Kazalo:
2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-13 06:58
Ta navodila vas vodijo, da vzamete tiste stare, neljubljene elektronske orgle, ki jih imate v garaži ali kleti, in jih spremenite v sodoben glasbeni inštrument. Ne bomo se preveč zadrževali pri podrobnostih o določenem organu, ki ga imate, razen če bi rekli, da je v osnovi tipična glasbena klaviatura niz tipk, ki se povežejo, ko jih pritisnete na skupno vodilo. V starem svetu je poleg ključev obstajalo precejšnje vezje, zaradi česar se je izhod prenašal na vodilo, ki se je nato povečalo in preneslo v avdio sistem. Danes je tipkovnica skupek senzorjev; beremo stanje posameznih ključev in spremembe pošiljamo v programski sintetizator, ki ga poganjajo ukazi MIDI.
Navodila zajemajo večino vključenega procesa, od zbiranja digitalnega stanja ključev, upravljanja z mikroprocesorjem Arduino, izgradnje podatkovnega toka MIDI in posredovanja v računalnik (vključno z Raspberry Pi), ki poganja sintetizator.
Korak: Tipkovnica povzeta
Sledi abstrahirani elektronski organ, kjer je vsaka vrsta niz ključev ali zaustavitev ali drugih krmilnih stikal. Vnosi v stolpcu 0 predstavljajo posamezne tipke, in - vodilo, na katerega je tipka povezana, ko je pritisnjena. Odličen priročnik 61 je lahko prva vrstica, Swell priročnik druga vrsta, pedala tretja, ustavljanja itd četrta. Vrstice dejansko vsebujejo 64 elementov zaradi digitalnega pomena kot moč 2 nad 61. V vrsticah na tipkovnici tipke sledijo običajni glasbeni konvenciji s C na levi.
Avtobus 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
Avtobus 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
Avtobus 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
Avtobus 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
Vsak avtobus je neodvisen in električno izoliran od vrstnikov. Prvih 8 elementov je označenih s krepkim tiskom, pri čemer je 8 takih blokov v zgornji razporeditvi. Naslednji korak podrobno opisuje tiskano vezje, ki deluje na krepkih elementih, in ostalih 7 blokov.
Tipke so bile zgoraj predstavljene kot 0. To lahko naredimo še dlje in rečemo, da je tipka digitalna 1, ko jo pritisnete, 0 pa drugače. In ključi so lahko običajni glasbeni beli ploskvi ali črni ostri ostri deli, orgalski pedali ali orgle ali pa skupina vrtljivih stikal, ki nam lahko dajo ton saksofona. Instrument preprosto obravnavamo kot niz stikal na nizu vodilov in v bistvu digitalni tok 0 in 1.
2. korak: Ožičenje s tipkovnic
Za pomoč pri ožičenju tipkovnic je bila z uporabo Eagle CAD izdelana tiskana vezja. Njegova velikost je približno 96 mm X 43 mm, potrebnih pa je 8, ki se raztezajo po zadnjem delu sklopov orgel.
Oglejmo si podrobneje to tiskano vezje (PCB). Leva slika je sprednja stran tiskanega vezja, na katero so nameščene komponente, desna pa zadnja, kjer spajamo komponente.
Prvič, komponente 2X3 na vrhu so namenjene za povezavo z zgornjimi tipkami, pri čemer sta zgornja dva priključna vodila 0 in 1, naslednji par 2 in 3, spodnji par pa tudi vodila 2 in 3. Ugotovljeno je bilo, da je tiskano vezje Glava 2X3 je bila dovolj trdna, da je lahko priklopila enoverižno priključno žico s tipk, ki so bile preprosto vstavljene v glavo, podobno kot ožičenje ščita Arduino. Priključno žico, ki sem jo uporabil, so našli iz prvotnih orgel; premer je 0,75 mm.
Tako vsaka glava 2X3 vsebuje stolpec krepko označenih tipk ali na splošno eno opombo. Plošča tako zahteva 8 teh naslovov. Slika vsebuje eno od teh ženskih glav zgoraj levo. Srednji del plošče je poseljen z 32 diodami (1N4148 ali podobnimi), od katerih vsaka ustreza enemu od rdečih vhodov. Polarnost diode je označena na plošči, katoda (črni pas) na zgornjem koncu plošče. Posamezna dioda je prikazana na položaju 4. Nazadnje ena sama moška glava 2X5 zaseda najnižji del plošče. Njena zgornja 2 zatiča nista povezana. Pin 1 se nahaja v spodnjem desnem kotu in se poveže s skrajnimi levimi 4 diodami, Pin 2 na diode 5-8 in na koncu 29-32 se poveže z nožico 8. Glavo lahko izrežemo iz daljšega odseka DIL, kot je prikazano na desko. Ožičenje med različnimi komponentami poteka v samem tiskanem vezju, pri čemer je potrebno le spajkanje diod in glav.
8 teh kompletnih plošč je nameščenih tik pod priročniki s priloženimi montažnimi luknjami in se udobno raztezajo po orglah. Naloga te plošče je torej, da vzame en blok 8 ključev v 4 vodila in ga predstavi moški glavi, na katero bo priključen 10-smerni trak za prenos na naslednjo stopnjo. Oblikovanje plošče lahko prenesete iz priložene datoteke zip.
3. korak: utrditev izhodov tipkovnice v registre premikov
Potrebna sta še dva tiskana vezja, kot je prikazano zgoraj. Znani so kot DIN R5 in so priljubljeni v svetu MIDI, čeprav preprosto ponujajo funkcijo premičnega registra. Najprej v zgornjem vodoravnem odseku lahko vidite 4 moške glave 2X5, ki se preko trakovnega kabla povežejo z dvojčkom 2X5 na zgornjih 8 ploščah. Za namestitev naših 8 takšnih kablov potrebujemo dve plošči DIN.
Spodaj na plošči so čipi IC, ki tvorijo 32-bitni premični register, nazadnje pa nas zanimata še 2 glavi 2X5, od katerih ena (J2) združuje nadaljnje plošče DIN (naš drugi), drugi J1 pa naš Arduino ali Arduino podoben mikroprocesor.
Če povzamemo, imamo -
- Vključujejo se do 4 avtobusi s 64 ključi
- 8 plošč z 32 vhodi, 8 izhodov na vodilo
- ti 64-izhodi se podajajo v 2 32-bitna registra premikov
- mikroprocesor Arduino bo kolesaril po vodilih
4. korak: Združite strojno opremo
Povezave med Arduinom, dvema ploščama DIN in trakovnimi kabli iz kompleksa ključev za organe so prikazane na zgornji sliki. Upoštevajte, da drugi JIN D2 ostane prazen.
Priključki uporabljajo tehnologijo IDC (izolacijsko-premični kontakt) in žic ni treba odstraniti ali ločiti. Nanesejo se na kabel s kompresijskim orodjem, ki je na voljo pri ljubiteljih. Na levi je lahko konec stisnjenega kabla z britvico; na sredini pod konektorjem je vtičnica 2X5; in desno od zgoraj pogled na priključek.
Plošče DIN in PCB plošče po meri so bile pritrjene na les iz orgel z uporabo okroglih medeninastih vijakov in distančnikov. Delni pogled na PCB plošče po meri, nameščene v orgle, je na zgornji sliki. Zgornji priključni kabli povezujejo omejevalnike ali krmilnike z deskami, masa na levi pa izvira iz pedal. Končno je odstranitev generatorjev tonov in drugih izbranih funkcij prvotnih orgel omogočila ponovno uporabo omare za shranjevanje vina.
5. korak: Kompleks Arduino
Zdaj bomo razpravljali o kompleksu Arduino, ki je levo od dveh plošč DIN zgoraj. Sestavljen je iz treh različnih plasti, ki so med seboj povezane kot ščiti Arduino. PCB -ji, ki obsegajo plasti, so naključno obarvani v modro, zeleno in rdečo barvo.
Modra plast (na vrhu) je ščit, ki ga proizvaja Freetronics in ponuja zaslon s tekočimi kristali 16X2. (2 vrstici po 16 znakov). To ni nujno potrebno, je pa izjemno uporabno pri preverjanju delovanja tipkovnic, stopalk in postankov. Poganja ga knjižnica LiquidCrystal, druge različice strojne opreme pa bi lahko enostavno zamenjali.
Rdeča plast (spodaj) je Teensy 3.2, nameščena na ploščo Sparkfun Teensyduino. Teensy ponuja neposredno podporo za MIDI in se sicer obnaša kot Arduino UNO. Tako uporaba Teensy prihrani komponente v smeri toka. Priključek za napajanje (5V 2A) je spodaj levo, priključek USB, ki podpira serijski ali MIDI izhod, levo v sredini. Glave na zgornjem in spodnjem robu zagotavljajo standardno funkcionalnost ščita Arduino.
Zelena plast (stisnjena med modro in rdečo) je PCB plošča po meri. Njegov namen je na splošno podpirati koščke, kot je povezava do plošč DIN, in prekiniti zunanje ožičenje. Nekatere njegove funkcije so odveč. Vključuje nekaj vezij za podporo MIDI prek standardnega Arduino UNO. Zagotavlja tudi moško glavo 2X5 za povezavo trakovnega kabla z glavo J1 na prvi plošči DIN. Druge funkcije vključujejo podporo za nadzor glasnosti; prvotni organ je uporabil 10K potenciometer (lonček), ki ga poganja Foot Shoe.
Štirje vodoravni glavi zagotavljajo standardno povezavo Arduino ščita s spodnjo ploščo Teensy in zaslonom s tekočimi kristali. Odtis, ki spominja na avtobusno postajo v spodnjem levem kotu, je ostanek, dolga navpična glava na levi strani pa povezuje štiri avtobuse, nadzor glasnosti in tla.
Plošča po meri je bila razvita z uporabo Eagle CAD, zip datoteke Gerberjevega kompleksa, poslane izdelovalcem PCB, pa so na voljo v zip datoteki PCB2.
6. korak: Programska oprema Arduino
Programska oprema je bila prvotno razvita za Arduino UNO, kasneje pa je bila spremenjena z zelo malo spremembami za uporabo Teensyja. Uporaba pin je nespremenjena.
Zaslon s tekočimi kristali uporablja pol ducata zatičev, zato smo se odločili za uporabo analognih zatičev v digitalnem načinu, da bi dobili blok sosednjih zatičev za avtobuse. Regulator glasnosti uporablja drug analogni pin v analognem načinu.
Večina programske opreme se ukvarja z branjem posameznih tipkovnic, stopalk in tipk za zaustavitev tako, da omogoči vsako vodilo po vrsti in razvrsti bitne vrednosti iz registrov premikov, ki jih zagotavljajo plošče DIN.
Nadaljnje okolje običajno vključuje procesor z operacijskim sistemom Windows ali UNIX ali Linux ter programski sintetizator, kot je FluidSynth, ki ga lahko upravlja jOrgan. FluidSynth na koncu poganja eden ali več Soundfontov, ki določajo, kakšen zvok se ustvari, ko se sprejme določen ukaz MIDI. Obstaja nekaj podobnosti s pisavami za obdelavo besedil. Za tipkovnico in stopalke bo sprememba glede na prejšnje skeniranje ustvarila zaporedje MIDI Note On ali Note Off. Najbolj leva tipka je MIDI 36 in prirast po tipkovnici. Indeks vodila bo zlahka zagotovil prostor za številko kanala MIDI. Za tipke za zaustavitev se ustvarijo zaporedja programa MIDI ali pa bi bilo smiselno ustvariti opombo za vklop/izklop in jo prepustiti jOrganu ali podobni programski opremi MIDI za razlago, prilagajanje in razširitev. Ne glede na to, katera pot je sprejeta, je končna odločitev določena z opredelitvijo nadaljnjih zvočnih snopov. Programska oprema je bila uporabljena v različnih oblikah za ustvarjanje MIDI -ja prek USB -ja v sistemu Windows, ki uporablja aplikacijo Wurlitzer in FluidSynth ter v Raspberry Pi, ki izvaja FluidSynth in splošni MIDI Soundfont. Ta opis je sicer nedorečen, toda vsak, ki pozna okolje Arduino ali C, ga ne bo brez težav spremenil za svoje namene; obstaja razumna interna dokumentacija in razumna modularnost.
Programska oprema Arduino je na voljo v organino.zip.