Buat Instrumen MIDI yang dikendalikan oleh Angin: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Projek ini diserahkan kepada 'Creative Electronics', sebuah modul Kejuruteraan Elektronik BEng tahun 4 di University of Málaga, School of Telecommunications.

Idea asalnya lahir sejak lama, kerana pasangan saya, Alejandro, telah menghabiskan lebih dari separuh hidupnya bermain seruling. Oleh itu, dia mendapat idea yang menarik tentang instrumen angin elektronik. Jadi ini adalah hasil kerjasama kami; fokus utama pendekatan ini adalah untuk mendapatkan konstruksi yang estetik, mirip dengan klarinet bass.

Demo:)

Bekalan

• Papan Arduino (kami menggunakan SAV MAKER I, berdasarkan Arduino Leonardo).
• Sensor tekanan udara, MP3V5010.
• Tolok regangan, FSR07.
• Perintang: 11 dari 4K7, 1 dari 3K9, 1 dari 470K, 1 dari 2M2, 1 dari 100K.
• Satu potensiometer 200K.
• Satu kapasitor seramik 33pF.
• Dua kapasitor elektrolik 10uF dan 22uF.
• Satu LM2940.
• Satu LP2950.
• Satu LM324.
• Satu MCP23016.
• Satu papan berlubang 30x20 lubang.
• Header 30 pin, perempuan dan lelaki (satu jantina untuk Arduino, yang lain untuk jubah).
• Sepasang penyambung HD15, lelaki dan wanita (dengan cawan pateri).
• Pinjam tiub pengecas panas dan pita pengasingan rakan. Hitam disukai.
• Dua bateri 18650 Li-ion dan pemegang baterinya.
• Suis.
• Kabel USB Arduino.
• Sekurang-kurangnya, 11 butang, jika anda mahukan nuansa berkualiti, jangan gunakannya.
• Beberapa jenis kandang atau kes. Papan kayu kira-kira satu meter persegi akan mencukupi.
• Setengah meter tiub PVC, 32mm luaran.
• 67 darjah sambungan PVC untuk tiub sebelumnya.
• Satu pengurangan PVC dari 40mm menjadi 32mm (luaran).
• Satu pengurangan PVC dari 25mm hingga 20mm (luaran).
• Sebotol Betadine kosong.
• Mulut saksofon alto.
• Buluh saksofon alto.
• Ligatur saksofon alto.
• Sebilangan busa.
• Banyak wayar (dawai audio disarankan, seperti pasangan merah-hitam).
• Beberapa skru.
• Cat semburan hitam matte.
• Pernis semburan matte.

Langkah 1: Badan

Pertama, paip PVC dipilih untuk menjadi bahagian badan. Anda boleh memilih diameter lain, walaupun kami mencadangkan diameter luaran 32mm, dan panjang 40cm, kerana kami selesa dengan dimensi ini.

Sebaik sahaja anda mendapatkan paip di tangan anda, letakkan susun atur tanda untuk butang. Ini bergantung pada panjang jari anda. Sekarang, dengan tanda selesai, gerudi lubang yang sesuai untuk setiap butang. Kami mengesyorkan untuk memulakan dengan sedikit kurus, dan mengukir lubang yang menambah diameter yang digunakan untuk gerudi. Juga, menggunakan burin sebelum gerudi dapat meningkatkan kestabilan.

Anda harus memperkenalkan empat wayar yang tidak bersambung untuk menghubungkan kemudian pengukur tekanan dan sensor tekanan udara; bahagian ini (badan) dan leher diikat bersama dengan paip penyambung 67 darjah. Paip ini dilapisi kertas pasir dan dicat hitam.

Untuk menggabungkan bahagian ini dengan kaki, kami menggunakan sambungan pengurangan PVC dari 40mm hingga 32mm (diameter luaran). Empat skru kayu ditambahkan untuk mengukuhkan persimpangan. Di antara sendi pengurangan dan badan, kami membuat gerudi dan memperkenalkan skru yang lebih lebar untuk mendapatkan kestabilan. Kami mengesyorkan untuk menggerudi tiub sebelum pendawaian; jika tidak, kehancuran terjamin.

Langkah seterusnya adalah menyolder kabel ke terminal butang, mengukur panjang ke bawah, dan menempah panjang tambahan untuk mengelakkan sambungan menjadi ketat. Sebaik sahaja paip itu dilapisi pasir dan dicat hitam (kami menggunakan cat semburan hitam matte; berikan seberapa banyak lapisan yang anda mahukan, sehingga kelihatan bagus di bawah cahaya matahari), perkenalkan butang dari atas ke bawah, melabelkan masing-masing. Kami mengesyorkan untuk menggunakan dua warna yang berbeza untuk kabel (mis. Hitam dan merah); kerana semuanya dihubungkan ke tanah pada satu pin mereka, kami membiarkan kabel hitam bebas, dan hanya dilabelkan kabel merah. Butang ditutup menggunakan pita pengasingan hitam agar sesuai dengan rupa dan pas dengan baik tanpa jatuh ke bawah.

Penyambung solder HD15 perempuan (cawan solder banyak membantu), menggunakan susun atur yang dicadangkan dalam rajah langkah 4 (atau yang anda sendiri), dan gabungkan tanah bersama. Perlu diingat bahawa tiub pengecutan panas akan memberikan kebolehpercayaan yang kuat terhadap litar pintas.

Langkah 2: Reka Bentuk Kaki

Litar yang digunakan untuk reka bentuk ini, pada dasarnya, sangat mudah. Dua bateri lithium secara siri memberi makan kepada pengatur voltan LDO (low-dropout), yang membekalkan 5V dari outputnya ke rangkaian yang lain. Penguat operasi LM324 berfungsi untuk tujuan menyesuaikan jarak dinamik sensor tekanan udara (MP3V5010, 0.2 hingga 3.3 volt) dan tingkah laku tolok tekanan (perintang pemboleh ubah cerun negatif) terhadap input analog dari papan Arduino (0 hingga 5 volt). Oleh itu, bukan penyongsang keuntungan boleh laras (1 <G <3) digunakan untuk yang pertama, dan pembahagi voltan ditambah pengikut untuk yang kedua. Ini memberikan ayunan voltan yang mencukupi. Untuk maklumat lebih lanjut mengenai peranti ini, klik di sana sini. Juga, LP2950 memberikan rujukan untuk 3,3 volt yang perlu bersumber pada MP3V5010.

Mana-mana model siri FSR (Force Sensing Resistor) akan mencukupi, dan walaupun 04 adalah yang paling cantik, kami menggunakan 07 kerana masalah stok. Sensor ini mengubah rintangan elektrik mereka bergantung pada daya lenturan yang dikenakan, dan kami menguji secara eksperimen bahawa tidak berlaku apabila ditekan di sepanjang permukaannya. Ini adalah kesalahan pada mulanya kerana tempat kami akan meletakkannya, tetapi penyelesaian yang diguna pakai berjaya dan akan dijelaskan pada langkah keempat.

Salah satu bahagian asas papan adalah MCP23016. Ini adalah Pengembang I / O I2C 16-bit yang kami fikir berguna untuk mengurangkan kerumitan kod (dan, mungkin, pendawaian). Modul ini digunakan sebagai daftar baca 2-bait sahaja; ia menghasilkan gangguan (memaksa logik ‘0’, dan oleh itu perintang penarik diperlukan untuk menetapkan logik ‘1’) pada pin keenamnya apabila mana-mana nilai daftarnya berubah. Arduino diprogramkan untuk dipicu oleh cerun isyarat ini; setelah ini berlaku, dia meminta data dan menyahkodnya untuk mengetahui sama ada nota itu sah atau tidak, dan jika ia menyimpannya dan menggunakannya untuk membina paket MIDI seterusnya. Setiap butang mempunyai dua terminal, masing-masing dihubungkan ke ground dan ke resistor pull-up (4.7K) hingga 5 volt. Oleh itu, apabila ditekan logik '0' dibaca oleh peranti I2C, dan logik '1' bermaksud dilepaskan. Pasangan RC (3.9K dan 33p) mengkonfigurasi jam dalamannya; pin 14 dan 15 masing-masing adalah isyarat SCL dan SDA. Alamat I2C untuk peranti ini adalah 0x20. Periksa lembaran data untuk maklumat lebih lanjut.

Tata letak sambungan yang kami gunakan untuk memasang penyambung HD15, tentu saja, tidak unik. Kami melakukannya dengan cara ini kerana lebih mudah untuk menggunakan PCB yang kami buat, dan yang penting terletak pada menjaga senarai nod yang jelas dan butang masing-masing. Tidak perlu dikatakan, tetapi saya akan; butang mempunyai dua terminal. Salah satunya (tidak jelas) disambungkan ke nod masing-masing pada penyambung HD15, sementara yang lain disambungkan ke tanah. Oleh itu, semua butang mempunyai permukaan yang sama, dan disambungkan ke hanya satu pin penyambung HD15. Gambar yang kami sediakan adalah pandangan belakang penyambung lelaki, iaitu pandangan depan pasangan wanita. Selesaikan wayar dengan berhati-hati, anda tidak mahu menyambungkannya dengan salah, percayalah.

Agar jelas, kami merancang litar agar Arduino disambungkan ke atasnya. Harus ada ruang yang cukup untuk litar agar sesuai di bawahnya, dan kotak itu boleh menjadi lebih kecil daripada litar kita. Susun atur bangunan yang dicadangkan ditawarkan dalam gambar di bawah. Kami menggunakan silikon untuk melekatkan bahagian pemegang bateri ke bahagian dalam kotak, mengebor jubah di tepinya dan menggunakan skru untuk memperbaikinya dengan cara ini.

Untuk menggabungkan bahagian ini dengan badan, kami menggunakan sambungan pengurangan PVC dari 40mm hingga 32mm (diameter luaran). Empat skru kayu ditambahkan untuk mengukuhkan persimpangan. Di antara sendi pengurangan dan badan, kami membuat gerudi dan memperkenalkan skru yang lebih lebar untuk mendapatkan kestabilan. Hati-hati agar tidak merosakkan wayar.

Langkah 3: Pemasangan Mulut

Ini mungkin bahagian perhimpunan yang paling penting. Ia berdasarkan gambarajah yang ditunjukkan pada gambar pertama. Bahagian yang terlalu besar cukup besar untuk dimasukkan ke dalam tiub PVC 32 mm (luaran).

Semasa merancang bahagian ini (leher), kami memutuskan untuk menggunakan PCB untuk memasang MP3V5010, walaupun anda boleh mengabaikannya. Menurut PDF, terminal yang digunakan adalah 2 (bekalan 3.3 volt), 3 (tanah) dan 4 (isyarat elektrik tekanan udara). Oleh itu, untuk mengelakkan memesan PCB untuk perkara ini, kami mencadangkan anda memotong pin yang tidak digunakan, dan lekatkan komponen ke tiub PVC setelah pendawaian selesai. Ini adalah kaedah termudah yang dapat kita fikirkan. Sensor tekanan ini juga mempunyai dua tombol pengesan; anda mahu merangkumi salah satu daripadanya. Ini meningkatkan tindak balasnya. Kami melakukannya dengan memperkenalkan sekeping logam kecil ke dalam tiub pengecutan panas, yang menutupi tombol ini, dan memanaskan tiub.

Perkara pertama yang ingin anda lakukan adalah mencari sekeping dengan bentuk kerucut yang dapat dimasukkan ke dalam tiub sensor tekanan udara, seperti yang ditunjukkan pada gambar kedua. Ini adalah kepingan kuning dalam rajah sebelumnya. Dengan bantuan gerudi kecil, atau hujung besi pateri tipis, ukir lubang sempit di puncak kerucut. Uji sama ada ia sesuai; jika tidak, teruskan diameter lubang sehingga tidak. Apabila ini selesai, anda ingin mencari sekeping yang sesuai dengan yang sebelumnya, menutupnya untuk menghalang aliran udara ke luar. Sebenarnya, anda ingin menguji setiap langkah yang anda ambil bahawa udara tidak keluar dari kandang; jika betul, cuba tambah silikon pada sendi. Ini akan menghasilkan gambar seterusnya. Untuk membantu, kami menggunakan sebotol Betadine untuk tujuan ini: bahagian kuning adalah dispenser dalaman, sementara bahagian yang menutupnya adalah penutup dengan potongan di kepalanya untuk mengubahnya menjadi bentuk tiub. Potongan dibuat dengan pisau panas.

Bahagian seterusnya adalah pengurangan PVC dari 25 (luaran) menjadi 20 (dalaman). Bahagian ini dipasang dengan baik ke dalam tiub yang sudah disusun, walaupun kita perlu mengamplasnya dan menempelkan dindingnya untuk menghalangi aliran udara yang disebutkan. Buat masa ini, kami mahu ini menjadi rongga tertutup. Dalam gambar rajah, bahagian ini yang kita bicarakan adalah warna kelabu gelap yang secara langsung mengikuti yang kuning. Setelah bahagian ini ditambahkan, leher instrumen hampir selesai. Langkah seterusnya adalah memotong sekeping tiub PVC berdiameter 32 mm (luaran) dan mengebor lubang di tengahnya, membiarkan wayar tolok tekanan keluar. Selesaikan empat wayar yang telah kami sebutkan sebelumnya pada langkah 1 seperti yang ditunjukkan dalam rajah seterusnya, dan lekatkan leher ke persimpangan bersudut (setelah melukisnya hitam, untuk tujuan estetik).

Langkah terakhir adalah menutup penutup mulut dengan senang. Agar tugas ini dapat diselesaikan, kami menggunakan alto sax reed, pita penebat hitam dan ligatur. Tolok tekanan terletak di bawah buluh, sebelum memasang pita; sambungan elektrik ke alat pengukur diperkuat dengan tiub penyusut haba hitam. Potongan ini dirancang untuk diekstrak, sehingga rongga dapat dibersihkan setelah bermain selama beberapa waktu. Semua ini dapat dilihat dalam dua gambar terakhir.

Langkah 4: Perisian

Sila muat turun dan pasang Papan Kekunci MIDI Piano, berikut adalah pautan.

Cara logik untuk melakukan langkah ini adalah yang berikut: pertama, muat turun lakaran Arduino yang disediakan dalam Instructables ini dan muatkan ke papan Arduino anda. Sekarang, lancarkan VMPK dan periksa tetapan anda. Seperti yang ditunjukkan dalam gambar pertama, 'Input MIDI connection' harus menjadi papan Arduino anda (dalam kes kami Arduino Leonardo). Sekiranya anda menggunakan Linux, tidak perlu memasang apa-apa, pastikan fail VPMK anda mempunyai sifat yang ditunjukkan pada gambar kedua.

Langkah 5: Penyelesaian masalah

Kes 1. Sistem nampaknya tidak berfungsi. Sekiranya LED Arduino tidak menyala atau sedikit lebih gelap dari biasanya, periksa apakah sistem dihidupkan dengan betul (rujuk kes 6).

Kes 2. Nampaknya ada asap kerana ada bau seperti terbakar. Mungkin, terdapat litar pintas di suatu tempat (periksa kuasa dan harness wayar). Mungkin anda harus menyentuh (dengan berhati-hati) setiap komponen untuk memeriksa suhunya; jika lebih panas dari biasa, jangan panik, ganti saja.

Kes 3. Arduino tidak dikenali (dalam IDE Arduino). Muat naik semula sketsa yang disediakan, jika masalahnya berlanjutan, pastikan Arduino terpasang dengan benar ke komputer dan tetapan Arduino IDE diset ke lalai. Sekiranya tidak ada yang berfungsi, pertimbangkan untuk mengganti Arduino. Dalam beberapa kes, menekan butang reset semasa "menyusun", dan kemudian melepaskannya semasa "memuat naik", dapat membantu memuat naik sketsa.

Kes 4. Beberapa kunci nampaknya tidak berfungsi. Sila asingkan kunci mana yang tidak berfungsi. Ujian kesinambungan mungkin berguna, atau anda boleh menggunakan lakaran yang disediakan untuk menguji butang; perintang penarik mungkin tidak disolder dengan betul atau butangnya rosak. Sekiranya kunci tidak apa-apa, sila hubungi kami untuk menyatakan masalah anda.

Kes 5. Saya tidak dapat menerima nota mengenai VMPK. Periksa bahawa Arduino terpasang dengan betul ke komputer. Kemudian, pada VMPK, ikuti langkah-langkah yang ditunjukkan pada langkah 3. Sekiranya masalah berlanjutan, lakukan tetapan semula butang atau hubungi kami.

Kes 6. Ujian power-on elektrik. Lakukan pengukuran seterusnya: setelah mengeluarkan Arduino dari jubah, hidupkan suis. Letakkan probe hitam di pin ground (sesiapa sahaja akan mencukupi) dan gunakan probe merah untuk memeriksa nod kuasa. Pada plat positif bateri sekurang-kurangnya penurunan voltan 7.4 volt, jika tidak, isi bateri. Harus ada penurunan voltan yang sama pada input LM2940, seperti yang dilihat dalam skema. Pada outputnya, mesti ada penurunan 5 volt; nilai yang sama dijangkakan dari LM324 (pin 4), MCP23016 (pin 20) dan LP2950 (pin 3). Keluaran yang terakhir harus menunjukkan nilai 3.3 volt.