Lag et vindstyrt MIDI-instrument: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Dette prosjektet ble sendt til 'Creative Electronics', en BEng Electronics Engineering 4. års modul ved University of Málaga, School of Telecommunications.

Den opprinnelige ideen ble født for lenge siden, fordi kameraten min, Alejandro, har brukt mer enn halvparten av livet på å spille fløyte. Dermed fant han tiltalende ideen om et elektronisk blåseinstrument. Så dette er produktet av vårt samarbeid; Hovedfokuset for denne tilnærmingen var å få en estetisk edru konstruksjon, som ligner på en bassklarinet.

Demo:)

Rekvisita

• Et Arduino -brett (vi brukte SAV MAKER I, basert på Arduino Leonardo).
• En lufttrykssensor, MP3V5010.
• En strekkmåler, FSR07.
• Motstander: 11 av 4K7, 1 av 3K9, 1 av 470K, 1 av 2M2, 1 av 100K.
• Ett potensiometer på 200K.
• En keramisk kondensator på 33pF.
• To elektrolykondensatorer på 10uF og 22uF.
• En LM2940.
• En LP2950.
• En LM324.
• En MCP23016.
• Ett hullet brett med 30x20 hull.
• 30 pinnehoder, både kvinner og menn (ett kjønn for Arduino, det andre for kappen).
• Ett par HD15 -kontakter, både hann og hunn (med loddekopper).
• Lån en venns varmekrympeslange og isoleringstape. Svart foretrukket.
• To 18650 Li-ion-batterier og deres batteriholder.
• En bryter.
• En Arduino USB -kabel.
• Minst 11 knapper, hvis du vil ha en kvalitetsfølelse, ikke bruk vår.
• En slags kabinett eller etui. En treplank på omtrent en kvadratmeter ville være tilstrekkelig.
• En halv meter PVC -rør, 32 mm utvendig.
• 67 grader PVC -ledd for forrige rør.
• En PVC -reduksjon fra 40 mm til 32 mm (ekstern).
• En PVC -reduksjon fra 25 mm til 20 mm (ekstern).
• En tom flaske Betadine.
• Et altsaksofonmunnstykke.
• En altsaksofon siv.
• En altsaksofon ligatur.
• Noe skum.
• Mye ledning (lydledning anbefales, da den går i par rød-svart).
• Noen skruer.
• Matt svart spraymaling.
• Matt spraylakk.

Trinn 1: Kropp

Først ble et PVC -rør valgt for å være en del av karosseriet. Du kan velge en annen diameter, selv om vi anbefaler en utvendig diameter på 32 mm og en lengde på 40 cm, ettersom vi var komfortable med disse dimensjonene.

Når du får røret i hendene, plasserer du et merkeoppsett for knappene. Dette avhenger av lengden på fingrene. Nå, med markeringene gjort, borer du det tilsvarende hullet for hver knapp. Vi anbefaler å begynne med en tynn bit, og grave hullet inn i diameteren som brukes til boret. Også bruk av burin før boret kan forbedre stabiliteten.

Du bør introdusere fire ikke -tilkoblede ledninger for senere å kunne koble trykkmåleren og lufttrykksensoren. dette stykket (kroppen) og nakken sitter fast sammen med et 67 grader sammenføyningsrør. Dette røret ble sandpappert og malt svart.

For å feste dette stykket med foten brukte vi en PVC -reduksjonsledd fra 40 mm til 32 mm (utvendig diameter). Fire treskruer ble lagt til for å styrke krysset. Mellom reduksjonsleddet og karosseriet laget vi et bor og introduserte en bredere skrue for å oppnå stabilitet. Vi anbefaler å bore rørene før ledningene; ellers er ruin garantert.

Det neste trinnet er å lodde ledninger til knappene, måle lengde til bunn og reservere en ekstra lengde for å unngå at tilkoblingen blir stram. Når røret er sandpappret og malt svart (vi brukte matt svart spraymaling; gi så mange lag du vil, til det ser pent ut under sollys), presenter knappene topp til bunn, merk hver av dem. Vi anbefaler å bruke to forskjellige farger for kablene (f.eks. Svart og rødt); ettersom de alle er koblet til bakken på en av pinnene, forlot vi den svarte kabelen fri og merket bare de røde kablene. Knappene ble dekket med svart isolasjonstape for at de skulle passe til utseendet og passe fint uten å falle ned.

Lodde HD15 hunnkontakt (loddekopper hjelper mye) ved å bruke oppsettet som er foreslått i diagrammet i trinn 4 (eller din egen), og sett sammen grunnen. Husk at varmekrympende rør vil gi en sterk pålitelighet mot kortslutning.

Trinn 2: Fotdesign

Kretsen som brukes for dette designet er i sin rot veldig enkel. To litiumbatterier i serie mater en LDO (low-dropout) spenningsregulator, som leverer 5V fra utgangen til resten av kretsen. LM324s operasjonsforsterkere tjener formålet med både å tilpasse det dynamiske området til lufttrykssensoren (MP3V5010, 0,2 til 3,3 volt) og oppførselen til manometeret (negativ stigning variabel motstand) til de analoge inngangene på Arduino -kortet (0 til 5 volt). Dermed brukes en ikke-inverter med justerbar forsterkning (1 <G <3) for den første, og en spenningsdeler pluss en følger for den andre. Disse gir tilstrekkelig spenningssving. For mer informasjon om disse enhetene, klikk her og der. LP2950 gir også en referanse for 3,3 volt som må hentes til MP3V5010.

Enhver modell av FSR -serien (Force Sensing Resistor) vil være tilstrekkelig, og selv om 04 er den vakreste, brukte vi 07 på grunn av lagerproblemer. Disse sensorene endrer sin elektriske motstand avhengig av bøyekraften som påføres, og vi testet eksperimentelt at de ikke gjør det når de trykkes langs hele overflaten. Dette var en feil i utgangspunktet på grunn av stedet vi skulle legge ned stykket, men den vedtatte løsningen gjorde et godt arbeid og vil bli forklart i det fjerde trinnet.

En av de grunnleggende brikkene i brettet er MCP23016. Dette er en 16-bits I2C I/O-utvider som vi syntes var nyttig for å senke kompleksiteten til koden (og kanskje ledningene). Modulen brukes som et skrivebeskyttet 2-byte register; den produserer et avbrudd (tvinger en logisk '0', og derfor er det nødvendig med en opptrekksmotstand for å sette en logikk '1') på sin sjette pinne når noen av dens registerverdier endres. Arduino er programmert til å bli utløst av dette signalets skråning; etter at dette skjer, ber han om dataene og dekoder det for å vite om notatet er gyldig eller ikke, og hvis det er det, lagrer han det og bruker det til å bygge den neste MIDI -pakken. Hver av knappene har to terminaler, koblet til bakken og til en opptrekkmotstand (4,7K) til henholdsvis 5 volt. Således, når den trykkes, leses en logikk '0' av I2C -enheten, og en logikk '1' betyr frigjøring. RC -paret (3.9K og 33p) konfigurerer sin interne klokke; pinnene 14 og 15 er henholdsvis SCL- og SDA -signaler. I2C -adressen til denne enheten er 0x20. Se databladet for mer informasjon.

Tilkoblingsoppsettet vi brukte for å koble HD15 -kontakten er selvfølgelig ikke unikt. Vi gjorde det på denne måten fordi det var lettere å rute på kretskortet vi laget, og det viktige poenget ligger i å holde en oversiktlig liste over nodene og de respektive knappene. Unødvendig å si, men jeg vil; knappene har to terminaler. En av dem (utydelig) er koblet til sin respektive node på HD15 -kontakten, mens den andre er koblet til jord. Dermed deler alle knappene samme bakken, og er koblet til bare en pinne på HD15 -kontakten. Bildet vi gir er baksiden av den mannlige kontakten, det vil si fronten av hunnparet. Lodd ledningene forsiktig, du vil ikke koble den feil, stol på oss.

Bare så det står klart, designet vi kretsen for at Arduino skulle kobles til den. Det bør være plass nok til kretsen til å passe under ham, og så boksen kan være mindre enn vår. Den foreslåtte bygningsoppsettet tilbys på bildet nedenfor. Vi brukte silikon til å feste batteriholderen til esken, boret kappen på kantene og brukte skruer for å fikse den på denne måten.

For å forbinde dette stykket med kroppen brukte vi en PVC -reduksjonsledd fra 40 mm til 32 mm (utvendig diameter). Fire treskruer ble lagt til for å styrke krysset. Mellom reduksjonsleddet og karosseriet laget vi et bor og introduserte en bredere skrue for å oppnå stabilitet. Vær forsiktig så du ikke skader ledningene.

Trinn 3: Montering av munnstykke

Dette er sannsynligvis den viktigste delen av forsamlingen. Det er rent basert på diagrammet vist i det første bildet. Den store delen er stor nok til å passe inn i 32 mm (eksternt) PVC -rør.

Da vi designet dette stykket (nakken), bestemte vi oss for å bruke en PCB for montering av MP3V5010, selv om du kan ignorere det. I følge PDF -filen er de brukte terminalene 2 (3,3 volt forsyning), 3 (jord) og 4 (lufttrykkets elektriske signal). For å unngå å bestille PCB for denne saken, foreslår vi at du kutter av de ubrukte pinnene og limer komponenten til PVC -røret når ledningene er ferdige. Dette er den enkleste måten vi kan tenke på. Denne trykksensoren har også to sanseknotter; du vil dekke en av dem. Dette forbedrer responsen. Vi gjorde det ved å introdusere et lite metallstykke i et varmekrympende rør, dette dekker knotten og varme opp røret.

Det første du vil gjøre er å finne et stykke med en konisk form som kan passe inn i lufttrykssensorrøret, som vist på det andre bildet. Dette er det gule stykket i forrige diagram. Ved hjelp av en liten boremaskin eller en slank loddejernspiss, skjær et smalt hull på toppen av kjeglen. Test om den sitter godt; Hvis ikke, fortsett å øke diameteren på hullet til det gjør det. Når dette er ferdig, vil du finne et stykke som passer rundt det forrige, og dekker det for å hindre luftstrømmen utover. Faktisk vil du teste på hvert trinn du tar at luften ikke slipper ut av kabinettet; hvis det gjør det, kan du prøve å legge til silikon i leddene. Dette bør resultere i det neste bildet. Bare så det hjelper, brukte vi en Betadine -flaske til dette formålet: det gule stykket er den interne dispenseren, mens stykket som dekker det er hetten med et kutt på hodet for å forvandle den til en rørform. Kuttet ble gjort med en varm kniv.

Det neste stykket var en PVC -reduksjon fra 25 (ekstern) til 20 (intern). Dette stykket passet fint inn i den allerede arrangerte slangen, selv om vi trengte å slipe det og lime veggene for å hindre den nevnte luftstrømmen. For nå vil vi at dette skal være et lukket hulrom. I diagrammet er dette stykket vi snakker om den mørkegrå som følger direkte den gule. Når dette stykket er lagt til, er nakken på instrumentet nesten ferdig. Neste trinn er å kutte et stykke ut av 32 mm (ytre) diameter PVC -rør og bore et hull i midten, slik at ledningene til manometeret kan gå ut. Lodd de fire ledningene vi nevnte tidligere i trinn 1 som vist i neste diagram, og lim halsen til det vinklede krysset (etter å ha malt det svart, for estetiske formål).

Det siste trinnet er å forsegle munnstykket bekvemt. For å oppnå denne oppgaven brukte vi en altsaks siv, svart isolasjonstape og en ligatur. Trykkmåleren var plassert under siv, før tapen ble påsatt; de elektriske forbindelsene til måleren ble forsterket med svarte varmekrympende rør. Dette stykket er designet for å trekkes ut, slik at hulrommet kan ryddes opp etter å ha spilt en stund. Alt dette kan sees på de to siste bildene.

Trinn 4: Programvare

Last ned og installer Virtual MIDI Piano Keyboard, her er lenken.

Den logiske måten å utføre dette trinnet på er følgende: Last ned først Arduino -skissen i denne instruksjonsboken og legg den på Arduino -kortet. Start nå VMPK og sjekk innstillingene dine. Som vist på det første bildet, bør "Input MIDI -tilkobling" være ditt Arduino -kort (i vårt tilfelle Arduino Leonardo). Hvis du bruker Linux, er det ikke nødvendig å installere noe, bare sørg for at VPMK -filen har egenskapene vist i den andre figuren.

Trinn 5: Feilsøking

Sak 1. Systemet ser ikke ut til å fungere. Hvis Arduinos LED ikke lyser eller det er litt mørkere enn vanlig, må du kontrollere at systemet er ordentlig drevet (se sak 6).

Tilfelle 2. Det ser ut til å være røyk fordi noe lukter brent. Sannsynligvis er det en kortslutning et sted (sjekk strøm og ledningsnett). Kanskje du bør berøre (med forsiktighet) hver komponent for å kontrollere temperaturen; Hvis det er varmere enn vanlig, ikke få panikk, bare bytt det ut.

Sak 3. Arduino blir ikke gjenkjent (i Arduino IDE). Last opp de medfølgende skissene på nytt, hvis problemet vedvarer, må du kontrollere at Arduino er riktig festet til datamaskinen og at Arduino IDE -innstillingene er satt til standard. Hvis ingenting fungerer, kan du vurdere å bytte ut Arduino. I noen tilfeller kan det hjelpe å laste opp skissen ved å trykke ned tilbakestillingsknappen mens du "kompilerer" og deretter slippe den mens du "laster opp".

Sak 4. Noen taster ser ut til å fungere feil. Vennligst isoler hvilken nøkkel som ikke fungerer. En kontinuitetstest kan være nyttig, eller du kan bruke den medfølgende skissen for å teste knappene; Det er ikke sikkert at opptrekksmotstanden er loddet riktig eller at knappen er defekt. Hvis nøklene er i orden, kan du kontakte oss for å avsløre problemene dine.

Sak 5. Jeg kan ikke motta noen notater om VMPK. Kontroller at Arduino er ordentlig koblet til datamaskinen. Følg deretter trinnene vist på trinn 3. På VMPK, utfør en knapp tilbakestilling eller kontakt oss hvis problemet vedvarer.

Sak 6. Elektrisk oppstartstest. Utfør de neste målingene: etter å ha fjernet Arduino fra kappen, slå på bryteren. Plasser den sorte sonden på jordpinnen (hvem som helst vil være tilstrekkelig) og bruk den røde sonden til å kontrollere strømnodene. På den positive platen på batteriet skal det være minst et spenningsfall på 7,4 volt, ellers må du lade batteriene. Det bør eksistere det samme spenningsfallet ved inngangen til LM2940, som vist i skjematikken. Ved utgang må det være en nedgang på 5 volt; den samme verdien forventes fra LM324 (pin 4), MCP23016 (pin 20) og LP2950 (pin 3). Utgangen til den siste skal vise en verdi på 3,3 volt.