Biodata Sonification: 36 trinn

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

Generer MIDI -notater basert på endringer i galvanisk konduktans på tvers av to sonder.

For den nyeste kodeversjonen og oppdaterte opplæringsprogrammer, gå til electricforprogress.com og sjekk ut mitt github -prosjekt

Trinn 1: Loddefritt brødbrett

Et sentralt verktøy i elektronikkeksperimentering er Soldless Breadboard. Ved å tillate brukere å koble sammen komponenter og enkelt konfigurere på nytt, lar Breadboard nykommere til elektronikk og erfarne ingeniører enkelt prototype design og koble til elektroniske systemer.

Brødbrett har en rekke hull som er elektrisk tilkoblet. Horisontale rader går over brødbrettet i Terminal Strips med 5 tilkoblede punktpunkter og er merket med bokstavene abcde og fghij. Et stort skille midt på brødbrettet skiller de horisontale radene, dette letter bruken av Dual Inline Package (DIP) mikrochips. På sidene av brødbrettet er vertikale hullsøyler, vanligvis merket med røde og blå linjer. Disse vertikale kolonnene brukes oftest for strømtilkoblinger (positiv spenning og jord), og kalles en 'Buss'. Vi vil feste alle våre positive og jordforbindelser til disse bussene på hver side av brødbrettet. I et senere trinn knytter vi sammen Grounds og Positive Buses på hver side av brødbrettet.

For å 'koble' to elektroniske komponenter plasserer vi ganske enkelt ledningene (eller 'benene') til delene i tilstøtende horisontale hull. Dette lar en bruker koble flere komponenter sammen ved hjelp av hver horisontal rad med 5 punkter.

Trinn 2: Sett inn 555 timer

555 -timeren er en 8 -pinners DIP -mikrobrikke, som vi vil konfigurere som en astabel multivibrator som er i stand til å måle elektrisk ledningsevne. Orienter brikken slik at pinne 1 er øverst - du vil se en liten sirkel nær pinne 1 på brikken, se også diagrammet som identifiserer hver av pinnene på 555 -timeren.

Plasser 555 -timeren nederst på brødbrettet. Brettbrettet er ordnet med et mellomrom i midten, mikrochippen skal spenne over dette gapet. Radene på brødbrettet er nummerert, vi setter inn 555 timeren i rad 27, 28, 29 og 30, med pin 1 i rad 27.

Trinn 3: Fest 1 til bakken

Fest 555 pin 1 til bakken, legg til en startkabel fra rad 27 kolonne A til bakkebussen.

Trinn 4: Tidskondensator C1

Koble timingkondensatoren C1 (0.0042uF) mellom Pin 1 og Pin 2 på 555 Timer. Sett den lille blå kondensatoren inn i rad 27 og 28 i kolonne B.

Denne kondensatoren angir det totale frekvensområdet til timeren, her bruker vi en veldig liten verdi for å få den høyeste oppløsningen av pulser ut av 555 når vi måler svingninger i elektrisk kapasitans over de to prober.

Trinn 5: Frakobling av kondensator C2

Koble høyfrekvente frakoblingskondensatoren C2 (1uF) over 555 Timerens positive og jordede pinner 1 og 8 i rad 27, kolonne D og G.

Det kan være nyttig å trimme beina på kondensatoren, for en bedre passform på brødbrettet, men vær forsiktig med å la nok plass til bena for å strekke seg over mikrochippen og koble til brødbrettene.

Trinn 6: Frakobling av elektrolytisk kondensator C3

Koble den lavfrekvente frakoblingen elektrolytisk kondensator C3 (41uF) over 555 timers positive og jordede pinner 1 og 8 i rad 27, kolonne C og H.

Vær oppmerksom på at elektrolytiske kondensatorer er polarisert, og identifiserer den negative enden med en hvit stripe langs siden av hetten; Sørg for at den negative siden av kondensatoren går til Pin 1 (Ground) kolonne C og den positive siden av kondensatoren går til Pin 8 (Positive) kolonne H.

Trinn 7: LED -utgang

Legg den røde LED -en til utgangspinnen 3 på 555 Timer Row 29 pin A og over til Ground Bus. Plasser den lengre ledningen til lysdioden (anoden) i rad 29 kolonne A, med den kortere etappen på lysdioden i et av bakkehullene.

**- Lysdioder er polariserte og må settes inn i riktig retning. Lysdiodens katodeben (negativ) kan identifiseres med en flat kant på siden av LED -en, og den positive anoden kan identifiseres med det lengre benet. LEDs polaritet og farge kan identifiseres ved hjelp av et enkelt knappebatteri. Ved å skyve batteriet mellom LED -ledningene, vil du enten se LED -en lyser eller ikke, prøv å snu batteriet i den andre retningen. Lysdioden lyser når batteri + (bred flat) ende er koblet til anoden (lengre ben) og batteriet - (mindre knapp) er koblet til katodejordbenet. Ta et CR2032 3v knappebatteri og prøv det!

Etter at du har fått alt til å fungere i det siste trinnet, kan du komme tilbake og trimme bena på LED -en hvis du ønsker det.

MERKNAD: under alle normale omstendigheter vil det bli lagt til en motstand mellom utgangspinnen og lysdioden. For å forenkle byggingen av dette settet, har de nåværende begrensningsmotstandene blitt utelatt. Vi har inkludert motstander for hver LED i settet. Modifiserte instruksjoner, inkludert strømbegrensningsmotstander, vil bli gitt som et vedlegg.

Trinn 8: Jumper 555 Trigger to Threshold

Koble en jumperledning mellom pin 2 og pin 6 i 555 Timer Row 28 kolonne D til rad 29 kolonne G.

Dette fester terskelen og triggerpinnene til 555 -timeren, som danner inngangstilkoblingen for primærelektroden.

Trinn 9: Jumper 555 Tilbakestill til V+

Koble pin 4 på 555 timeren til den positive bussen ved hjelp av en jumper wire rad 30 kolonne D til den positive bussen

Koble pin 8 på 555 timeren til den positive bussen ved hjelp av en jumper wire rad 27 kolonne I til den positive bussen

(legg til bilde og trinn for 555 VCC til V+)

Trinn 10: Motstand R1 100K 555 Utslipp til positiv buss

Koble motstand R1 (100k) mellom pin 7 på 555 og den positive bussen. Plasser den ene siden av motstanden i rad 28 kolonne J og den andre siden av motstanden til den positive bussen.

Trinn 11: Probe Input Jack

Probe -inngangen er en 3,5 mm monokontakt, som kobles til brødbrettet gjennom to loddede pinner. Selv om det er et trangt sted, vil toppnålene loddet til jekken passe inn i rad 28 og 29 kolonne H.

Toppstiften er lagt til i kontaktene for å gjøre det lettere for brukeren å bygge settet. Vær oppmerksom på at overdreven belastning på kontakten eller pinnene kan forårsake skade på loddetilkoblingen. Hvis settet ikke har toppnålene loddet til kontakten, kan du se vedlegget for loddeinstruksjoner for kontakten og toppteksten.

Trinn 12: Positiv busshopper

Koble den positive bussen på begge sider av brødbrettet ved å sette inn en jumperkabel mellom de øverste punktene på venstre og høyre (røde) strømbuss.

Trinn 13: Ground Bus Jumper

Koble bakkebussen på begge sider av brødbrettet ved å sette inn en startkabel mellom de øverste punktene på venstre og høyre (blå) bakkebuss.

Trinn 14: Testing av galvanometeret

Nå er vi klare til å koble til noen batterier og teste Galvanometeret vi nettopp bygde fra 555 -timeren.

Sett inn 3 AA -batterier i den svarte batteriboksen, og kontroller at strømbryteren på boksen er i “AV” -posisjon. Fest batteriboksens røde ledning til Breadboard Positive (rød) bussen, fest batteriboksen Svart ledning til Breadboard Ground (blå) bussen. Skyv strømbryteren på batteriboksen til 'ON'. Lysdioden skal lyse og vise at 555 -timeren er slått på.

Fest de hvite elektrodeledningene (ikke bry deg om å bruke de klissete putene ennå) til 3,5 mm -kontakten som er koblet til galvanometeret. Ved å berøre metallknappendene på elektrodene med fingrene, vil du kunne se LED -blitsen basert på endringer i konduktivitet. Ved å berøre elektrodene veldig lett kan LED -blitsen langsomt slås av og på. Ved å klemme elektrodene veldig hardt blinker LED -en veldig fort, og det ser ut som om LED -lampen forblir tent eller svakt.

Trinn 15: Sett inn ATMEGA328 28pin DIP

MIDIsprout-settet leveres med en forhåndsprogrammert ATMEGA328 mikrokontroller, med sikringer satt til 8Mhz på den interne oscillatoren (sikringer: Low-E2 High-D9 Ext-FF), og forhåndslastet med MIDIsprout-fastvaren. Denne 28 -pins DIP har to parallelle rader med 14 pinner.

Sett inn 328p -brikken øverst på brødbrettet, identifiser pin 1 med den lille sirkelen på brikken, i rad 1 - 14 som strekker seg over DIP over gapet i kolonnene E og F.

** For enkelt å omprogrammere og eksperimentere, er det mulig å legge til en 16Mhz oscillator på pinnene 9 og 10 på brødbrettet, og programmere ved hjelp av et arduino Uno -kort med modifikasjoner av MIDIsprout -koden. ATMEGA328 kan også omprogrammeres gjennom ICSP med en ekstern programmerer (annen arduino) og en labyrint av Jumper -ledninger;)

** Som et tillegg kan MIDIsprout Kit bygges ved å bruke de foregående trinnene for å montere Galvanometeret, med brødbrettet festet direkte til en Arduino Uno! Følg med…

For referanse, koden forhåndslastet inn i den nåværende versjonen MIDIsprout:

Arduino -kode:

Trinn 16: Slå på ATMEGA328

Fest VCC -pinnen på 328 til den positive bussen ved hjelp av en jumper mellom rad 7 kolonne A og den positive bussen.

Trinn 17: Jord ATMEGA328

Fest jordpinnen på 328 til bakkebussen med en jumper mellom rad 8 kolonne B og bakkebussen.

Trinn 18: Slå på ATMEGA328 (analog)

Fest den analoge spenningspinnen på 328 til den positive bussen ved hjelp av en jumper mellom rad 9 kolonne J og den positive bussen.

Trinn 19: Jord ATMEGA328 (analog)

Fest jordpinnen på 328 til bakkebussen ved hjelp av en jumper mellom rad 7 kolonne J og bakkebussen.

Trinn 20: 555 Timerutgang til ATMEGA328 -inngang

Koble utgangspinnen fra 555 -timeren til inngangspinnen 4 på 328 med en jumper -ledning mellom 555 -tidtakerpinne 3 rad 29 kolonne D og rad 4 kolonne D.

Her utløser den digitale utgangen til 555 en avbruddspinne på 328, INT0, som måler og sammenligner pulsvarigheten.

Trinn 21: Knott

Den medfølgende knotten bør forberedes ved å bøye de tre beina forsiktig (bøy alle tre samtidig) slik at knappen kan stå vertikalt. Sett knotten på venstre side av brødbrettet i kolonne A rad 19, 20 og 21. '

Trinn 22: Knottvisker til ATMEGA328 analog inngang

Koble senterpinnen på knotten til den analoge inngangen (A0) på 328 ved hjelp av en jumper wire. Fest en jumper mellom ratt 20, kolonne E og 328 (A0 -pinne), rad 6, kolonne G.

Trinn 23: MIDI Jack

Sett MIDI -kontakten inn i brødbrettet. Forbered kontakten ved å identifisere de to spisse festepinnene foran på MIDI -kontakten og bøy dem oppover for å peke ut fronten på MIDI -kontakten. Plasser MIDI -kontakten på høyre side av brødbrettet, med kontakten mot høyre side. Sett MIDI -kontakten inn i kolonne I og J, rad 18, 19, 21, 23 og 24. De fem MIDI -jackpinnene vil passe (tett) inn i brødbrettet, vær forsiktig så du ikke skyver for hardt.

Trinn 24: MIDI -datapinne til ATMEGA328 Tx

Koble MIDI Data -utgangspinnen til ATMEGA328 seriell overføringspinne (Tx) ved å feste en jumper mellom kolonne F rad 23 (MIDI datapinne 5) og kolonne B rad 3 (328 Tx).

Trinn 25: MIDI Power Resistor til V+

Koble en motstand mellom MIDI power pin (4) og V+ ved hjelp av en 220 Ohm motstand koblet til kolonne H rad 19 (MIDI power) og Positive Bus på høyre side av brettet.

Trinn 26: MIDI Ground Jumper

Koble MIDI Ground -pinnen til Ground -bussen ved hjelp av en jumper wire mellom kolonne F rad 21 (MIDI Ground) og Ground Bus.

Trinn 27: Knott positiv spenning

Koble knappen for positiv spenning til knappen til den positive bussen ved hjelp av en jumper mellom kolonne D rad 19 og den positive bussen.

Trinn 28: Knott bakken

Koble knotten Jordpinne til bakkebussen ved hjelp av en jumper mellom kolonne D rad 21 og bakkebussen.

Trinn 29: Lysdioder (rød)

Det er 5 fargede lysdioder i MIDIsprout som gir et lysshow og indikasjon på tilstanden til MIDI -notatene som spilles.

Koble LED (rød) anode - langt ben til kolonne A rad 5 og LED katode til bakkebussen.

**- For enkelhets skyld utelater vi strømbegrensende motstander i denne konstruksjonen. Se vedlegget for trinn for å inkludere motstander med lysdiodene.

Trinn 30: Lysdioder (gul)

Koble lysdioden (gul) anode - lang etappe til kolonne A rad 11 Koble lysdioden (rød) anode - lang etappe til kolonne A rad 5 og LED katoden til bakkebussen. Og LED katoden til bakkebussen.

Trinn 31: Lysdioder (grønn)

Koble LED (grønn) anode - langt ben til kolonne A rad 12 og LED -katoden til bakkebussen.

Trinn 32: Lysdioder (blå)

Koble LED (blå) anode - langt ben til kolonne J rad 14 og LED -katode til bakkebussen.

Trinn 33: Lysdioder (hvite)

Koble LED (hvit) anode - langt ben til kolonne J rad 13 og LED -katoden til bakkebussen.

Trinn 34: 16MHz krystalloscillator plassholder

16MHz krystalloscillatoren bør legges til pinne 9 og 10 i ATMEGA328 rad 9 og 10 kolonne C. Delen er ikke polarisert og krystallet kan settes inn i pinne 9 og 10 i begge retninger.

Trinn 35: Batteripakke

Fest batteripakken til brødbrettet ved å plassere batteripakken Rød ledning i brødbrettet med positiv spenningsbuss og bakledningen i brødbussens bakkebuss. Sett inn 3 AA -batterier og slå på batteriboksen. Når strømmen på LED -en av 555 Galvanometeret skal lyse.

Koble elektrodeledningene til kontakten nederst på brødbrettet, og berør de to knappendene på ledningene. Galvanometer -LED -en skal blinke som reaksjon på konduktiviteten over fingrene.

Trinn 36: Biodata Sonification

Når elektrodeledningene berøres eller festes ved hjelp av gelputer, vil MIDIspout -programmet oppdage små endringer i konduktivitet og representere disse endringene som MIDI -notater og fargerike lys!

Når du kobler en MIDI -kabel fra MIDI -kontakten på brødbrettet, kan MIDIsprout -settet kobles til synthesizere, tastaturer, lydgeneratorer og datamaskiner som støtter MIDI for å produsere lyder som reaksjon på MIDI -notatene.

Ved å dreie knappen, kan terskelen/følsomheten til MIDIsprout justeres. Ved å senke terskelen kan mindre fluktuasjoner i konduktans fra galvanometeret detekteres; ved å øke terskelen, kreves større endringer for å lage notater. Under installasjoner på lang sikt bruker jeg en lav terskelinnstilling som gir en hyggelig babling -strøm av MIDI -data. For offentlige interaktive arrangementer med flere anlegg, skrur jeg terskelen opp ganske høyt, noe som resulterer i at MIDI -notater bare blir produsert når en person kommer veldig nært eller fysisk berører anlegget.