Ukrep biopodatkov: 36 korakov

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

Ustvarite zapiske MIDI na podlagi sprememb galvanske prevodnosti v dveh sondah.

Za najnovejšo različico kode in posodobljene vadnice pojdite na electricforprogress.com in preverite moj projekt github

Korak 1: Brezplačna plošča

Ključno orodje pri eksperimentiranju z elektroniko je Soldless Breadboard. Breadboard omogoča uporabnikom, da povezujejo komponente in jih preprosto ponovno konfigurirajo, novincem v elektroniki in izkušenim inženirjem, da oblikujejo prototipe in enostavno povezujejo elektronske sisteme.

Omarice imajo vrsto lukenj, ki so električno povezane. Vodoravne vrstice potekajo čez ploščico v priključnih trakovih 5 povezanih točk in so označene s črkama abcde in fghij. Velik razdelek na sredini plošče ločuje vodoravne vrstice, kar olajša uporabo mikročipov DIP (Dual Inline Package). Na straneh plošče so navpični stebri lukenj, običajno označeni z rdečimi in modrimi črtami. Ti navpični stebri se najpogosteje uporabljajo za napajalne priključke (pozitivna napetost in ozemljitev) in se imenujejo "vodilo". Vsem našim pozitivnim in zemeljskim povezavam bomo priklopili te avtobuse na vsaki strani plošče. V kasnejšem koraku bomo povezali osnove in pozitivne avtobuse na vsaki strani mize.

Za "povezavo" dveh elektronskih komponent preprosto položimo kable (ali "noge") delov v sosednje vodoravne luknje. To uporabniku omogoča povezovanje več komponent skupaj z vsako vodoravno vrstico po 5 točk.

2. korak: Vstavite časovnik 555

Merilnik časa 555 je 8 -polni DIP mikročip, ki ga bomo konfigurirali kot nestabilen multivibrator, ki lahko meri električno prevodnost. Usmerite čip tako, da je Pin 1 na vrhu - v bližini pin 1 na čipu boste videli majhen krog, glejte tudi diagram, ki identificira vsakega nožica na časovniku 555.

Časovnik 555 postavite na dno plošče. Okrožna plošča je razporejena z vrzeljo na sredini, mikročip naj se razteza čez to vrzel. Vrstice matične plošče so oštevilčene, časovnik 555 bomo vstavili v vrstice 27, 28, 29 in 30, z zatičem 1 v vrstici 27.

Korak: Priključite 1 na tla

Pritrditev 555 zatiča 1 na ozemljitev dodajte mostično žico iz stolpca A vrstice 27 na ozemljitveno vodilo.

4. korak: Kondenzator za merjenje časa C1

Priključite časovni kondenzator C1 (0,0042uF) med pin 1 in pin 2 časovnika 555. Drobni modri kondenzator vstavite v vrstice 27 in 28 v stolpcu B.

Ta kondenzator nastavi celotno frekvenčno območje časovnika, tukaj uporabljamo zelo majhno vrednost, da dobimo najvišjo ločljivost impulzov od 555, ko merimo nihanja električne kapacitivnosti med obema sondama.

5. korak: Ločite kondenzator C2

Priključite visokofrekvenčni ločilni kondenzator C2 (1uF) preko pozitivnega in ozemljitvenega časa 555, zatiča 1 in 8 v vrstici 27, stolpca D in G.

Za boljše prileganje na ploščo je lahko v pomoč obrezovanje nog kondenzatorja, vendar pazite, da pustite dovolj prostora, da noge prečkajo mikročip in se popolnoma povežejo z vtičnicami za ploščo.

6. korak: Odklop elektrolitskega kondenzatorja C3

Priključite nizkofrekvenčni elektrolitski kondenzator C3 (41uF) na pozitivni in ozemljitveni časovnik 555, zatiča 1 in 8 v vrstici 27, stolpca C in H.

Upoštevajte, da so elektrolitski kondenzatorji polarizirani in označujejo negativni konec z belo črto ob strani pokrovčka; Prepričajte se, da negativna stran kondenzatorja preide v stolpec C 1 (ozemljitev), pozitivna stran kondenzatorja pa v pol 8 (pozitiven) stolpec H.

7. korak: LED izhod

Rdečo LED diodo dodajte izhodnemu zatiču 3 merilne vrstice 555 29 pin A in čez na zemeljsko vodilo. Daljši vodnik LED (anode) postavite v stolpec A reda 29, krajši krak LED pa v eno od lukenj ozemljitvene vodile.

**- LED diode so polarizirane in jih je treba vstaviti v pravilni usmeritvi. Katodno nogo LED (negativno) lahko prepoznamo po sploščenem robu na strani LED, pozitivno anodo pa po daljši nogi. Polarnost in barvo LED lahko prepoznate s preprosto gumbno baterijo. Če baterijo potisnete med LED vodnike, boste LED svetili ali ne, poskusite obrniti baterijo v drugo smer. LED lučka zasveti, ko je konec baterije (široki ploski) priključen na anodo (daljša noga) in je baterija - (manjši gumb) priključena na ozemljitveno nogo katode. Vzemite baterijo s 3V gumbom CR2032 in jo preizkusite!

Ko v zadnjem koraku vse deluje, se lahko vrnete in po želji obrežete noge LED.

OBVESTILO: v vseh normalnih okoliščinah bi bil med izhodnim zatičem in LED -jem dodan upor. Zaradi poenostavitve izdelave tega kompleta so bili izpuščeni omejevalni upori. V komplet smo vključili upore za vsako LED. Spremenjena navodila, vključno z upori za omejevanje toka, bodo v prilogi.

8. korak: Mostiček 555 Sprožilec do praga

Povežite odklopno žico med zatičem 2 in 6 za stolpec D merilnika časa 555 v stolpcu D na stolpec G.

S tem se pritrdijo prag in sprožilni zatiči časovnika 555, ki tvorita vhodno povezavo za primarno elektrodo.

9. korak: Mostiček 555 Ponastavite na V+

Pin 4 merilnika časa 555 povežite s pozitivnim vodilom z mostično žico, stolpec D, stolpec 30, na pozitivno vodilo

Pin 8 merilnika časa 555 povežite s pozitivnim vodilom s pomočjo mostične žice, stolpec I vrstice 27, s pozitivnim vodilom

(dodajte sliko in korak za 555 VCC v V+)

10. korak: Odpornost upora R1 100K 555 na pozitivno vodilo

Priključite upor R1 (100k) med pin 7 na 555 in pozitivno vodilo. Postavite eno stran upora v stolpec J vrstice 28, drugo stran upora pa na pozitivno vodilo.

11. korak: Vhodni priključek sonde

Vhod sonde je 3,5 -milimetrski mono vtič, ki se poveže s ploščo prek dveh spajkanih zatičev. Medtem ko je tesno, se zatiči glave, spajkani na vtičnico, prilegajo v stolpec 28. in 29. vrstico H.

Zatiči glave so dodani vtičnicam, da uporabniku olajšajo izdelavo kompleta. Upoštevajte, da lahko prekomerna obremenitev vtičnice ali zatičev poškoduje spajkalno povezavo. Če vaš komplet nima spajkalnih zatičev glave v vtičnico, si oglejte prilogo za navodila za spajkanje vtičnice in glave.

12. korak: Pozitivni avtomobilski skakalec

Povežite pozitivno vodilo na obeh straneh plošče tako, da vstavite mostiček med najvišjimi točkami na levi in desni (rdeči) napajalni vodnik.

13. korak: Ozemljitveni skakalec na tleh

Ozemljitveno vodilo povežite na obeh straneh plošče tako, da vstavite mostiček med najvišjimi točkami na levi in desni (modri) ozemljitveni vodili.

14. korak: Preizkus galvanometra

Zdaj smo pripravljeni priključiti nekaj baterij in preizkusiti galvanometer, ki smo ga pravkar zgradili iz časovnika 555.

V črno škatlo za baterije vstavite 3 baterije AA, preverite, ali je stikalo za vklop na škatli v položaju "IZKLOP". Rdečo žico akumulatorja pritrdite na pozitivno vodilo Breadboard (rdeče), črno žico akumulatorja pa pritrdite na ozemljitveno vodilo Breadboard Ground (modro). Zdaj potisnite stikalo za vklop na škatli za baterije v položaj 'ON'. LED mora biti prižgana, kar kaže, da je časovnik 555 vklopljen.

Kable bele elektrode (ne uporabljajte še lepljivih blazinic) pritrdite na 3,5 -milimetrski priključek, ki je povezan z galvanometrom. Če se s prsti dotaknete kovinskih gumbov koncev elektrod, boste lahko videli LED bliskavico glede na spremembe prevodnosti. Če se zelo rahlo dotaknete elektrod, lahko LED bliskavico počasi vklopite in izklopite. Z zelo močnim stiskanjem elektrod LED utripa zelo hitro, videti je, kot da LED ostane prižgana ali rahlo zatemnjena.

Korak 15: Vstavite ATMEGA328 28pin DIP

Komplet MIDIsprout je opremljen z vnaprej programiranim mikro krmilnikom ATMEGA328 z varovalkami, nastavljenimi za delovanje pri 8 MHz na notranjem oscilatorju (varovalke: nizko-E2 visoko-D9 Ext-FF), in vnaprej nameščenim vdelano programsko opremo MIDIsprout. Ta 28 -polni DIP ima dve vzporedni vrsti po 14 nožic.

Vstavite čip 328p na vrh mize, ki označuje pin 1 z majhnim krogom na čipu, v vrstice 1 - 14, ki obsega DIP čez vrzel v stolpcih E in F.

** Za enostavno reprogramiranje in eksperimentiranje je mogoče na nožicah 9 in 10 na plošči dodati 16MHz oscilator in programirati s ploščo arduino Uno s spremembami kode MIDIsprout. ATMEGA328 je mogoče preko ICSP ponovno programirati z zunanjim programerjem (drugi arduino) in labirintom žic skakalcev;)

** Tudi kot dodatek je mogoče sestaviti komplet MIDIsprout z uporabo prejšnjih korakov za sestavljanje galvanometra, pri čemer je plošča pritrjena neposredno na Arduino Uno! Ostani na vezi…

Za referenco, koda, ki je vnaprej naložena v trenutno različico MIDIsprout:

Koda Arduino:

Korak: Vklopite ATMEGA328

Pritrdite zatič VCC na 328 na pozitivno vodilo s pomočjo mostička med stolpcem A vrstice 7 in pozitivnim vodilom.

17. korak: Ozemljite ATMEGA328

Pritrdite ozemljitveni zatič na 328 na ozemljitveno vodilo s pomočjo mostička med stolpcem B vrstice 8 in ozemljitvijo.

18. korak: Vklopite ATMEGA328 (analogno)

Pritrdite analogni napetostni zatič na 328 na pozitivno vodilo s pomočjo mostička med 9. stolpcem J vrstice in pozitivnim vodilom.

19. korak: Ozemljite ATMEGA328 (analogni)

Pritrdite ozemljitveni zatič na 328 na ozemljitveno vodilo s pomočjo mostička med stolpcem J vrstice 7 in ozemljitvijo.

Korak: Izhod časovnika 555 na vhod ATMEGA328

Izhodni zatič časovnika 555 povežite z vhodnim zatičem 4 na 328 s premostitveno žico med zatičem časovnika 555 3 vrstice 29 stolpca D in vrstice 4 stolpca D.

Tu digitalni izhod 555 sproži prekinitveni zatič na 328, INT0, ki meri in primerja trajanje impulzov.

21. korak: Gumb

Priloženi gumb morate pripraviti tako, da nežno upognete njegove tri noge (upognete vse tri hkrati), da lahko gumb stoji navpično. Gumb vstavite na levo stran plošče v stolpcu A, vrstice 19, 20 in 21. '

Korak 22: Ročaj brisalca na analogni vhod ATMEGA328

S pomočjo mostične žice povežite osrednji zatič gumba z analognim vhodom (A0) 328. Pritrdite mostiček med stolpcem E vrstice 20 in gumbom A (stolpec A0) vrstice 6, stolpec G.

23. korak: MIDI Jack

Vstavite priključek MIDI v ploščo. Pripravite vtičnico tako, da prepoznate dva koničasta pritrdilna zatiča, ki se nahajata na sprednji strani priključka MIDI, in ju upognite navzgor, da pokaže na sprednjo stran priključka MIDI. Priključek MIDI postavite na desno stran plošče, tako da je vtič obrnjen proti desni strani. Vtič MIDI vstavite v stolpca I in J, vrstice 18, 19, 21, 23 in 24. Pet zatičev vtičnice MIDI se bo (tesno) prilegalo na ploščo, pri tem pazite, da ne pritisnete preveč močno.

Korak 24: MIDI podatkovni pin na ATMEGA328 Tx

Priključite izhodni zatič podatkov MIDI na pin ATMEGA328 zaporednega prenosa (Tx) tako, da pritrdite mostiček med stolpcem F Vrstica 23 (Podatek MIDI 5) in Stolpec B Vrstica 3 (328 Tx).

Korak: MIDI Power Resistor na V+

Povežite upor med napajalnim zatičem MIDI (4) in V+ z 220 -ohmskim uporom, priključenim na stolpec H vrstica 19 (moč MIDI), in pozitivnim vodilom na desni strani plošče.

Korak 26: MIDI zemeljski skakalec

Ozemljitveni zatič MIDI priključite na ozemljitveno vodilo s pomočjo mostične žice med stolpcem F, vrstica 21 (MIDI ozemljitev) in ozemljitvijo.

Korak 27: Pozitivna napetost gumba

Zatič pozitivne napetosti gumba povežite s pozitivnim vodilom s pomočjo mostička med stolpcem D, vrstico 19 in pozitivnim vodilom.

Korak: Ozemljite gumb

Priključite ozemljitveni zatič gumba na ozemljitveno vodilo s pomočjo mostička med stolpcem D vrstica 21 in ozemljitvijo.

Korak 29: LED diode (rdeče)

V MIDIsprout je 5 barvnih LED, ki zagotavljajo svetlobni prikaz in prikaz stanja predvajanih not MIDI.

Priključite LED (rdečo) anodo - dolgo nogo na stolpec A vrstica 5 in LED katodo na ozemljitveno vodilo.

**- Zaradi poenostavitve v tej zgradbi izpuščamo upore za omejevanje toka, korake za vključitev uporov z LED diodami si oglejte v dodatku.

Korak: LED (rumene)

Priključite LED (rumeno) anodo - dolgo nogo na stolpec A Vrstica 11 LED (rdečo) Anodo - dolgo nogo priključite na stolpec A Vrstica 5 in LED katodo na ozemljitveno vodilo, katodo LED pa na ozemljitveno vodilo.

31. korak: LED diode (zelene)

Priključite LED (zeleno) anodo - dolgo nogo na stolpec A vrstica 12 in LED katodo na ozemljitveno vodilo.

Korak 32: LED diode (modre)

Priključite LED (modro) anodo - dolgo nogo na stolpec J, 14. vrstico, in katodo LED na ozemljitveno vodilo.

33. korak: LED diode (bele)

Priključite LED (belo) anodo - dolgo nogo na stolpec J, 13. vrstico, in katodo LED na ozemljitveno vodilo.

Korak 34: 16MHz kristalni oscilator PlaceHolder

Kristalni oscilator 16 MHz je treba dodati na zatiče 9 in 10 stolpca 9 in 10 vrstice ATMEGA328, del ni polariziran in kristal je mogoče vstaviti v nožici 9 in 10 v obeh smereh.

Korak 35: Baterija

Baterijo pritrdite na ploščo tako, da vstavite rdečo žico baterije v vodilo pozitivne napetosti na ohišju, zadnjo žico pa v ozemljitveno vodilo ohišja. Vstavite 3 baterije AA in vklopite škatlo za baterije. Pri vklopu LED diode 555 naj galvanometer sveti.

Priključite vodila elektrod v vtičnico na dnu plošče in se dotaknite obeh gumbov na koncu. LED galvanometra mora utripati kot odziv na prevodnost prstov.

Korak 36: Sonifikacija biopodatkov

Ko se elektrode dotaknete ali pritrdite z gel blazinicami, bo program MIDIspout zaznal majhne spremembe prevodnosti in te spremembe predstavil kot zapiske MIDI in pisane luči!

Ko priključite kabel MIDI iz vtičnice MIDI na plošči za kruh, lahko komplet MIDIsprout pritrdite na sintetizatorje, tipkovnice, generatorje zvoka in računalnike, ki podpirajo MIDI, da proizvajajo zvoke kot odziv na note MIDI.

Z vrtenjem gumba lahko nastavite prag/občutljivost MIDI vzpona. Z znižanjem praga lahko zaznamo manjša nihanja prevodnosti iz galvanometra; s povečanjem praga so potrebne večje spremembe za izdelavo zapiskov. Med dolgotrajnimi namestitvami uporabljam nastavitev nizkega praga, ki ustvari prijeten žvrgoleč tok podatkov MIDI. Za javne interaktivne dogodke z več rastlinami precej dvignem prag, zaradi česar se zapiski MIDI proizvajajo le, ko se človek zelo približa ali se fizično dotakne rastline.