Naredite instrument MIDI z vetrom: 5 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Ta projekt je bil poslan na "Creative Electronics", 4. letnik modula BEng Electronics Engineering na Univerzi v Malagi, šola za telekomunikacije.

Prvotna ideja se je rodila že davno, saj je moj partner Alejandro več kot polovico svojega življenja igral na flavto. Tako se mu je zdela privlačna ideja o elektronskem pihalnem inštrumentu. To je torej produkt našega sodelovanja; glavni poudarek tega pristopa je bil pridobiti estetsko trezno konstrukcijo, podobno kot pri bas -klarinetu.

Demo:)

Zaloge

• Arduino plošča (uporabili smo SAV MAKER I, ki temelji na Arduinu Leonardu).
• Senzor zračnega tlaka, MP3V5010.
• Merilnik napetosti, FSR07.
• Upori: 11 od 4K7, 1 od 3K9, 1 od 470K, 1 od 2M2, 1 od 100K.
• En potenciometer 200K.
• En keramični kondenzator 33pF.
• Dva elektronska kondenzatorja 10uF in 22uF.
• En LM2940.
• En LP2950.
• En LM324.
• En MCP23016.
• Ena perforirana plošča z luknjami 30x20.
• 30 -polni glavi, ženski in moški (en spol za Arduino, drugi za ogrinjalo).
• En par priključkov HD15, moški in ženski (s spajkalnimi skodelicami).
• Izposodite prijateljevo toplotno skrčljivo cev in izolacijski trak. Črna prednost.
• Dve Li-ionski bateriji 18650 in držalo za baterije.
• Stikalo.
• Kabel USB Arduino.
• Vsaj 11 gumbov, če želite kakovosten občutek, ne uporabljajte našega.
• Nekakšno ohišje ali ohišje. Lesena deska velikosti približno enega kvadratnega metra bi zadostovala.
• Pol metra PVC cevi, 32 mm zunanje.
• 67 stopinj PVC spoj za prejšnjo cev.
• Eno zmanjšanje PVC -ja s 40 mm na 32 mm (zunanje).
• Eno zmanjšanje PVC -ja s 25 mm na 20 mm (zunanje).
• Prazna steklenica Betadina.
• Ustnik za alt saksofon.
• Trst alt saksofona.
• Ligatura alt saksofona.
• Nekaj pene.
• Veliko žice (priporočamo zvočno žico, saj je v paru rdeče-črna).
• Nekaj vijakov.
• Mat črna barva v spreju.
• Mat lak v spreju.

1. korak: Telo

Najprej je bila kot del telesa izbrana PVC cev. Izberete lahko drug premer, čeprav priporočamo zunanji premer 32 mm in dolžino 40 cm, saj so nam bile te dimenzije všeč.

Ko dobite cev v roke, postavite gumbe na postavitev oznake. To je odvisno od dolžine prstov. Zdaj, ko so oznake narejene, izvrtajte ustrezno luknjo za vsak gumb. Priporočamo, da začnete s suhim nastavkom in zavrtite luknjo s povečanjem premera, ki se uporablja za vrtanje. Tudi uporaba burina pred vrtanjem lahko izboljša stabilnost.

Če želite pozneje povezati merilnik tlaka in senzor zračnega tlaka, morate uvesti štiri nepovezane žice; ta kos (telo) in vrat sta zlepljena skupaj s cevjo, ki povezuje 67 stopinj. Ta cev je bila brušena in pobarvana v črno.

Za povezovanje tega kosa z nogo smo uporabili PVC redukcijski spoj od 40 mm do 32 mm (zunanji premer). Za okrepitev križišča so bili dodani štirje leseni vijaki. Med redukcijskim sklepom in telesom smo naredili vrtalnik in za večjo stabilnost uvedli širši vijak. Priporočamo, da pred ožičenjem izvrtate cevi; sicer je propad zagotovljen.

Naslednji korak je spajkanje žic na sponke gumbov, merjenje dolžine do dna in rezervacija dodatne dolžine, da se izognete tesni povezavi. Ko je cev brušena in pobarvana v črno (uporabili smo mat črno barvo v razpršilu; nanesite toliko plasti, kot želite, dokler ne izgleda lepo pod sončno svetlobo), vnesite gumbe od zgoraj navzdol in označite vsakega od njih. Priporočamo, da za kable uporabite dve različni barvi (na primer črno in rdečo); ker so vsi priključeni na ozemljitev na enem svojem zatiču, smo črni kabel pustili prostega in označili samo rdeče kable. Gumbi so bili pokriti s črnim izolirnim trakom, da se ujemajo z videzom in se lepo prilegajo, ne da bi padli.

Spajkajte ženski konektor HD15 (spajkalne skodelice veliko pomagajo) z uporabo postavitve, predlagane v diagramu 4. koraka (ali vašega lastnega), in združite podlago skupaj. Upoštevajte, da bo toplotno skrčljiva cev zagotovila močno zanesljivost pred kratkim stikom.

2. korak: Oblikovanje stopal

Vezje, uporabljeno za to zasnovo, je v svojem korenu zelo preprosto. Dve litijevi bateriji zaporedno napajata regulator LDO (nizko izpadanje), ki napaja 5V od svojega izhoda do preostalega tokokroga. Operacijski ojačevalniki LM324 služijo tako prilagajanju dinamičnega območja senzorja zračnega tlaka (MP3V5010, 0,2 do 3,3 volta) kot obnašanju merilnika tlaka (spremenljiv upor z nagibom) na analogne vhode plošče Arduino (0 do 5 voltov). Tako se za prvega uporablja ne-pretvornik z nastavljivim dobičkom (1 <G <3), za drugega pa delilnik napetosti in sledilnik. Ti zagotavljajo ustrezno nihanje napetosti. Za več podrobnosti o teh napravah kliknite sem in tja. LP2950 ponuja tudi referenco za 3,3 volte, ki jih je treba nabaviti pri MP3V5010.

Zadostuje kateri koli model serije FSR (Force Sensing Resistor). Čeprav je 04 najlepši, smo 07 uporabili zaradi težav z zalogami. Ti senzorji spreminjajo svojo električno upornost glede na uporabljeno upogibno silo. Eksperimentalno smo preizkusili, da se to ne zgodi, če jih pritisnemo vzdolž celotne površine. Sprva je bila to napaka zaradi kraja, kamor bomo namestili del, vendar je sprejeta rešitev dobro delovala in bo razložena v četrtem koraku.

Eden temeljnih delov plošče je MCP23016. To je 16-bitni I2C I/O Expander, za katerega smo menili, da je koristen za zmanjšanje kompleksnosti kode (in morda tudi ožičenja). Modul se uporablja kot 2-bajtni register samo za branje; sproži prekinitev (prisili logično "0", zato je za nastavitev logične "1" potreben vlečni upor), ko se spremeni katera od njegovih vrednosti v registru. Arduino je programiran tako, da ga sproži naklon tega signala; ko se to zgodi, zahteva podatke in jih dekodira, da ugotovi, ali je opomba veljavna ali ne, in če je, jih shrani in jih uporabi za izdelavo naslednjega paketa MIDI. Vsak od gumbov ima dva priključka, priključena na maso in na vlečni upor (4,7 K) do 5 voltov. Tako naprava I2C ob pritisku prebere logično '0', logična '1' pa sprosti. Par RC (3.9K in 33p) konfigurira svojo notranjo uro; nožici 14 in 15 sta signala SCL oziroma SDA. Naslov I2C za to napravo je 0x20. Za več podrobnosti preverite podatkovni list.

Postavitev povezave, ki smo jo uporabili za ožičenje priključka HD15, seveda ni edinstvena. To smo storili na ta način, ker je bilo lažje usmerjati na tiskano vezje, ki smo ga izdelali, pomembna točka pa je, da vodimo jasen seznam vozlišč in njihovih gumbov. Ni treba posebej poudarjati, ampak bom; gumbi imajo dva priključka. Eden od njih (nerazločno) je priključen na ustrezno vozlišče na priključku HD15, drugi pa na ozemljitev. Tako imajo vsi gumbi enako ozemljitev in so povezani samo z enim zatičem priključka HD15. Slika, ki jo ponujamo, je pogled od zadaj na moški priključek, to je pogled od spredaj na ženski par. Previdno spajkajte žice, ne želite, da jih povežete napačno, zaupajte nam.

Da bo jasno, smo zasnovali vezje, da bo Arduino priključen nanj. Moral bi biti dovolj prostora, da se vezje prilega pod njim, zato je lahko škatla manjša od naše. Predlagana postavitev stavbe je na voljo na spodnji sliki. Uporabili smo silikon, da smo držalo baterij prilepili v notranjost škatle, na njegovih robovih izvrtali ogrinjalo in ga na ta način pritrdili z vijaki.

Za povezovanje tega dela z ohišjem smo uporabili PVC redukcijski spoj od 40 mm do 32 mm (zunanji premer). Za okrepitev križišča so bili dodani štirje leseni vijaki. Med redukcijskim sklepom in telesom smo naredili vrtalnik in za večjo stabilnost uvedli širši vijak. Pazite, da ne poškodujete žic.

3. korak: Montaža ustnika

To je verjetno najpomembnejši del sestave. Temelji izključno na diagramu, prikazanem na prvi sliki. Prevelik del je dovolj velik, da se prilega 32 -milimetrski (zunanji) PVC cevi.

Pri oblikovanju tega dela (vratu) smo se odločili, da za namestitev MP3V5010 uporabimo tiskano vezje, čeprav ga lahko prezrete. V skladu z dokumentom PDF so uporabljeni priključki 2 (napajanje 3,3 volta), 3 (ozemljitev) in 4 (električni signal zračnega tlaka). Zato, da bi se izognili naročanju tiskanega vezja, predlagamo, da odrežete neuporabljene zatiče in sestavni del prilepite na PVC cev, ko se ožičenje konča. To je najlažji način, o katerem bi lahko razmišljali. Tudi ta senzor tlaka ima dva senzorska gumba; želite pokriti eno od njih. To izboljša njegov odziv. To smo storili tako, da smo v toplotno skrčljivo cev vnesli majhen kovinski kos, ki je zakril gumb in ogreval cev.

Najprej morate najti kos s stožčasto obliko, ki bi se lahko prilegal v cev senzorja zračnega tlaka, kot je prikazano na drugi sliki. To je rumeni del v prejšnjem diagramu. S pomočjo majhnega svedra ali tanke konice spajkalnega železa izrežite ozko luknjo na vrhu stožca. Preverite, če se tesno prilega; če ne, še naprej povečujte premer luknje, dokler se to ne zgodi. Ko je to končano, želite najti kos, ki se prilega prejšnjemu in ga pokrije, da ovira pretok zraka navzven. Pravzaprav želite na vsakem koraku preskusiti, da zrak ne uhaja iz ohišja; če se to zgodi, poskusite dodati silikon na sklepih. To bi moralo prinesti naslednjo sliko. Da bi pomagalo, smo v ta namen uporabili steklenico Betadine: rumeni kos je notranji razpršilnik, medtem ko je kos, ki ga pokriva, pokrovček z zarezo na glavi, ki ga spremeni v obliko cevi. Rez je bil narejen z vročim nožem.

Naslednji kos je bil zmanjšanje PVC -ja s 25 (zunanje) na 20 (notranje). Ta kos se je lepo prilegal v že urejeno cev, čeprav smo ga morali brusiti in lepiti njegove stene, da bi ovirali omenjeni pretok zraka. Za zdaj želimo, da je to zaprta votlina. Na diagramu je ta del, o katerem govorimo, temno siv, ki neposredno sledi rumenemu. Ko je ta del dodan, je vrat instrumenta skoraj končan. Naslednji korak je izrezati kos iz PVC cevi premera 32 mm (zunanji) in v njegovem središču izvrtati luknjo, tako da žice manometra gredo ven. Spajite štiri žice, ki smo jih omenili v prvem koraku, kot je prikazano na naslednjem diagramu, in prilepite vrat na kotno stičišče (po barvanju v črno za estetske namene).

Zadnji korak je, da ustnik udobno zaprete. Za izvedbo te naloge smo uporabili trstiko alt saksofona, črni izolacijski trak in ligaturo. Manometer je bil nameščen pod trstiko, pred nanosom traku; električni priključki na merilnik so bili okrepljeni s črnimi toplotno skrčljivimi cevmi. Ta kos je zasnovan tako, da ga izvlečemo, tako da lahko votlino po nekaj časa čiščenja očistimo. Vse to je mogoče videti na zadnjih dveh slikah.

4. korak: Programska oprema

Prenesite in namestite navidezno klavirsko tipkovnico MIDI, tukaj je povezava.

Logičen način za izvedbo tega koraka je naslednji: najprej prenesite skico Arduino iz teh navodil in jo naložite na svojo ploščo Arduino. Zdaj zaženite VMPK in prijazno preverite nastavitve. Kot je prikazano na prvi sliki, bi morala biti 'Input MIDI connection' vaša Arduino plošča (v našem primeru Arduino Leonardo). Če uporabljate Linux, vam ni treba ničesar namestiti, samo preverite, ali ima datoteka VPMK lastnosti, prikazane na drugi sliki.

5. korak: Odpravljanje težav

Primer 1. Zdi se, da sistem ne deluje. Če LED lučka Arduino ne sveti ali je nekoliko temnejša kot običajno, preverite, ali je sistem pravilno napajan (glejte primer 6).

Primer 2. Zdi se, da je dim, ker nekaj diši po zažganem. Verjetno je nekje kratek stik (preverite napajanje in kabelske snope). Morda se dotaknite (previdno) vsake komponente, da preverite njeno temperaturo; če je vroče kot običajno, ne paničite, samo zamenjajte.

Primer 3. Arduino se ne prepozna (v Arduino IDE). Znova naložite priložene skice. Če se težava ne odpravi, se prepričajte, da je Arduino pravilno priključen na računalnik in da so nastavitve Arduino IDE nastavljene na privzete. Če nič ne deluje, razmislite o zamenjavi Arduina. V nekaterih primerih lahko pritisnete gumb za ponastavitev med "prevajanjem" in ga nato spustite med "nalaganjem".

Primer 4. Zdi se, da nekatere tipke ne delujejo. Izolirajte, kateri ključ ne deluje. Preizkus neprekinjenosti je lahko koristen ali pa za preskus gumbov uporabite priloženo skico; vlečni upor morda ni pravilno spajkan ali pa je gumb okvarjen. Če so ključi v redu, se obrnite na nas in razkrijte svoje težave.

Primer 5. Ne morem prejeti nobenega zapiska o VMPK. Preverite, ali je Arduino pravilno priključen na računalnik. Nato na VMPK sledite korakom, opisanim v 3. koraku. Če se težava nadaljuje, izvedite ponastavitev gumba ali nas kontaktirajte.

Primer 6. Preskus električnega vklopa. Izvedite naslednje meritve: ko odstranite Arduino z rta, vklopite stikalo. Črno sondo postavite na ozemljitveni zatič (kdor koli bo dovolj) in z rdečo sondo preverite napajalna vozlišča. Na pozitivni plošči akumulatorja mora biti napetost vsaj 7,4 voltov, sicer napolnite baterije. Na vhodu LM2940 mora obstajati enak padec napetosti, kot je prikazano na shemi. Na izhodu mora padeti 5 voltov; enaka vrednost se pričakuje od LM324 (pin 4), MCP23016 (pin 20) in LP2950 (pin 3). Izhod zadnjega mora pokazati vrednost 3,3 volta.