Napravite MIDI instrument pod kontrolom vjetra: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Ovaj projekt je prijavljen na 'Creative Electronics', modul četvrte godine BEng Electronics Engineering na Univerzitetu u Malagi, Škola za telekomunikacije.

Originalna ideja rođena je davno, jer je moj partner, Alejandro, proveo više od polovine svog života svirajući flautu. Tako mu se dopala ideja o elektronskom duvačkom instrumentu. Dakle, ovo je proizvod naše saradnje; glavni fokus ovog pristupa bio je postizanje estetski trijezne konstrukcije, slične onoj za bas klarinet.

Demo:)

Supplies

• Arduino ploča (koristili smo SAV MAKER I, baziran na Arduinu Leonardu).
• Senzor pritiska zraka, MP3V5010.
• Tenzator, FSR07.
• Otpornici: 11 od 4K7, 1 od 3K9, 1 od 470K, 1 od 2M2, 1 od 100K.
• Jedan potenciometar od 200K.
• Jedan keramički kondenzator od 33 pF.
• Dva elektronska kondenzatora od 10uF i 22uF.
• Jedan LM2940.
• Jedan LP2950.
• Jedan LM324.
• Jedan MCP23016.
• Jedna perforirana ploča sa rupama 30x20.
• Zaglavlja sa 30 pinova, ženski i muški (jedan pol za Arduino, drugi za ogrtač).
• Jedan par HD15 konektora, muški i ženski (sa čašicama za lemljenje).
• Posudite prijatelju termoskupljajuću cijev i izolacijsku traku. Poželjno crno.
• Dvije 18650 Li-ion baterije i njihov držač za baterije.
• Prekidač.
• Arduino USB kabel.
• Najmanje 11 tipki, ako želite kvalitetan osjećaj, nemojte koristiti naše.
• Neka vrsta kućišta ili kućišta. Drvena daska od oko jednog kvadratnog metra bila bi dovoljna.
• Pola metra PVC cijevi, vanjske 32 mm.
• 67 stepeni PVC spoj za prethodnu cijev.
• Jedno smanjenje PVC -a sa 40 mm na 32 mm (vanjsko).
• Jedno smanjenje PVC -a sa 25 mm na 20 mm (vanjsko).
• Prazna boca Betadina.
• Usnik za alt saksofon.
• Trska alt saksofona.
• Ligatura alt saksofona.
• Malo pene.
• Puno žice (preporučuje se audio žica, jer ide u paru crveno-crno).
• Neki vijci.
• Mat crna boja u spreju.
• Mat lak u spreju.

Korak 1: Tijelo

Prije svega, odabrana je PVC cijev koja će biti dio tijela. Možete odabrati drugi promjer, iako preporučujemo vanjski promjer od 32 mm i dužinu od 40 cm, jer su nam te dimenzije odgovarale.

Kada u ruke dobijete cijev, postavite raspored oznaka za dugmad. To ovisi o dužini prstiju. Sada, s oznakama, izbušite odgovarajuću rupu za svako dugme. Preporučujemo da počnete s mršavim komadom i udubite rupu povećavajući promjer koji se koristi za bušilicu. Također, korištenje burina prije bušenja može poboljšati stabilnost.

Trebali biste uvesti četiri nepovezane žice kako biste kasnije povezali mjerač tlaka i senzor tlaka zraka; ovaj komad (tijelo) i vrat su zalijepljeni zajedno sa cijevi za spajanje od 67 stepeni. Ova cijev je brušena i obojena u crno.

Da bismo ovaj dio spojili nogom, upotrijebili smo PVC redukcijski spoj od 40 mm do 32 mm (vanjski promjer). Za učvršćivanje spoja dodana su četiri drvena vijka. Između redukcijskog zgloba i tijela napravili smo bušilicu i uveli širi vijak kako bismo postigli stabilnost. Preporučujemo bušenje cijevi prije ožičenja; u suprotnom, propast je zagarantovana.

Sljedeći korak je lemljenje žica na priključke gumba, mjerenje dužine do dna i rezerviranje dodatne dužine kako bi se izbjeglo da veza bude čvrsta. Nakon što je cijev brušena i obojena u crno (koristili smo mat crnu boju u spreju; nanesite onoliko slojeva koliko želite, dok ne izgleda lijepo pod sunčevom svjetlošću), uvedite dugmad odozgo prema dolje, označavajući svaki od njih. Preporučujemo da za kabele koristite dvije različite boje (npr. Crnu i crvenu); budući da su svi spojeni na masu na jednom svom pinu, crni kabel smo ostavili slobodnim i označili samo crvene kabele. Gumbi su prekriveni crnom izolacijskom trakom kako bi odgovarali izgledu i lijepo pristajali bez pada.

Lemite ženski konektor HD15 (čaše za lemljenje puno pomažu), koristeći raspored predložen u dijagramu iz koraka 4 (ili vaš vlastiti), i spojite podlogu zajedno. Imajte na umu da će termoskupljajuće cijevi pružiti snažnu pouzdanost protiv kratkih spojeva.

Korak 2: Dizajn stopala

Krug koji se koristi za ovaj dizajn je u svom korijenu vrlo jednostavan. Dvije serijski litijumske baterije napajaju LDO (niskokapitalni) regulator napona, koji napaja 5V od svog izlaza do ostatka kola. Operativna pojačala LM324 služe u svrhu prilagodbe dinamičkog raspona senzora tlaka zraka (MP3V5010, 0,2 do 3,3 volta) i ponašanja manometra (otpornik s promjenjivim nagibom) analognim ulazima Arduino ploče (0 do 5 volti). Tako se za prvi koristi neinverter s podesivim pojačanjem (1 <G <3), a za drugi razdjelnik napona plus sljedbenik. Oni osiguravaju odgovarajući zamah napona. Za više detalja o ovim uređajima kliknite tu i tamo. Takođe, LP2950 pruža referencu za 3,3 volta koje je potrebno nabaviti za MP3V5010.

Bilo koji model FSR (Force Sensing Resistor) serije će biti dovoljan, i iako je 04 najljepši, mi smo koristili 07 zbog problema sa zalihama. Ovi senzori mijenjaju svoj električni otpor ovisno o primijenjenoj sili savijanja, a eksperimentalno smo testirali da se to ne događa kada se pritisnu po cijeloj površini. Ovo je u početku bila greška zbog mjesta na koje smo htjeli položiti dio, ali usvojeno rješenje učinilo je dobar posao i bit će objašnjeno u četvrtom koraku.

Jedan od osnovnih dijelova ploče je MCP23016. Ovo je 16-bitni I2C I/O Expander koji smo smatrali korisnim za smanjenje složenosti koda (i, možda, ožičenja). Modul se koristi kao 2-bajtni registar samo za čitanje; proizvodi prekid (forsira logičku ‘0’, pa je potreban otpornik za postavljanje logičke ‘1’) na svom šestom pinu kada se promijeni bilo koja od njegovih vrijednosti u registru. Arduino je programiran da se pokreće zbog nagiba ovog signala; nakon što se to dogodi, on traži podatke i dekodira ih kako bi saznao je li napomena valjana ili ne, a ako jest, pohranjuje ih i koristi ih za izgradnju sljedećeg MIDI paketa. Svaki od tastera ima dva terminala, spojena na masu i na otpornik (4,7K) do 5 volti. Stoga, kada se pritisne, I2C uređaj čita logičku ‘0’, a logička ‘1’ znači oslobođena. RC par (3.9K i 33p) konfiguriše svoj unutrašnji sat; pinovi 14 i 15 su SCL i SDA signali, respektivno. I2C adresa za ovaj uređaj je 0x20. Za dodatne detalje provjerite tehnički list.

Raspored veza koji smo koristili za ožičenje HD15 konektora, naravno, nije jedinstven. Učinili smo to na ovaj način jer je bilo lakše usmjeravati na PCB -u koji smo napravili, a važna stvar leži u održavanju jasne liste čvorova i odgovarajućih gumba. Nepotrebno je reći, ali hoću; tasteri imaju dva terminala. Jedan od njih (nerazgovjetno) spojen je na odgovarajući čvor na konektoru HD15, dok je drugi spojen na masu. Dakle, svi gumbi imaju isto uzemljenje i spojeni su na samo jedan pin konektora HD15. Slika koju pružamo je pogled straga na muški konektor, odnosno pogled sprijeda na ženski par. Pažljivo lemite žice, ne želite da ih pogrešno povežete, vjerujte nam.

Da bude jasno, osmislili smo krug za Arduino koji će biti spojen na njega. Trebalo bi biti dovoljno prostora da krug stane ispod njega, pa kutija može biti manja od naše. Predloženi raspored zgrade ponuđen je na donjoj slici. Koristili smo silikon da zalijepimo držač baterija u unutrašnjost kutije, izbušili smo ogrtač po rubovima i pričvrstili vijcima na ovaj način.

Da bismo ovaj dio spojili s tijelom, upotrijebili smo PVC redukcijski spoj od 40 mm do 32 mm (vanjski promjer). Za učvršćivanje spoja dodana su četiri drvena vijka. Između redukcijskog zgloba i tijela napravili smo bušilicu i uveli širi vijak kako bismo postigli stabilnost. Pazite da ne oštetite žice.

Korak 3: Sklapanje nastavka za usta

Ovo je vjerovatno najvažniji dio montaže. Čisto se temelji na dijagramu prikazanom na prvoj slici. Predimenzionirani dio je dovoljno velik da stane u 32 mm (vanjsku) PVC cijev.

Prilikom dizajniranja ovog komada (vrata), odlučili smo upotrijebiti PCB za montažu MP3V5010, iako ga možete zanemariti. Prema PDF -u, korišteni su priključci 2 (napajanje od 3,3 V), 3 (uzemljenje) i 4 (električni signal tlaka zraka). Stoga, kako biste izbjegli naručivanje PCB -a po ovom pitanju, predlažemo da odrežete neiskorištene igle i zalijepite komponentu na PVC cijev nakon završetka ožičenja. Ovo je najlakši način na koji smo mogli razmišljati. Takođe, ovaj senzor pritiska ima dva senzorska dugmeta; želite pokriti jedno od njih. Ovo poboljšava njegov odgovor. To smo učinili uvođenjem sićušnog metalnog komada u cijev za skupljanje topline, koja prekriva gumb i zagrijava cijev.

Prvo što želite učiniti je pronaći komad konusnog oblika koji bi mogao stati u cijev senzora tlaka zraka, kao što je prikazano na drugoj slici. Ovo je žuti komad u prethodnom dijagramu. Uz pomoć male bušilice ili tankog vrha lemljenog željeza, izrežite usku rupu na vrhu konusa. Testirajte da li dobro pristaje; ako nije, nastavite povećavati promjer rupe sve dok se to ne dogodi. Kad ovo završi, želite pronaći komad koji se uklapa u prethodni, prekrivajući ga tako da ometa protok zraka prema van. Zapravo, želite provjeriti na svakom koraku da zrak ne izlazi iz kućišta; ako se to dogodi, pokušajte dodati silikon na zglobove. Ovo bi trebalo rezultirati sljedećom slikom. Samo da pomogne, u tu smo svrhu koristili bočicu Betadine: žuti komad je unutarnji dozator, dok je komad koji ga prekriva zatvarač s izrezom na glavi kako bi se pretvorio u oblik cijevi. Rez je napravljen vrućim nožem.

Sljedeći komad bio je smanjenje PVC -a sa 25 (vanjsko) na 20 (unutrašnje). Ovaj komad se lijepo uklopio u već uređenu cijev, iako smo morali da ga brusimo brusnim papirom i zalijepimo njegove zidove kako bismo ometali pomenuti protok zraka. Za sada želimo da ovo bude zatvorena šupljina. Na dijagramu, ovaj komad o kojem govorimo je tamnosive boje koja direktno slijedi žutu. Nakon što je ovaj komad dodat, vrat instrumenta je gotovo završen. Sljedeći korak je izrezati komad iz PVC cijevi promjera 32 mm (vanjski) i izbušiti rupu u njenom središtu, puštajući žice manometra da izađu. Lemite četiri žice koje smo ranije spomenuli u koraku 1, kao što je prikazano na sljedećem dijagramu, i zalijepite vrat na kutni spoj (nakon što ste ga obojili u crnu boju, u estetske svrhe).

Posljednji korak je prikladno zatvaranje usnika. Da bismo ovaj zadatak izvršili, koristili smo trsku sa alt saksofonom, crnu izolacijsku traku i ligaturu. Manometar je bio postavljen ispod trske, prije nanošenja trake; električni priključci na mjerač ojačani su crnim cijevima za skupljanje topline. Ovaj komad je dizajniran za vađenje, tako da se šupljina može očistiti nakon igranja neko vrijeme. Sve se to može vidjeti na posljednje dvije slike.

Korak 4: Softver

Molimo preuzmite i instalirajte Virtualnu MIDI klavirsku tastaturu, evo veze.

Logičan način izvođenja ovog koraka je sljedeći: prvo preuzmite Arduino skicu iz ovih uputa i učitajte je na Arduino ploču. Sada pokrenite VMPK i ljubazno provjerite svoje postavke. Kao što je prikazano na prvoj slici, 'Ulazna MIDI veza' trebala bi biti vaša Arduino ploča (u našem slučaju Arduino Leonardo). Ako koristite Linux, nema potrebe za instaliranjem bilo čega, samo provjerite ima li vaša VPMK datoteka svojstva prikazana na drugoj slici.

Korak 5: Rješavanje problema

Slučaj 1. Čini se da sistem ne radi. Ako Arduino LED ne svijetli ili je nešto tamniji nego inače, provjerite je li sistem pravilno napajan (pogledajte slučaj 6).

Slučaj 2. Čini se da ima dima jer nešto miriše na izgorjelo. Vjerojatno je negdje došlo do kratkog spoja (provjerite napajanje i kablove). Možda biste trebali dodirnuti (s oprezom) svaku komponentu da provjerite njenu temperaturu; ako je vruće nego inače, nemojte paničariti, samo ga zamijenite.

Slučaj 3. Arduino se ne prepoznaje (u Arduino IDE -u). Ponovo prenesite isporučene skice, ako problem potraje, provjerite je li Arduino pravilno priključen na računalo, a postavke Arduino IDE -a postavljene na zadane. Ako ništa ne uspije, razmislite o zamjeni Arduina. U nekim slučajevima, pritiskanje tipke za poništavanje tijekom "sastavljanja", a zatim otpuštanje tijekom "postavljanja", može pomoći u postavljanju skice.

Slučaj 4. Čini se da neki ključevi ne rade ispravno. Odvojite koji ključ ne radi. Test kontinuiteta može biti koristan ili možete koristiti priloženu skicu za testiranje dugmadi; pull-up otpornik možda nije pravilno lemljen ili je dugme neispravno. Ako su ključevi u redu, kontaktirajte nas i otkrijte svoje probleme.

Slučaj 5. Ne mogu primiti nikakvu bilješku o VMPK. Provjerite je li Arduino pravilno priključen na računalo. Zatim, na VMPK -u, slijedite korake prikazane u koraku 3. Ako se problem nastavi, resetirajte dugme ili nas kontaktirajte.

Slučaj 6. Ispitivanje pri uključivanju električne energije. Izvršite sljedeća mjerenja: nakon što uklonite Arduino s rta, uključite prekidač. Stavite crnu sondu na iglu za uzemljenje (bilo ko će biti dovoljan) i pomoću crvene sonde provjerite čvorove napajanja. Na pozitivnoj ploči baterije trebao bi biti najmanje pad napona od 7,4 volti, u suprotnom napunite baterije. Trebalo bi postojati isti pad napona na ulazu LM2940, kao što se vidi na shemi. Na izlazu mora pasti napon od 5 volti; ista vrijednost se očekuje od LM324 (pin 4), MCP23016 (pin 20) i LP2950 (pin 3). Izlaz posljednjeg bi trebao pokazati vrijednost od 3,3 volta.