Gumawa ng isang MIDI Instrumentong kinokontrol ng Hangin: 5 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Ang proyektong ito ay isinumite sa 'Creative Electronics', isang BEng Electronics Engineering ika-4 na taon na module sa University of Málaga, School of Telecommunications.

Ang orihinal na ideya ay ipinanganak noong una, dahil ang aking asawa, si Alejandro, ay gumugol ng higit sa kalahati ng kanyang buhay sa pagtugtog ng flauta. Sa gayon, natagpuan niya ang nakakaakit na ideya ng isang elektronikong instrumento ng hangin. Kaya ito ang produkto ng aming kooperasyon; ang pangunahing pokus ng pamamaraang ito ay upang makakuha ng isang aesthetically sober konstruksyon, katulad ng sa isang bass clarinet.

Demo:)

Mga gamit

• Isang board ng Arduino (ginamit namin ang SAV MAKER I, batay kay Arduino Leonardo).
• Isang sensor ng presyon ng hangin, ang MP3V5010.
• Isang gauge ng salaan, ang FSR07.
• Mga resistorista: 11 ng 4K7, 1 ng 3K9, 1 ng 470K, 1 ng 2M2, 1 ng 100K.
• Isang potentiometer na 200K.
• Isang ceramic capacitor ng 33pF.
• Dalawang electronics capacitor na 10uF at 22uF.
• Isang LM2940.
• Isang LP2950.
• Isang LM324.
• Isang MCP23016.
• Isang butas na butas na 30x20 na butas.
• 30 pin na header, kapwa babae at lalaki (isang kasarian para sa Arduino, ang isa pa para sa kapa).
• Isang pares ng mga konektor ng HD15, kapwa lalaki at babae (na may mga solder cup).
• Manghiram ng tubong nagpapaliit ng init ng isang kaibigan at naghihiwalay na tape. Ginusto ni Itim.
• Dalawang 18650 na baterya ng Li-ion at ang may hawak ng baterya.
• Isang switch.
• Isang Arduino USB cable.
• Hindi bababa sa, 11 mga pindutan, kung nais mo ang isang pakiramdam ng kalidad, huwag gamitin ang amin.
• Ang ilang mga uri ng enclosure o kaso. Ang isang sahig na gawa sa kahoy na halos isang square meter ay sapat na.
• Half isang metro ng PVC tubing, 32mm panlabas.
• 67 degree PVC joint para sa nakaraang tubo.
• Isang pagbawas ng PVC mula 40mm hanggang 32mm (panlabas).
• Isang pagbawas ng PVC mula 25mm hanggang 20mm (panlabas).
• Isang walang laman na bote ng Betadine.
• Isang tagapagsalita ng alto saxophone.
• Isang alto saxophone reed.
• Isang ligal na alto saxophone.
• Ilang bula.
• Maraming kawad (inirerekumenda ang audio wire, dahil pumupunta ito sa pares na pulang-itim).
• Ang ilang mga turnilyo.
• Matte black spray na pintura.
• Matte spray may kakulangan.

Hakbang 1: Katawan

Una, ang isang tubo ng PVC ay pinili upang maging bahagi ng katawan. Maaari kang pumili ng isa pang lapad, kahit na inirerekumenda namin ang isang panlabas na diameter ng 32mm, at isang haba ng 40cm, dahil komportable kami sa mga sukat na ito.

Sa sandaling makuha mo ang tubo sa iyong mga kamay, maglagay ng isang layout ng marka para sa mga pindutan. Nakasalalay ito sa haba ng iyong mga daliri. Ngayon, sa mga marking tapos na, drill ang kaukulang butas para sa bawat pindutan. Inirerekumenda namin na magsimula sa isang payat, at palawakin ang butas na nagdaragdag ng diameter na ginamit para sa drill. Gayundin, ang paggamit ng isang burin bago ang drill ay maaaring mapabuti ang katatagan.

Dapat mong ipakilala ang apat na hindi magkakaugnay na mga wire upang makakonekta sa ibang pagkakataon ang gauge ng presyon at sensor ng presyon ng hangin; ang piraso na ito (ang katawan) at ang leeg ay natigil kasama ang isang 67 degree na pagsasama ng tubo. Ang tubo na ito ay gawa sa sandpapered at pininturahan ng itim.

Upang maisali ang piraso na ito sa paa, gumamit kami ng isang pinagsamang pagbawas ng PVC mula 40mm hanggang 32mm (panlabas na diameter). Apat na mga kahoy na turnilyo ang idinagdag para sa pagpapalakas ng kantong. Sa pagitan ng pinagsamang pagbabawas at ng katawan, gumawa kami ng isang drill at ipinakilala ang isang mas malawak na tornilyo upang makakuha ng katatagan. Inirerekumenda naming drill ang mga tubes bago ang mga kable; kung hindi man, paninigurado ay nasisira.

Ang susunod na hakbang ay ang paghihinang ng mga wire sa mga terminal ng mga pindutan, pagsukat ng haba hanggang sa ibaba, at pagreserba ng isang karagdagang haba para maiwasan ang mahigpit na koneksyon. Kapag ang tubo ay na-sandpapered at pininturahan ng itim (gumamit kami ng matte black spray na pintura; magbigay ng maraming mga layer hangga't gusto mo, hanggang sa maganda ang hitsura nito sa ilalim ng sikat ng araw), ipakilala ang mga pindutan sa itaas hanggang sa ibaba, na tatatagan ang bawat isa sa kanila. Inirerekumenda namin na gumamit ng dalawang magkakaibang kulay para sa mga cable (hal. Itim at pula); dahil lahat sila ay konektado sa lupa sa isa ang kanilang mga pin, iniwan namin ang itim na cable na libre, at may label lamang na mga pulang kable. Natakpan ang mga pindutan gamit ang itim na isolating tape para maitugma nila ang hitsura at magkasya nang maayos nang hindi nahuhulog.

Ang solder HD15 na babaeng konektor (ang mga solder cup ay makakatulong nang marami), gamit ang layout na iminungkahi sa diagram ng hakbang 4 (o iyong sariling isa), at sumali sa mga bakuran. Tandaan na ang heat-shrink tubing ay magbibigay ng isang malakas na pagiging maaasahan laban sa mga maikling circuit.

Hakbang 2: Disenyo ng Paa

Ang circuit na ginamit para sa disenyo na ito ay, sa ugat nito, napaka-simple. Ang dalawang baterya ng lithium sa serye ay nagpapakain ng isang LDO (low-dropout) na regulator ng boltahe, na nagbibigay ng 5V mula sa output nito hanggang sa natitirang circuit. Ang mga amplifiers na pagpapatakbo ng LM324 ay nagsisilbi ng layunin ng parehong pagbagay sa dinamikong saklaw ng sensor ng presyon ng hangin (MP3V5010, 0.2 hanggang 3.3 volts) at pag-uugali ng gauge ng presyon (negatibong variable na risistor ng slope) sa mga analog na input ng Arduino board (0 hanggang 5 volts). Kaya, ang isang di-inverter ng naaayos na pakinabang (1 <G <3) ay ginagamit para sa una, at isang boltahe na divider kasama ang isang tagasunod para sa pangalawa. Nagbibigay ang mga ito ng sapat na swing swing. Para sa karagdagang mga detalye tungkol sa mga aparatong ito, mag-click dito at doon. Gayundin, ang LP2950 ay nagbibigay ng isang sanggunian para sa 3.3 volts na kailangang ma-sourced sa MP3V5010.

Anumang modelo ng serye ng FSR (Force Sensing Resistor) ay sapat na, at kahit na ang 04 ang pinakamaganda, ginamit namin ang 07 dahil sa mga isyu sa stock. Binabago ng mga sensor na ito ang kanilang resistensya sa kuryente depende sa puwersang baluktot na inilapat, at sinubukan namin ng eksperimento na hindi nila kapag pinindot kasama ang kanilang buong ibabaw. Ito ay isang pagkakamali sa una dahil sa lugar na ilalagay namin ang piraso, ngunit ang pinagtibay na solusyon ay gumawa ng isang mahusay na gawain at ipapaliwanag sa ika-apat na hakbang.

Ang isa sa mga pangunahing piraso ng board ay ang MCP23016. Ito ay isang 16-bit I2C I / O Expander na naisip naming kapaki-pakinabang para sa pagbaba ng pagiging kumplikado ng code (at, marahil, ang mga kable). Ang module ay ginagamit bilang isang read-only 2-byte register; gumagawa ito ng isang nakakagambala (pinipilit ang isang lohika na '0', at sa gayon kinakailangan ng isang pull-up risistor upang magtakda ng isang lohika na '1') sa ikaanim na pin kapag ang alinman sa mga halaga ng rehistro ay nagbago. Ang Arduino ay naka-program upang ma-trigger ng slope ng signal na ito; pagkatapos nito mangyari, hiniling niya ang data at ini-decode ito upang malaman kung ang tala ay wasto o hindi, at kung ito ay iniimbak niya at ginagamit ito upang mabuo ang susunod na packet ng MIDI. Ang bawat isa sa mga pindutan ay may dalawang mga terminal, na konektado sa lupa at sa isang pull-up risistor (4.7K) hanggang 5 volts, ayon sa pagkakabanggit. Kaya, kapag pinindot ang isang lohika na '0' ay binabasa ng aparato ng I2C, at ang isang lohikal na '1' ay nangangahulugang pinakawalan. Ang pares ng RC (3.9K at 33p) ay nag-configure ng panloob na orasan; Ang mga pin na 14 at 15 ay mga signal ng SCL at SDA, ayon sa pagkakabanggit. Ang I2C address para sa aparatong ito ay ang 0x20. Suriin ang datasheet para sa karagdagang mga detalye.

Ang layout ng koneksyon na ginamit namin para sa mga kable ng konektor ng HD15 ay, siyempre, hindi natatangi. Ginawa namin ito sa ganitong paraan dahil mas madaling mag-ruta sa PCB na aming ginawa, at ang mahalagang punto ay nakasalalay sa pagpapanatili ng isang malinaw na listahan ng mga node at kani-kanilang mga pindutan. Hindi na kailangang sabihin, ngunit gagawin ko; ang mga pindutan ay may dalawang mga terminal. Ang isa sa mga ito (hindi malinaw) ay konektado sa kani-kanilang node sa konektor ng HD15, habang ang isa ay naka-wire sa lupa. Kaya, lahat ng mga pindutan ay nagbabahagi ng parehong lupa, at nakakonekta sa isang pin lamang ng konektor ng HD15. Ang imaheng ibinibigay namin ay ang back view ng male konektor, iyon ay, ang front view ng babaeng pares. Maingat na paghihinang ng mga wire, hindi mo nais na maiugnay ito nang mali, magtiwala sa amin.

Kaya't malinaw na malinaw, dinisenyo namin ang circuit para maikonekta ang Arduino dito. Dapat mayroong sapat na puwang para sa circuit upang magkasya sa ibaba niya, at sa gayon ang kahon ay maaaring mas maliit kaysa sa atin. Ang iminungkahing layout ng gusali ay inaalok sa larawan sa ibaba. Gumamit kami ng silikon upang idikit ang piraso ng may hawak ng mga baterya sa loob ng kahon, drill ang kapa sa mga gilid nito at ginamit ang mga tornilyo upang ayusin ito sa ganitong paraan.

Upang sumali sa piraso na ito sa katawan, gumamit kami ng isang pinagsamang pagbawas ng PVC mula 40mm hanggang 32mm (panlabas na diameter). Apat na mga kahoy na turnilyo ang idinagdag para sa pagpapalakas ng kantong. Sa pagitan ng pinagsamang pagbabawas at ng katawan, gumawa kami ng isang drill at ipinakilala ang isang mas malawak na tornilyo upang makakuha ng katatagan. Mag-ingat na hindi mapinsala ang mga wire.

Hakbang 3: Assembly ng Mouthpiece

Marahil ito ang pinakamahalagang bahagi ng pagpupulong. Puro ito batay sa diagram na ipinakita sa unang imahe. Ang sobrang laki na bahagi ay sapat na malaki upang magkasya sa 32 mm (panlabas) na tubo ng PVC.

Kapag dinisenyo ang piraso na ito (ang leeg), nagpasya kaming gumamit ng isang PCB para sa pag-mount ng MP3V5010, kahit na maaari mo itong balewalain. Ayon sa PDF, ang mga ginamit na terminal ay 2 (3.3 volts supply), 3 (ground) at 4 (ang air pressure electrical signal). Kaya, upang maiwasan ang pag-order ng isang PCB para sa bagay na ito, iminumungkahi namin na putulin mo ang mga hindi nagamit na mga pin, at idikit ang sangkap sa tubo ng PVC kapag natapos na ang mga kable. Ito ang pinakamadaling paraan na maaari nating isipin. Gayundin, ang sensor ng presyon na ito ay may dalawang sensing knobs; nais mong takpan ang isa sa mga ito. Pinapabuti nito ang tugon nito. Ginawa namin ito sa pamamagitan ng pagpapakilala ng isang maliit na piraso ng metal sa isang tubong nagpapaliit ng init, tinatakpan nito ang knob, at pinapainit ang tubo.

Ang unang bagay na nais mong gawin ay upang makahanap ng isang piraso na may isang korteng kono na maaaring magkasya sa tubo ng sensor ng presyon ng hangin, tulad ng ipinakita sa pangalawang imahe. Ito ang dilaw na piraso sa nakaraang diagram. Sa tulong ng isang maliit na drill, o isang manipis na solder iron tip, mag-ukit ng isang makitid na butas sa tuktok ng kono. Subukan kung ito ay umaangkop nang mahigpit; kung hindi, panatilihin ang paglaki ng diameter ng butas hanggang sa ito ay. Kapag natapos na ito, nais mong makahanap ng isang piraso na umaangkop sa nakaraang isa, na tinatakpan ito upang makahadlang sa daloy ng hangin papalabas. Sa katunayan, nais mong subukan sa bawat hakbang na iyong gagawin na ang hangin ay hindi nakakatakas sa enclosure; kung gagawin ito, subukang magdagdag ng silicone sa mga kasukasuan. Ito ay dapat magresulta sa susunod na imahe. Kaya't nakakatulong ito, gumamit kami ng isang bote ng Betadine para sa hangaring ito: ang dilaw na piraso ay ang panloob na dispenser, habang ang piraso na tumatakip dito ay ang takip na may hiwa sa ulo nito upang ibahin ito sa isang hugis ng tubo. Ang hiwa ay ginawa ng isang mainit na kutsilyo.

Ang susunod na piraso ay isang pagbawas ng PVC mula 25 (panlabas) hanggang 20 (panloob). Ang piraso na ito ay naayos nang maayos sa nakaayos na na tubo, bagaman kailangan namin itong lihain at idikit ang mga pader nito para hadlangan ang nabanggit na daloy ng hangin. Sa ngayon, nais naming ito ay maging isang saradong lukab. Sa diagram, ang piraso na pinag-uusapan natin ay ang madilim na kulay abong isa na direktang sumusunod sa dilaw. Kapag naidagdag ang piraso na ito, ang leeg ng instrumento ay halos tapos na. Susunod na hakbang ay upang gupitin ang isang piraso ng 32 mm (panlabas) diameter na PVC tube at mag-drill ng isang butas sa gitna nito, pinapayagan na mawala ang mga wire ng gauge ng presyon. Paghinang ng apat na mga wire na nabanggit namin nang mas maaga sa hakbang 1 tulad ng ipinakita sa susunod na diagram, at idikit ang leeg sa angled junction (pagkatapos pagpipinta ito ng itim, para sa mga layuning pang-estetika).

Ang huling hakbang ay upang mai-seal nang madali ang tagapagsalita. Upang maisagawa ang gawaing ito, gumamit kami ng isang alto sax reed, itim na insulate tape at isang ligature. Ang gauge ng presyon ay nakalagay sa ilalim ng tambo, bago ilapat ang tape; ang mga koneksyon sa kuryente sa gauge ay pinalakas ng mga itim na tubong nagpapaliliit ng init. Ang piraso na ito ay idinisenyo upang makuha, upang ang lukab ay maaaring malinis pagkatapos maglaro nang ilang oras. Ang lahat ng ito ay makikita sa huling dalawang larawan.

Hakbang 4: Software

Mangyaring i-download at i-install ang Virtual MIDI Piano Keyboard, narito ang link.

Ang lohikal na paraan upang maisagawa ang hakbang na ito ay ang sumusunod: una, i-download ang Arduino sketch na ibinigay sa Mga Instructionable na ito at i-load ito sa iyong Arduino board. Ngayon, ilunsad ang VMPK at mabait na suriin ang iyong mga setting. Tulad ng ipinakita sa unang imahe, 'Input MIDI koneksyon' ay dapat na iyong Arduino board (sa aming kaso Arduino Leonardo). Kung gumagamit ka ng Linux, hindi na kailangang mag-install ng anumang bagay, siguraduhin lamang na ang iyong VPMK file ay may mga katangian na ipinakita sa pangalawang pigura.

Hakbang 5: Pag-troubleshoot

Kaso 1. Ang sistema ay tila hindi gumagana. Kung ang LED ng Arduino ay hindi naiilawan o ito ay medyo madilim kaysa sa dati, mangyaring suriin na ang system ay maayos na pinapatakbo (tingnan ang kaso 6).

Kaso 2. Parang may usok dahil may amoy nasunog. Marahil, mayroong isang maikling circuit sa kung saan (suriin ang power at wire harnesses). Marahil dapat mong hawakan (nang may pag-iingat) ang bawat bahagi upang suriin ang temperatura nito; kung ito ay mas mainit kaysa sa dati, huwag mag-panic, palitan mo lang ito.

Kaso 3. Ang Arduino ay hindi kinikilala (sa Arduino IDE). I-upload muli ang mga ibinigay na sketch, kung magpapatuloy ang problema, tiyaking ang Arduino ay maayos na nakakabit sa computer at ang mga setting ng Arduino IDE ay nakatakda sa default. Kung walang gumagana, isaalang-alang ang pagpapalit ng Arduino. Sa ilang mga kaso, ang pagpindot sa pindutan ng pag-reset habang "pag-iipon", at pagkatapos ay ilabas ito habang "ina-upload", maaaring makatulong sa pag-upload ng sketch.

Kaso 4. Ang ilang mga susi ay lilitaw na hindi gumana. Mangyaring ihiwalay kung aling key ang hindi gumagana. Ang isang pagpapatuloy na pagsubok ay maaaring maging kapaki-pakinabang, o maaari mong gamitin ang ibinigay na sketch para sa pagsubok ng mga pindutan; ang pull-up risistor ay maaaring hindi solder nang tama o ang pindutan ay may sira. Kung ang mga susi ay okay, mangyaring makipag-ugnay sa amin na ilalantad ang iyong problema.

Kaso 5. Hindi ako makakatanggap ng anumang tala sa VMPK. Mangyaring suriin na ang Arduino ay maayos na nakakabit sa computer. Pagkatapos, sa VMPK, sundin ang mga hakbang na ipinakita sa hakbang 3. Kung magpapatuloy ang problema, magsagawa ng isang pag-reset ng pindutan o makipag-ugnay sa amin.

Kaso 6. Pagsubok sa kuryente. Gawin ang susunod na mga sukat: pagkatapos alisin ang Arduino mula sa cape, i-on ang switch. Ilagay ang itim na probe sa ground pin (kahit sino ay sasapat) at gamitin ang pulang probe upang suriin ang mga power node. Sa positibong plate ng baterya dapat mayroong hindi bababa sa isang boltahe na drop ng 7.4 volts, kung hindi man, singilin ang mga baterya. Dapat mayroong umiiral na parehong boltahe na drop sa input ng LM2940, tulad ng nakikita sa eskematiko. Sa output nito, dapat mayroong isang 5 volts drop; ang parehong halaga ay inaasahan mula sa LM324 (pin 4), sa MCP23016 (pin 20) at sa LP2950 (pin 3). Ang output ng huling dapat ipakita ang isang halaga ng 3.3 volts.