MIDI upravljana LED struktura: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Kao pravi ljubitelj glazbe i student elektroničkih i informatičkih znanosti, oduvijek sam želio graditi MIDI uređaje koje bih mogao koristiti za stvaranje elektroničke glazbe.

Nakon što sam posjetio mnogo emisija i glazbenih festivala, počeo sam se jako zanimati za svjetlosne predstave tijekom nastupa.

Nakon mnogo istraživanja, uglavnom sam pronašao samo uređaje koji koriste mikrofon i nisu mogli dopustiti da upravljaju LED -om točno onako kako želite.

Upoznavajući sve više DAW i MIDI signale, odlučio sam započeti ovaj projekt!

Sastoji se od 3D strukture s inkorporiranim LED diodama, kojima se zapravo upravlja pomoću MIDI signala (NoteOn, NoteOff i CC poruke).

Tako da je glazbenik mogao kontrolirati boju i intenzitet svake LED, samo pomoću MIDI signala, generiranih bilo kojim DAW -om.

Ovom idejom htio sam poboljšati kreativnost kroz svjetlosne emisije i omogućiti svakome da izgradi svoje, kako bi svaki vizualni nastup bio jedinstven.

Korak 1: Materijali

U osnovi, ovaj se projekt sastoji od dva dijela: MIDI prijemnog kruga i LED strukture; i mikrokontroler za povezivanje tih dijelova i "prevođenje" MIDI signala koji dolaze iz DAW -a na LED trake. Ovdje je popis materijala potrebnih za svaki dio.

MIDI prijemni krug:

• 1 x Optička spojnica 6N138
• 1 x 1N914 dioda
• 1 x 5-pin Din Jack (MIDI Jack)
• 2 x 220 Ohm otpornici
• 1 x 4,7K ohmski otpornik
• 1 USB/MIDI priključak

LED struktura:

Koristio sam RGB LED trake na bazi WS2812B LED dioda koje se mogu kontrolirati sa samo 1 digitalnim portom. Ako namjeravate koristiti veliki broj LED dioda, možda ćete morati voditi računa o najvećoj potrebnoj struji (1 LED može potrošiti najviše 60 mA). Ako mikrokontroler ne može podnijeti ovu maksimalnu vrijednost, trebat će vam još jedno napajanje od 5 V koje može isporučiti dovoljno struje. Koristio sam AC/DC adapter 5V - 8A sa namjenskim izlaznim adapterom i prekidačem.

Napomena: Čini se da možete koristiti računalnu jedinicu za napajanje, jer su oni poznati po tome što mogu isporučiti jako visoku struju, ali morate se pobrinuti da ona isporučuje stabilan 5V DC napon, možda pomoću Otpor snage 36 Ohm snage 5 W između uzemljenja (crno) i 5V izlaza (crveno) kako bi kroz otpornik prošlo dovoljno struje i tako osigurao stabilnih 5V.

Konačno, upotrijebio sam jednostavan Arduino Uno sa štitnikom od vijaka za povezivanje između MIDI signala i LED traka.

Korak 2: Izgradnja ulaznog kruga MIDI

Ako vas zanima što je točno MIDI protokol i kako funkcionira, toplo vam preporučujem da provjerite na YouTube kanalu Notes and Volts gdje ima puno zanimljivih i inovativnih vodiča i MIDI Arduino projekata.

U ovom dijelu fokusirat ću se samo na MIDI ulazni krug. Možda bi bilo dobro izgraditi prototip na protoboru i provjeriti je li mikrokontroler dobro prihvatio MIDI signale koji dolaze iz DAW -a prije nego što uđete u lemljenje komponenti.

Sljedeća dva videa opisuju kako izgraditi i testirati krug:

• Izgradnja kruga
• Testiranje kruga

Konačno, također bi moglo biti dobra ideja provjeriti ovaj video kako biste razumjeli CC poruke i kako vaš mikrokontroler može interpretirati isječke za automatizaciju, na primjer, za kontrolu svjetline LED -a.

Korak 3: Konfiguriranje FL Studija (opcija)

Kako se osjećam ugodno koristeći FL Studio, objasnit ću kako pravilno konfigurirati njegovo MIDI sučelje, ali prilično sam siguran da ovaj postupak ne bi trebao biti drastično drugačiji ako koristite drugu digitalnu audio radnu stanicu.

Prvo ćete morati priključiti USB/MIDI priključak na računalo. Obično takvi uređaji dolaze s ugrađenim firmware -om i prepoznaju se kao MIDI uređaji čak i ako ih nema. Zatim otvorite prozor "Postavke" (pritiskom na F10). Ako sve radi ispravno, primijetit ćete neke izlazne MIDI uređaje u odjeljku izlaza. Odaberite svoj uređaj i provjerite je li UKLJUČEN.

Tada ćete morati definirati broj porta i imati ga na umu (na primjer 0). Samo zatvorite ovaj prozor (parametri se automatski spremaju), a zatim dodajte novi kanal: MIDI izlaz.

Zatim, posljednje što ćete morati učiniti je definirati port ovog novog kanala: svakako odaberite isti broj porta koji ste definirali u odjeljku "Postavke": na taj način, MIDI poruke koje stižu s vašeg kanala sada su povezan s MIDI izlazom.

Sada, kada notu svira MIDI Out kanal, poruka "NoteOn" bit će poslana putem MIDI sučelja. Na isti način, poruka "NoteOff" bit će poslana kada se bilješka pusti.

Još jedna zanimljiva značajka koja dolazi s MIDI Out kanalom je mogućnost kontrole različitih parametara pomoću potenciometara. Desnim klikom na jednu od njih i odabirom "Konfiguriraj …" možete ih natjerati da šalju CCMessages (vrijednost ide od 0 do 127) koje će se koristiti za kontrolu svjetline LED dioda: odaberite CC, a zatim Prihvati.

Normalno, FL Studio je sada spreman za slanje podataka na vaše MIDI sučelje! Sljedeće je napisati kôd koji će bljeskati u Arduinu i prilagoditi ga vašoj LED strukturi.

Korak 4: Spajanje LED dioda

Spajanje LED traka vrlo je jednostavno, jer zahtijevaju samo +5V, GND i podatke. No, budući da sam planirao spojiti više od 20 njih, odlučio sam upotrijebiti nekoliko Arduino PWM pinova i prijaviti nekoliko primjeraka Adafruit_NeoPixel (u coeu) kako bih izbjegao bilo kakvo neželjeno kašnjenje.

Priložena slika također namjerava objasniti kako elektronika radi:

• LED trake izravno se napajaju iz izvora napajanja.
• Prekidač za napajanje koristi se za napajanje Arduina
• ulazni krug MIDI napaja Arduino pri uključivanju prekidača

Korak 5: Dizajniranje 3D strukture

Do sada je ovaj dio bio najduži jer sam bio potpuno nov s 3D ispisom (i modeliranjem). Htio sam dizajnirati strukturu koja je izgledala kao napola eksplodirani krnji ikosaedar (da, trebalo mi je neko vrijeme da pronađem točan naziv oblika).

Naravno da ste slobodni dizajnirati vlastiti model željenog oblika! Neću detaljno opisivati postupak modeliranja, ali ćete pronaći STL datoteke ako želite dizajnirati ovu strukturu.

Sklapanje različitih dijelova trajalo je neko vrijeme, jer sam morao staviti po jednu LED diodu u svako lice i spojiti ih sve lemljenjem velikog broja žica unutar jezgre koja je trenutno prilično neuredna!

Napomena: ako želite projektirati takvu strukturu, trebat će vam 10 šesterokutnih komada (oko 3 sata svaki pomoću PP3DP UP mini pisača) i 6 peterokutnih komada (2 sata).

Nakon što u svakom dijelu postoji jedna LED, morat ćete spojiti sve 5V i GND stezaljke zajedno i spojiti nekoliko ulaznih i izlaznih priključaka svake LED na način na koji ćete ih spojiti.

Konačno, upotrijebio sam LED difuzni akril za prekrivanje svakog lica i njihovo dosljedno osvjetljavanje.

Nakon toga ostaje samo kôd koji otkriva da nije toliko kompliciran!

Korak 6: Kôd

Kao što sam spomenuo u prethodnom dijelu, kôd se otkriva kao vrlo jednostavan!

Zapravo, sastoji se samo od jedne MIDI instance i nekoliko Adafruit_NeoPixel instanci (koliko god postoje različite trake).

U osnovi, nakon što je deklarirana, MIDI klasa radi s nekakvim "prekidima": NoteOn, NoteOff i CCMessage. Kada MIDI ulaz cicruit odašilje jedan od tih specifičnih signala na Arduino, poziva se pridružena potprogram. Zatim, sve što kod radi je uključivanje određene LED diode na NoteOn signalu, isključivanje na pridruženom NoteOff signalu i ažuriranje svjetline trake na CCMessage -u.

Također sam definirao jednostavnu funkciju koja daje mogućnost odabira boje LED dioda čitanjem brzine koja dolazi sa NoteOn signalom i svaka LED tada može biti ili crvena, ljubičasta, plava, tirkizna, zelena, žuta, narančasta ili bijela, ovisno o vrijednosti brzine koja ide od 0 do 127.

Važno je napomenuti da ćete morati odspojiti RX pin (koji dolazi iz ulaznog kruga MIDI) prilikom učitavanja skice jer je serijski port (koji se koristi tijekom ovog procesa) spojen na taj pin!

Korak 7: Što sada?

Trenutno radim na prilagođenom kućištu za ugradnju sve elektronike, a razmišljam i o imenu strukture! Javite mi jeste li uživali u ovom projektu, a ja radim na različitim emisijama jer planiram ažurirati ovu uputu s više videozapisa!