„Biodata“sonifikacija: 36 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Sukurkite MIDI užrašus pagal galvaninio laidumo pokyčius dviejuose zonduose.

Norėdami gauti naujausią kodo versiją ir atnaujintas pamokas, eikite į electricforprogress.com ir patikrinkite mano „github“projektą

1 žingsnis: Boldboardless Ledless Breadboard

Pagrindinis elektronikos eksperimentų įrankis yra „Soldless Breadboard“. „Breadboard“, leidžianti vartotojams sujungti komponentus ir lengvai sukonfigūruoti, leidžia naujokams prie elektronikos ir patyrusiems inžinieriams kurti prototipus ir lengvai prijungti elektronines sistemas.

Duonos lentos turi keletą skylių, kurios yra sujungtos elektra. Horizontalios eilutės eina per „Breadboard“5 sujungtų taškų terminalų juostose ir yra pažymėtos raidėmis abcde ir fghij. Didelis atstumas duonos lentos viduryje atskiria horizontalias eilutes, tai palengvina dvigubų linijų paketo (DIP) mikroschemų naudojimą. Duonos lentos šonuose yra vertikalios skylių kolonos, paprastai pažymėtos raudona ir mėlyna linijomis. Šios vertikalios kolonos dažniausiai naudojamos maitinimo jungtims (teigiama įtampa ir žemė) ir vadinamos „magistralėmis“. Prie šių autobusų kiekvienoje duonos lentos pusėje pritvirtinsime visus teigiamus ir antžeminius ryšius. Vėlesniame etape mes sujungsime pagrindus ir teigiamus autobusus kiekvienoje duonos lentos pusėje.

Norėdami „sujungti“du elektroninius komponentus, mes tiesiog įdedame dalių laidus (arba „kojas“) į gretimas horizontalias skyles. Tai leidžia vartotojui sujungti kelis komponentus, naudojant kiekvieną horizontalią 5 taškų eilutę.

2 žingsnis: įdėkite 555 laikmatį

555 laikmatis yra 8 kontaktų DIP mikroschema, kurią sukonfigūruosime kaip stabilų multivibratorių, galintį išmatuoti elektros laidumą. Orientuokite lustą taip, kad 1 kaištis būtų viršuje - šalia lusto 1 kaiščio matysite nedidelį apskritimą, taip pat žiūrėkite diagramą, kurioje identifikuojami visi 555 laikmačio kaiščiai.

Padėkite 555 laikmatį „Breadboard“apačioje. Duonos lenta yra išdėstyta su tarpu viduryje, mikroschema turi būti per visą šį tarpą. Duonos lentos eilutės sunumeruotos, į 55, 28, 29 ir 30 eilutes įterpsime 555 laikmatį, 27 eilutėje - 1 kaištį.

3 žingsnis: prijunkite 1 prie žemės

Pritvirtinę 555 kaištį prie žemės, prie įžeminimo magistralės pridėkite jungiamąjį laidą iš 27 eilutės A stulpelio.

4 žingsnis: laiko kondensatorius C1

Prijunkite laiko kondensatorių C1 (0,0042uF) tarp 555 laikmačio 1 ir 2 kaiščių. Įdėkite mažą mėlyną kondensatorių į B stulpelio 27 ir 28 eilutes.

Šis kondensatorius nustato bendrą laikmačio dažnių diapazoną, čia mes naudojame labai mažą vertę, kad gautume didžiausią impulsų skiriamąją gebą iš 555, kai matuojame dviejų zondų elektros talpos svyravimus.

5 žingsnis: atjunkite kondensatorių C2

Aukšto dažnio atsiejamąjį kondensatorių C2 (1uF) prijunkite prie 555 laikmačio teigiamo ir įžeminto, 27 ir D stulpelių D ir G 1 ir 8 kaiščių.

Gali būti naudinga apkarpyti kondensatoriaus kojas, kad geriau priglustų prie duonos lentos, tačiau būkite atsargūs, palikdami pakankamai vietos, kad kojos apimtų mikroschemą ir visiškai sujungtų su duonos plokštės lizdais.

6 žingsnis: elektrolitinio kondensatoriaus C3 atjungimas

Žemo dažnio atsiejamąjį elektrolitinį kondensatorių C3 (41uF) prijunkite prie 555 laikmačio teigiamo ir įžeminto, 1 ir 8 kaiščių 27 eilutės C ir H stulpeliuose.

Atkreipkite dėmesį, kad elektrolitiniai kondensatoriai yra poliarizuoti, o neigiamas galas identifikuojamas balta juostele žemyn dangtelio šone; įsitikinkite, kad neigiama kondensatoriaus pusė eina į 1 kaiščio (įžeminimo) C stulpelį, o teigiama - į 8 kaiščio (teigiamą) H stulpelį.

7 žingsnis: LED išėjimas

Pridėkite raudoną šviesos diodą prie 555 laikmačio eilutės 29 kaiščio A išvesties kaiščio 3 ir įžeminimo magistralės. Įdėkite ilgesnį šviesos diodo (anodo) laidą į 29 eilutės A stulpelį, o trumpesnį šviesos diodo kojelę į vieną iš įžeminimo magistralės angų.

**- šviesos diodai yra poliarizuoti ir turi būti įstatyti teisinga kryptimi. Šviesos diodo katodo kojelę (neigiamą) galima atpažinti pagal plokščią kraštą šviesos diodo šone, o teigiamą anodą - pagal ilgesnę kojelę. Šviesos diodų poliškumą ir spalvą galima nustatyti naudojant paprastą mygtukų bateriją, stumdami bateriją tarp šviesos diodų laidų, arba pamatysite šviesos diodo švytėjimą, arba ne, pabandykite pasukti bateriją kita kryptimi. Šviesos diodas užsidegs, kai akumuliatoriaus + (platus plokščias) galas bus prijungtas prie anodo (ilgesnė kojelė), o akumuliatorius - (mažesnis mygtukas) - prie katodo įžeminimo kojelės. Paimkite CR2032 3v mygtuko bateriją ir išbandykite!

Kai viskas bus padaryta paskutiniame žingsnyje, jei norite, galite grįžti ir nukirpti LED kojas.

PASTABA: visomis įprastomis aplinkybėmis tarp išvesties kaiščio ir šviesos diodo būtų pridėtas rezistorius. Siekiant supaprastinti šio rinkinio konstrukciją, srovės ribojimo rezistoriai buvo praleisti. Į komplektą įtraukėme kiekvieno LED šviesos diodo rezistorius. Pakeistos instrukcijos, įskaitant srovės ribojimo rezistorius, bus pateiktos kaip priedas.

8 veiksmas: „Jumper 555“suaktyvinkite slenkstį

Prijunkite trumpąjį laidą tarp 555 laikmačio 28 eilutės D stulpelio 2 ir 6 kaiščio prie 29 eilutės G stulpelio.

Tai pritvirtina 555 laikmačio slenkstį ir gaiduko kaiščius, kurie sudaro pirminio elektrodo įvesties jungtį.

9 veiksmas: „Jumper 555“nustatymas iš naujo į „V+“

Prijunkite 555 laikmačio 4 kaištį prie teigiamos magistralės, naudodami trumpos laido 30 eilutės D stulpelį prie teigiamos magistralės

Prijunkite 555 laikmačio 8 kaištį prie teigiamos magistralės, naudodami 27 -os eilutės trumpiklio laidą I stulpelis prie teigiamos magistralės

(pridėkite vaizdą ir žingsnis nuo 555 VCC iki V+)

10 veiksmas: rezistorius R1 100K 555 išleidimas į teigiamą magistralę

Prijunkite rezistorių R1 (100k) tarp 555 kaiščio 7 ir teigiamos magistralės. Įdėkite vieną rezistoriaus pusę į 28 eilutės J stulpelį, o kitą - į teigiamą magistralę.

11 veiksmas: zondo įvesties lizdas

Zondo įvestis yra 3,5 mm monofoninis lizdas, jungiantis prie duonos lentos per du lituotus kaiščius. Nors ankšta vieta, ant lizdo prilituoti antgalių kaiščiai tilps į 28 ir 29 eilučių H stulpelį.

Prie lizdų buvo pridėti antgalių kaiščiai, kad vartotojui būtų lengviau sukurti rinkinį. Atminkite, kad per didelis lizdo ar kaiščių įtempimas gali pažeisti lydmetalio jungtį. Jei jūsų rinkinyje nėra antgalio lituotų antgalių kaiščių, žiūrėkite priede lizdo ir antgalio litavimo instrukcijas.

12 žingsnis: teigiamas magistralės jungiklis

Prijunkite teigiamą magistralę abiejose duonos lentos pusėse, įterpdami trumpiklį per viršutinius aukščiausius kairės ir dešinės (raudonos) maitinimo magistralės taškus.

13 žingsnis: įžeminimo magistralės jungiklis

Prijunkite įžeminimo magistralę abiejose duonos lentos pusėse, įterpdami trumpiklį per viršutinius aukščiausius kairės ir dešinės (mėlynos) įžeminimo magistralės taškus.

14 žingsnis: Galvanometro bandymas

Dabar esame pasiruošę prijungti kai kurias baterijas ir išbandyti galvanometrą, kurį ką tik sukūrėme iš 555 laikmačio.

Įdėkite 3 AA baterijas į juodą baterijų dėžutę, įsitikinkite, kad dėžutės maitinimo jungiklis yra „OFF“padėtyje. Pritvirtinkite akumuliatoriaus dėžės raudoną laidą prie „Breadboard“teigiamos (raudonos) magistralės, pritvirtinkite akumuliatoriaus dėžės juodą laidą prie „Breadboard“įžeminimo (mėlyna) magistralės. Dabar akumuliatoriaus dėžės maitinimo jungiklį pastumkite į padėtį „ĮJUNGTA“. Šviesos diodas turėtų užsidegti, rodant, kad 555 laikmatis yra įjungtas.

Pritvirtinkite baltus elektrodų laidus (nesivaržykite naudoti lipnių pagalvėlių) prie 3,5 mm lizdo, jungiančio galvanometrą. Pirštais palietę metalinius elektrodų mygtukų galus, galėsite matyti LED blykstę, pagrįstą laidumo pokyčiais. Labai lengvai palietus elektrodus, LED blykstė gali būti įjungta ir išjungta lėtai, labai stipriai suspaudus elektrodus, šviesos diodas mirksi labai greitai ir atrodo taip, lyg šviesos diodas liktų šviečiantis arba šiek tiek pritemdytas.

15 veiksmas: įdėkite ATMEGA328 28 kontaktų DIP

Jūsų „MIDIsprout Kit“komplektuojamas su iš anksto užprogramuotu „ATMEGA328“mikrovaldikliu, kurio vidinio osciliatoriaus saugikliai yra nustatyti esant 8 MHz dažniui (Saugikliai: „Low-E2 High-D9 Ext-FF“), ir iš anksto įkelta su „MIDIsprout“programine įranga. Šis 28 kontaktų DIP turi dvi lygiagrečias 14 kaiščių eiles.

Įdėkite 328p mikroschemą duonos lentos viršuje, identifikuodami 1 kaištį pagal mažą apskritimą ant lusto, į 1–14 eilutes, apimančias DIP per E ir F stulpelių tarpą.

** Norėdami lengvai perprogramuoti ir eksperimentuoti, galite pridėti 16Mhz osciliatorių prie 9 ir 10 duonos lentos kaiščių ir programuoti naudodami „arduino Uno“plokštę su MIDIsprout kodo pakeitimais. ATMEGA328 taip pat galima perprogramuoti per ICSP naudojant išorinį programuotoją (kitą arduino) ir „Jumper“laidų labirintą;)

** Be to, MIDIsprout rinkinys gali būti sukurtas naudojant ankstesnius galvanometro surinkimo veiksmus, duonos lentą pritvirtinus tiesiai prie „Arduino Uno“! Sekite naujienas…

Kaip nuoroda, kodas, iš anksto įkeltas į dabartinę „MIDIsprout“versiją:

„Arduino“kodas:

16 veiksmas: įjunkite ATMEGA328

Pritvirtinkite 328 VCC kaištį prie teigiamos magistralės, naudodami jungiklį tarp 7 eilutės A stulpelio ir teigiamos magistralės.

17 žingsnis: įžeminkite ATMEGA328

Pritvirtinkite 328 įžeminimo kaištį prie įžeminimo magistralės, naudodami trumpiklį tarp 8 eilutės B stulpelio ir įžeminimo magistralės.

18 veiksmas: įjunkite ATMEGA328 (analoginį) maitinimą

Pritvirtinkite 328 analoginį įtampos kaištį prie teigiamos magistralės, naudodami jungiklį tarp 9 eilutės J stulpelio ir teigiamos magistralės.

19 veiksmas: įžeminkite ATMEGA328 (analoginis)

Pritvirtinkite 328 įžeminimo kaištį prie įžeminimo magistralės, naudodami jungiklį tarp 7 eilutės J stulpelio ir antžeminės magistralės.

20 veiksmas: 555 laikmačio išvestis į ATMEGA328 įvestį

Prijunkite 555 laikmačio išvesties kaištį prie 328 įvesties kaiščio su jungiamuoju laidu tarp 555 laikmačio kaiščio 3 eilutė 29 stulpelis D ir 4 eilutė D stulpelis.

Čia skaitmeninis 555 išėjimas suaktyvina 328, INT0 pertraukimo kaištį, kuris matuoja ir lygina impulsų trukmę.

21 žingsnis: rankenėlė

Pridedama rankenėlė turi būti paruošta švelniai sulenkiant tris kojas (sulenkite visas tris tuo pačiu metu), kad rankenėlė galėtų stovėti vertikaliai. Įstatykite rankenėlę į kairę duonos lentos pusę A stulpelio 19, 20 ir 21 eilutėse. “

22 veiksmas: rankenėlės valytuvas į ATMEGA328 analoginę įvestį

Prijunkite vidurinį rankenėlės kaištį prie 328 analoginio įvesties (A0), naudodami trumpiklį. Pritvirtinkite trumpiklį tarp rankenėlės 20 eilutės E stulpelio ir 328 (A0 kaiščio) 6 eilutės G stulpelio.

23 žingsnis: „MIDI Jack“

Įdėkite „MIDI Jack“į duonos lentą. Paruoškite lizdą, identifikuodami du smailus tvirtinimo kaiščius, esančius MIDI lizdo priekyje, ir lenkdami juos aukštyn, kad būtų parodyta MIDI lizdo priekinė dalis. Padėkite MIDI lizdą dešinėje duonos lentos pusėje, lizdą nukreipdami į dešinę pusę. Įdėkite MIDI lizdą į I ir J stulpelius, 18, 19, 21, 23 ir 24 eilutes. Penki MIDI lizdo kaiščiai tilps (prigludę) prie duonos lentos, būkite atsargūs ir nespauskite per stipriai.

24 veiksmas: MIDI duomenų kaištis prie „ATMEGA328 Tx“

Prijunkite MIDI duomenų išvesties kaištį prie ATMEGA328 serijinio perdavimo (Tx) kaiščio, pritvirtindami jungiklį tarp F stulpelio 23 eilutės (MIDI duomenų kaištis 5) ir B stulpelio 3 eilutės (328 Tx).

25 žingsnis: MIDI galios rezistorius iki V+

Prijunkite rezistorių tarp MIDI maitinimo kaiščio (4) ir V+, naudodami 220 omų rezistorių, prijungtą prie H stulpelio 19 eilutės (MIDI maitinimas), ir teigiamą magistralę dešinėje plokštės pusėje.

26 žingsnis: „MIDI Ground Jumper“

Prijunkite MIDI įžeminimo kaištį prie įžeminimo magistralės, naudodami jungiamąjį laidą tarp F stulpelio 21 eilutės (MIDI įžeminimas) ir įžeminimo magistralės.

27 žingsnis: rankenėlės teigiama įtampa

Prijunkite rankenėlės teigiamą įtampą prie teigiamos magistralės, naudodami jungiklį tarp D stulpelio 19 eilutės ir teigiamos magistralės.

28 žingsnis: rankenėlės įžeminimas

Prijunkite rankenėlės įžeminimo kaištį prie įžeminimo magistralės, naudodami jungiklį tarp D stulpelio 21 eilutės ir įžeminimo magistralės.

29 žingsnis: šviesos diodai (raudoni)

„MIDIsprout“turi 5 spalvotus šviesos diodus, kurie rodo šviesą ir parodo grojamų MIDI natų būseną.

Prijunkite LED (raudoną) anodą - ilgą koją prie A stulpelio 5 eilutės ir LED katodą prie įžeminimo magistralės.

**- Paprastumo dėlei šioje konstrukcijoje praleidžiame srovę ribojančius rezistorius, žr. Priedą, kuriame pateikiami žingsniai, kaip įtraukti rezistorius su šviesos diodais.

30 žingsnis: šviesos diodai (geltoni)

Prijunkite šviesos diodo (geltoną) anodą - ilgą koją prie A stulpelio 11 eilutės

31 žingsnis: šviesos diodai (žali)

Prijunkite šviesos diodų (žalią) anodą - ilgą koją prie A stulpelio 12 eilutės ir LED katodą prie įžeminimo magistralės.

32 žingsnis: šviesos diodai (mėlyni)

Prijunkite šviesos diodų (mėlyną) anodą - ilgą koją prie J stulpelio 14 eilutės, o LED katodą - prie įžeminimo magistralės.

33 žingsnis: šviesos diodai (balti)

Prijunkite LED (baltą) anodą - ilgą koją prie J stulpelio 13 eilutės ir LED katodą prie įžeminimo magistralės.

34 žingsnis: 16MHz kristalų osciliatorius „PlaceHolder“

16MHz kristalų osciliatorius turėtų būti pridėtas prie ATMEGA328 9 ir 10 C eilutės 9 ir 10 kaiščių. Dalis nėra poliarizuota ir kristalą galima įterpti į 9 ir 10 kaiščius bet kuria kryptimi.

35 žingsnis: akumuliatorių paketas

Pritvirtinkite akumuliatorių prie duonos plokštės, įdėdami akumuliatoriaus paketą Raudona viela į duonos lentos teigiamos įtampos magistralę, o galinė - į duonos lentos įžeminimo magistralę. Įdėkite 3 AA baterijas ir įjunkite baterijų dėžutę. Įjungus LED lemputę 555 galvanometras turėtų užsidegti.

Prijunkite elektrodų laidus prie lizdo, esančio duonos lentos apačioje, ir palieskite du laidų mygtukų galus. Galvanometro šviesos diodas turėtų mirksėti, reaguodamas į pirštų laidumą.

36 žingsnis: biologinių duomenų apdorojimas

Kai elektrodų laidai paliečiami arba pritvirtinami naudojant gelio pagalvėles, programa MIDIspout aptiks nedidelius laidumo pokyčius ir parodys šiuos pokyčius kaip MIDI užrašus ir spalvingus šviestuvus!

Prijungus MIDI kabelį iš duonos plokštės MIDI lizdo, „MIDIsprout Kit“galima prijungti prie sintezatorių, klaviatūrų, garso generatorių ir kompiuterių, palaikančių MIDI, kad būtų skleidžiami garsai reaguojant į MIDI užrašus.

Pasukus rankenėlę, galima reguliuoti MIDIsprout slenkstį/jautrumą. Sumažinus slenkstį, galima aptikti mažesnius laidumo svyravimus iš galvanometro; padidinus slenkstį, norint atlikti užrašus, reikia atlikti didesnius pakeitimus. Ilgalaikio diegimo metu naudoju žemo slenksčio nustatymą, kuris sukuria malonų bambantį MIDI duomenų srautą. Viešiems interaktyviems renginiams su keliais augalais pakeliu slenkstį aukštyn, todėl MIDI užrašai gaminami tik tada, kai žmogus priartėja ar fiziškai paliečia augalą.