UMISANJE elektronskih organa: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Ovo uputstvo vas vodi do uzimanja starih, nevoljenih elektronskih orgulja koje imate u garaži ili podrumu, i pretvaranja u moderan muzički instrument. Nećemo se previše zadržavati na detaljima o određenom organu koji imate, osim što ćemo reći da je u osnovi tipična muzička tastatura skup tastera koji se povezuju pritiskom na zajedničku magistralu. U starom svijetu, pored ključeva postojalo je značajno kolo koje je uzrokovalo da se izlaz prenese na sabirnicu, koja se zatim pojačala i proslijedila audio sistemu. Danas je tastatura skup senzora; čitamo stanje pojedinačnih ključeva i šaljemo promjene softverskom sintisajzeru, koji se pokreće pomoću MIDI naredbi.

Instrukcije pokrivaju veliki dio procesa, od prikupljanja digitalnog stanja ključeva, upravljanja njime pomoću Arduino mikroprocesora, izgradnje MIDI toka podataka i prenošenja na računalo (uključujući Raspberry Pi) koje pokreće sintisajzer.

Korak 1: Tastatura je apstrahovana

Slijedi apstraktni elektronički organ, gdje je svaki red skup ključeva ili zaustavljanja ili drugih upravljačkih prekidača. Unosi u kolonu 0 predstavljaju pojedinačne ključeve, a - sabirnicu na koju je tipka povezana kada se pritisne. Odličan priručnik od 61 ključa mogao bi biti prvi red, Swell priručnik drugi red, pedale treći, a zaustavljanja itd. Četvrti. Redovi zapravo sadrže 64 elementa zbog svog digitalnog značaja kao snaga 2 iznad 61. U redovima tastature, tasteri slijede uobičajenu muzičku konvenciju sa C na lijevoj strani.

Autobus 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

Autobus 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

Autobus 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

Autobus 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

Svaki autobus je nezavisan i električno izoliran od svojih kolega. Prvih 8 elemenata istaknuto je podebljano, sa 8 takvih blokova u gornjem rasporedu. Sljedeći korak detaljno opisuje tiskanu ploču koja radi na podebljanim elementima i ostalih 7 njihovih blokova.

Tipke su gore prikazane kao 0. Ovo možemo odvesti malo dalje i reći da je tipka digitalna 1 kada se pritisne, a 0 u suprotnom. A ključevi mogu biti konvencionalni beli muzički stanovi ili crni oštri predmeti, pedale za orgulje ili orgulje ili grupa rotacionih prekidača koji nam mogu dati ton saksofona. Instrument jednostavno posmatramo kao skup prekidača na skupu sabirnica, i u osnovi digitalni tok od 0 i 1.

Korak 2: Ožičenje s tipkovnica

Kao pomoć pri povezivanju tastatura, štampana ploča je izrađena pomoću Eagle CAD -a. Njegova veličina je oko 96 mm X 43 mm, a potrebno ih je 8, protežući se preko stražnjih dijelova sklopova orgulja.

Pogledajmo detaljno ovu tiskanu ploču (PCB). Lijeva slika je prednja strana PCB -a na koju su montirane komponente, a desna je stražnja strana na kojoj lemimo komponente.

Prvo, 2X3 komponente na vrhu namijenjene su povezivanju sa gornjim ključevima, s gornje dvije veze sabirnica 0 i 1, sljedeći par 2 i 3, a sa donje parnice također sabirnice 2 i 3. Utvrđeno je da je PCB 2X3 zaglavlje bilo je dovoljno kruto da primi jednolančanu žicu za spajanje s ključeva jednostavno gurnutih u zaglavlje, slično ožičenju Arduino štita. Priključna žica koju sam koristio pronađena je iz originalnog organa; promjera je 0,75 mm.

Dakle, svako 2X3 zaglavlje sadrži kolonu podebljano istaknutih tastera, ili općenito jednu notu. Ploča stoga zahtijeva 8 ovih zaglavlja. Slika sadrži jedno od ovih ženskih zaglavlja gore lijevo. Srednji dio ploče ima 32 diode (1N4148 ili slične), od kojih svaka odgovara jednom od crvenih ulaza. Polaritet diode je označen na ploči, s katodom (crna traka) na gornjem kraju ploče. Jedna dioda je ilustrirana na položaju 4. Konačno, jedno muško zaglavlje 2X5 popunjava najniži dio ploče. Njegova gornja 2 pina nisu povezana. Pin 1 se nalazi u donjem desnom uglu i povezuje se sa krajnje lijeve 4 diode, Pin 2 na diode 5-8 i na kraju 29-32 povezuje se sa pinom 8. Zaglavlje se može izrezati iz dužeg DIL dijela, kao što je prikazano na ploču. Ožičenje između različitih komponenti provodi se unutar same PCB -a, pri čemu je potrebno samo lemljenje dioda i zaglavlja.

8 od ovih kompletnih ploča montirano je neposredno ispod priručnika pomoću predviđenih montažnih rupa, pogodno se protežući preko orgulja. Funkcija ove ploče je stoga uzeti jedan blok od 8 ključeva kroz 4 sabirnice i prezentirati ga muškom zaglavlju na koje će biti spojen 10-kraki ribbon kabel za prijenos na sljedeću fazu. Dizajn ploče može se preuzeti iz dostavljene zip datoteke.

Korak 3: Konsolidacija izlaza tastature u registre pomaka

Potrebna su još dva PCB -a, kako je prikazano gore. Poznati su kao DIN R5 i popularni su u MIDI svijetu, iako jednostavno pružaju funkciju registra pomaka. Prvo u gornjem vodoravnom odjeljku možete vidjeti 4 2X5 muška zaglavlja, koja se preko vrpčnog kabela povezuju sa 2X5 pandanom na 8 gornjih ploča. Za smještaj naših 8 takvih kabela potrebne su nam dvije DIN ploče.

Niže na ploči nalaze se IC čipovi koji formiraju 32-bitni registar pomaka, a na kraju nas zanimaju još 2 zaglavlja 2X5, od kojih se jedno (J2) udružuje s daljnjim DIN pločama (naš drugi), a drugi J1 sa naš Arduino ili mikroprocesor sličan Arduinu.

Ukratko, imamo -

• Ulaze do 4 autobusa sa 64 ključa
• 8 ploča sa 32 ulaza, 8 izlaza po sabirnici
• ovih 64 izlaza se napajaju u 2 32-bitna registra pomaka
• Arduino mikroprocesor će se kretati po sabirnicama

Korak 4: Spajanje hardvera zajedno

Veze između Arduina, dviju DIN ploča i vrpčnih kabela iz kompleksa orguljastih ključeva prikazane su na gornjoj slici. Imajte na umu da drugi DIN -ov J2 ostaje samo prazan.

Konektori koriste IDC tehnologiju (kontakt izolacija-pomak), a žice ne moraju biti skinute ili razdvojene. Nanose se na kabel pomoću alata za kompresiju koji je dostupan kod hobista. S lijeve strane kraj prešanog kabela može biti očišćen britvicom; u sredini, ispod konektora nalazi se ženska utičnica 2X5; a sa desne strane pogled na konektor odozgo.

DIN ploče i prilagođene ploče od PCB-a pričvršćene su na drvene orgulje pomoću okruglih mesinganih vijaka za drvo i odstojnika. Dio slike prilagođenih PCB ploča montiranih u orgulje prikazan je gore. Gornji kabeli za spajanje spajaju graničnike ili kontrole s pločama, a masa lijevo proizlazi iz pedala. Konačno, uklanjanje generatora tonova i drugih funkcija izvornih orgulja omogućilo je ponovno korištenje ormara za skladištenje vina.

Korak 5: Arduino kompleks

Sada će se raspravljati o kompleksu Arduino koji se vidi lijevo od dvije DIN ploče gore. Sastoji se od tri različita sloja, međusobno povezana kao Arduino štitovi. PCB -i koji sadrže slojeve slučajno su obojeni u plavu, zelenu i crvenu boju.

Plavi sloj (na vrhu) je štit proizvođača Freetronics, koji pruža prikaz znakova od 16X2 tečnih kristala. (2 reda po 16 znakova). Nije strogo bitan, ali je iznimno koristan pri provjeri rada tipkovnica, pedala i zaustavljanja. Pokreće ga LiquidCrystal biblioteka, a ostale hardverske varijante mogu se lako zamijeniti.

Crveni sloj (pri dnu) je Teensy 3.2 montiran na Sparkfun Teensyduino ploču. Teensy nudi direktnu MIDI podršku, a inače se ponaša kao Arduino UNO. Dakle, upotreba Teensyja štedi komponente nizvodno. Priključak za napajanje (5V 2A) nalazi se dolje lijevo, a USB priključak koji podržava serijski ili MIDI izlaz lijevo u sredini. Zaglavlja na gornjem i donjem rubu pružaju standardnu funkcionalnost Arduino štita.

Zeleni sloj (smješten između plave i crvene) prilagođena je PCB ploča. Njegova je svrha općenito podupiranje dijelova i dijelova, kao što je veza na DIN ploče, te smanjenje vanjskog ožičenja. Neke njegove funkcije su suvišne. Uključuje neke sklopove za podršku MIDI -ja putem standardnog Arduino UNO -a. Omogućuje i 2X5 muško zaglavlje za spajanje vrpčanog kabela na J1 zaglavlje na prvoj DIN ploči. Ostale funkcije uključuju podršku za kontrolu jačine zvuka; originalni organ koristio je 10K potenciometar (lonac) koji se pokreće papučicom.

Četiri vodoravna zaglavlja omogućuju standardnu Arduino zaštitu za Teensy ploču ispod i zaslon s tekućim kristalima. Otisak koji podsjeća na autobusku stanicu u donjem lijevom kutu je zaostatak, a dugo okomito zaglavlje s lijeve strane omogućava povezivanje sa četiri autobusa, kontrolu jačine zvuka i tlo.

Prilagođena ploča razvijena je pomoću Eagle CAD -a, a zip datoteke Gerber kompleksa poslane proizvođačima PCB -a dostupne su u zip datoteci PCB2.

Korak 6: Arduino softver

Softver je prvobitno razvijen za Arduino UNO, a kasnije je dopunjen s vrlo malo izmjena za upotrebu Teensyja. Upotreba pin -a je nepromijenjena.

Zaslon s tekućim kristalima koristi pola tuceta pinova, pa je odlučeno da se analogni pinovi koriste u digitalnom načinu kako bi se dobio blok susjednih pinova za sabirnice. Kontrola jačine zvuka koristi drugi analogni pin u analognom načinu rada.

Veliki dio softvera bavi se čitanjem pojedinačne tipkovnice, papučice i tipke za zaustavljanje omogućavanjem svake sabirnice zauzvrat i marširanjem vrijednosti bita iz registara pomaka koje pružaju DIN ploče.

Nizvodno okruženje obično će uključivati procesor koji radi pod operativnim sistemom Windows, ili UNIX, ili Linux, i softverski sintetizator, poput FluidSynth -a, kojim pak može upravljati jOrgan. FluidSynth na kraju pokreće jedan ili više Soundfont -ova, koji određuju koji zvuk se generira kada se primi određena MIDI naredba. Postoji neka analogija sa fontovima za obradu teksta. Za tastaturu i pedale, promjena u odnosu na prethodno skeniranje rezultirat će generiranjem MIDI Note On ili Note Off sekvence. Krajnji lijevi taster je MIDI 36 sa povećanjem tastature. Indeks sabirnice lako će pružiti prostor za broj MIDI kanala. Za stop tipke generiraju se upravljačke sekvence MIDI programa ili bi moglo biti razumno generirati Note On/Off i ostaviti jOrganu ili sličnom MIDI softveru nizvodno za tumačenje, podešavanje i proširenje. Kojim god putem da se krene, konačna odluka nameće se definicijom nizvodnog Soundfonta (a). Softver je korišten u različitim oblicima za generiranje MIDI -ja putem USB -a na Windows koji radi s aplikacijama Wurlitzer i FluidSynth, te na Raspberry Pi s FluidSynth -om i općim MIDI Soundfontom. Ovaj je opis, doduše, škrt, ali svakome tko poznaje Arduino okruženje ili C neće biti teško izmijeniti ga za svoje potrebe; postoji razumna interna dokumentacija i razumna modularnost.

Arduino softver se nalazi u organino.zip.