Tehke tuulega juhitav MIDI-instrument: 5 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

See projekt esitati Málaga ülikooli telekommunikatsioonikooli BEng Electronics Engineering 4. kursuse moodulile „Creative Electronics”.

Algne idee sündis juba ammu, sest mu abikaasa Alejandro on veetnud rohkem kui pool oma elust pilli mängides. Seega tundis ta ahvatlevat elektroonilise puhkpilli ideed. Nii et see on meie koostöö tulemus; selle lähenemise põhirõhk oli esteetiliselt kaine konstruktsiooni saamisel, mis sarnaneb bassklarnetile.

Demo:)

Tarvikud

• Arduino plaat (kasutasime SAV MAKER I, mis põhineb Arduino Leonardol).
• Õhurõhuandur MP3V5010.
• Venitusmõõtur, FSR07.
• Takistid: 11 4K7 -st, 1 3K9, 1 470K, 1 2M2, 1 100K.
• Üks potentsiomeeter 200K.
• Üks 33pF keraamiline kondensaator.
• Kaks 10uF ja 22uF elektrolüütilist kondensaatorit.
• Üks LM2940.
• Üks LP2950.
• Üks LM324.
• Üks MCP23016.
• Üks perforeeritud plaat 30x20 auguga.
• 30 tihvti päised, nii naised kui isased (üks sugu Arduino jaoks, teine neeme jaoks).
• Üks paar HD15 pistikuid, nii meessoost kui ka naissoost (jootetopsidega).
• Laenake sõbra termokahanevat toru ja isoleerlinti. Eelistatud must.
• Kaks 18650 liitiumioonakut ja nende akuhoidik.
• Lüliti.
• Arduino USB -kaabel.
• Vähemalt 11 nuppu, kui soovite kvaliteetset tunnet, ärge kasutage meie oma.
• Mingi ümbris või ümbris. Piisaks umbes ühe ruutmeetri suurusest puidust plangust.
• Pool meetrit PVC torusid, 32 mm välised.
• 67 kraadi PVC -ühendus eelmise toru jaoks.
• Üks PVC vähendamine 40 mm -lt 32 mm -le (väline).
• Üks PVC vähendamine 25 mm -lt 20 mm -le (väline).
• Tühi pudel Betadine'i.
• Altsaksofoni huulik.
• Altsaksofoni pilliroog.
• Altsaksofoni ligatuur.
• Natuke vahtu.
• Palju juhtmeid (soovitatav on helitraat, kuna see on paaris punane-must).
• Mõned kruvid.
• Matt must pihustusvärv.
• Matt pihustuslakk.

Samm: keha

Kõigepealt valiti kehaosaks PVC toru. Võite valida teise läbimõõdu, kuigi soovitame välisläbimõõduga 32 mm ja pikkusega 40 cm, kuna olime nende mõõtmetega rahul.

Kui olete toru oma kätte saanud, asetage nuppudele märgistuse paigutus. See sõltub sõrmede pikkusest. Nüüd, kui märgistus on tehtud, puurige igale nupule vastav auk. Soovitame alustada kõhnast otsast ja süvendada auk, suurendades külviku läbimõõtu. Samuti võib buriini kasutamine enne puurit parandada stabiilsust.

Manomeetri ja õhurõhuanduri ühendamiseks peaksite sisestama neli ühendamata juhet; see tükk (keha) ja kael on kinni ühendatud 67 -kraadise ühendustoruga. See toru oli liivapaberiga kaetud ja värvitud mustaks.

Selle tüki jalaga ühendamiseks kasutasime PVC vähendusühendust 40 mm kuni 32 mm (välisläbimõõt). Ristmiku tugevdamiseks lisati neli puidukruvi. Reduktorliigendi ja korpuse vahel tegime puuri ja kasutasime stabiilsuse saavutamiseks laiemat kruvi. Soovitame torusid enne juhtmestikku puurida; muidu on laostumine tagatud.

Järgmine samm on juhtmete jootmine nuppude klemmidele, pikkuse mõõtmine allapoole ja lisapikkuse reserveerimine, et vältida ühenduse tihedust. Kui toru on liivapaberiga kaetud ja mustaks värvitud (kasutasime mattmustat pihustusvärvi; andke nii palju kihte, kui soovite, kuni see päikesevalguse käes kena välja näeb), sisestage nupud ülevalt alla, märgistades igaüks neist. Kaablite jaoks soovitame kasutada kahte erinevat värvi (nt must ja punane); kuna need kõik on maandusega ühendatud ühe tihvtiga, jätsime musta kaabli vabaks ja märkisime ainult punased kaablid. Nupud kaeti musta isoleerlindiga, et need sobiksid välimusega ja sobiksid kenasti ilma maha kukkumata.

Jootke HD15 naissoost pistik (jootetopsid aitavad palju), kasutades 4. sammu skeemil pakutud paigutust (või teie enda), ja ühendage pinnad kokku. Pidage meeles, et termokahanevad torud tagavad tugeva töökindluse lühiste vastu.

2. samm: jala disain

Selle disaini jaoks kasutatav vooluahel on oma olemuselt väga lihtne. Kaks järjestikku liitiumpatareid toidavad LDO (madala väljalangemisega) pingeregulaatorit, mis toidab 5 V oma väljundist ülejäänud vooluahelasse. LM324 operatsioonivõimendid kohandavad nii õhurõhuanduri dünaamilist vahemikku (MP3V5010, 0,2 kuni 3,3 volti) kui ka manomeetri käitumist (negatiivse kaldega muutuv takisti) Arduino plaadi analoogsisenditega (0 kuni 5 volti). Seega kasutatakse esimese jaoks mitteinverterit, millel on reguleeritav võimendus (1 <G <3), ja teise jaoks pinge jagajat pluss järgijat. Need tagavad piisava pinge kõikumise. Nende seadmete kohta lisateabe saamiseks klõpsake siin ja seal. Samuti pakub LP2950 viiteid 3,3 voltile, mis tuleb hankida MP3V5010 -st.

Piisab mis tahes FSR (Force Sensing Resistor) seeria mudelist ja kuigi 04 on kõige ilusam, kasutasime varude tõttu 07. Need andurid muudavad oma elektrilist takistust sõltuvalt rakendatavast paindejõust ja me katsetasime katseliselt, et kogu pinnaga kokku surudes ei muutu. See oli viga esialgu selle koha tõttu, kuhu me tüki maha panime, kuid vastuvõetud lahendus tegi head tööd ja seda selgitatakse neljandas etapis.

Tahvli üks põhilisi osi on MCP23016. See on 16-bitine I2C I/O Expander, mida pidasime kasulikuks koodi (ja võib-olla ka juhtmestiku) keerukuse vähendamiseks. Moodulit kasutatakse ainult kirjutuskaitstud 2-baidise registrina; see tekitab katkestuse (sunnib loogikat "0" ja seega on loogika "1" määramiseks vaja tõmmatavat takistit) oma kuuendale tihvtile, kui mõni selle registriväärtustest muutub. Arduino on programmeeritud käivituma selle signaali kallakuga; pärast seda juhtub, et ta küsib andmeid ja dekodeerib need, et teada saada, kas märge on kehtiv või mitte, ning kui see on nii, salvestab ta selle ja kasutab seda järgmise MIDI -paketi koostamiseks. Kõigil nuppudel on kaks klemmi, mis on ühendatud maaga ja tõmbetakistiga (4,7K) vastavalt 5 voltini. Seega, kui seda vajutada, loeb I2C seade loogikat "0" ja loogika "1" tähendab vabastamist. RC paar (3.9K ja 33p) konfigureerib oma sisemise kella; tihvtid 14 ja 15 on vastavalt SCL ja SDA signaalid. Selle seadme I2C aadress on 0x20. Lisateabe saamiseks vaadake andmelehte.

Ühenduse paigutus, mida kasutasime HD15 pistiku juhtmestikus, pole muidugi ainulaadne. Me tegime seda nii, sest meie valmistatud trükkplaadil oli lihtsam marsruutida ning oluline punkt on sõlmede ja nende nuppude selge nimekirja pidamine. Ütlematagi selge, aga ma teen; nuppudel on kaks klemmi. Üks neist (ebamääraselt) on ühendatud HD15 -pistiku vastava sõlmega, teine aga maandusega. Seega on kõigil nuppudel sama maapind ja need on ühendatud ainult HD15 -pistiku ühe tihvtiga. Meie pakutav pilt on isase pistiku tagantvaade, see tähendab naispaari eestvaade. Jootke juhtmed hoolikalt, te ei soovi seda valesti ühendada, usaldage meid.

Lihtsalt nii, et see oleks selge, kavandasime Arduino vooluahela selle ühendamiseks. Seal peaks olema piisavalt ruumi, et vooluring mahuks tema alla ja nii võib kast olla väiksem kui meie oma. Kavandatud hoone paigutus on toodud alloleval pildil. Kleepisime patareide hoidiku tüki karbi sisemusse silikooniga, puurisime selle servadesse neeme ja kasutasime selle kinnitamiseks kruvisid.

Selle tüki ühendamiseks kehaga kasutasime PVC vähendusühendust 40 mm kuni 32 mm (välisläbimõõt). Ristmiku tugevdamiseks lisati neli puidukruvi. Reduktorliigendi ja korpuse vahel tegime puuri ja kasutasime stabiilsuse saavutamiseks laiemat kruvi. Olge ettevaatlik, et mitte juhtmeid vigastada.

3. samm: huuliku kokkupanek

See on ilmselt montaaži kõige olulisem osa. See põhineb puhtalt esimesel pildil näidatud skeemil. Ülegabariidiline osa on piisavalt suur, et mahtuda 32 mm (välisesse) PVC torusse.

Selle tüki (kaela) kujundamisel otsustasime MP3V5010 paigaldamiseks kasutada trükkplaati, kuigi võite seda ignoreerida. PDF -i kohaselt on kasutusel 2 (3,3 -voldine toide), 3 (maandus) ja 4 (õhurõhu elektrisignaal) klemmid. Seega, et vältida trükkplaadi tellimist, soovitame teil kasutamata tihvtid ära lõigata ja liimida komponent PVC -torule, kui juhtmestik on lõppenud. See on lihtsaim viis, mille peale võiksime mõelda. Samuti on sellel rõhuanduril kaks andurit; soovite katta ühe neist. See parandab selle reaktsiooni. Me tegime seda, sisestades pisikese metallitüki termokahanevasse torusse, mis katab nupu, ja soojendades toru üles.

Esimene asi, mida soovite teha, on leida koonilise kujuga tükk, mis mahuks õhurõhuanduri torusse, nagu on näidatud teisel pildil. See on eelmise diagrammi kollane tükk. Pisikese puuri või saleda jootekolvi otsa abil lõigake koonuse tippu kitsas auk. Kontrollige, kas see sobib tihedalt; kui ei, siis jätkake augu läbimõõdu kasvatamist, kuni see nii on. Kui see on lõpetatud, soovite leida tüki, mis sobib eelmise ümber, kattes selle nii, et see takistaks õhuvoolu väljapoole. Tegelikult tahad igal sammul testida, et õhk ei pääse korpusest välja; kui see juhtub, proovige liigestele silikooni lisada. Selle tulemuseks peaks olema järgmine pilt. Lihtsalt selleks, et see aitaks, kasutasime selleks Betadine'i pudelit: kollane tükk on sisemine jaotur, samas kui see, mis seda katab, on kork, mille peas on sisselõige, et muuta see torukujuliseks. Lõige tehti kuuma noaga.

Järgmine tükk oli PVC vähendamine 25 -lt (väline) 20 -le (sisemine). See tükk sobis kenasti juba paigutatud torudesse, kuigi me pidime selle liivapaberiga liimima ja selle seinad liimima, et takistada mainitud õhuvoolu. Praegu tahame, et see oleks suletud õõnsus. Diagrammil on see tükk, millest me räägime, tumehall, mis järgneb otseselt kollasele. Kui see tükk on lisatud, on pilli kael peaaegu valmis. Järgmine samm on lõigata tükk 32 mm (välis) läbimõõduga PVC torust välja ja puurida selle keskele auk, lastes manomeetri juhtmetel välja minna. Jootke neli juhtmest, mida me varem 1. etapis mainisime, nagu on näidatud järgmisel skeemil, ja liimige kael nurga all oleva ristmiku külge (esteetilistel eesmärkidel pärast musta värvimist).

Viimane samm on huuliku mugav sulgemine. Selle ülesande täitmiseks kasutasime altsaksapilliroogu, musta isoleerlinti ja ligatuuri. Enne lindi paigaldamist asus manomeeter pilliroo all; gabariidi elektriühendused tugevdati mustade termokahanevate torudega. See tükk on mõeldud väljatõmbamiseks, nii et õõnsust saab pärast mõnda aega mängimist puhastada. Seda kõike on näha kahel viimasel pildil.

4. samm: tarkvara

Palun laadige alla ja installige virtuaalne MIDI klaveriklaviatuur, siin on link.

Loogiline viis selle sammu teostamiseks on järgmine: esiteks laadige alla käesolevas juhendis esitatud Arduino eskiis ja laadige see oma Arduino tahvlile. Nüüd käivitage VMPK ja kontrollige oma seadeid. Nagu on näidatud esimesel pildil, peaks sisend -MIDI -ühendus olema teie Arduino plaat (meie puhul Arduino Leonardo). Kui kasutate Linuxit, pole vaja midagi installida, lihtsalt veenduge, et teie VPMK -failil on teisel joonisel näidatud omadused.

Samm: tõrkeotsing

Juhtum 1. Tundub, et süsteem ei tööta. Kui Arduino LED ei sütti või on tavalisest veidi tumedam, kontrollige, kas süsteem on korralikult toitega (vt juhtumit 6).

Juhtum 2. Tundub, et on suitsu, sest miski lõhnab nagu põlenud. Tõenäoliselt on kusagil lühis (kontrollige toite- ja juhtmestikku). Võib -olla peaksite puudutama (ettevaatlikult) iga komponenti, et kontrollida selle temperatuuri; kui see on tavalisest kuumem, ärge paanitsege, vaid vahetage see välja.

Juhtum 3. Arduinot ei tunnustata (Arduino IDE -s). Kui probleem ei lahene, laadige esitatud skeemid uuesti üles, veenduge, et Arduino on arvutiga korralikult ühendatud ja Arduino IDE seaded on vaikeseaded. Kui miski ei tööta, kaaluge Arduino asendamist. Mõnel juhul võib visandi üleslaadimisel abi olla lähtestamisnupu vajutamisest "koostamise" ajal ja seejärel vabastamisest "üleslaadimise" ajal.

Juhtum 4. Mõned klahvid tunduvad olevat rikkega. Palun eraldage, milline võti ei tööta. Järjepidevuse test võib olla kasulik või võite nuppude testimiseks kasutada kaasasolevat visandit; tõmbetakisti ei pruugi olla korralikult joodetud või nupp on vigane. Kui võtmed on korras, võtke meiega ühendust ja paljastage oma probleem.

Juhtum 5. Ma ei saa ühtegi märkust VMPK kohta. Kontrollige, kas Arduino on arvutiga korralikult ühendatud. Seejärel järgige VMPK -s juhiseid, mida on näidatud punktis 3. Kui probleem ei lahene, lähtestage nupp või võtke meiega ühendust.

Juhtum 6. Elektrilise sisselülitamise test. Tehke järgmised mõõtmised: pärast Arduino neemilt eemaldamist lülitage lüliti sisse. Asetage must sond maandusnõelale (piisab kõigist) ja kasutage toitesõlmede kontrollimiseks punast sondi. Aku positiivse plaadi juures peaks pingelangus olema vähemalt 7,4 volti, vastasel juhul laadige akusid. LM2940 sisendil peaks olema sama pingelangus, nagu on näidatud skemaatiliselt. Selle väljundis peab langema 5 volti; sama väärtust oodatakse ka seadmetelt LM324 (tihvt 4), MCP23016 (tihvt 20) ja LP2950 (tihvt 3). Viimase väljund peaks näitama väärtust 3,3 volti.