Poliflat: 8 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Le projet Polyflûte consiste à réaliser un instrument de musiquenumérique.

Le but est de créer un instrument de musique respectant des conditions particulières; Cet instrument doit être:

-Autonom in prenosni (baterija, kup …)

-Autodidacte (Enseigner à l’utilisateur à partir d’un internet na spletnem mestu, le fonctionnement et la construction de l’appareil)

-Auto melodija (Produire un son music à partir une fréquence relevé dans l’environnement -alentour)

Le but est donc de réussir à convertir une onde vibratoire, oscillante de la vie courante ou issue d’objets du quotidien en onde sonore et musicale.

Korak: Analiza Création Du Circuit

Notre système se temelji na principu de la detection delumière: On place une LED et photodiode face à face séparé par une hélice propulsé en roue libre par un ventiliur. Ainsi le pas d'une pâle devant la photodiode créera un signal de type T. O. R (plutôt proche du sinusoïdale en prenant en compte le temps de réception de la lumière).

Le capteur constitue le cœur de la partie analogique. Nous avons donc décidé de disterter un circuit d'émission et un circuit de réception. Le vezje, ki je na voljo za 6 pilotov za ponovno polnjenje z napetostjo 1,2 V ali skupaj 7,2 V. Le circuit d'émission est constitué d'une LED et d'un moteur branché en parallèle (une diode de protection a également été placée pour éviter les retours de courants). Le vezje emisij sestavlja d'une fotodiode, ne signalizira est ojačevalnika z AOP; ainsi que de 2 filtres passe bas d’ordre 1 filtrant v okolju 80 Hz (fréquence maximale de rotation de l'hélice).

2. korak: Choix Des Composants

Une fois le circuit théorique établit, on choisit les composants les plus adapés au montage.

Vous retrouverez ci-dessous les références et valeurs des différents composants (en se basant sur le schéma électronique précédent):

LED: SFH 4550

Prezračevalnik: MB40200V1 (5V)

Dioda: 1N4001

Fotodioda: SFH 203

AOP: LM358N

MOŽNO: MCP3008

Odpornost R1 (LED): 47 ohmov

Odpornost R2 (Filter 1): 220 Ohmov

Odpornost R3 (Filter 2): 220 Ohmov

Odpor R4 (Filtre en sortie de Vref): 1 kOhms

Kondenzator C1 (Filter): 10 nF

Kondenzator C2 (filter): 10 nF

Kondenzator C3 (Filter en sortie de Vref): 5 μF

Regulator: 0J7031 reg09b

Connecteur 40 zatičev

Malina PI 2 Model B

Hélice d'hélicoptère de 3, 8 cm

6 pilotov za ponovno polnjenje 1,2 V

Korak: Realizacija Du PCB

La réalisation du PCB (Printed Circuit Board) najučinkovitejše in večnamenske plošče:

- Le dessin de la carte (Agencement des composants)

- Le routage des composants sur la carte et Impression de la carte

- Soudage des composants

Le dessin et le routage de la carte ont été faits sur le logiciel ALTIUM Designer (logiciel utilisé en entreprise pour le routage de PCB). Nous avons donc dû nous Initier au logiciel. Les composants ont été disposés de manière à réduire la taille de la carte (dolžine 9 cm, velike 5 cm). Le routage fut la partie la plus délicate, car la carte étant imprimé en double couche nous devions decidés de la disposition des connections en couche Top ou Bottom. Une fois la carte imprimée, nous avons soudés les composants sur des support afin de pouvoir enlever les composants en cas de défaillances ou de changements de composants. Nous avons également dû placer sur la carte le connecteur dependent le PCB et la Rasberry. Nous avons pour cela dû identifier les ports SPI de la Rasberry et faire la bonne korespondence avec le PCB.

Vous trouverez les fichiers Gerber (fichier Altium Designer).

4. korak: Réalisation De La Partie Mécanique (podpora Et Instrument)

Le tube constituant la flûte est un tube en PVC (plomberie) qui a été coupé a une longueur de 15 cm et 4, 1 cm de diaamtre. Na retrouve 4 trous de 1 cm de diamètre espacé chacun de 2 cm. A l'intérieur on retrouve une hélice soutenu par une tige en plastique de 2 cm. Le PCB et le tube sont fixés sur une plaque en bois à fixé l'aide d'entretoises et de vis. Sur la partie gauche du tube on a fixé le ventilateur à l'aide d'un scotch de câble électrique. De l'autre côté, le tube est bouché par un morceau de carton.

- cev iz PVC

- plaketa en bois d'environ 30 cm x 30 cm

- 4 predjedi dolžine 3,5 cm

- 4 écrous

- Un interrupteur 2 položaji klasično

- Podpora na kupu

- Škatla

5. korak: Connexion MCP-malina

La connexion MCP-3008/Rasberry est essentielle pour la communication, sprejemni prenos des données.

La connexion Raspberry/MCP je na voljo za shranjevanje slik.

La connexion s'effectue en bus SPI, le code d'initialisation du bus est joint dans les fichiers.

6. korak: Nakup Des Données

Une fois la Raspberry connectée à un convertisseur analogique/numérique de type MCP3008 à l'aide d'un bus SPI, il faut maintenant acquérir les données souhaitées. Nous ne relevons qu'un type de valeur, l'amplitude de notre signal fréquentielle, sur la chaîne 1 du MCP3008. Ces valeurs sont stockées dans un tableau de taille 512: on choisit une puissance de 2 pour facilitator les algorithms de transformé de Fourier à venir, et plus le nombre de points est élevé plus le signal diskretno sera précis.

L'acquisition des données ne peut cependant pas se faire de manière aléatoire, en effet la fréquence d'acquisition et donc la fréquence d'échantillonnage est primordiale. Namreč izogibajte se določitvi empiriquement que notre signala n'atteignait jamais des fréquences supérieures à 80Hz. Spoštovanje Shannon notre fréquence d'échantillonnage doit être supérieure à 160Hz, nous avons choisi une Fe à 250Hz.

Afin d'acquérir les données à cette fréquence, nous avons créé un timer qui fait appel à notre fonction d'acquisition toutes les 4ms (Te = 1/Fe = 4ms). Le premier thread de notre contient donc la fonction du timer qui effectue l'acquisition des données.

7. korak: FFT

Une fois le tableau de données d'acquisition rempli, on peut effectuer la transformer de Fourier discrète pour retrouver la fréquence du signal.

On use pour cela la bibliothèque GSL qui permet à partir d'un tableau de données, d'avoir le tableau d'amplitude des raies fréquentielles composant ce signal. En écartant la première case du tableau contenant l'amplitude des composantes se nadaljuje, on peut retrouver l'indice i de la fréquence qui a la plus forte amplitude à l'aide de la formule suivante: Freq = i*Fe/(2*Nb_Points).

Notre fréquence d'échantillonnage étant 250Hz et le nombre de points acquis étant 512.

8. korak: Génération Du Son

Maintenant que l'on a récupéré la fréquence du signal il suffit de générer un sinus pour avoir un son. Deux solutions so sont ouvertes à nous: Émettre un sinus directement à partir des fréquences acquises en les multipliant pour les rendre audible, ou bien associer des fréquences précises aux plages des différentes notes de notre prototype.

Nous avons testé les deux méthodes et nous avons finalement retenu la seconde plus compleante. Les notes jouées sont celle de la gamme 4, cependant les contraintes de notre système nous permet seulement d'avoir 8 plages distinctes et ainsi de jouer 8 notes différentes: Do, Ré, Mi, Fa, Sol, Sol bémol, La et Si.

Enfin vous trouverez les codes complets des deux solutions citées au-dessus.