Sukurkite vėjo valdomą MIDI instrumentą: 5 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Šis projektas buvo pateiktas „Creative Electronics“, BEng elektronikos inžinerijos 4 kurso moduliui Malagos universitete, Telekomunikacijų mokykloje.

Pirminė idėja gimė seniai, nes mano draugas Alejandro daugiau nei pusę savo gyvenimo praleido grodamas fleita. Taigi jam pasirodė patraukli elektroninio pučiamųjų instrumento idėja. Taigi tai yra mūsų bendradarbiavimo produktas; pagrindinis šio požiūrio tikslas buvo gauti estetiškai blaivią konstrukciją, panašią į bosinio klarneto konstrukciją.

Demo:)

Prekės

• „Arduino“plokštė (mes naudojome „SAV MAKER I“, pagrįstą „Arduino Leonardo“).
• Oro slėgio jutiklis MP3V5010.
• Įtampos matuoklis, FSR07.
• Rezistoriai: 11 iš 4K7, 1 iš 3K9, 1 iš 470K, 1 iš 2M2, 1 iš 100K.
• Vienas 200K potenciometras.
• Vienas 33pF keraminis kondensatorius.
• Du 10uF ir 22uF elektriniai kondensatoriai.
• Vienas LM2940.
• Vienas LP2950.
• Vienas LM324.
• Vienas MCP23016.
• Viena perforuota lenta iš 30x20 skylių.
• 30 kaiščių antraščių, tiek moterų, tiek vyrų (viena lytis skirta „Arduino“, kita - pelerinai).
• Viena pora HD15 jungčių, tiek vyrų, tiek moterų (su litavimo puodeliais).
• Pasiskolinkite draugo termiškai susitraukiantį vamzdelį ir izoliacinę juostą. Pageidautina juoda.
• Dvi 18650 ličio jonų baterijos ir jų laikiklis.
• Jungiklis.
• „Arduino“USB kabelis.
• Bent 11 mygtukų, jei norite kokybiško jausmo, nenaudokite mūsų.
• Kažkoks gaubtas ar dėklas. Užtektų maždaug vieno kvadratinio metro medinės lentos.
• Pusė metro PVC vamzdžių, 32 mm išorės.
• 67 laipsnių PVC jungtis ankstesniam vamzdžiui.
• Vienas PVC sumažinimas nuo 40 mm iki 32 mm (išorinis).
• Vienas PVC sumažinimas nuo 25 mm iki 20 mm (išorinis).
• Tuščias butelis Betadine.
• Alto saksofono kandiklis.
• Alto saksofono nendrė.
• Alto saksofono ligatūra.
• Šiek tiek putų.
• Daug laidų (rekomenduojama garso laidas, nes jis yra poroje raudonai juodas).
• Kai kurie varžtai.
• Matiniai juodi purškiami dažai.
• Matinis purškiamas lakas.

1 žingsnis: kūnas

Visų pirma, PVC vamzdis buvo pasirinktas kaip kūno dalis. Galite pasirinkti kitą skersmenį, nors mes rekomenduojame 32 mm išorinį skersmenį ir 40 cm ilgį, nes mums patiko šie matmenys.

Gavę vamzdį į rankas, uždėkite mygtukų žymėjimo išdėstymą. Tai priklauso nuo pirštų ilgio. Dabar, atlikę žymėjimą, gręžkite atitinkamą skylę kiekvienam mygtukui. Rekomenduojame pradėti nuo lieso antgalio ir įkasti skylę, didinant grąžto skersmenį. Be to, naudojant gręžtuvą prieš gręžtuvą galima pagerinti stabilumą.

Turėtumėte įvesti keturis nesujungtus laidus, kad vėliau prijungtumėte manometrą ir oro slėgio jutiklį; šis gabalas (kūnas) ir kaklas yra suklijuoti 67 laipsnių jungiamuoju vamzdžiu. Šis vamzdis buvo šlifuotas ir nudažytas juodai.

Norėdami sujungti šį gabalą su koja, mes panaudojome PVC reduktorių nuo 40 mm iki 32 mm (išorinis skersmuo). Sujungimui sustiprinti buvo pridėti keturi mediniai varžtai. Tarp reduktoriaus ir korpuso padarėme grąžtą ir įvedėme platesnį varžtą, kad įgautume stabilumą. Prieš laidus rekomenduojame gręžti vamzdžius; priešingu atveju griuvėsiai garantuoti.

Kitas žingsnis yra lituoti laidus prie mygtukų gnybtų, išmatuoti ilgį iki apačios ir rezervuoti papildomą ilgį, kad jungtis nebūtų įtempta. Kai vamzdis bus nušlifuotas švitriniu popieriumi ir nudažytas juoda spalva (mes naudojome matinius juodus purškiamus dažus; padėkite tiek sluoksnių, kiek norite, kol gražiai atrodys saulės šviesoje), įveskite mygtukus iš viršaus į apačią, pažymėdami kiekvieną iš jų. Rekomenduojame kabeliams naudoti dvi skirtingas spalvas (pvz., Juodą ir raudoną); Kadangi visi jie yra prijungti prie žemės ant vieno kaiščio, juodą kabelį palikome laisvą ir pažymėjome tik raudonus kabelius. Mygtukai buvo uždengti juoda izoliacine juostele, kad jie atitiktų išvaizdą ir puikiai tilptų nenukritę.

Lituokite HD15 moterišką jungtį (litavimo puodeliai labai padeda), naudodami 4 veiksmo schemoje siūlomą išdėstymą (arba savo), ir sujunkite pagrindą. Atminkite, kad termiškai susitraukiantys vamzdžiai užtikrins didelį patikimumą nuo trumpojo jungimo.

2 žingsnis: pėdų dizainas

Šiam dizainui naudojama grandinė iš esmės yra labai paprasta. Dvi serijinės ličio baterijos maitina LDO (žemo iškritimo) įtampos reguliatorių, kuris tiekia 5 V iš savo išėjimo į likusią grandinės dalį. LM324 operaciniai stiprintuvai padeda pritaikyti oro slėgio jutiklio dinaminį diapazoną (MP3V5010, 0,2–3,3 voltai) ir slėgio matuoklio (neigiamo nuolydžio kintamo rezistoriaus) veikimą prie „Arduino“plokštės analoginių įėjimų (nuo 0 iki 5 voltai). Taigi pirmajam naudojamas neinvertinis reguliuojamo stiprumo (1 <G <3), o antrajam-įtampos daliklis ir sekėjas. Jie užtikrina tinkamą įtampos svyravimą. Norėdami gauti daugiau informacijos apie šiuos įrenginius, spustelėkite čia ir ten. Be to, LP2950 pateikia 3,3 voltų, kuriuos reikia įsigyti iš MP3V5010, nuorodą.

Užteks bet kurio FSR (jėgos jutimo rezistoriaus) serijos modelio, ir nors 04 yra gražiausias, dėl atsargų problemų naudojome 07. Šie jutikliai keičia savo elektrinę varžą, priklausomai nuo lenkimo jėgos, ir mes eksperimentiškai išbandėme, kad jie nesikeičia, kai jie spaudžiami kartu su visu paviršiumi. Iš pradžių tai buvo klaida dėl vietos, kurioje ketinome padėti kūrinį, tačiau priimtas sprendimas padarė gerą darbą ir bus paaiškintas ketvirtame žingsnyje.

Viena iš pagrindinių plokštės dalių yra MCP23016. Tai 16 bitų I2C įvesties/išvesties plėtinys, kuris, mūsų manymu, buvo naudingas siekiant sumažinti kodo (ir galbūt laidų) sudėtingumą. Modulis naudojamas kaip tik skaitomas 2 baitų registras; jis sukuria pertraukimą (priverčia logiką „0“, taigi, norint nustatyti logiką „1“, reikalingas traukiamasis rezistorius), kai pasikeičia bet kuri jo registro vertė. „Arduino“yra užprogramuotas taip, kad jį suaktyvintų šio signalo nuolydis; po to jis prašo duomenų ir juos iššifruoja, kad žinotų, ar pastaba galioja, ar ne, ir jei taip, jis juos saugo ir naudoja kurdamas kitą MIDI paketą. Kiekvienas iš mygtukų turi du gnybtus, prijungtus prie įžeminimo ir atitinkamai iki 5 voltų ištraukimo rezistoriaus (4,7K). Taigi, paspaudus logiką „0“skaito I2C įrenginys, o logika „1“reiškia išlaisvinimą. RC pora (3.9K ir 33p) sukonfigūruoja savo vidinį laikrodį; 14 ir 15 kaiščiai yra atitinkamai SCL ir SDA signalai. Šio įrenginio I2C adresas yra 0x20. Daugiau informacijos rasite duomenų lape.

Ryšio išdėstymas, kurį naudojome laidams HD15 prijungti, žinoma, nėra unikalus. Mes tai padarėme taip, nes buvo lengviau nukreipti mūsų sukurtą PCB, o svarbus dalykas yra išlaikyti aiškų mazgų ir atitinkamų mygtukų sąrašą. Nereikia nė sakyti, bet aš padarysiu; mygtukai turi du gnybtus. Vienas iš jų (neapibrėžtai) yra prijungtas prie atitinkamo mazgo HD15 jungtyje, o kitas yra prijungtas prie žemės. Taigi visi mygtukai turi tą patį pagrindą ir yra prijungti tik prie vieno HD15 jungties kaiščio. Mūsų pateiktas vaizdas yra galinis jungties vaizdas, tai yra, moterų poros vaizdas iš priekio. Lituokite laidus atsargiai, nenorite jų neteisingai prijungti, pasitikėkite mumis.

Kad viskas būtų aišku, mes sukūrėme grandinę, kad „Arduino“būtų prijungtas prie jo. Turėtų būti pakankamai vietos, kad grandinė tilptų žemiau jo, todėl dėžutė gali būti mažesnė nei mūsų. Siūlomas pastato išdėstymas pateiktas paveikslėlyje žemiau. Mes naudojome silikoną, kad priklijuotume baterijų laikiklio detalę prie dėžutės vidinės pusės, išgręžėme apsiaustą ant jo kraštų ir taip pritvirtinome varžtais.

Norėdami sujungti šį gabalą su korpusu, mes panaudojome PVC reduktorių nuo 40 mm iki 32 mm (išorinis skersmuo). Sujungimui sustiprinti buvo pridėti keturi mediniai varžtai. Tarp reduktoriaus ir korpuso padarėme grąžtą ir įvedėme platesnį varžtą, kad įgautume stabilumą. Būkite atsargūs, kad nepažeistumėte laidų.

3 žingsnis: kandiklio surinkimas

Tai turbūt svarbiausia surinkimo dalis. Jis pagrįstas tik pirmame paveikslėlyje parodyta schema. Negabaritinė dalis yra pakankamai didelė, kad tilptų į 32 mm (išorinį) PVC vamzdį.

Kurdami šį kūrinį (kaklą), MP3V5010 tvirtinimui nusprendėme naudoti PCB, nors galite į tai nekreipti dėmesio. Remiantis PDF, naudojami 2 (3,3 voltų maitinimo), 3 (įžeminimo) ir 4 (oro slėgio elektros signalai) gnybtai. Taigi, norėdami išvengti PCB užsakymo šiuo klausimu, siūlome nupjauti nenaudojamus kaiščius ir priklijuoti komponentą prie PVC vamzdžio, kai laidai bus baigti. Tai lengviausias būdas, apie kurį galėtume pagalvoti. Be to, šis slėgio jutiklis turi dvi jutiklines rankenėles; norite padengti vieną iš jų. Tai pagerina jo reakciją. Mes tai padarėme įvedę mažą metalo gabalėlį į termiškai susitraukiantį vamzdelį, kuris uždengė rankenėlę, ir pašildė vamzdelį.

Pirmas dalykas, kurį norite padaryti, yra rasti kūgio formos gabalėlį, kuris galėtų tilpti į oro slėgio jutiklio vamzdelį, kaip parodyta antrame paveikslėlyje. Tai geltona dalis ankstesnėje diagramoje. Naudodami mažą grąžtą arba ploną lituoklio antgalį, kūgio smailėje iškirpkite siaurą skylę. Patikrinkite, ar jis tvirtai priglunda; jei ne, toliau didinkite skylės skersmenį, kol ji padidės. Kai tai bus baigta, norite rasti gabalą, kuris tinka aplink ankstesnį, uždengiant jį taip, kad trukdytų oro srautui į išorę. Tiesą sakant, jūs norite kiekviename žingsnyje patikrinti, ar oras neišbėga iš gaubto; jei taip, pabandykite pridėti silikono prie sąnarių. Tai turėtų sukelti kitą vaizdą. Kad tai padėtų, šiam tikslui panaudojome „Betadine“buteliuką: geltonas gabalas yra vidinis dozatorius, o jį uždengiantis gaubtelis yra su dangteliu ant galvos, kad jis taptų vamzdelio formos. Pjūvis buvo padarytas karštu peiliu.

Kitas gabalas buvo PVC sumažinimas nuo 25 (išorinis) iki 20 (vidinis). Šis gabalas puikiai tilpo į jau sutvarkytą vamzdelį, nors mums reikėjo jį nušlifuoti švitriniu popieriumi ir klijuoti jo sienas, kad trukdytų minėtam oro srautui. Kol kas norime, kad tai būtų uždara ertmė. Diagramoje šis kūrinys, apie kurį kalbame, yra tamsiai pilkas, kuris tiesiogiai seka geltoną. Pridėjus šį kūrinį, instrumento kaklas beveik baigtas. Kitas žingsnis - iš 32 mm (išorinio) skersmens PVC vamzdžio išpjauti gabalėlį ir jo centre išgręžti skylę, kad manometro laidai išeitų. Lituokite keturis laidus, kuriuos minėjome anksčiau, atlikdami 1 veiksmą, kaip parodyta kitoje diagramoje, ir priklijuokite kaklą prie kampinės jungties (nudažę juodai, estetiniais tikslais).

Paskutinis žingsnis - patogiai užsandarinti kandiklį. Šiai užduočiai atlikti naudojome alto sakso nendrę, juodą izoliacinę juostą ir ligatūrą. Prieš dengiant juostą, manometras buvo po nendryne; elektros jungtys prie matuoklio buvo sutvirtintos juodais termiškai susitraukiančiais vamzdeliais. Šis kūrinys yra skirtas ištraukti, kad kurį laiką žaidus ertmę būtų galima išvalyti. Visa tai galima pamatyti paskutinėse dviejose nuotraukose.

4 žingsnis: programinė įranga

Atsisiųskite ir įdiekite virtualią „MIDI Piano“klaviatūrą, čia yra nuoroda.

Logiškas būdas atlikti šį veiksmą yra toks: pirmiausia atsisiųskite „Arduino“eskizą, pateiktą šioje instrukcijoje, ir įkelkite jį į „Arduino“plokštę. Dabar paleiskite VMPK ir patikrinkite savo nustatymus. Kaip parodyta pirmame paveikslėlyje, „Įvesties MIDI ryšys“turėtų būti jūsų „Arduino“plokštė (mūsų atveju „Arduino Leonardo“). Jei naudojate „Linux“, nieko nereikia diegti, tiesiog įsitikinkite, kad jūsų VPMK failas turi savybių, parodytų antrame paveikslėlyje.

5 veiksmas: trikčių šalinimas

1 atvejis. Atrodo, kad sistema neveikia. Jei „Arduino“šviesos diodas neužsidega arba yra šiek tiek tamsesnis nei įprastai, patikrinkite, ar sistema tinkamai maitinama (žr. 6 atvejį).

2 atvejis. Atrodo, kad yra dūmų, nes kažkas kvepia sudegus. Tikriausiai kažkur yra trumpasis jungimas (patikrinkite maitinimą ir laidus). Galbūt turėtumėte paliesti (atsargiai) kiekvieną komponentą, kad patikrintumėte jo temperatūrą; jei jis karštesnis nei įprastai, nepanikuokite, tiesiog pakeiskite.

3 atvejis. „Arduino“nėra atpažįstamas („Arduino IDE“). Dar kartą įkelkite pateiktus eskizus, jei problema išlieka, įsitikinkite, kad „Arduino“tinkamai prijungtas prie kompiuterio ir „Arduino IDE“nustatymai yra numatyti. Jei niekas neveikia, apsvarstykite galimybę pakeisti „Arduino“. Kai kuriais atvejais eskizo įkėlimas gali padėti paspaudus atstatymo mygtuką „kompiliavimo“metu, o tada jį atleidus „įkeliant“.

4 atvejis. Atrodo, kad kai kurie klavišai veikia netinkamai. Išskirkite, kuris raktas neveikia. Gali būti naudingas tęstinumo testas, arba galite naudoti pateiktą eskizą mygtukų testavimui; ištraukiamasis rezistorius gali būti netinkamai lituojamas arba mygtukas yra sugedęs. Jei raktai tvarkingi, susisiekite su mumis ir parodykite savo problemas.

5 atvejis. Negaliu gauti jokio užrašo apie VMPK. Patikrinkite, ar „Arduino“tinkamai prijungtas prie kompiuterio. Tada VMPK atlikite 3 veiksme nurodytus veiksmus. Jei problema išlieka, iš naujo nustatykite mygtuką arba susisiekite su mumis.

6 atvejis. Elektros įjungimo bandymas. Atlikite kitus matavimus: nuėmus „Arduino“iš skraistės, įjunkite jungiklį. Padėkite juodą zondą ant įžeminimo kaiščio (užteks visiems) ir raudonu zondu patikrinkite maitinimo mazgus. Prie teigiamos akumuliatoriaus plokštės turi būti bent 7,4 volto įtampos kritimas, kitaip įkraukite baterijas. LM2940 įėjime turėtų būti toks pat įtampos kritimas, kaip matyti schemoje. Jo išėjime turi būti 5 voltų kritimas; tos pačios vertės tikimasi iš LM324 (4 kaištis), MCP23016 (20 kaištis) ir LP2950 (3 kaištis). Pastarojo išėjimas turėtų rodyti 3,3 voltų vertę.