Automatisert MIDI -xylofon: 6 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

I denne instruksen vil vi utforske hvordan brann solenoider ved hjelp av en Arduino Uno og MIDI signaler. En av de beste applikasjonene for dette er å bygge en automatisert xylofon. Selv om dette bare er en veiledning, vil Arduino -koden og elektriske skjemaer bli gitt.

Før du prøver å takle dette prosjektet, bør du ha:

• Grunnleggende ferdigheter i trebearbeiding
• Loddeferdigheter
• En forståelse av Arduino -plattformen
• Mye tålmodighet.

Deler og materialer finner du hos selgeren du ønsker, men hvis du er ny innen elektronikk, foreslås det at du bruker Adafruit til å kjøpe deler.

Deleliste. (Merk: Ulike varianter i xylofonen du kjøper kan føre til at du trenger ekstra og/eller forskjellige deler)

• 16 nøkkel xylofon
• MIDI Jack
• Arduino Uno R3
• Arduino Dev. Skjold
• MCP23017 I2C -utvidelse
• 6N136 høyhastighets optokobler
• Mini 12V solenoider - x16
• 1N4007 Diode - x17
• 470 ohm motstand - x2
• 1K ohm motstand - x17
• 10K ohm motstand
• C1815 NPN -transistor
• C4811 Darlington -transistor eller TIP120 -transistor - x16
• Toppstifter og stikkontakter
• 12V - Strømforsyning. (Solenoider kan ta ganske mye strøm, jeg anbefaler en 10A forsyning)
• LED (valgfri farge)
• 3/4 tommers skapdoble - 6 fot
• 3/4 tommers kryssfiner eller MDF
• Perfboard
• USB til MIDI -grensesnittledning (hvis den styres fra PC)
• 4 mm m2 skruer - x32
• m2 flatskiver - x32
• Metalltråd
• Ulike treskruer

Verktøyliste (Merk: Dette prosjektet krever trekonstruksjon og ekstra trearbeidingsverktøy anbefales.)

• Loddejern
• Wire strippere
• Skrutrekkere.
• Tang
• Varm limpistol
• Superlim
• Bore.
• Bor. (3/4 tommers spadebit og bits for pilothull)
• Måleverktøy (jeg brukte en rett kant.)
• Blyant.
• Stikksag

Valgfrie verktøy

• Avlodingsverktøy (hvis du er ny i lodding)
• Pinsett

Trinn 1: Koble til Midi -kontrolleren

Det første trinnet er å montere MIDI -kontrolleren.

For dette trenger du:

• MIDI Jack
• Arduino Dev. Skjold
• MCP23017 I2C -utvidelse
• 6N136 høyhastighets optokobler
• 1N4007 Diode - x1
• 470 ohm motstand - x2
• 1K ohm motstand - x1
• 10K ohm motstand
• C1815 NPN -transistor
• Toppstifter og stikkontakter
• LED
• Metalltråd

MIDI -kretsen kan virke skremmende for nybegynnere, men er faktisk ganske rett frem. Hvis du følger den medfølgende skjematikken, bør du ikke ha noen problemer.

Komponentplassering vil være kritisk. Det er lett å gå tom for rom ganske raskt, så bruk det medfølgende bildet av den ferdige kontrolleren som en guide. Det er flere oppsett som vil fungere for dette trinnet, så hvis du leker med plassering kan du finne en måte som fungerer bedre for deg.

Alt vil dele en felles grunn i dette prosjektet; som vil være viktig i neste trinn.

Siden vi jobber med en 12 volt strømforsyning, 12 volt solenoider og 12 volt er innenfor det akseptable området for å drive en Arduino, kan vi bruke den samme strømforsyningen til alt.

Hvis du er ny i lodding, foreslår jeg på det sterkeste at du sjekker Adafruits guide til lodding og trener på noen perfboard før du fortsetter med dette prosjektet.

På samme måte, hvis du er ny på å lese skjemaer, ville det være et flott tidspunkt å lese litt om symboler og polaritet. Alt om kretser er en fantastisk ressurs for dette.

Trinn 2: Koble til magnetkretsene

Neste Vi går videre til solenoidkretsen.

For dette trinnet trenger du:

• 1 1N4007 Diode - x16
• 1K ohm motstand - x16
• Darlington Transistor eller TIP120 transistor - x16
• Toppstifter og stikkontakter
• Metalltråd

Magnetventilkretsen er mye mindre skremmende. Fordi disse kretsene vil være ganske små, er det en god tid å bruke noen skrapstykker av perfboard hvis du har dem liggende. Du må lage 16 av disse. I eksempelbildet ble det laget 4 kretser per brett, og det fungerte perfekt.

Husk å koble jordledningene til solenoidkretsene til det samme jordplanet som din Arduino er på.

Alt i eksemplet er modulært, så hoder og kontakter ble brukt for å gjøre testing mer praktisk. Imidlertid, hvis du vil spare noen få dollar, kan du lodde ledningene direkte inn i brettene.

Magnetene som ble brukt i eksemplet, kom med 2 -pinners JST -kontakter fra fabrikken. Selv om ingen JST -porter var praktiske i min egen verktøykasse, kombinerte noen tilfeldige rettvinklede kontakter dem pent. Nok en god bruk av skrapmaterialer.

Trinn 3: Bygg rammen

Det tredje og største trinnet i prosessen er å sette sammen rammen.

Du vil trenge:

• 16 nøkkel Xylofon Mini 12V
• 3/4 tommers skapdoble - 6 fot
• 3/4 tommers kryssfiner eller MDF
• Ulike treskruer

Rammen er det første området hvor du stort sett vil være alene. Sjansen er stor for at du ikke vil ha den samme xylofonen som jeg brukte, og målingene dine vil være forskjellige fra mine. Men frykt ikke, jeg vil gi så mye informasjon om designprosessen som mulig.

Først tok jeg de 3 målingene av min xylofon:

• Høyde
• Lengde
• Bredden på den lave oktavsiden (det bredeste punktet)

Jeg skar deretter et rektangel ut av kryssfiner; lengden på rektanglet ditt skal passe til xylofonens bredde. Høyden skal gi deg nok plass til å løfte xylofonen flere centimeter fra overflaten du plasserer den på. Det bør også gi senterstangen nok plass til å huse solenoider og transistorkretser.

Etter å ha klippet rektanglene mine, skar jeg av et av hjørnene for å gi dem en fin form. Dette trinnet er valgfritt, men hvis du vil gjøre det samme merket fra hvor begynnelsen av vinkelen ville være i flukt med tastene til min xylofon og kuttet til midten øverst. Begge sider skal være identiske med hverandre.

Jeg klemte to sider sammen og brukte en 3/4 tommers spadebit til å bore ut hull som ville tillate meg å sette inn pluggen min.

Etter at det var ferdig, kuttet jeg ytterligere 2 stykker kryssfiner som støtter for å holde xylofon (ligner hyllestifter). Formelen jeg brukte for å størrelse støttene, er forklart nedenfor.

Støttedimensjoner:

• Xylofonstøtte 1 (Høyde = 1 tommer, lengde = bredden på den lave oktavsiden av xylofon)
• Xylofonstøtte 2 (Høyde = 1 tommer, lengde = bredden på høyoktavsiden av xylofon)

Jeg limte og skrudde støttene til rammen og sørget for at de holdt xylofon -nivået mitt. Jeg kuttet garderobeskuffen min i to og dyttet de to delene inn i hullene deres. Jeg sjekket den grunnleggende passformen til alt og limte det sammen. Etter at limet hadde tørket, kuttet jeg de ekstra stykkene i skapet og slipte dem flatt mot sidene.

Midtstangen er den vanskeligste og viktigste delen. Den må være helt rett, og du må legge igjen en nesten perfekt mengde mellom senterstangen og tastene. For mye gap og solenoidene dine kommer ikke i kontakt, for lite gap og xylofonen høres ikke riktig ut.

Jeg kuttet senterlisten for å passe godt mellom de to sidene av xylofon. Jeg pusset, målte og gjentok dette trinnet til midtstangen min var så rett som jeg klarte. Jeg plasserte deretter et magasin som var 4 mm tykt direkte på tastene til min xylofon og brukte det som en guide for å holde midtstangen nøyaktig der den måtte være. Jeg brukte 2 skruer på hver side for å holde senterstangen på plass.

Gratulerer, du er ferdig med rammen!

Trinn 4: Plassering av solenoider

Trinn 4 er å feste solenoider til midtstangen.

Du vil trenge:

• Mini 12v solenoider - x16
• 4 mm m2 skruer - x32
• m2 flatskiver - x32
• Ulike treskruer
• Håndverkspinner

Hvordan du plasserer solenoider avhenger alt av xylofon. Jeg la en håndverkspinne over så mange nøkler som den ville passe over og merket områder der mine solenoider ville trykke på midten av hver xylofon -tast. Avstanden endte opp med å være 4 solenoider per håndverkspinne.

Magnetene som ble brukt i eksemplet, ble forhånds-tappet for M2-skruer. En 4 mm M2 -skrue med en M2 flatskive festet solenoiden perfekt til håndtaket. Jeg forhåndsboret hullene for skruene og festet magnetene godt til håndverkspinnene.

Jeg skar deretter opp noen flere håndverkspinner og limte dem på baksiden av magnetventilen min; dette gjorde to ting. Først fordelte det magnetventilen så langt fra senterstangen at M2 -skruehodene som var montert på baksiden av magnetventilene, ikke skulle sitte opp mot midtstrålen. For det andre ga det solenoidarrangementet en mer solid forbindelse ved å gi mer materiale å skru i.

For å feste arrangementet til midtbjelken frigjorde jeg avstanden på fri hånd ved å stille opp magnetventilen til der jeg selv burde det være; presset manuelt ned på magnetventilene for å være sikker på at de alle treffer jevnt på xylofon -tastene; og brukte deretter små treskruer til å feste den til midtstangen.

Trinn 5: Koding av Arduino og forståelse av MIDI

For å programmere Arduino må du installere den nyeste Arduino IDE og lære hvordan du gjør noen grunnleggende ting som å laste opp til Arduino og installere biblioteker. Det er mange guider på internett om hvordan du gjør dette, og det passer ikke inn i omfanget av denne bygningen.

Når du er komfortabel med å bruke Arduino IDE trenger du følgende biblioteker.

• Arduino MIDI -bibliotek
• Adafruit MCP23017 bibliotek

Etter at du har installert disse bibliotekene, last ned koden fra denne instruksjonsboken og kopier og lim den inn i Arduino IDE.

Uten å legge ved MIDI -kortet du opprettet, last opp koden til Arduino. Når koden er lastet opp, kobler du til alt, trykker du på tilbakestillingsknappen på Arduino og tester at alt fungerer som det skal.

MERK*

Ulike xylofoner har forskjellige notearrangementer, så den nøyaktige koden som jeg skrev kan ikke fungere riktig for din xylofon. Men dette er en enkel løsning. Se dette MIDI -notatdiagrammet og endre notenummeret i Arduino -koden slik at den samsvarer med notene til din xylofon.

Til referanse er notatene jeg har forhåndsinnstilt som følger:

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

Trinn 6: Musikkprogrammet

Programmet du ser i videoen er Guitar Pro 6. Det er ikke veldig dyrt, men det er enkelt å bruke og kan sende MIDI akkurat slik jeg vil ha det. En annen fin egenskap ved GP6 er at du kan legge staccato til et helt spor som hjelper xylofonlyden bedre ved å slippe tonene for tidlig.

Den neste viktige detaljen er at min xylofon bare er 2 oktaver med naturlige toner; betyr at den ikke kan spille skarpe eller leiligheter.

Hvis du har bygget dette prosjektet, kan du laste ned Tetris -temaet som jeg har inkludert på denne siden.