MID Elektroonilise oreli püüdmine: 6 sammu

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

See juhend annab teile juhised selle vana armastamata elektroonilise oreli võtmiseks, mis teil on garaažis või keldris, ja muundamiseks kaasaegseks muusikainstrumendiks. Me ei peatu liiga palju teie konkreetse oreli üksikasjadel, välja arvatud see, et põhimõtteliselt on tüüpiline muusikaklaviatuur klahvide komplekt, mis ühendatakse ühise siiniga vajutamisel. Vanas maailmas oli võtmete kõrval märkimisväärne vooluahela, mille tõttu väljund edastati siinile, mida omakorda võimendati ja edastati helisüsteemile. Tänapäeval on klaviatuur andurite komplekt; loeme üksikute võtmete olekut ja saadame muudatused tarkvara süntesaatorile, mida juhivad MIDI käsud.

Juhend hõlmab suurt osa kaasatud protsessist, alates võtmete digitaalse oleku kogumisest, selle haldamisest Arduino mikroprotsessoriga, MIDI andmevoo ehitamisest ja selle edastamisest arvutisse (sh Raspberry Pi), kus töötab süntesaator.

Samm: klaviatuur on abstraktsed

Alljärgnev kujutab endast abstraktset elektroonilist orelit, kus iga rida on klahvide või peatuste komplekt või muud juhtlülitid. Veerukirjed 0 tähistavad üksikuid võtmeid ja - siin, millele klahv on vajutamisel ühendatud. 61 võtmega suurepärane käsiraamat võiks olla esimene rida, paisumisjuhend teine rida, pedaalid kolmas ja peatused jne neljas. Ridad sisaldavad tegelikult 64 elementi, kuna selle digitaalne tähtsus on 2, mis ületab 61. Klaviatuuriridadel järgivad klahvid tavalist muusikalist kokkulepet, vasakul C.

Buss 0 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Buss 1 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Buss 2 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Buss 3 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Iga buss on sõltumatu ja eakaaslastest elektriliselt isoleeritud. Esimesed 8 elementi on esile tõstetud paksus kirjas, 8 sellist plokki on ülaltoodud paigutuses. Järgmine samm kirjeldab trükitud trükkplaati, mis töötab paksude elementidega, ja ülejäänud 7 plokki.

Klahvid on ülal näidatud nullidena. Võime seda natuke edasi võtta ja öelda, et klahv on vajutades digitaalne 1 ja muul juhul 0. Ja võtmed võivad olla tavalised muusikalised valged korterid või mustad teravad terad, orelipedaalid või orelipeatused või pöörlevate lülitite komplekt, mis võivad anda meile saksofonitooni. Me käsitleme instrumenti lihtsalt busside komplekti lülitite komplektina ja sisuliselt 0 ja 1 digitaalse voona.

Samm: juhtmete ühendamine klaviatuurilt

Klaviatuuride ühendamiseks on Eagle CAD abil konstrueeritud trükkplaat. Selle suurus on umbes 96 mm x 43 mm ja nõutav on 8, mis ulatuvad üle oreliklaviatuuri.

Vaatame seda trükkplaati (PCB) üksikasjalikult. Vasakpoolne pilt on trükkplaadi esikülg, millele komponendid on paigaldatud, ja parempoolne on selle tagaosa, kus komponendid joodetakse.

Esiteks, ülaosas olevad 2X3 komponendid on mõeldud ülalolevate klahvidega ühendamiseks, kusjuures kaks ülemist ühendussiini 0 ja 1, järgmine paar 2 ja 3 ning alumine paar on samuti siinid 2 ja 3. Leiti, et trükkplaat 2X3 päis oli piisavalt jäik, et mahutada üheahelaline ühendustraat klahvidest, mis olid lihtsalt päisesse surutud, sarnaselt Arduino kilbist juhtmestikuga. Ühendusjuhe, mida ma kasutasin, saadi algsest orelist; selle läbimõõt on 0,75 mm.

Seega mahutab iga 2X3 päis paksus kirjas esiletõstetud klahvide veeru või laias laastus ühe noodi. Juhatus nõuab seega 8 sellist päist. Pilt sisaldab ühte neist naissoost päistest vasakus ülanurgas. Tahvli keskosas on 32 dioodi (1N4148 vms), millest igaüks vastab ühele punasest sisendist. Dioodi polaarsus on nagu plaadil märgitud, tahvli ülaosas on katood (must riba). Üks diood on illustreeritud positsioonis 4. Lõpuks täidab üks 2X5 isane päis tahvli madalaima osa. Selle ülemised 2 tihvti pole ühendatud. Tihvt 1 asub paremas alanurgas ja ühendub vasakpoolseima 4 dioodiga, tihvt 2 dioodidega 5-8 ja lõpuks ühendab 29-32 tihvtiga 8. Päise võib lõigata pikemast DIL-osast, nagu on näidatud juhatus. Juhtmed erinevate komponentide vahel on trükkplaadis, ainsaks jootmiseks on vaja dioode ja päiseid.

8 neist terviklaudadest on paigaldatud vahetult käsiraamatute alla, kasutades kaasasolevaid kinnitusavasid, mis venivad mugavalt üle oreli. Selle plaadi ülesanne on seega võtta üks kaheksast võtmest koosnev plokk üle nelja bussi ja esitada see meessoost päisele, millega ühendatakse 10-suunaline lintkaabel järgmisse etappi ülekandmiseks. Tahvli kujunduse saab alla laadida kaasasolevast zip -failist.

3. samm: klaviatuuriväljundite koondamine vahetusregistritesse

Vaja on veel kahte PCB -d, nagu eespool näidatud. Neid tuntakse kui DIN R5 ja need on populaarsed MIDI maailmas, kuigi pakuvad lihtsalt nihkeregistri funktsiooni. Esiteks, ülemises horisontaalses osas näete 4 2X5 isast päist, mis ühendatakse lintkaabli abil ülaltoodud 8 tahvli 2X5 vastaspoolega. Meil on vaja kahte DIN -plaati, et mahutada oma 8 sellist kaablit.

Veel allpool on IC-kiibid, mis moodustavad 32-bitise nihkeregistri, ja lõpuks pakuvad meile huvi veel 2X5 päist, millest üks (J2) liigub edasi DIN-tahvlitesse (meie teine) ja teine J1 meie Arduino või Arduino-sarnane mikroprotsessor.

Kokkuvõtteks on meil -

• Toitub kuni 4 bussi 64 võtmega
• 8 plaati 32 sisendiga, 8 väljundit bussi kohta
• need 64 väljundit sisestavad 2 32-bitist vahetusregistrit
• Arduino mikroprotsessor liigub bussidega ringi

Samm: riistvara kokku panemine

Ühendused Arduino, kahe DIN -plaadi ja orelivõtmekompleksi lintkaablite vahel on näidatud ülaltoodud pildil. Pange tähele, et teine DIN -i J2 jäetakse tühjaks.

Pistikud kasutavad IDC tehnoloogiat (isolatsiooni-nihke kontakt) ja juhtmeid ei ole vaja koorida ega eraldada. Need kantakse kaablile harrastusmeestele kättesaadava tihendusvahendiga. Gofreeritud kaabli vasakpoolses otsas võib olla raseerimistera; keskel on pistiku all 2X5 pistikupesa; ja paremal konnektori pealtvaade.

DIN-plaadid ja kohandatud PCB-plaadid kinnitati oreli puidutööde külge ümmarguse peaga messingist puidukruvide ja vahetükkide abil. Ülal on näidatud orelile paigaldatud kohandatud PCB-plaatide osaline vaade. Ülemised haaketraadi kaablid ühendavad lauadesse peatused või juhtseadised ja vasakpoolne mass eraldub pedaalidest. Lõpuks on toonigeneraatorite ja muude originaalse oreli funktsioonide eemaldamine võimaldanud kapi tühimikku veini säilitamiseks uuesti kasutada.

Samm: Arduino kompleks

Nüüd käsitletakse ülaltoodud kahest DIN -plaadist vasakul nähtavat Arduino kompleksi. See koosneb kolmest erinevast kihist, mis on omavahel ühendatud Arduino kilpidena. Kihte sisaldavad trükkplaadid on juhuslikult sinised, rohelised ja punased.

Sinine kiht (ülaosas) on Freetronics'i toodetud kilp, mis tagab 16X2 vedelkristallmärgiga ekraani. (2 rida 16 tähemärki). See ei ole tingimata hädavajalik, kuid on äärmiselt kasulik klaviatuuride, pedaalide ja peatuste toimimise kontrollimiseks. Seda juhib LiquidCrystal raamatukogu ja muid riistvara variante saab hõlpsasti asendada.

Punane kiht (allosas) on Teensy 3.2, mis on paigaldatud Sparkfun Teensyduino tahvlile. Teensy pakub otsest MIDI tuge ja käitub muidu Arduino UNO -na. Seega säästab Teensy kasutamine komponente allavoolu. Toiteallika (5V 2A) ühendus asub all vasakul ja USB -pistik toetab jada- või MIDI -väljundit vasakul keskel. Päised ülemises ja alumises servas pakuvad standardset Arduino kilpfunktsiooni.

Roheline kiht (sinise ja punase vahele jääv) on kohandatud PCB -plaat. Selle eesmärk on laias laastus toetada juppe ja tükke, nagu link DIN -plaatidele, ja vähendada välist juhtmestikku. Osa selle funktsionaalsusest on ülearune. See sisaldab mõningaid vooluahelaid MIDI toetamiseks standardse Arduino UNO kaudu. See pakub ka 2X5 isast päist lintkaabli ühendamiseks esimese DIN -plaadi J1 -päisega. Muude funktsioonide hulka kuulub helitugevuse reguleerimise tugi; algses organis kasutati 10K potentsiomeetrit (potti), mida juhtis jalats.

Neli horisontaalset päist pakuvad standardset Arduino kilbiühendust alloleva Teensy -plaadi ja vedelkristallkuvariga. Bussijaama meenutav jäljend vasakus alanurgas on üle jäänud ning vasakul asuv pikk vertikaalne päis tagab ühenduse nelja bussiga, helitugevuse reguleerimise ja maapinnaga.

Kohandatud plaat töötati välja Eagle CAD -i abil ja PCB -tootjatele saadetud Gerberi kompleksi zip -failid on saadaval PCB2 -zip -failis.

Samm: Arduino tarkvara

Tarkvara töötati algselt välja Arduino UNO jaoks ja hiljem muudeti seda Teensy kasutamiseks väga väheste muudatustega. Nööpnõelte kasutamine on muutumatu.

Vedelkristallkuvar kasutab pool tosinat tihvti ja bussidele külgnevate tihvtide ploki saamiseks otsustati kasutada digitaalrežiimis analoogpinge. Helitugevuse regulaator kasutab analoogrežiimis teist analoogpistikut.

Suur osa tarkvarast on seotud üksikute klaviatuuride, pedaalide ja seiskamisnuppude lugemisega, võimaldades iga bussi kordamööda, ja bitiväärtuste marssimise DIN -tahvlite pakutavatest vahetusregistritest välja.

Allavoolu keskkond sisaldab tavaliselt protsessorit, milles töötab Windows, UNIX või Linux, ja tarkvarasüntesaatorit, näiteks FluidSynth, mida võib omakorda hallata jOrgan. FluidSynthi juhib lõpuks üks või mitu Soundfonti, mis määravad, milline heli tekib konkreetse MIDI -käsu vastuvõtmisel. Teksti töötlemise fontidega on mõningane analoogia. Klaviatuuri ja pedaalide puhul toob eelmise skannimise muutmine kaasa MIDI Note On või Note Off järjestuse. Vasakpoolne klahv on MIDI 36 ja juurdekasv kogu klaviatuuril. Siiniindeks võimaldab hõlpsasti MIDI -kanali numbrit. Stopp -klahvide jaoks genereeritakse MIDI programmi juhtimisjärjestused või võib olla mõistlik genereerida Note On/Off ja jätta see jOrganile või sarnasele MIDI allavoolu tarkvarale tõlgendamiseks, reguleerimiseks ja laiendamiseks. Ükskõik, mis suunda võetakse, paneb lõpliku otsuse alla järgneva Soundfonti (de) määratlus. Tarkvara on kasutatud erinevates vormides MIDI genereerimiseks USB kaudu Windowsile, mis opereerib Wurlitzeri rakendust ja FluidSynthi, ning Raspberry Pi -le, kus töötab FluidSynth ja General MIDI Soundfont. See kirjeldus on küll visandlik, kuid igaühel, kes tunneb Arduino keskkonda või C -d, ei teki raskusi selle muutmisel oma eesmärkidel; sisemine dokumentatsioon on mõistlik ja modulaarne.

Arduino tarkvara sisaldub kaustas organino.zip.