MIDI Step Interface (verzija na engleskom): 12 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Versión en inglés aquí.

Ovim instrukcijama možete pristupiti ako imate bilo kakvu interaktivnu interakciju između zvuka i zvuka, a zatim poslužite paralelno sa famozom "Simon Says", ali ne možete upravljati MIDI -jem. Ambos modos operados con los pies!

Antecedentes

El proyecto nació por la idea de hacer una pieza interactiva con la que el público pudiera divertirse sin importer su edad, tanto para niños como para adultos. Y se hizo para un centro comercial, como parte de las atracciones que ofrece en sus instalaciones.

La primer referencia que recibimos por parte del cliente es una versión del Simon Says para tocar con los píes, básicamente teníamos que replicar algo así.

Nos dimos a la tarea de buscar otros tipos de plataforma, entre las que abundaban las pistas de baile, que en su Mayoría trabajan con la luz, pero no con el sonido. En esta búsqueda también no topamos con los pianos de gran formato para píes, y nos pareció buena idea hacer una plataforma que no solo fuera para jugar Simon Says, sino tambien para usarlo como instrumento mjuzikl. Por el gusto a la musica!

Otro aspecto que obzirramos fue la forma de la plataforma. Todas las pistas de baile que vimos son pravokutnici, con pads cuadrados, excepción de una que tenía pads circulares. Queríamos desde un inicio trabajar con una forma diferente, que fuera llamativa visualmente y modular al mismo tiempo. Los hexágonos fueron la respuesta.

Al buscar formas hexagonales, lo más cercano que encontramos fue este proyecto. La idea de hacer hexágonos nos emotionaba cada vez más … No teníamos idea de lo que vendría después.

Teníamos ya un objetivo cada vez más claro: Una plataforma interactiva de luz y sonido que:

• Se pudiera jugar Simon Says
• Funcionara como instrumento mjuzikl
• Tuviera jastučići heksagonales

Korak 1: Materijali

Generales:

• 1) LattePanda
• 1) Gabinete para LattePanda
• 1) Eliminador 5 VDC i 2,5A mikro usb
• 1) Perma-proto
• 1) Multiplexor sa 16 kanala
• 10) Otpori na 10 k ohma
• 1) Fuente de voltaje 5 VDC a 50 A
• 5) Regletas de conectores de tornillo
• Cinchos
• Sujeta cinchos
• Velcro
• Cinta doble cara
• 1) Altavoz aktivo de alta potencia
• 1) Pomoćni kabel od 3,5 mm
• 1) Industrijske gabinete

Por pad:

• 1.5) Metro de tira Neopixel sa 96 LED dioda
• 1) Industrijski prekidac
• 1) Hexágono de acrílico opalino de 1 cm
• 1) Hexágono de trovicel de 6 mm
• 1) Estructura de PTR
• Velcro
• Silicón
• Kabel 5 vías
• Kabel 3 vías
• Kabel 2 vías
• Termofil

Korak 2: Elegir La Tarjeta Que Controle Todo El Sistema

Arduino es, por antonomasia, la tarjeta de desarrollo que hemos ocupado desde hace varios años. Nunca nos ha fallado, embargo na grijeh, es necesario detenerse un poco a pensar qué aspectos técnicos debemos cubrir para nuestro proyecto:

• Luz: Requerimos iluminar los pads con alto brillo y con patrones complejos, para ello pensamos usar Neopixeles.
• Jastučići: Los pads deben responder a la pisada del usuario, lo más fácil para esto son interruptores.
• Juego: Ovo je refiere a la dinámica del juego, que debe ser programdada i procesor na algún microcontrolador.
• Sonido: Un inicio, teniamos pensado diseñar nuestros propios sonidos and Pure Data, por lo tanto requeríamos una computadora que corriera dicho programa.

Más adelante se profundiza en estos aspectos, mientras tanto, la parte que nos mantenía en duda, era la del sonido.

Uzmite u obzir Pure Data, porque si bien sa Arduinom je generiran generatorom algunos sonidos, es limitado y complejo, mientras que con PD se puede hacer sintesi o bien un patch za aktivator sonidosa u MIDI -u. Potrebni su entonces, non computadora para correr Pure Data, y Arduino para control lo demás.

Comenzamos je jedan sofisticiran računar koji koristi, a ne možete pronaći LattePanda: kompjuter sa Windows 10 sa jedinstvenom Arduino inkorporacijom. Bingo!

LattePanda povezuje puerto GPIO s el que se encuentran mapeados los pines de un Arduino, a traves de los cuales podriamos manejar los interruptores de los pads y los neopixeles.

La programción del juego sería en el mismo Arduino que trae includedo, que por cierto, es un Arduino Leonardo.

Para el sonido, LattePanda povezuje i podiže 3.5 que más adelante conectariamos a un altavoz.

Hay un montón de otras computadoras que pudimos haber usado, seguro te preguntas por qué no usamos Raspberry Pi. Y las razones son las siguientes:

• Adafruit šećer bez kontrola Neopixeles sa malinom, por cuestiones del reloj. Cosa que Arduino sí puede.
• Ako kontrolišete GPIO de la Raspy, ne možete da koristite Python, ali ne morate da dominirate.
• Si bien se puede conectar un Arduino a la Raspy, queríamos una solución de una sola tarjeta.
• Malina za Windows 10 IoT Core.

Ciertamente LattePanda es costosa y no hay mucha comunidad que la utilice. Si esto lo ves como una adversidad, te invitamos a utilizar otra plataforma. Estaremos encantados de sabre que hiciste este proyecto con Raspy, UDOO, BeagleBone, itd…

Korak 3: Diseñar Y Fabricar La Estructura

La idea de hacer la plataforma con hexágonos nadie no la iba a quitar. Como estábamos seguros de ello, comenzamos a diseñar la estructura.

Hay muchas cosas a consurer para esta etapa, y nuestra estructura debía cubrir lo siguiente:

• Soportar el peso de personas
• Exposición a la intemperie
• Resguardar la electrónica

Razmotrite mogućnost korištenja PTR -a za surezu, prilagođavanje i pristup.

Dado que los hexágonos irían acomodados juntos el uno con el otro, se tenía que pensar de qué manera pasarían los cable entre ellos, y por esa razón se diseñó cada módulo como una especie de sendvič, donde por enmedio pasarío los cable de la electrica

Teníamos entonces que fabricar una estructura de doble hexágono, con unos postes que los separaran.

Al tratarse de una plataforma para pies, no nos hizo fácil obzir un diámetro externo para el hexágono de unnos 70 cm, para que fuera de buen tamaño. Hicimos el ejercicio de cortar en papel varios hexágonos con ese diámetro antes de hacer la estructura.

Con todo esto definido, comenzamos la fabricación de nuestro primer prototipa.

Lo primero que hicimos fue cortar and MDF con laser un hexágono con las dimensiones que tendría la estructura, usaríamos esta pieza para guiarnos en cuanto a los ángulos y longitud que deberían tener los tramos de PTR.

Cortar de manera precisa los tramos de PTR es una tarea bastante difícil, y más cuando no tienes la herramienta adecuada. Nosotros a falta de una sierra ingletadora, usamos una esmeriladora, lo cual complicó mucho este processso. Debes ser cuidadoso usando esta herramienta, ya que es muy fácil cortar de más y no seguir cortes rectos.

Cortamos 12 tramos (6 por cada hexágono) y 6 postes (los que separan a los hexágonos). Una vez que probamos que koincidian con el hexágono de MDF, continuamos con la soldadura.

Soldamos primero los hexágonos por separado, y luego los soldamos a los postes de separación. Todo un reto!

Somos unos principiantes en soldadura y pronto nos dimos cuenta que nos ibamos a limitar a soldar sólo ese prototipo, y el resta encomendarlo and un herrero Experimenttado. Si tu eres un buen soldador, anímate a fabricar todos los hexágonos tú mismo!

Ya con la estructura finalizada, la pintamos de blanco sa aerosolom. Te recomendamos hacer esto en un lugar ventilado y donde se pueda colgar la estructura para que puedas pintarla por todos los ángulos.

Korak 4: Colocar Las Superficies En La Estructura

Ya con la estructura metálica, ahora seguía pensar en dos cosas:

• La superficie que resguardaría la electrónica.
• La superficie que el usuario pisaría.

La electrónica que iría en cada hexágono consítia únicamente en la tira de neopixeles. Necesitábamos algo que fuera resistente al agua, en caso de que lloviera y se acumulara el agua debajo de cada hexágono.

Elegimos trovicel, es barato, fácil de cortar, accesible, y resistente al agua.

Por su parte, para la superficie que pisaría el usuario, queríamos que fuera con acrílico, la duda era qué tan grueso había que ponerlo. El único boja pozible era blanco opalino, para que ocultara la tira de neopixeles y para difuminar la luz. Desafortunadamente no hay muchaadried in cuanto a grosores, el más grueso disponible era de 1 cm.

En este primer prototipo, diseñamos una especie de tapa para evitar que el agua se filtrara por alguna orilla. Para lograrlo el hexágono tenía la orilla dentada para que se pudiera armar en conco con las paredes de la tapa, y posteriormente fijar las partes con pegacril.

Cortamos en láser ambos hexágonos: el de trovicel y el de acrílico.

Napomena: Sa predviđanjem, sabiramo i pegiroziramo kortarski trovikal sa lazerom, koji je najviši od PVC -a. Con ayuda y Agreeimiento del operador de la cortadora láser, lo cortamos rápido, con ventilación, y con mascarillas. Lo hicimos porque no disponíamos de un router CNC, y cortarlo con sierra era impreciso y tardado. Asumimos este riesgo solo para el prototipo, el resta de hexágonos de trovicel los cortamos con router. Tú no ocupes cortadora láser!

Con las piezas ya cortadas, montamos todo junto y comenzamos a probarlo.

Durante algunos días nos subimos al hexágono para probar su resistencia, pero no pasó una semana para que las paredes de la tapa de acrílico empezaran a despegarse. Además el acrílico se pandeaba mucho con el peso de una persona promedio.

Ako ne želite imati opalino opalino ili grubo, optamos reducirajući perimetar heksagona 50 cm, sa površinskim površinama koje treba održavati i održavati. Si bien pudimos colocar algunos soportes de refuerzo en la parte de abajo del acrílico, se vería la sombra de estos cuando se iluminara el hexágono.

Ya no teníamos tiempo para fabricar nosotros otro hexágono, as que lo mandamos a hacer con un herrero.

Esta última estructura sería la definitiva para nuestro proyecto, en el modelo 3D que acá te partimos vienen especificadas sus dimensiones.

También descartamos la idea tener una tapa compuesta de varias caras pegadas con pegacril. En su lugar decidimos uasr solo una superficie de acrilico que atornillamos por arriba a la estructura. Tanto el acrílico como el trovicel se tuvieron que ajustar al nuevo tamaño. Cortamos en láser 10 hexágonos de acrílico, sa CNC usmjerivačem 10 hexágonos de trovicel.

Korak 5: Instalirajte La Tira De Neopixeles

Para la iluminación, probamos de qué manera se podía iluminar mejor el acrílico. En definitiva fue colocando la tira por la orilla. Checa las fotos para que veas la diferencia.

Las tiras que usamos tienen 96 neopixeles por metro y las venden metro metro separas, es decir, no venden rollos 5 metros continuos. Evo se volvería pronto un problem, porque un solo metro no alcanza para cubrir toda la orilla de nuestro hexágono, por lo que tuvimos que unir pedazos.

Adafruit tiene una guía bastante completa sobre estas tiras, te recomendamos leerla antes de usarlas.

Con las tiras hicimos lo siguiente:

• Svi inicijalni tiraži, otpornici i otpornici od 470 ohma. Preporučujemo da ovaj otpornik bude siguran da je moguće a la tira, u lugar del de Arduino.
• En el otro ekstremno, unimos la tira de un metro, con un tramo de unos 20 cm parampletar el perímetro del hexágono.
• Como la plataforma iba a estar expuesta a lluvia e intemperie, compramos tiras a prueba de agua, que traen un recubrimiento. Sve u svemu, tuvimos ako želite rekubrimiento za LED LED estuvieran lo mas juntos moguć, y selularlo con ayuda de unas tapitas impresionira 3D i silicij. En las fotos puedes ver más a detale esto.
• Fijamos las tiras a la estructura con velcro.
• Konačno, a la tira le soldamos una produžetak (do 20 cm) kabela sa 3 vías, que baja por una perforación en el trovicel.

Korak 6: Instalirajte El Interruptor

Alternativne varijante sijena za senzor laserskih pisača: kapacitet senzora, senzor za udaljenost, senzor za fuerzu, velostat itd. Nosotros optamos za usar prekida prekide mekanica, yesto fue posible gracias a que el acrílico se pandeaba leagueramente cuando alguien pisa Por otra parte, sólo necesitabamos detectar una señal de encendido/apagado y un interruptor hace justamente eso.

Sobre qué interruptor elegir, fuimos a la tienda de electrónica para ver las opciones. Buscábamos algo robusto-industrial, y nos encontramos con un gran surtido. La elección se basó de acuerdo al tamaño de nuestra estructura y a la forma de montaje. En las fotos podrás apreciar que el switch que usamos tiene una especie de cuello con cuerda que permite poder atornillarlo a un surficie horizontal. Justo lo que necesitábamos!

Usar este tipo de switches es muy fácil, en la parte de abajo trae unos tornillos como terminales a los que se le puede enrolllar el cable, no es necesario usar soldadura, además estos switches son para intemperie ya que traen una carcasa que los aisla del agua. Les conectamos una extensón kabel de dos polos de 20 cm cca.

La forma de calibrar la sensibilidad de los switches va en función de qué tan cerca estén del acrílico. Para calibrarlos nosotros nos apoyamos de unas rondanas que imprimios en 3D con el grosor necesario para que el switch quedara ajustado al nivel que requeríamos. No usamos rondanas comerciales porque eran muy gruesas.

Korak 7: Soldar La Extensión De Cable De Cada Hexágono

U jednom heksagonskom uređaju nalazi se prekidač i tiraža neopiksela, ukupno do 5 kabela. Ovo su kablovi koji se mogu spojiti i isključiti, a zatim isključiti kontrolu nad mandarinskim i recikliranim lasnim senjalima. Primjeri uključuju kablove za kontrolu 5 vía. Usamos termofil para proteger los puntos de unión con soldadura.

En el otro ekstremo de esta extensión, necesitabamos un conector de 5 pines. Sijeno u skladu s DIN 5 industrijskim standardima koji su općenito podržavali upotrebu električnih uređaja i električnih uređaja, uključujući i XLR audio priključak za industrijsku reprodukciju. Soldamos uvodi dos conectores XLR: uno para los neopixeles (3 kabla) i otro para prekidač (2 kabla).

Usar dos conectores por hexágono es algo aparatoso, si tienes suficiente presupuesto, te recomendamos ampliamente que uses un conector industrial, te ahorrará trabajo y se verá mejor.

También Calculamos el largo de cada cable tomando en cuenta las dimensiones de una estructura que iría por alrededor de los hexágonos. Es de gran utilidad, por su parte, planear por dónde pasarán los cables entre hexágonos y diseñar un diagrama de referencia.

Korak 8: Pripremite El Gabinete Que Resguarda El Circuito De Control

Partic de que usamos conectores XLR macho, requeríamos usar conectores XLR hembra y estos debían ser montados and un gabinete. El número de conectores junto con el tamaño de la fuente de voltaje y el LattePanda eran las referencias de las dimensiones que teníamos que obzir para el gabinete.

Uporedite gabrirane industrijske i paralelno korištene uređaje sa stubovima i sirerom, kao i paralelne priključke XLR, sa kablovima za napajanje naizmjeničnom strujom i zvukom. Este proceso fue muy tardado debido al amplio grosor de este tipo de cajas, aunado a que el taladro necesita operater a su máxima fuerza y para ello requiere cierto tiempo de reposo por cada tiempo de trabajo (es importante que busques esta información con el fabricante tu taladro, pues si no respetas estos tiempos, tu taladro se sobre-calentará con riesgo a dañarse).

Antes de perforar la caja, planifica la ubicación de los circuitos, el flujo de señal dentro y fuera del gabinete, la orientación de ésta, y si va a estar dentro de un mueble o a la intemperie. Bez olvides razmatranja la facilidad de conexión para el usuario.

Korak 9: Soldar Circuito De Control Y Conexiones Para La LattePanda

Jednostavno upravljanje je jednostavno. Como nuestra plataforma sastoji se od 10 jastučića, sa 10 prekida (entradas) i 10 tipova neopiksela (salidas). Ovih 20 dispozitiva nalazi se na interaktivnom uređaju s Arduinom koji integrira LattePandu, digitalni digitalni prikaz. Pogledajte ovu tablicu sa 20 digitalnih borova, dos de ellos están dedicados la comunicación serijski (Rx y Tx) i preporučljivo bez upotrebe. Entonces tuvimos que recurrer al uso de un multiplexor (MUX).

Los interruptores los conectamos and un multiplexor de 16 entradas para que en lugar de usar 10 pines del Arduino para la lectura, só usemos 5.

Por su parte, los neopixeles decidimos s conectarlos directo a los pines de Arduino, dado que en diferentes pruebas que hicimos, pueden llegar a tener problemas cuando se manejan a traveles de un MUX y hacen más complejo el código. Pogrešan embargo, nemate nikakvih problema s programiranjem, nema problema s korištenjem MUX dedicado a las tiras.

Para proteger y darle ventilación a la LattePanda usamos un gabinete dedicado que incluye ventilador. Con el gabinete puesto, sería difícil montar sobre los pines un shield and donde irían soldadas las conexiones de los cable y el MUX, motive por el cual diseñamos un circuito aparte muy sencillo al cual le soldamos conectores, algunos resistores y el MUX.

Como el circuito es tan básico, lo soldamos directamente sobre una Perma-proto, igual lo puedes soldar sobre una placa perforada, o bien, fabricar tú mismo el PCB. Aquí tepartimos el diseño en Fritzing.

Korak 10: Conectar Los Pads Al Circuito De Control Y a La Alimentación

Teniendo el circuito de control ya soldado a los pines de la LattePanda y con el gabinete perforado, hicimos lo siguiente:

• Atornillar los conectores XLR hembra al gabinete
• Etiquetar los conectores con sus repectivos nombres
• Soldar el cableado de los conectores XLR i unos conectores de tornillo
• Probar continuidad en todo el cableado
• Fijar la fuente, el Circuito de control, y la LattePanda al gabinete
• Organizator los kablova con cinchos y sujeta cinchos
• Conectar los cable de los pads al gabinete

En las fotos se puede ver muy aparatoso el enterijer del gabinete, dejando poco claro lo que hicimos, pero acá tepartimos también un diagrama detalado de las conexiones.

Korak 11: Programiranje

En este tipo de proyectos, es mucho más cómodo dedicarte a la programción, una vez que tienes el hardware bien ensamblado: sin falsos; buenas conexiones; listo para uso rudo itd.

Para la programación comenzamos con la parte music, quisimos diseñar nuestros propios sonidos pero ya no nos dio tiempo de profundizar con eso, as que optamos por hacer un controlador MIDI, donde cada pad hexagonal dispararía un sample.

• Za kontrolu MIDI -ja nemate nikakvu informaciju.
• Utilizamos esta librería para Arduino.
• Zakrpa i Pure Data podaci koriste.
• Y para los sample hay varias opciones gratuitas que puedes encontrar and internet.

Respecto al manejo de los neopixeles, usamos la librería FastLED.

Y finalmente, para el juego "Simon Says" fue de bastante ayuda este instructable.

Korak 12: Fabricación De Estructura De Protección Para La Plataforma

No había algo que fijara a los hexágonos y no se movieran cuando uno estaba sacando sus mejores pasos de baile, por lo que fue necesario obzir una segunda estructura que cumpliera con dos funciones:

• Mantener unidos a los hexágonos y que no se movieran
• Proteger la orilla de la plataforma contra intemperie

Fabricar una estructura con estas características no sería tarea fácil, as que decidimos encomendarlo a herreros expertos. En las fotos puedes ver la obra de arte que hicieron estos artesanos.

El gabinete de control y el altavoz se montira dentro de un mueble de madera.