Sonifikacija biopodataka: 36 koraka

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

Generirajte MIDI bilješke na temelju promjena galvanske provodljivosti u dvije sonde.

Za najnoviju verziju koda i ažurirane vodiče posjetite electricforprogress.com i provjerite moj github projekt

Korak 1: Oplata za lemljenje

Ključni alat u eksperimentisanju s elektronikom je Neprodana ploča. Omogućavajući korisnicima da povežu komponente zajedno i lako ih ponovo konfiguriraju, Breadboard omogućava novopridošlim radnicima u elektronici i iskusnim inženjerima da dizajniraju prototipe i lako povežu elektronske sisteme.

Oglasne ploče imaju niz rupa koje su električno povezane. Horizontalni redovi prolaze preko Breadboard -a u terminalnim trakama od 5 povezanih tačaka i označeni su slovima abcde i fghij. Veliki razdjeljak u sredini matične ploče odvaja vodoravne redove, što olakšava upotrebu mikročipova DIP Inline Package (DIP). Sa strane matične ploče nalaze se okomiti stupovi rupa, obično označeni crvenim i plavim linijama. Ovi okomiti stupovi najčešće se koriste za priključke napajanja (pozitivni napon i uzemljenje) i nazivaju se 'sabirnica'. Priključivat ćemo sve naše pozitivne i zemaljske veze na ove autobuse sa svake strane matične ploče. U kasnijem koraku povezat ćemo osnove i pozitivne autobuse sa svake strane matične ploče.

Kako bismo 'povezali' dvije elektroničke komponente, jednostavno smjestimo vodiče (ili 'noge') dijelova u susjedne vodoravne rupe. Ovo omogućava korisniku da poveže više komponenti zajedno koristeći svaki vodoravni red od 5 točaka.

Korak 2: Umetnite 555 mjerač vremena

Tajmer 555 je 8 -pinski DIP mikročip, koji ćemo konfigurirati kao stabilan multivibrator sposoban za mjerenje električne provodljivosti. Orijentirajte čip tako da pin 1 bude na vrhu - vidjet ćete mali krug blizu pina 1 na čipu, također pogledajte dijagram koji identificira svaki od pinova na 555 Tajmeru.

Tajmer 555 postavite na dno Breadboard -a. Oglasna ploča je raspoređena s razmakom po sredini, a mikročip bi trebao prelaziti ovaj razmak. Redovi matične ploče su numerirani, umetat ćemo tajmer 555 u redove 27, 28, 29 i 30, s pinom 1 u redu 27.

Korak 3: Zakačite 1 na masu

Priključivanjem 555 pina 1 na masu, dodajte kratkospojnu žicu iz reda 27 kolone A na sabirnicu za uzemljenje.

Korak 4: Vremenski kondenzator C1

Spojite vremenski kondenzator C1 (0,0042uF) između pina 1 i pina 2 tajmera 555. Umetnite maleni plavi kondenzator u redove 27 i 28 u koloni B.

Ovaj kondenzator postavlja ukupni raspon frekvencija tajmera, ovdje koristimo vrlo malu vrijednost kako bismo dobili najveću rezoluciju impulsa od 555 dok mjerimo fluktuacije u električnom kapacitetu na dvije sonde.

Korak 5: Odvajanje kondenzatora C2

Spojite visokofrekventni kondenzator za odvajanje C2 (1uF) preko pozitivnog i masovnog brojača 555, pinovi 1 i 8 u redu 27, kolone D i G.

Može biti od pomoći obrezivanje nogu kondenzatora radi boljeg uklapanja u matičnu ploču, ali pazite da ostavite dovoljno prostora da nožice obuhvate mikročip i potpuno se povežu s utičnicama za matičnu ploču.

Korak 6: Odvajanje elektrolitičkog kondenzatora C3

Spojite elektrolitski kondenzator C3 (41uF) za niskofrekventno razdvajanje preko pozitivnog i masovnog brojača 555, pinovi 1 i 8 u redu 27, kolone C i H.

Imajte na umu da su elektrolitički kondenzatori polarizirani, identificirajući negativni kraj s bijelom trakom sa strane poklopca; pobrinite se da negativna strana kondenzatora ide na pin 1 (uzemljenje) stupac C, a pozitivna strana kondenzatora na pin 8 (pozitivna) kolona H.

Korak 7: LED izlaz

Dodajte crvenu LED diodu na izlazni pin 3 na 555 timerskom redu 29 pina A i preko na masu. Postavite duži provod LED (anode) u red 29, stupac A, s kraćim krakom LED diode u jednu od rupa uzemljenja.

**- LED diode su polarizirane i moraju se umetnuti u ispravnoj orijentaciji. Katodna noga LED -a (negativna) može se prepoznati po spljoštenom rubu sa strane LED -a, a pozitivna anoda može se prepoznati po dužoj nozi. Polaritet i boja LED diode mogu se odrediti pomoću jednostavne baterije na gumbu. Klizanjem baterije između LED kabela vidjet ćete da LED svijetli ili ne, pokušajte okrenuti bateriju u drugom smjeru. LED dioda će svijetliti kada je kraj baterije + (široki ravni) kraj spojen na anodu (duža noga), a baterija - (manje dugme) spojena na katodnu masu za uzemljenje. Uzmite bateriju s dugmadi 3V CR2032 i isprobajte je!

Nakon što sve završite u posljednjem koraku, možete se vratiti i po želji obrezati noge LED -a.

OBAVIJEST: U svim normalnim okolnostima, između izlaznog pina i LED diode bi se dodao otpornik. Kako bi se pojednostavila izrada ovog kompleta, izostavljeni su otpornici za ograničavanje struje. U komplet smo uključili otpornike za svaku LED diodu. Izmijenjene upute, uključujući otpornike za ograničavanje struje, bit će navedene u dodatku.

Korak 8: Skakač 555 Okidač do praga

Spojite žicu kratkospojnika između pina 2 i pina 6 stupca D reda 55 mjerača brojača 555 stupca D u stupac G. reda 29.

Time se spajaju prag i okidački pinovi mjerača vremena 555, koji čine ulaznu vezu za primarnu elektrodu.

Korak 9: Skakač 555 Vratite na V+

Spojite pin 4 brojača 555 na pozitivnu sabirnicu pomoću žice kratkospojnika, redak 30, stupac D, na pozitivnu sabirnicu

Spojite pin 8 brojača 555 na pozitivnu sabirnicu pomoću žice kratkospojnika, red 27, stupac I, na pozitivnu sabirnicu

(dodajte sliku i korak za 555 VCC u V+)

Korak 10: Otpornik R1 100K 555 Pražnjenje na pozitivnu sabirnicu

Spojite otpornik R1 (100k) između Pin 7 na 555 i pozitivne sabirnice. Postavite jednu stranu otpornika u 28. redak stupca J, a drugu stranu otpornika na pozitivnu sabirnicu.

Korak 11: Ulaz za sondu

Ulaz sonde je mono -utičnica od 3,5 mm koja se povezuje na matičnu ploču putem dva lemljena pina. Iako je čvrsto mjesto, igle zaglavlja zalemljene za utičnicu uklapaju se u 28. i 29. red stupca H.

Igle zaglavlja su dodane u utičnice kako bi korisniku olakšale izradu kompleta. Imajte na umu da preveliko naprezanje utičnice ili igle može uzrokovati oštećenje spoja lemljenja. Ako vaš komplet nema igle zaglavlja zalemljene na utičnicu, pogledajte prilog za upute za lemljenje za utičnicu i zaglavlje.

Korak 12: Pozitivni kratkospojnik sabirnice

Povežite pozitivnu sabirnicu s obje strane matične ploče umetanjem žice kratkospojnika između najviših gornjih točaka lijeve i desne (crvene) sabirnice napajanja.

Korak 13: Uzemljivač magistrale

Spojite sabirnicu za uzemljenje s obje strane matične ploče umetanjem spojne žice između najviših gornjih točaka lijeve i desne (plave) sabirnice uzemljenja.

Korak 14: Testiranje galvanometra

Sada smo spremni za spajanje baterija i testiranje galvanometra koji smo upravo izgradili od 555 tajmera.

Umetnite 3 AA baterije u crnu kutiju za baterije, pazite da prekidač za napajanje na kutiji bude u položaju 'OFF'. Priključite crvenu žicu kutije za bateriju na pozitivnu (crvenu) sabirnicu Breadboard -a, pričvrstite crnu žicu za bateriju na uzemljenu (plavu) sabirnicu. Sada gurnite prekidač za napajanje na kutiji za bateriju u položaj „UKLJUČENO“. LED dioda bi trebala svijetliti, pokazujući da je tajmer 555 uključen.

Priključite bijele elektrode (nemojte se još truditi koristiti ljepljive jastučiće) na utičnicu od 3,5 mm koja se povezuje s galvanometrom. Dodirivanjem prstiju na metalnim krajevima elektroda, moći ćete vidjeti LED bljeskalicu na osnovu promjena u provodljivosti. Laganim dodirom elektroda može se pokazati da se LED bljeskalica pali i gasi polako, jako stisnutom elektrodom LED bljeska vrlo brzo, izgledajući kao da LED svijetli ili se blago prigušuje.

Korak 15: Umetnite ATMEGA328 28 -pin DIP

Vaš MIDIsprout komplet dolazi s unaprijed programiranim mikrokontrolerom ATMEGA328, s osiguračima postavljenim da rade na 8 Mhz na unutarnjem oscilatoru (osigurači: Low-E2 High-D9 Ext-FF), i unaprijed učitan MIDIsprout firmverom. Ovaj 28 -polni DIP ima dva paralelna reda od 14 pinova.

Umetnite čip od 328p na vrh matične ploče, identificirajući pin 1 malim krugom na čipu, u redove 1 - 14 koji obuhvaća DIP preko razmaka u kolonama E i F.

** Za jednostavno reprogramiranje i eksperimentiranje, moguće je dodati oscilator od 16 MHz na pinove 9 i 10 matične ploče, te programirati pomoću arduino Uno ploče s izmjenama MIDIsprout koda. ATMEGA328 se također može reprogramirati putem ICSP -a s vanjskim programatorom (drugi arduino) i labirintom žica kratkospojnika;)

** Također kao dodatak, MIDIsprout Kit se može izgraditi korištenjem prethodnih koraka za sastavljanje galvanometra, s matičnom pločom pričvršćenom izravno na Arduino Uno! Pratite nas…

Za referencu, kod unaprijed učitan u trenutnu verziju MIDIsprout:

Arduino kod:

Korak 16: Uključite ATMEGA328

Priključite pin VCC na 328 na pozitivnu sabirnicu pomoću kratkospojnika između reda 7 kolone A i pozitivne sabirnice.

Korak 17: Uzemljite ATMEGA328

Pričvrstite iglu za uzemljenje na 328 na sabirnicu uzemljenja pomoću kratkospojnika između reda 8, kolona B i sabirnice za uzemljenje.

Korak 18: Uključite ATMEGA328 (analogno)

Priključite analogni naponski pin na 328 na pozitivnu sabirnicu pomoću kratkospojnika između 9. reda kolone J i pozitivne sabirnice.

Korak 19: Uzemljite ATMEGA328 (analogni)

Priključite klin za uzemljenje na 328 na sabirnicu uzemljenja pomoću kratkospojnika između reda 7, kolona J i sabirnice za uzemljenje.

Korak 20: 555 Timer izlaz na ATMEGA328 ulaz

Spojite izlazni pin iz 555 tajmera na ulazni pin 4 na 328 pomoću žice za premošćivanje između 555 pinova mjerača 3 reda 29 kolone D i reda 4 kolone D.

Ovdje digitalni izlaz 555 pokreće pin prekida na 328, INT0, koji mjeri i uspoređuje trajanje impulsa.

Korak 21: Dugme

Uključeno dugme treba pripremiti tako da lagano savijete njegove tri noge (savijte sve tri istovremeno) kako bi dugme moglo stajati okomito. Umetnite gumb na lijevu stranu matične ploče u stupce A, redove 19, 20 i 21. `

Korak 22: Okrenite brisač na ATMEGA328 analogni ulaz

Spojite središnji pin dugmeta na analogni ulaz (A0) 328 pomoću žice kratkospojnika. Priključite kratkospojnik između reda 20 kolone E i 328 (A0 pin) reda 6 kolone G.

Korak 23: MIDI priključak

Umetnite MIDI utičnicu u matičnu ploču. Pripremite utičnicu tako što ćete identificirati dva šiljasta pričvrsna igla koja se nalaze na prednjoj strani MIDI priključnice i savijati ih prema gore kako bi ukazali na prednju stranu MIDI utičnice. Postavite MIDI utičnicu na desnu stranu ploče, tako da utičnica bude okrenuta prema desnoj strani. Umetnite MIDI utičnicu u kolone I i J, redove 18, 19, 21, 23 i 24. Pet iglica MIDI utičnice će stati (tijesno) u matičnu ploču, pazite da ne pritisnete previše jako.

Korak 24: Priključivanje MIDI podataka na ATMEGA328 Tx

Spojite izlazni pin MIDI podataka na pin ATMEGA328 serijskog odašiljača (Tx), spajanjem kratkospojnika između kolone F reda 23 (MIDI podatkovni pin 5) i kolone B reda 3 (328 Tx).

Korak 25: MIDI otpornik na V+

Spojite otpornik između MIDI priključka za napajanje (4) i V+ pomoću 220 Ohmskog otpornika spojenog na stupac H reda 19 (MIDI napajanje) i pozitivne sabirnice s desne strane ploče.

Korak 26: MIDI kopča za zemlju

Spojite MIDI uzemljenje na utičnicu pomoću uzemljene žice između kolone F reda 21 (MIDI uzemljenje) i sabirnice uzemljenja.

Korak 27: Pozitivni napon dugmeta

Priključite pin pozitivnog napona dugmeta na pozitivnu magistralu pomoću kratkospojnika između kolone D, red 19 i pozitivne magistrale.

Korak 28: Uzemljenje dugmeta

Spojite iglu za uzemljenje dugmeta na utičnicu uzemljenja koristeći kratkospojnik između kolone D, red 21 i magistrale.

Korak 29: LED diode (crvene)

U MIDIsprout -u ima 5 LED dioda u boji koje pružaju svjetlosni prikaz i indikaciju stanja MIDI nota koje se sviraju.

Spojite LED (crvenu) anodu - dugu nogu na stupac A reda 5 i LED katodu na sabirnicu uzemljenja.

**- Radi jednostavnosti, izostavljamo otpornike za ograničavanje struje u ovoj verziji, molimo pogledajte dodatak za korake za uključivanje otpornika sa LED diodama.

Korak 30: LED diode (žute)

Spojite LED (žutu) anodu - dugu nogu na stupac A reda 11Spojite LED (crvenu) anodu - dugu nogu na stupac A reda 5 i LED katodu na sabirnicu uzemljenja, a LED katodu na sabirnicu uzemljenja.

Korak 31: LED diode (zelene)

Spojite LED (zelenu) anodu - dugu nogu na stupac A reda 12 i LED katodu na sabirnicu uzemljenja.

Korak 32: LED diode (plave)

Spojite LED (plavu) anodu - dugu nogu na stupac J reda 14 i LED katodu na sabirnicu uzemljenja.

Korak 33: LED diode (bijele)

Spojite LED (bijelu) anodu - dugu nogu na stupac J reda 13 i LED katodu na sabirnicu uzemljenja.

Korak 34: Držač kristalnog oscilatora na 16 MHz

Kristalni oscilator od 16 MHz treba dodati na pinove 9 i 10 ATMEGA328 reda 9 i 10 kolone C. Dio nije polariziran i kristal se može umetnuti u pinove 9 i 10 u bilo kojoj orijentaciji.

Korak 35: Baterija

Priključite bateriju na matičnu ploču postavljanjem crvene žice baterije u sabirnicu pozitivnog napona na matičnoj ploči, a stražnju žicu u uzemljenu sabirnicu matične ploče. Umetnite 3 AA baterije i uključite kutiju za baterije. S napajanjem LED dioda 555 galvanometra bi trebala svijetliti.

Spojite elektrode na utičnicu na dnu matične ploče i dodirnite dva kraja dugmadi na elektrodama. LED galvanometra trebala bi treperiti kao odgovor na provodljivost na vašim prstima.

Korak 36: Sonifikacija biopodataka

Kada se elektrode dotaknu ili pričvrste pomoću gel jastučića, program MIDIspout će otkriti male promjene u provodljivosti i predstaviti te promjene kao MIDI note i šarena svjetla!

Spajanjem MIDI kabela iz MIDI priključka na ploči za kruh, MIDIsprout Kit se može priključiti na sintisajzere, klavijature, generatore zvuka i računare koji podržavaju MIDI za stvaranje zvukova kao reakcija na MIDI note.

Okretanjem dugmeta može se podesiti prag/osjetljivost MIDI izdanka. Smanjivanjem praga mogu se otkriti manje fluktuacije provodljivosti iz galvanometra; povećanjem praga potrebne su veće promjene kako bi se proizvele bilješke. Tijekom dugotrajnih instalacija koristim postavku niskog praga koja proizvodi ugodan brbljavi tok MIDI podataka. Za javne interaktivne događaje s više biljaka, prag povećavam prilično visoko, što rezultira time da se MIDI bilješke proizvode samo kada se osoba jako približi ili fizički dodirne biljku.