Automatski MIDI ksilofon: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

U ovom ćemo uputstvu istražiti kako ispaljuju solenoidi pomoću Arduino Uno i MIDI signala. Jedna od najboljih aplikacija za to je izgradnja automatiziranog ksilofona. Iako je ovo samo vodič, Arduino kôd i električne sheme bit će osigurani.

Prije nego što pokušate pristupiti ovom projektu trebali biste imati:

• Osnovne vještine obrade drveta
• Vještine lemljenja
• Razumijevanje Arduino platforme
• Puno strpljenja.

Dijelovi i materijali mogu se pronaći kod prodavača po vašem izboru, ali ako ste tek počeli s radom u svijetu elektronike, predlažemo da za kupnju dijelova upotrijebite Adafruit.

Popis dijelova. (Napomena: Različite varijacije u ksilofonu koje kupite mogu dovesti do potrebe za dodatnim i/ili različitim dijelovima)

• Ksilofon sa 16 tipki
• MIDI priključak
• Arduino Uno R3
• Arduino Dev. Štit
• MCP23017 I2C proširenje
• 6N136 Optokapler velike brzine
• Mini 12V solenoidi - x16
• 1N4007 Dioda - x17
• Otpor 470 ohma - x2
• Otpornik od 1K ohma - x17
• 10K ohmski otpornik
• C1815 NPN tranzistor
• C4811 Darlington tranzistor ili TIP120 tranzistor - x16
• Igle i utičnice zaglavlja
• 12V - Napajanje. (Solenoidi mogu oduzeti dosta energije, preporučujem napajanje od 10A)
• LED (boja po vašem izboru)
• Utičnica za ormar 3/4 inča - 6 stopa
• 3/4 inča šperploča ili MDF
• Perfboard
• USB kabel za sučelje MIDI (ako se upravlja s računala)
• Vijci veličine 4 mm m2 - x32
• m2 ravne podloške - x32
• Žica
• Razni vijci za drvo

Popis alata (Napomena: Ovaj projekt zahtijeva izradu drva i savjetuje se dodatni alat za obradu drva.)

• Lemilica
• Skidači žica
• Odvijači.
• Kliješta
• Pištolj za vruće ljepilo
• Super ljepilo
• Bušilica.
• Burgije. (3/4 inčni lopatica i bitovi za pilot rupe)
• Mjerni alat (koristio sam ravni rub.)
• Olovka.
• Jigsaw

Izborni alati

• Alat za odlemljivanje (ako ste tek počeli s lemljenjem)
• Pinceta

Korak 1: Ožičenje Midi kontrolera

Prvi korak je sastavljanje MIDI kontrolera.

Za to će vam trebati:

• MIDI priključak
• Arduino Dev. Štit
• MCP23017 I2C proširenje
• 6N136 Optokapler velike brzine
• 1N4007 Dioda - x1
• Otpor 470 ohma - x2
• Otpornik od 1K ohma - x1
• 10K ohmski otpornik
• C1815 NPN tranzistor
• Igle i utičnice zaglavlja
• LED
• Žica

MIDI sklop početnicima se može činiti zastrašujućim, ali zapravo je prilično jednostavan. Ako slijedite priloženu shemu, ne biste trebali imati problema.

Postavljanje komponenti bit će kritično. Lako je ponestati prostora prilično brzo pa vas molimo da priloženu sliku gotovog kontrolera koristite kao vodič. Postoji nekoliko izgleda koji će poslužiti za ovaj korak pa ako se poigrate s položajem, možda ćete pronaći način koji vam bolje odgovara.

Sve će u ovom projektu dijeliti zajedničko stajalište; što će biti važno u sljedećem koraku.

Budući da radimo s napajanjem od 12 volti, magnetima od 12 volti i 12 volti je unutar prihvatljivog raspona za napajanje Arduina, možemo koristiti isto napajanje za sve.

Ako ste tek počeli sa lemljenjem, toplo vam predlažem da prije nastavka ovog projekta pogledate Adafruitov vodič za lemljenje i vježbate na nekoj perfboard ploči.

Slično, ako ste tek počeli čitati sheme, sada bi bilo sjajno vrijeme za čitanje simbola i polariteta. All About Circuits je prekrasan izvor za to.

Korak 2: Ožičenje elektromagnetnih krugova

Zatim ćemo preći na krug solenoida.

Za ovaj korak trebat će vam:

• 1 1N4007 dioda - x16
• Otpornik od 1K ohma - x16
• Darlington tranzistor ili TIP120 tranzistor - x16
• Igle i utičnice zaglavlja
• Žica

Elektromagnetni krug mnogo je manje zastrašujući. Budući da će ti krugovi biti prilično mali, dobro je vrijeme da upotrijebite komade starog perforatora ako ih držite u blizini. Morat ćete ih napraviti 16. Na primjeru fotografije napravljena su 4 kola po ploči i radila je savršeno.

Ne zaboravite spojiti žice za uzemljenje vaših magnetskih krugova na istu ravninu uzemljenja na kojoj je vaš Arduino.

Sve u primjeru je modularno, pa su zaglavlja i utičnice korišteni za olakšavanje testiranja. Međutim, ako želite uštedjeti nekoliko dolara, žice možete lemiti izravno u ploče.

Solenoidi koji su korišteni u primjeru dolazili su s 2 pinskim JST konektorima iz tvornice. Iako u mojoj vlastitoj kutiji s alatima nisu bili zgodni JST priključci, neki su nasumično povezani konektori lijepo povezani s njima. Još jedna dobra upotreba otpadnog materijala.

Korak 3: Izgradnja okvira

Treći i najveći korak u procesu je sastavljanje okvira.

Trebat će vam:

• 16 -ključni ksilofon Mini 12V
• 3/4 inčni ormar za ormar - 6 stopa
• 3/4 inča šperploča ili MDF
• Razni vijci za drvo

Okvir je prvo područje u kojem ćete biti uglavnom sami. Velike su šanse da nećete imati isti ksilofon koji sam koristio i vaše će se mjere razlikovati od mojih. Ali ne bojte se, pružit ću što je moguće više informacija o procesu projektiranja.

Prvo sam napravio tri mjerenja svog ksilofona:

• Visina
• Duljina
• Širina strane niske oktave (najšira točka)

Zatim sam izrezao pravokutnik iz šperploče; duljina vašeg pravokutnika trebala bi odgovarati širini vašeg ksilofona. Visina bi vam trebala dati dovoljno prostora da podignete ksilofon nekoliko centimetara od bilo koje površine na koju ga postavite. Također bi vašoj središnjoj traci trebao dati dovoljno mjesta za smještaj solenoida i tranzistorskih krugova.

Nakon što sam izrezao svoje pravokutnike, odrezao sam svaki od kutova kako bih im dao lijep oblik. Ovaj korak nije obavezan, ali ako želite napraviti istu oznaku od mjesta gdje bi početak kuta bio u ravnini s tipkama mog ksilofona i izrezan do gornjeg središta. Obje strane trebaju biti jednake jedna drugoj.

Spojio sam dvije strane zajedno i pomoću lopate od 3/4 inča izbušio rupe koje su mi omogućile umetanje tiple.

Nakon što sam to završio, izrezao sam još 2 komada šperploče kao nosače za držanje ksilofona (slično iglama za police). Formula koju sam koristio za veličinu nosača objašnjena je u nastavku.

Dimenzije podrške:

• Podrška za ksilofon 1 (visina = 1 inč, duljina = širina strane niske oktave ksilofona)
• Podrška za ksilofon 2 (visina = 1 inč, duljina = širina strane visoke oktave ksilofona)

Zalijepila sam i pričvrstila nosače na okvir pazeći da mi drže ksilofon u razini. Prerezao sam svoj ormar na pola i gurnuo 2 komada u njihove rupe. Provjerio sam osnovno uklapanje svega i zalijepio ga. Nakon što se ljepilo osušilo, odrezao sam dodatne komade ormara i izbrusio ih sa strane.

Središnja traka je najteži i najvažniji dio. Mora biti savršeno ravno i morat ćete ostaviti gotovo savršenu količinu praznine između središnje trake i tipki. Previše zazora i vaši solenoidi neće uspostaviti kontakt, premali zazor i vaš ksilofon neće zvučati dobro.

Prerezao sam središnju šipku kako bi se dobro uklopio između dvije strane ksilofona. Brusio sam, mjerio i ponavljao ovaj korak dok mi središnja šipka nije bila ravna koliko sam uspjela. Zatim sam stavila časopis debljine 4 mm izravno na tipke mog ksilofona i upotrijebila ga kao vodič za držanje središnje šipke točno tamo gdje je trebala biti. Koristio sam 2 vijka sa svake strane kako bih držao središnju šipku na mjestu.

Čestitamo, završili ste s okvirom!

Korak 4: Postavljanje solenoida

Korak 4 je pričvršćivanje solenoida na središnju šipku.

Trebat će vam:

• Mini 12V solenoidi - x16
• Vijci veličine 4 mm m2 - x32
• m2 ravne podloške - x32
• Razni vijci za drvo
• Zanatski štapići

Način na koji postavljate solenoide ovisi o vašem ksilofonu. Položio sam zanatski štap na onoliko ključeva na koje je stalo i označio područja na kojima bi moji solenoidi dodirnuli sredinu svakog ključa od ksilofona. Razmak je na kraju iznosio 4 solenoida po štapu.

Solenoidi korišteni u primjeru prethodno su navučeni za vijke veličine M2. M2 vijak od 4 mm s ravnom podloškom M2 savršeno je učvrstio solenoid za plovilo. Prethodno sam izbušio rupe za vijke i čvrsto pričvrstio solenoide na štapove zanata.

Zatim sam izrezao još nekoliko zanatskih štapića i zalijepio ih na stražnju stranu svog solenoidnog aranžmana; ovo je učinilo dvije stvari. Prvo je rasporedio solenoid dovoljno udaljen od središnje šipke tako da glave vijaka M2 koje su bile postavljene na stražnjoj strani solenoida ne bi sjele uz središnju gredu. Drugo, elektromagnetskom rasporedu dala je čvršću vezu osiguravajući više materijala za uvrtanje.

Za pričvršćivanje aranžmana na središnju gredu razmaknuo sam slobodnim redoslijedom postavljajući solenoidni aranžman na mjesto gdje bih trebao biti; ručno gurnuo moje solenoidne klipove kako bih bio siguran da će svi ravnomjerno pritisnuti tipke ksilofona; a zatim ga malim vijcima za drvo pričvrstili na središnju šipku.

Korak 5: Kodiranje Arduina i razumijevanje MIDI -ja

Za programiranje Arduina morat ćete instalirati najnoviji Arduino IDE i naučiti kako napraviti neke osnovne stvari, poput prijenosa na Arduino i instaliranja knjižnica. Na internetu postoji mnogo vodiča o tome kako to učiniti, a proces se ne uklapa u opseg ove gradnje.

Kad se budete udobno koristili Arduino IDE, trebat će vam sljedeće knjižnice.

• Arduino MIDI knjižnica
• Knjižnica Adafruit MCP23017

Nakon što instalirate te knjižnice, preuzmite kôd iz ovog instruktora i kopirajte i zalijepite u Arduino IDE.

Bez pričvršćivanja MIDI ploče koju ste stvorili, prenesite kôd na Arduino. Nakon što je kod učitan, sve spojite, pritisnite gumb za resetiranje na Arduinu i provjerite radi li sve kako treba.

BILJEŠKA*

Različiti ksilofoni imaju različite rasporede nota pa točan kôd koji sam napisao možda neće raditi ispravno za vaš ksilofon. Ali ovo je jednostavno rješenje. Pogledajte ovaj MIDI grafikon bilješki i promijenite broj note u Arduino kodu tako da odgovara notama vašeg ksilofona.

Za referencu, bilješke koje sam unaprijed postavio su sljedeće:

• 79 - G
• 77 - Ž
• 76 - I
• 74 - D
• 72 - C
• 71 - B
• 69 - A
• 67 - G
• 65 - Ž
• 64 - I
• 62 - D
• 60 - C - Srednji C
• 59 - B
• 57 - A
• 55 - G
• 53 - Ž

Korak 6: Glazbeni program

Program koji vidite u videu je Guitar Pro 6. Nije jako skup, ali jednostavan je za upotrebu i može ispisati MIDI točno onako kako ja želim. Još jedna lijepa značajka GP6 je ta što možete dodati staccato cijeloj pjesmi što pomaže ksilofonu da bolje zvuči preuranjenim objavljivanjem nota.

Sljedeći važan detalj je da je moj ksilofon samo 2 oktave prirodnih nota; što znači da ne može svirati oštre predmete ili stanove.

Ako ste izgradili ovaj projekt, slobodno preuzmite temu Tetris koju sam uključio na ovu stranicu.