirajte MIDI bilješke na temelju promjena galvanske vodljivosti u dvije sonde.

Za najnoviju verziju koda i ažurirane vodiče posjetite electricforprogress.com i provjerite moj github projekt

Korak 1: Oplata za lemljenje

Ključni alat u eksperimentiranju s elektronikom je Neprodana ploča. Omogućujući korisnicima povezivanje komponenti zajedno i jednostavno ponovno konfiguriranje, Breadboard omogućuje novopridošlicama u elektronici i iskusnim inženjerima izradu prototipa i jednostavno povezivanje elektroničkih sustava.

Oglasne ploče imaju niz rupa koje su električno povezane. Vodoravni redovi prelaze preko oglasne ploče u priključnim trakama od 5 povezanih točaka i označeni su slovima abcde i fghij. Veliki razdjeljak u sredini ploče odvaja vodoravne redove, što olakšava korištenje mikročipova DIP Inline Package (DIP). Na bočnim stranicama su okomiti stupovi rupa, obično označeni crvenim i plavim linijama. Ovi okomiti stupovi najčešće se koriste za napajanje (pozitivni napon i uzemljenje), a nazivaju se 'sabirnica'. Priključit ćemo sve naše pozitivne i zemaljske veze na ove autobuse sa svake strane matične ploče. U kasnijem koraku povezat ćemo osnove i pozitivne autobuse sa svake strane matične ploče.

Kako bismo 'spojili' dvije elektroničke komponente, jednostavno postavimo vodiče (ili 'noge') dijelova u susjedne vodoravne rupe. To omogućuje korisniku da poveže više komponenti zajedno koristeći svaki vodoravni red od 5 točaka.

Korak 2: Umetnite mjerač vremena 555

Tajmer 555 je 8 -polni DIP mikročip, koji ćemo konfigurirati kao stabilan multivibrator sposoban za mjerenje električne vodljivosti. Orijentirajte čip tako da pin 1 bude na vrhu - vidjet ćete mali krug blizu pina 1 na čipu, također pogledajte dijagram koji identificira svaki od pinova na mjeraču vremena 555.

Mjerač vremena 555 postavite na dno oglasne ploče. Oglasna ploča je raspoređena s razmakom po sredini, a mikročip bi trebao prelaziti ovaj razmak. Redci matične ploče su numerirani, umetnut ćemo mjerač vremena 555 u redove 27, 28, 29 i 30, s pinom 1 u retku 27.

Korak 3: Pričvrstite 1 na masu

Priključivanjem 555 pina 1 na masu, dodajte kratkospojnu žicu iz reda 27 stupca A na sabirnicu za uzemljenje.

Korak 4: Vremenski kondenzator C1

Spojite vremenski kondenzator C1 (0,0042uF) između pina 1 i pina 2 mjerača vremena 555. Umetnite maleni plavi kondenzator u redove 27 i 28 u stupcu B.

Ovaj kondenzator postavlja ukupni frekvencijski raspon mjerača vremena, ovdje koristimo vrlo malu vrijednost kako bismo dobili najveću razlučivost impulsa od 555 dok mjerimo fluktuacije u električnom kapacitetu na dvije sonde.

Korak 5: Odvajanje kondenzatora C2

Spojite visokofrekventni kondenzator za razdvajanje C2 (1uF) preko pozitivnog i masovnog brojača 555, pinovi 1 i 8 u redu 27, stupca D i G.

Može biti od pomoći obrezivanje nogu kondenzatora radi boljeg uklapanja u matičnu ploču, ali pazite da ostavite dovoljno prostora da nožice obuhvate mikročip i potpuno se povežu s utičnicama za matičnu ploču.

Korak 6: Odvajanje elektrolitičkog kondenzatora C3

Spojite niskofrekventni elektrolitički kondenzator C3 (41uF) preko pozitivnog i masovnog brojača 555, pinovi 1 i 8 u redu 27, stupac C i H.

Imajte na umu da su elektrolitički kondenzatori polarizirani, identificirajući negativni kraj s bijelom trakom sa strane poklopca; pobrinite se da negativna strana kondenzatora ide na stupac C Pin 1 (uzemljenje), a pozitivna strana kondenzatora na pin 8 (pozitivna) kolona H.

Korak 7: LED izlaz

Dodajte crvenu LED diodu na izlazni pin 3 na 55 pin Timer Row 29 pin A i preko na sabirnicu uzemljenja. Postavite dulji vod LED (anode) u redak 29, stupac A, s kraćim krakom LED diode u jednu od rupa uzemljenja.

**- LED diode su polarizirane i moraju se umetnuti u ispravnom položaju. Katodna noga LED -a (negativna) može se prepoznati po spljoštenom rubu sa strane LED -a, a pozitivna anoda može se prepoznati po dužoj nozi. Polaritet i boja LED diode mogu se prepoznati pomoću jednostavne baterije na gumb. Klizanjem baterije između LED vodilica vidjet ćete da LED svijetli ili ne, pokušajte okrenuti bateriju u drugom smjeru. LED dioda će svijetliti kada je kraj baterije + (široki ravni) kraj spojen na anodu (duža noga), a baterija - (manji gumb) spojena na katodnu masu za uzemljenje. Uzmite bateriju s gumbom 3V CR2032 i isprobajte je!

Nakon što u zadnjem koraku sve uspije, možete se vratiti i po želji obrezati LED diode.

OBAVIJEST: U svim normalnim okolnostima, između izlaznog pina i LED diode dodao bi se otpornik. Kako bi se pojednostavila izrada ovog kompleta, izostavljeni su otpornici za ograničavanje struje. U komplet smo uključili otpornike za svaku LED diodu. Izmijenjene upute, uključujući otpornike za ograničavanje struje, bit će priložene.

Korak 8: Skakač 555 Okidač do praga

Spojite žicu kratkospojnika između pina 2 i pina 6 stupca D redaka 28 brojača 555, stupca D, na stupac G reda 29.

Time se spajaju prag i okidački pinovi mjerača vremena 555, koji tvore ulaznu vezu za primarnu elektrodu.

Korak 9: Kratkospojnik 555 Vratite na V+

Spojite pin 4 brojača 555 na pozitivnu sabirnicu pomoću žice kratkospojnika, redak 30, stupac D, na pozitivnu sabirnicu

Spojite pin 8 brojača 555 na pozitivnu sabirnicu pomoću žice kratkospojnika, redak 27, stupac I, na pozitivnu sabirnicu

(dodajte sliku i korak za 555 VCC u V+)

Korak 10: Otpornik R1 100K 555 Pražnjenje na pozitivnu sabirnicu

Spojite otpornik R1 (100k) između Pin 7 na 555 i pozitivne sabirnice. Postavite jednu stranu otpornika u 28. redak stupca J, a drugu stranu otpornika na pozitivnu sabirnicu.

Korak 11: Ulaz za sondu

Ulaz sonde je mono -utičnica od 3,5 mm koja se spaja na matičnu ploču putem dva lemljena pina. Iako je čvrsto mjesto, igle zaglavlja zalemljene za utičnicu uklapaju se u 28. i 29. redak stupca H.

Igle zaglavlja dodane su u utičnice kako bi korisniku olakšale izradu kompleta. Imajte na umu da prekomjerno naprezanje utičnice ili igle može uzrokovati oštećenje spoja lemljenja. Ako vaš komplet nema igle zaglavlja zalemljene na utičnicu, pogledajte prilog za upute za lemljenje za utičnicu i zaglavlje.

Korak 12: Pozitivna kratkospojnica sabirnice

Spojite pozitivnu sabirnicu s obje strane matične ploče umetanjem žice kratkospojnika između najviših gornjih točaka na lijevoj i desnoj (crvenoj) sabirnici napajanja.

Korak 13: Uzemljivač magistrale

Spojite sabirnicu uzemljenja s obje strane matične ploče umetanjem žice kratkospojnika između najviših točaka na lijevoj i desnoj (plava) sabirnica uzemljenja.

Korak 14: Ispitivanje galvanometra

Sada smo spremni spojiti neke baterije i testirati galvanometar koji smo upravo izgradili od 555 Timer -a.

Umetnite 3 AA baterije u crnu kutiju za baterije, pazite da prekidač za napajanje na kutiji bude u položaju 'OFF'. Priključite crvenu žicu kutije za bateriju na pozitivnu (crvenu) sabirnicu Breadboard -a, pričvrstite crnu žicu kutije za bateriju na uzemljenu (plavu) sabirnicu. Sada pomaknite prekidač za napajanje na kutiji za bateriju na "UKLJUČENO". LED dioda bi trebala svijetliti, pokazujući da je mjerač vremena 555 uključen.

Priključite bijele elektrode (nemojte se još truditi koristiti ljepljive jastučiće) na utičnicu od 3,5 mm koja se povezuje s galvanometrom. Dodirivanjem prstiju na metalnim gumbima na krajevima elektroda moći ćete vidjeti LED bljeskalicu na temelju promjena vodljivosti. Laganim dodirom elektroda može se pokazati da se LED bljeskalica pali i gasi polako, jako stisnutom elektrodom LED bljeska vrlo brzo, izgledajući kao da LED svijetli ili se blago prigušuje.

Korak 15: Umetnite ATMEGA328 28 -pin DIP

Vaš MIDIsprout komplet dolazi s unaprijed programiranim mikrokontrolerom ATMEGA328, s osiguračima postavljenim na rad na 8 Mhz na unutarnjem oscilatoru (osigurači: Low-E2 High-D9 Ext-FF), s unaprijed učitanim MIDIsprout firmverom. Ovaj 28 -polni DIP ima dva paralelna reda od 14 pinova.

Umetnite čip od 328p pri vrhu matične ploče, identificirajući pin 1 po malom krugu na čipu, u redove 1 - 14 koji obuhvaća DIP preko razmaka u stupcima E i F.

** Za jednostavno reprogramiranje i eksperimentiranje, moguće je dodati oscilator od 16 MHz na pinove 9 i 10 matične ploče, te programirati pomoću arduino Uno ploče s izmjenama koda MIDIsprout. ATMEGA328 se također može reprogramirati putem ICSP -a s vanjskim programatorom (drugi arduino) i labirintom žica kratkospojnika;)

** Također kao dodatak, MIDIsprout Kit se može izraditi pomoću prethodnih koraka za sastavljanje galvanometra, s pločicom pričvršćenom izravno na Arduino Uno! Ostanite uz nas…

Za referencu, kod unaprijed učitan u trenutnu verziju MIDIsprout:

Arduino kod:

Korak 16: Uključite ATMEGA328

Priključite pin VCC na 328 na pozitivnu sabirnicu pomoću kratkospojnika između stupca A reda 7 i pozitivne sabirnice.

Korak 17: Uzemljite ATMEGA328

Priključite klin za uzemljenje na 328 na sabirnicu uzemljenja pomoću kratkospojnika između redaka 8, stupca B i sabirnice za uzemljenje.

Korak 18: Uključite ATMEGA328 (analogni)

Priključite analogni naponski pin na 328 na pozitivnu sabirnicu pomoću kratkospojnika između stupca J reda 9 i pozitivne sabirnice.

Korak 19: Uzemljite ATMEGA328 (analogni)

Priključite klin za uzemljenje na 328 na sabirnicu uzemljenja pomoću kratkospojnika između stupca J reda 7 i sabirnice uzemljenja.

Korak 20: 555 Timer izlaz na ulaz ATMEGA328

Spojite izlazni pin s mjerača vremena 555 na ulazni pin 4 na 328 pomoću žice kratkospojnika između 555 priključka mjerača vremena 3 reda 29 stupca D i redaka 4 stupca D.

Ovdje digitalni izlaz 555 pokreće pin prekida na 328, INT0, koji mjeri i uspoređuje trajanja impulsa.

Korak 21: Ručica

Uključeni gumb treba pripremiti tako da lagano savijete njegove tri noge (savijte sve tri istovremeno) kako bi gumb mogao stajati okomito. Umetnite gumb na lijevu stranu ploče u stupcu A, redove 19, 20 i 21. `

Korak 22: Potisnite brisač na analogni ulaz ATMEGA328

Spojite središnji zatič gumba s analognim ulazom (A0) na 328 pomoću spojne žice. Spojite kratkospojnik između redaka 20, stupca E i 328 (zatik A0), reda 6, stupa G.

Korak 23: MIDI priključak

Umetnite MIDI utičnicu u ploču. Pripremite utičnicu tako što ćete identificirati dvije zašiljene pričvrsne igle koje se nalaze na prednjoj strani MIDI priključnice i savijati ih prema gore kako bi ukazale na prednju stranu MIDI priključnice. Postavite MIDI utičnicu na desnu stranu ploče, s utičnicom okrenutom prema desnoj strani. Umetnite MIDI utičnicu u stupce I i J, redove 18, 19, 21, 23 i 24. Pet igala MIDI utičnice će stati (tijesno) u ploču, pazite da ne pritisnete previše jako.

Korak 24: Priključivanje MIDI podataka na ATMEGA328 Tx

Spojite izlazni pin MIDI podataka na pin ATMEGA328 serijskog odašiljača (Tx), priključivanjem kratkospojnika između stupca F reda 23 (MIDI podatkovni pin 5) i stupca B reda 3 (328 Tx).

Korak 25: MIDI otpornik snage na V+

Spojite otpornik između MIDI priključka za napajanje (4) i V+ pomoću 220 Ohmskog otpornika spojenog na stupac H reda 19 (MIDI napajanje) i pozitivne sabirnice s desne strane ploče.

Korak 26: MIDI kopča za zemlju

Spojite MIDI uzemljeni pin na sabirnicu uzemljenja pomoću spojne žice između stupca F reda 21 (MIDI uzemljenje) i sabirnice uzemljenja.

Korak 27: Pozitivni napon dugmeta

Priključite pin pozitivnog napona dugmeta na pozitivnu sabirnicu pomoću kratkospojnika između stupca D, redak 19 i pozitivne sabirnice.

Korak 28: Uzemljenje gumba

Spojite iglu za uzemljenje dugmeta s uzemljenom sabirnicom pomoću kratkospojnika između stupca D reda 21 i sabirnice uzemljenja.

Korak 29: LED diode (crvene)

U MIDIsprout -u ima 5 LED dioda u boji koje pružaju svjetlosni prikaz i ukazuju na stanje MIDI nota koje se sviraju.

Spojite LED (crvenu) anodu - dugu nogu na stupac A reda 5 i LED katodu na sabirnicu uzemljenja.

**- Radi jednostavnosti, izostavljamo otpornike za ograničavanje struje u ovoj izvedbi, molimo pogledajte dodatak za korake za uključivanje otpornika sa LED diodama.

Korak 30: LED diode (žute)

Spojite LED (žutu) anodu - dugu nogu na stupac A reda 11Spojite LED (crvenu) anodu - dugu nogu na stupac A reda 5 i LED katodu na sabirnicu uzemljenja, a LED katodu na sabirnicu uzemljenja.

Korak 31: LED diode (zelene)

Spojite LED (zelenu) anodu - dugu nogu na stupac A redak 12 i LED katodu na sabirnicu uzemljenja.

Korak 32: LED diode (plave)

Spojite LED (plavu) anodu - dugu nogu na stupac J reda 14 i LED katodu na sabirnicu uzemljenja.

Korak 33: LED diode (bijele)

Spojite LED (bijelu) anodu - dugu nogu na stupac J reda 13 i LED katodu na sabirnicu uzemljenja.

Korak 34: Držač kristalnog oscilatora od 16 MHz

Kristalni oscilator od 16 MHz treba dodati na pinove 9 i 10 ATMEGA328 reda 9 i 10 stupca C. Dio nije polariziran i kristal se može umetnuti u pinove 9 i 10 u bilo kojoj orijentaciji.

Korak 35: Baterija

Priključite bateriju na matičnu ploču postavljanjem crvene žice baterije u sabirnicu pozitivnog napona na matičnoj ploči, a stražnju žicu u uzemljenu sabirnicu matične ploče. Umetnite 3 AA baterije i uključite kutiju za baterije. S napajanjem LED dioda od 555 Galvanometra bi trebala svijetliti.

Spojite vodiče elektroda u utičnicu na dnu matične ploče i dodirnite dva kraja gumba na vodičima. LED galvanometra trebala bi treperiti kao odgovor na vodljivost na vašim prstima.

Korak 36: Sonifikacija biopodataka

Kada se elektrode dotaknu ili pričvrste pomoću jastučića za gel, program MIDIspout će otkriti male promjene vodljivosti i predstaviti te promjene kao MIDI note i šarena svjetla!

Spajanjem MIDI kabela iz MIDI utičnice na ploči za kruh, MIDIsprout Kit se može spojiti na sintisajzere, klavijature, generatore zvuka i računala koja podržavaju MIDI za stvaranje zvukova kao reakcija na MIDI note.

Okretanjem gumba može se podesiti prag/osjetljivost MIDI izdanka. Smanjivanjem praga mogu se detektirati manje fluktuacije vodljivosti s galvanometra; povećanjem praga potrebne su veće izmjene za izradu bilješki. Tijekom dugotrajnih instalacija koristim postavku niskog praga koja proizvodi ugodan brbljavi tok MIDI podataka. Za javne interaktivne događaje s više biljaka povisujem prag prema gore, što rezultira time da se MIDI bilješke proizvode samo kad se osoba jako približi ili fizički dodirne biljku.