MIDIfying Organ Elektronik: 6 Langkah

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2025-01-23 15:01

Instruksional ini membimbing anda dalam mengambil organ elektronik lama yang tidak anda sayangi di garaj atau ruang bawah tanah anda, dan menukar menjadi alat muzik moden. Kami tidak akan terlalu memikirkan butir-butir organ tertentu yang anda ada, selain daripada mengatakan bahawa pada asasnya papan kekunci muzik khas adalah sekumpulan kunci yang bersambung apabila ditekan ke bas biasa. Di dunia lama, rangkaian banyak terdapat di samping kunci yang menyebabkan output dihantar ke bas, yang pada gilirannya diperkuat dan diteruskan ke sistem audio. Hari ini papan kekunci adalah satu set sensor; kami membaca keadaan kunci individu, dan menghantar perubahan ke synthesizer perisian, yang didorong oleh perintah MIDI.

Yang diarahkan merangkumi banyak proses yang terlibat, dari mengumpulkan keadaan digital kunci, menguruskannya dengan mikroprosesor Arduino, membina aliran data MIDI, dan meneruskannya ke komputer (termasuk Raspberry Pi) yang menjalankan synthesizer.

Langkah 1: Papan Kekunci Abstrak

Berikut ini mewakili organ elektronik yang diabstrak, di mana setiap baris adalah satu set kekunci atau berhenti atau suis kawalan lain. Entri lajur 0 mewakili kekunci individu, dan - bas ke mana kunci disambungkan semasa ditekan. Manual Besar 61 kunci boleh menjadi baris pertama, Manual Swell baris kedua, Pedal ketiga, dan Hentian dll keempat. Baris sebenarnya mengandungi 64 elemen kerana kepentingan digitalnya sebagai kekuatan 2 melebihi 61. Dalam baris papan kekunci, kekunci mengikuti konvensyen muzik biasa dengan C di sebelah kiri.

Bas 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

Bas 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

Bas 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

Bas 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

Setiap bas adalah bebas, dan terasing elektrik dari rakan sebayanya. 8 elemen pertama diserlahkan dalam Bold, dengan 8 blok sedemikian dalam susunan di atas. Langkah seterusnya memperincikan Printed Circuit Board yang beroperasi pada elemen tebal, dan 7 blok lain daripadanya.

Kunci telah ditunjukkan seperti 0 di atas. Kita boleh mengambil ini lebih jauh, dan mengatakan bahawa kunci adalah digital 1 apabila ditekan, dan 0 sebaliknya. Dan kunci boleh menjadi flat putih muzik konvensional atau tajam hitam, atau pedal organ, atau berhenti organ, atau sekumpulan suis putar yang mungkin memberi kita nada saksofon. Kami hanya menganggap instrumen sebagai satu set suis pada satu set bas, dan pada dasarnya aliran digital 0 dan 1.

Langkah 2: Pendawaian Dari Papan Kekunci

Untuk membantu memasang papan kekunci, papan Litar Bercetak telah dibina menggunakan Eagle CAD. Ukurannya kira-kira 96mm X 43mm, dan 8 diperlukan, membentang di bahagian belakang unit papan kekunci organ.

Mari kita perhatikan Printed Circuit Board (PCB) ini secara terperinci. Gambar kiri adalah bahagian depan PCB ke mana komponen dipasang, dan kanan adalah bahagian belakang di mana kita menyolder komponen.

Pertama, komponen 2X3 di bahagian atas dimaksudkan untuk menyambung ke kekunci di atas, dengan bas sambungan kedua 0 dan 1, pasangan 2 dan 3 seterusnya, dan pasangan bawah juga bas 2 dan 3. Didapati bahawa PCB Header 2X3 cukup kaku untuk menampung wayar hookup helai tunggal dari kunci yang hanya didorong ke header, sama dengan pendawaian perisai Arduino. Kawat cangkuk yang saya gunakan ditemui dari organ asal; ia berdiameter 0.75 mm.

Oleh itu, setiap Header 2X3 memuatkan lajur kekunci yang disorot tebal, atau secara umum satu nota. Oleh itu, papan memerlukan 8 daripada tajuk ini. Gambar mengandungi salah satu tajuk wanita ini di kiri atas. Bahagian tengah papan diisi dengan 32 dioda (1N4148 atau serupa), masing-masing sesuai dengan salah satu input merah. Polaritas dioda seperti yang ditandakan di papan, dengan katod (jalur hitam) di hujung atas papan. Diod tunggal digambarkan pada kedudukan 4. Akhirnya, header lelaki 2X5 tunggal mengisi bahagian papan yang paling rendah. 2 pin atasnya tidak bersambung. Pin 1 terletak di sudut kanan bawah, dan menghubungkan ke 4 diod paling kiri, Pin 2 ke dioda 5-8, dan akhirnya 29-32 menyambung ke pin 8. Header boleh dipotong dari bahagian DIL yang lebih panjang, seperti yang digambarkan pada dewan. Pendawaian antara pelbagai komponen dilakukan dalam PCB itu sendiri, dengan satu-satunya pematerian yang diperlukan dioda dan header.

8 papan lengkap ini dipasang tepat di bawah manual menggunakan lubang pelekap yang disediakan, meregangkan ke organ dengan mudah. Fungsi papan ini adalah dengan mengambil satu blok dari 8 kunci melintasi 4 bas, dan membawanya ke header lelaki yang mana kabel pita 10 arah akan disambungkan untuk dipindahkan ke peringkat seterusnya. Reka bentuk papan boleh dimuat turun dari fail zip yang disediakan.

Langkah 3: Menggabungkan Hasil Papan Kekunci Ke dalam Daftar Shift

Dua PCB lagi diperlukan, seperti yang ditunjukkan di atas. Mereka dikenal sebagai DIN R5, dan terkenal di dunia MIDI, walaupun mereka hanya menyediakan fungsi shift register. Pertama di bahagian mendatar atas, anda dapat melihat 4 header lelaki 2X5, yang bersambung melalui kabel reben ke rakan sejawat 2X5 pada 8 papan di atas. Kami memerlukan dua papan DIN untuk menampung 8 kabel kami.

Lebih jauh di bawah papan adalah cip IC yang membentuk register shift 32-bit, dan akhirnya yang menarik bagi kami adalah 2 tajuk 2X5 yang lebih jauh, salah satunya (J2) geng ke papan DIN yang lebih jauh (yang kedua kami), dan J1 yang lain untuk mikropemproses Arduino atau Arduino kami.

Ringkasnya, kami mempunyai -

• Hingga 4 bas dengan 64 kunci masuk
• 8 papan 32-input, 8-output setiap bas
• 64-output ini dimasukkan ke dalam 2 register shift 32-bit
• mikropemproses Arduino akan berpusing melintasi bas

Langkah 4: Menggabungkan Perkakasan Bersama

Sambungan antara Arduino, dua papan DIN dan kabel pita dari kompleks kunci organ digambarkan dalam gambar di atas. Perhatikan bahawa J2 DIN kedua dibiarkan kosong.

Penyambung menggunakan teknologi IDC (kontak penebat penebat), dan wayar tidak perlu dilucutkan atau dipisahkan. Mereka dipasang pada kabel dengan alat pemampatan yang tersedia di hobi. Di sebelah kiri hujung kabel yang berkerut boleh dilapisi dengan pisau cukur; di bahagian tengah penyambung menyediakan soket wanita 2X5; dan di sebelah kanan paparan penyambung.

Papan DIN dan papan PCB khusus dilekatkan pada kayu organ dengan menggunakan skru dan spacer kayu tembaga berkepala bulat. Pandangan bahagian dari papan PCB khusus yang dipasang di organ digambarkan di atas. Kabel dawai penyambung atas menghubungkan berhenti atau kawalan ke papan, dan jisim di sebelah kiri berpunca dari pedal. Akhirnya, penghapusan penjana nada dan pelbagai fungsi organ asal yang lain membolehkan kabinet tidak dapat digunakan semula untuk penyimpanan wain.

Langkah 5: Kompleks Arduino

Kompleks Arduino yang dilihat di sebelah kiri dua papan DIN di atas kini akan dibincangkan. Ia terdiri daripada tiga lapisan yang berbeza, saling berkaitan sebagai pelindung Arduino. PCB yang terdiri daripada lapisan berwarna kebetulan Biru, Hijau dan Merah.

Lapisan Biru (di bahagian atas) adalah perisai yang dihasilkan oleh Freetronics, yang memberikan paparan watak kristal cecair 16X2. (2 baris 16 aksara). Ia tidak begitu mustahak, tetapi sangat berguna untuk memeriksa operasi papan kekunci, pedal dan berhenti. Ia didorong oleh perpustakaan LiquidCrystal, dan varian perkakasan lain dapat diganti dengan mudah.

Lapisan Merah (di bahagian bawah) adalah Teensy 3.2 yang dipasang di papan Sparkfun Teensyduino. The Teensy menawarkan sokongan MIDI langsung, dan sebaliknya berperilaku sebagai Arduino UNO. Jadi menggunakan Teensy menjimatkan komponen ke hilir. Sambungan bekalan kuasa (5V 2A) berada di kiri bawah, dan penyambung USB yang menyokong output bersiri atau MIDI di tengah kiri. Header di bahagian atas dan bawah memberikan fungsi perisai Arduino standard.

Lapisan Hijau (berpasir antara Biru dan Merah) adalah papan PCB tersuai. Tujuannya adalah untuk menyokong potongan-potongan seperti pautan ke papan DIN, dan untuk memotong pendawaian luaran. Sebilangan fungsinya berlebihan. Ia merangkumi beberapa rangkaian untuk menyokong MIDI melalui Arduino UNO standard. Ia juga menyediakan header lelaki 2X5 untuk sambungan kabel reben ke header J1 pada papan DIN pertama. Fungsi lain termasuk sokongan Volume Control; Organ yang asli menggunakan potensiometer (periuk) 10K yang digerakkan oleh Foot Shoe.

Keempat header mendatar menyediakan sambungan perisai Arduino standard ke papan Teensy di bawah dan paparan Liquid Crystal. Cetakan yang menyerupai stesen bas di sudut kiri bawah adalah sisa, dan tajuk menegak panjang di sebelah kiri memberikan sambungan ke empat bas, kawalan kelantangan, dan tanah.

Papan ubahsuai dibangunkan menggunakan Eagle CAD, dan fail zip dari kompleks Gerber yang dihantar ke fabrikator PCB tersedia dalam fail zip PCB2.

Langkah 6: Perisian Arduino

Perisian ini pada mulanya dikembangkan untuk Arduino UNO, dan kemudian diubah dengan sedikit perubahan untuk menggunakan Teensy. Penggunaan pin tidak berubah.

Paparan Liquid Crystal menggunakan setengah lusin pin, dan diputuskan untuk menggunakan pin Analog dalam mod digital untuk mendapatkan sekatan pin bersebelahan untuk bas. Volume Control menggunakan pin Analog lain dalam mod Analog.

Sebilangan besar perisian berkenaan dengan membaca papan kekunci, pedal dan kekunci individu dengan mengaktifkan setiap bas secara bergilir-gilir, dan membariskan nilai bit dari daftar pergeseran yang disediakan oleh papan DIN.

Persekitaran hiliran biasanya akan merangkumi pemproses yang menjalankan Windows, atau UNIX, atau Linux, dan Perisian Synthesizer seperti FluidSynth, yang pada gilirannya dapat dikendalikan oleh jOrgan. FluidSynth akhirnya didorong oleh satu atau lebih Soundfont, yang menentukan suara apa yang dihasilkan ketika arahan MIDI tertentu diterima. Terdapat beberapa analogi dengan fon Pemprosesan Kata. Untuk papan kekunci dan pedal, perubahan dari imbasan sebelumnya akan menghasilkan urutan MIDI Note On atau Note Off yang dihasilkan. Kekunci paling kiri adalah MIDI 36, dan kenaikan pada papan kekunci. Indeks bas dengan mudah akan memberikan ruang bagi nombor saluran MIDI. Untuk kekunci berhenti, urutan kawalan program MIDI dihasilkan, atau mungkin masuk akal untuk menghasilkan Catatan Hidup / Mati dan membiarkannya ke jOrgan atau perisian hilir MIDI yang serupa untuk menafsirkan, menyesuaikan dan memperluas. Apa sahaja jalan yang diambil, keputusan muktamad dikenakan oleh definisi Soundfont (hiliran) hilir. Perisian ini telah digunakan dalam berbagai cara untuk menghasilkan MIDI melalui USB ke Windows yang mengendalikan aplikasi Wurlitzer dan FluidSynth, dan untuk Raspberry Pi yang menjalankan FluidSynth dan SoundFon MIDI Umum. Keterangan ini memang tidak jelas, tetapi sesiapa yang biasa dengan persekitaran Arduino atau C tidak akan mengalami kesulitan untuk mengubahnya untuk tujuan mereka sendiri; terdapat dokumentasi dalaman yang munasabah, dan modulariti yang munasabah.

Perisian Arduino terdapat dalam organino.zip.