Automatizirani MIDI ksilofon: 6 koraka (sa slikama)

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

U ovom uputstvu ćemo istražiti kako ispaljuju solenoidi pomoću Arduino Uno i MIDI signala. Jedna od najboljih aplikacija za to je izgradnja automatiziranog ksilofona. Iako je ovo samo vodič, Arduino kôd i električne sheme bit će osigurani.

Prije nego što pokušate pristupiti ovom projektu trebali biste imati:

• Osnovne vještine obrade drveta
• Vještine lemljenja
• Razumevanje Arduino platforme
• Puno strpljenja.

Dijelovi i materijali mogu se pronaći kod prodavača po vašem izboru, ali ako ste tek počeli sa radom u svijetu elektronike, predlažemo da upotrijebite Adafruit za kupovinu dijelova.

Lista delova. (Napomena: Različite varijacije u ksilofonu koje kupite mogu dovesti do potrebe za dodatnim i/ili različitim dijelovima)

• Ksilofon sa 16 tastera
• MIDI Jack
• Arduino Uno R3
• Arduino Dev. Štit
• MCP23017 I2C proširenje
• 6N136 Optokapler velike brzine
• Mini 12V solenoidi - x16
• 1N4007 Dioda - x17
• Otpor 470 ohma - x2
• 1K ohmski otpornik - x17
• 10K ohm otpornik
• C1815 NPN tranzistor
• C4811 Darlington tranzistor ili TIP120 tranzistor - x16
• Igle i utičnice zaglavlja
• 12V - Napajanje. (Solenoidi mogu oduzeti dosta energije, preporučujem napajanje od 10A)
• LED (Željene boje po vašem izboru)
• Utikač za ormar 3/4 inča - 6 stopa
• 3/4 inča šperploča ili MDF
• Perfboard
• USB kabel za sučelje MIDI (ako se upravlja s računala)
• Vijci veličine 4 mm m2 - x32
• m2 ravne podloške - x32
• Žica
• Razni vijci za drvo

Lista alata (Napomena: Ovaj projekat zahtijeva izradu drveta i savjetuje se dodatni alat za obradu drveta.)

• Lemilica
• Strojevi za skidanje žice
• Odvijači.
• Kliješta
• Pištolj za vruće ljepilo
• Super ljepilo
• Drill.
• Burgije. (3/4 inčni lopatica i bitovi za pilot rupe)
• Alat za mjerenje (koristio sam ravnu ivicu.)
• Olovka.
• Jigsaw

Opcioni alati

• Alat za odlemljivanje (ako ste tek počeli sa lemljenjem)
• Pinceta

Korak 1: Ožičenje Midi kontrolera

Prvi korak je sastavljanje MIDI kontrolera.

Za ovo će vam trebati:

• MIDI Jack
• Arduino Dev. Štit
• MCP23017 I2C proširenje
• 6N136 Optokapler velike brzine
• 1N4007 Dioda - x1
• Otpor 470 ohma - x2
• 1K ohmski otpornik - x1
• 10K ohm otpornik
• C1815 NPN tranzistor
• Igle i utičnice zaglavlja
• LED
• Žica

MIDI kolo može izgledati zastrašujuće za početnike, ali je zapravo prilično jednostavno. Ako slijedite priloženu shemu, ne biste trebali imati problema.

Postavljanje komponenti bit će kritično. Lako je ponestati prostora prilično brzo pa vas molimo da kao priručnik koristite priloženu sliku gotovog kontrolera. Postoji nekoliko izgleda koji će funkcionirati za ovaj korak, pa ako se poigrate s postavljanjem, možda ćete pronaći način koji vam bolje odgovara.

Sve će dijeliti zajedničku osnovu u ovom projektu; što će biti važno u sljedećem koraku.

Budući da radimo s napajanjem od 12 volti, magnetima od 12 volti i 12 volti je unutar prihvatljivog raspona za napajanje Arduina, možemo koristiti isto napajanje za sve.

Ako ste tek počeli sa lemljenjem, toplo vam predlažem da prije nastavka ovog projekta pogledate Adafruitov vodič za lemljenje i vježbate na nekoj perfboard ploči.

Slično, ako ste tek počeli čitati sheme, sada bi bilo sjajno vrijeme za čitanje o simbolima i polaritetu. All About Circuits je divan izvor za to.

Korak 2: Ožičenje elektromagnetnih krugova

Zatim ćemo preći na krug solenoida.

Za ovaj korak trebat će vam:

• 1 1N4007 Dioda - x16
• 1K ohmski otpornik - x16
• Darlington tranzistor ili TIP120 tranzistor - x16
• Igle i utičnice zaglavlja
• Žica

Elektromagnetni krug je mnogo manje zastrašujući. Budući da će ova kola biti prilično mala, dobro je vrijeme da upotrijebite komade starog perforatora ako ih držite u blizini. Morat ćete ih napraviti 16. Na primjeru fotografije napravljena su 4 kola po ploči i radila je savršeno.

Ne zaboravite spojiti žice za uzemljenje vaših magnetskih krugova na istu ravninu uzemljenja na kojoj je vaš Arduino.

Sve u primjeru je modularno, pa su zaglavlja i utičnice korišteni za olakšavanje testiranja. Međutim, ako želite uštedjeti nekoliko dolara, žice možete lemiti izravno u ploče.

Solenoidi koji su korišteni u primjeru dolazili su s 2 pinskim JST konektorima iz tvornice. Iako u mojoj vlastitoj kutiji s alatima nije bilo zgodnih JST priključaka, neki su nasumično povezani konektori lijepo povezani s njima. Još jedna dobra upotreba otpadnog materijala.

Korak 3: Izgradnja okvira

Treći i najveći korak u procesu je sastavljanje okvira.

Trebat će vam:

• Xylophone Mini 12V sa 16 ključeva
• Utikač za ormar 3/4 inča - 6 stopa
• 3/4 inča šperploča ili MDF
• Razni vijci za drvo

Okvir je prvo područje u kojem ćete biti uglavnom sami. Velike su šanse da nećete imati isti ksilofon koji sam koristio i vaše mjere će se razlikovati od mojih. Ali ne bojte se, pružit ću što je moguće više informacija o procesu projektiranja.

Prvo sam napravio tri mjerenja svog ksilofona:

• Visina
• Dužina
• Širina strane niske oktave (najšira tačka)

Zatim sam izrezao pravokutnik od šperploče; dužina vašeg pravokutnika treba odgovarati širini vašeg ksilofona. Visina bi vam trebala dati dovoljno prostora da podignete ksilofon nekoliko centimetara od bilo koje površine na koju ga postavite. To bi također trebalo dati vašoj središnjoj traci dovoljno mjesta za smještaj solenoida i tranzistorskih kola.

Nakon što sam izrezao svoje pravokutnike, odrezao sam svaki od uglova kako bih im dao lijep oblik. Ovaj korak nije obavezan, ali ako želite napraviti istu oznaku od mjesta gdje bi početak kuta bio u ravnini s tipkama mog ksilofona i izrezan do gornjeg središta. Obje strane bi trebale biti identične jedna drugoj.

Spojio sam dvije strane zajedno i pomoću lopate od 3/4 inča izbušio rupe koje su mi omogućile da umetnem svoj klin.

Nakon što sam to završio, izrezao sam još 2 komada šperploče kao nosače za držanje ksilofona (slično iglama za police). Formula koju sam koristio za određivanje veličine nosača objašnjena je u nastavku.

Dimenzije podrške:

• Podrška za ksilofon 1 (visina = 1 inč, dužina = širina strane niske oktave ksilofona)
• Podrška za ksilofon 2 (visina = 1 inč, dužina = širina strane visoke oktave ksilofona)

Zalijepila sam i pričvrstila nosače na okvir pazeći da mi drže ksilofon u ravnini. Prerezao sam svoj ormar na pola i gurnuo dva komada u njihove rupe. Provjerio sam osnovno uklapanje svega i zalijepio ga. Nakon što se ljepilo osušilo, odrezao sam dodatne komade ormara i izbrusio ih sa strane.

Središnja traka je najteži i najvažniji dio. Mora biti savršeno ravno i morat ćete ostaviti gotovo savršenu količinu praznine između središnje trake i ključeva. Previše zazora i vaši solenoidi neće uspostaviti kontakt, premali zazor i vaš ksilofon neće zvučati dobro.

Prerezao sam središnju šipku tako da se čvrsto uklapa između dvije strane ksilofona. Brusio sam, mjerio i ponavljao ovaj korak dok mi središnja šipka nije bila ravna koliko sam uspjela. Zatim sam stavio časopis debljine 4 mm direktno na tipke mog ksilofona i koristio ga kao vodič za držanje središnje šipke točno tamo gdje je potrebno. Koristio sam 2 vijka sa svake strane kako bih držao središnju šipku na mjestu.

Čestitamo, završili ste s okvirom!

Korak 4: Postavljanje solenoida

Korak 4 je pričvršćivanje solenoida na središnju šipku.

Trebat će vam:

• Mini 12V solenoidi - x16
• Vijci veličine 4 mm m2 - x32
• m2 ravne podloške - x32
• Razni vijci za drvo
• Zanatski štapići

Način na koji postavljate solenoide ovisi o vašem ksilofonu. Položio sam zanatski štap preko onoliko ključeva na koje je stalo i označio područja na kojima bi moji solenoidi kucali po sredini svakog ključa od ksilofona. Razmak je završio sa 4 solenoida po štapu.

Solenoidi korišteni u primjeru prethodno su navučeni za vijke veličine M2. M2 vijak od 4 mm sa ravnom podloškom M2 savršeno je učvrstio solenoid za zanatski štap. Prethodno sam izbušio rupe za vijke i čvrsto pričvrstio solenoide za štapove zanata.

Zatim sam izrezao još nekoliko zanatskih štapića i zalijepio ih na stražnju stranu svog solenoidnog aranžmana; ovo je učinilo dvije stvari. Prvo je rasporedio solenoid dovoljno udaljen od središnje šipke da glave vijaka M2 koje su postavljene na stražnjoj strani solenoida ne bi sjele uz središnju gredu. Drugo, elektromagnetnom aranžmanu je dao čvršću vezu pružajući više materijala za uvrtanje.

Za pričvršćivanje aranžmana na središnju gredu, slobodnom rukom sam postavio elektromagnetski poredak na mjesto gdje bih trebao biti; ručno gurnuo moje solenoidne klipove kako bih bio siguran da će svi ravnomerno udariti po tasterima ksilofona; a zatim su ga pomoću malih vijaka za drvo pričvrstili na središnju šipku.

Korak 5: Kodiranje Arduina i razumijevanje MIDI -ja

Za programiranje Arduina morat ćete instalirati najnoviji Arduino IDE i naučiti kako raditi neke osnovne stvari, poput učitavanja na vaš Arduino i instaliranja biblioteka. Na internetu postoji mnogo vodiča o tome kako to učiniti, a proces se ne uklapa u opseg ove verzije.

Kad se budete udobno koristili Arduino IDE, trebat će vam sljedeće biblioteke.

• Arduino MIDI biblioteka
• Biblioteka Adafruit MCP23017

Nakon što instalirate te biblioteke, preuzmite kôd s ovog uputstva i kopirajte i zalijepite u Arduino IDE.

Bez pričvršćivanja MIDI ploče koju ste stvorili, prenesite kôd na Arduino. Nakon što je kod postavljen, spojite sve, pritisnite tipku za resetiranje na Arduinu i provjerite radi li sve kako treba.

BILJEŠKA*

Različiti ksilofoni imaju različite rasporede nota pa tačan kôd koji sam napisao možda neće raditi ispravno za vaš ksilofon. Ali ovo je jednostavno rješenje. Pogledajte ovaj MIDI grafikon bilješki i promijenite broj note u Arduino kodu tako da odgovara notama vašeg ksilofona.

Za referencu, bilješke koje sam unaprijed postavio su sljedeće:

• 79 - G
• 77 - F
• 76 - E
• 74 - D
• 72 - C
• 71 - B
• 69 - A
• 67 - G
• 65 - F
• 64 - E
• 62 - D
• 60 - C - Srednji C
• 59 - B
• 57 - A
• 55 - G
• 53 - F

Korak 6: Muzički program

Program koji vidite u videu je Guitar Pro 6. Nije baš skup, ali je jednostavan za korištenje i može prikazati MIDI upravo onako kako ja želim. Još jedna lijepa karakteristika GP6 je što možete dodati staccato cijeloj pjesmi što pomaže ksilofonu da bolje zvuči preuranjenim objavljivanjem nota.

Sljedeći važan detalj je da je moj ksilofon samo 2 oktave prirodnih nota; što znači da ne može svirati oštre ili ravne površine.

Ako ste izgradili ovaj projekt, slobodno preuzmite temu Tetris koju sam uključio na ovu stranicu.