Maak 'n windbeheerde MIDI-instrument: 5 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Hierdie projek is ingedien by 'Creative Electronics', 'n 4de -jaar module van die BIng Electronics Engineering aan die Universiteit van Málaga, Telecommunications School.

Die oorspronklike idee is lank gelede gebore, want my maat, Alejandro, het meer as die helfte van sy lewe lank die fluit gespeel. Hy het die idee van 'n elektroniese blaasinstrument aantreklik gevind. Dit is dus die produk van ons samewerking; die belangrikste fokus van hierdie benadering was om 'n esteties sober konstruksie te verkry, soortgelyk aan dié van 'n basklarinet.

Demo:)

Voorrade

• 'N Arduino -bord (ons gebruik die SAV MAKER I, gebaseer op Arduino Leonardo).
• 'N Lugdruksensor, die MP3V5010.
• 'N Spanmeter, die FSR07.
• Weerstands: 11 van 4K7, 1 van 3K9, 1 van 470K, 1 van 2M2, 1 van 100K.
• Een potensiometer van 200K.
• Een keramiek kondensator van 33pF.
• Twee elektriese kapasitors van 10uF en 22uF.
• Een LM2940.
• Een LP2950.
• Een LM324.
• Een MCP23016.
• Een geperforeerde bord van 30x20 gate.
• 30 penne, beide vroulik en manlik (een geslag vir die Arduino, die ander vir die kaap).
• Een paar HD15 -verbindings, manlik en vroulik (met soldeerkoppies).
• Leen 'n vriend se hitte-krimpbuis en isolasieband. Swart verkies.
• Twee 18650 Li-ion batterye en hul batteryhouer.
• 'N Skakelaar.
• 'N Arduino USB -kabel.
• Gebruik ten minste 11 knoppies, as u 'n kwaliteit gevoel wil hê, nie ons s'n nie.
• Een of ander omhulsel of kas. 'N Houtplank van ongeveer een vierkante meter sou voldoende wees.
• 'N Half meter PVC -buis, 32 mm aan die buitekant.
• 67 grade PVC -verbinding vir die vorige buis.
• Een PVC -vermindering van 40 mm tot 32 mm (ekstern).
• Een PVC -vermindering van 25 mm tot 20 mm (ekstern).
• 'N Leë bottel Betadine.
• 'N Altsaksofoon mondstuk.
• 'N Altsaksofoonriet.
• 'N Altsaksofoon ligatuur.
• 'N bietjie skuim.
• Baie draad (klankdraad word aanbeveel, aangesien dit in rooi-swart gekoppel word).
• 'N Paar skroewe.
• Mat swart spuitverf.
• Mat spuitlak.

Stap 1: Liggaam

Eerstens is 'n PVC -pyp gekies om deel van die liggaam te wees. U kan 'n ander deursnee kies, hoewel ons 'n buitedeursnee van 32 mm en 'n lengte van 40 cm aanbeveel, aangesien ons gemaklik was met hierdie afmetings.

Nadat u die pyp in u hande gekry het, plaas 'n merkuitleg vir die knoppies. Dit hang af van die lengte van u vingers. Boor die ooreenstemmende gaatjie vir elke knoppie met die merktekens. Ons beveel aan dat u met 'n dun stuk begin, en die gat ingegrawe word met die deursnee wat vir die boor gebruik word. Die gebruik van 'n burin voor die boor kan ook die stabiliteit verbeter.

U moet vier onaangeslote drade instel om later die drukmeter en die lugdruksensor aan te sluit; hierdie stuk (die liggaam) en die nek sit vas met 'n 67 grade verbindingspyp. Hierdie pyp is geskuur en swart geverf.

Om hierdie stuk met die voet te verbind, het ons 'n PVC -verminderingsverbinding van 40 mm tot 32 mm (buitedeursnee) gebruik. Vier houtskroewe is bygevoeg om die aansluiting te versterk. Tussen die reduksiegewrig en die bak het ons 'n boor gemaak en 'n groter skroef ingebring om stabiliteit te verkry. Ons beveel aan om die buise voor die bedrading te boor; andersins is ondergang verseker.

Die volgende stap is om drade aan die terminale van die knoppies te soldeer, lengte tot onder te meet en 'n ekstra lengte te behou om te voorkom dat die verbinding styf is. Sodra die pyp gesandpapier en swart geverf is (ons het matte swart spuitverf gebruik; gee soveel lae as wat u wil, totdat dit mooi lyk onder sonlig), stel die knoppies van bo na onder voor en merk elkeen. Ons beveel aan om twee verskillende kleure vir die kabels te gebruik (bv. Swart en rooi); Aangesien hulle almal op hul penne met die grond verbind is, het ons die swart kabel vry gelaat en slegs die rooi kabels gemerk. Die knope is bedek met swart isolasieband sodat hulle by die voorkoms pas en mooi pas sonder om neer te val.

Soldeer HD15 vroulike aansluiting (soldeerkoppies help baie), met behulp van die uitleg wat voorgestel word in die diagram van stap 4 (of u eie), en verbind die terrein saam. Hou in gedagte dat hitte-krimpbuise 'n sterk betroubaarheid bied teen kortsluitings.

Stap 2: Voetontwerp

Die stroombaan wat vir hierdie ontwerp gebruik word, is in sy wortel baie eenvoudig. Twee litiumbatterye in serie voed 'n LDO (lae-uitval) spanningsreguleerder, wat 5V van sy uitset na die res van die stroombaan verskaf. Die operasionele versterkers van die LM324 dien beide om die dinamiese omvang van die lugdruksensor (MP3V5010, 0,2 tot 3,3 volt) aan te pas en die gedrag van die manometer (negatiewe helling veranderlike weerstand) by die analoog insette van die Arduino -bord (0 tot 5 volt). Dus word 'n nie-omskakelaar met verstelbare versterking (1 <G <3) vir die eerste gebruik, en 'n spanningsverdeler plus 'n volger vir die tweede. Dit bied die voldoende spanningswaai. Klik hier en daar vir meer inligting oor hierdie toestelle. Die LP2950 bied ook 'n verwysing na die 3.3 volt wat na die MP3V5010 verkry moet word.

Enige model van die FSR -reeks (Force Sensing Resistor) is voldoende, en hoewel die 04 die mooiste is, het ons die 07 gebruik as gevolg van voorraadkwessies. Hierdie sensors verander hul elektriese weerstand, afhangende van die buigkrag wat toegepas word, en ons het eksperimenteel getoets dat dit nie gedoen word as dit langs hul hele oppervlak gedruk word nie. Dit was aanvanklik 'n fout as gevolg van die plek waar ons die stuk gaan neerlê, maar die aangepaste oplossing het goed gedoen en sal in die vierde stap verduidelik word.

Een van die belangrikste stukke van die bord is die MCP23016. Dit is 'n 16-bis I2C I/O Expander wat ons nuttig geag het om die kompleksiteit van die kode (en miskien die bedrading) te verlaag. Die module word gebruik as 'n leesalleen 2-byte register; dit produseer 'n onderbreking (dwing 'n logiese '0', en daarom is 'n optrekweerstand nodig om 'n logika '1' te stel) op sy sesde pen wanneer enige van sy registerwaardes verander. Die Arduino is geprogrammeer om deur die helling van hierdie sein geaktiveer te word; nadat dit gebeur het, versoek hy die data en dekodeer dit om te weet of die nota geldig is of nie, en as dit die geval is, stoor hy dit en gebruik dit om die volgende MIDI -pakket te bou. Elkeen van die knoppies het twee aansluitings, onderskeidelik op die aarde en op 'n optrekweerstand (4,7K) tot 5 volt. As dit dus ingedruk word, word 'n logika '0' gelees deur die I2C -toestel, en 'n logika '1' beteken vrygestel. Die RC -paar (3.9K en 33p) stel sy interne klok op; penne 14 en 15 is onderskeidelik SCL- en SDA -seine. Die I2C -adres vir hierdie toestel is die 0x20. Gaan die datablad na vir meer besonderhede.

Die verbindingsuitleg wat ons gebruik het vir die bedrading van die HD15 -aansluiting, is natuurlik nie uniek nie. Ons het dit so gedoen, want dit was makliker om op die PCB wat ons gemaak het, te lei, en die belangrikste punt is om 'n duidelike lys van die nodusse en die onderskeie knoppies daarvan te hou. Nodeloos om te sê, maar ek sal; knoppies het twee terminale. Een daarvan (onduidelik) is aan die onderskeie knoop op die HD15 -aansluiting gekoppel, terwyl die ander een op die aarde is. Alle knoppies deel dus dieselfde grond en is slegs aan een pen van die HD15 -aansluiting gekoppel. Die beeld wat ons bied, is die agterkant van die manlike aansluiting, dit wil sê die voorkant van die vroulike paar. Soldeer die drade versigtig; u wil dit nie verkeerd koppel nie, vertrou ons.

Net sodat dit duidelik is, het ons die kring ontwerp sodat die Arduino daaraan gekoppel kan word. Daar moet genoeg ruimte vir die kring om onder hom te pas, en die boks kan dus kleiner wees as ons s'n. Die voorgestelde gebou -uitleg word op die onderstaande prent aangebied. Ons het silikoon gebruik om die houerstuk van die batterye aan die binnekant van die boks vas te plak, die kappie aan die kante geboor en skroewe gebruik om dit so vas te maak.

Om hierdie stuk met die liggaam te verbind, het ons 'n PVC -verminderingsverbinding van 40 mm tot 32 mm (buitedeursnee) gebruik. Vier houtskroewe is bygevoeg om die aansluiting te versterk. Tussen die reduksiegewrig en die bak het ons 'n boor gemaak en 'n breër skroef ingebring om stabiliteit te verkry. Wees versigtig om nie die drade te beskadig nie.

Stap 3: Monteer mondstuk

Dit is waarskynlik die belangrikste deel van die vergadering. Dit is slegs gebaseer op die diagram wat in die eerste prent getoon word. Die groot deel is groot genoeg om in die 32 mm (eksterne) PVC -buis te pas.

By die ontwerp van hierdie stuk (die nek) het ons besluit om 'n PCB te gebruik om die MP3V5010 te monteer, alhoewel u dit kan ignoreer. Volgens die PDF is die gebruikte terminale 2 (3,3 volt toevoer), 3 (grond) en 4 (die lugdruk se elektriese sein). Om te voorkom dat u 'n PCB vir hierdie saak bestel, stel ons voor dat u die ongebruikte penne afsny en die komponent aan die PVC -buis plak, sodra die bedrading klaar is. Dit is die maklikste manier waaraan ons kon dink. Hierdie druksensor het ook twee knoppies; jy wil een van hulle dek. Dit verbeter die reaksie daarvan. Ons het dit gedoen deur 'n klein metaalstuk in 'n hitte-krimpende buis te plaas, wat die knop bedek en die buis verhit.

Die eerste ding wat u wil doen, is om 'n stuk met 'n koniese vorm te vind wat in die buis van die lugdruksensor kan pas, soos in die tweede prent getoon. Dit is die geel stuk in die vorige diagram. Met die hulp van 'n klein boor of 'n skraal soldeerboutpunt, sny 'n smal gat op die hoogtepunt van die keël. Toets of dit styf pas; so nie, hou aan om die deursnee van die gat te vergroot totdat dit gebeur. As u klaar is, wil u 'n stuk vind wat by die vorige pas en dit bedek om die lugvloei na buite te belemmer. Eintlik wil u by elke stap toets dat die lug nie uit die omhulsel ontsnap nie; As dit die geval is, probeer om silikoon by die gewrigte te voeg. Dit behoort tot die volgende prentjie te lei. Net om dit te help, gebruik ons 'n Betadine -bottel vir hierdie doel: die geel stuk is die interne dispenser, terwyl die stuk wat dit bedek, die dop is met 'n sny op sy kop om dit in 'n buisvorm te omskep. Die snit is met 'n warm mes gemaak.

Die volgende stuk was 'n PVC -vermindering van 25 (ekstern) na 20 (intern). Hierdie stuk pas goed in die reeds gereëlde buis, alhoewel ons dit moes skuur, en die mure vasgom om die genoemde lugvloei te belemmer. Vir eers wil ons hê dat hierdie 'n geslote holte moet wees. In die diagram is hierdie stuk waaroor ons praat die donkergrys een wat direk op die geel volg. Sodra hierdie stuk bygevoeg is, is die nek van die instrument amper klaar. Die volgende stap is om 'n stuk uit die PVC -buis van 32 mm (uitwendige) deursnee te sny en 'n gat in die middel daarvan te boor, sodat die drade van die manometer kan uitgaan. Soldeer die vier drade wat ons vroeër in stap 1 genoem het, soos in die volgende diagram getoon, en plak die nek aan die hoekige aansluiting (nadat dit swart geverf is, vir estetiese doeleindes).

Die laaste stap is om die mondstuk gemaklik te verseël. Om hierdie taak uit te voer, gebruik ons 'n alt -saxriet, swart isolasieband en 'n ligatuur. Die drukmeter was onder die riet, voordat die band aangebring is; die elektriese verbindings met die meter is versterk met swart krimpende buise. Hierdie stuk is ontwerp om onttrek te word, sodat die holte skoongemaak kan word nadat u 'n geruime tyd gespeel het. Dit alles kan gesien word in die laaste twee foto's.

Stap 4: sagteware

Laai en installeer die virtuele MIDI -klavierklavier, hier is die skakel.

Die logiese manier om hierdie stap uit te voer, is die volgende: laai eers die Arduino -skets in hierdie instruksies af en laai dit op u Arduino -bord. Begin nou VMPK en kyk asseblief na u instellings. Soos in die eerste afbeelding getoon, moet 'Input MIDI -verbinding' jou Arduino -bord wees (in ons geval Arduino Leonardo). As u Linux gebruik, hoef u niks te installeer nie; maak seker dat u VPMK -lêer die eienskappe het wat in die tweede figuur getoon word.

Stap 5: Probleemoplossing

Geval 1. Dit lyk nie of die stelsel werk nie. As die LED van Arduino nie brand nie of as dit effens donkerder is as gewoonlik, moet u seker maak dat die stelsel behoorlik aangeskakel is (verwys na geval 6).

Geval 2. Dit lyk asof daar rook is omdat iets na verbrand ruik. Waarskynlik is daar êrens 'n kortsluiting (kyk na krag en kabels). Miskien moet u (met omsigtigheid) aan elke komponent raak om die temperatuur daarvan te kontroleer; as dit warmer is as gewoonlik, moenie paniekerig raak nie, maar vervang dit.

Geval 3. Arduino word nie erken nie (in die Arduino IDE). Laai die gegewe sketse weer op, as die probleem voortduur, maak seker dat die Arduino behoorlik aan die rekenaar gekoppel is en dat die Arduino IDE -instellings standaard is. As niks werk nie, oorweeg dit om die Arduino te vervang. In sommige gevalle kan u die skets oplaai deur op die resetknoppie te druk terwyl u dit 'opstel' en dit dan los terwyl u 'oplaai'.

Geval 4. Dit lyk asof sommige sleutels nie werk nie. Isoleer die sleutel wat nie werk nie. 'N Kontinuïteitstoets kan nuttig wees, of u kan die skets gebruik om die knoppies te toets; die optrekweerstand is moontlik nie korrek gesoldeer nie, of die knoppie is foutief. As die sleutels goed is, kontak ons asseblief om u probleme bloot te stel.

Geval 5. Ek kan geen kennisgewing oor VMPK ontvang nie. Kontroleer of die Arduino korrek aan die rekenaar gekoppel is. Volg dan op VMPK die stappe in stap 3. As die probleem voortduur, voer 'n knoppie terug of kontak ons.

Geval 6. Elektriese aanskakel toets. Voer die volgende metings uit: nadat u die Arduino uit die kaap gehaal het, skakel die skakelaar aan. Plaas die swart sonde op die grondpen (enigeen sal volstaan) en gebruik die rooi sonde om die kragknope te kontroleer. Op die positiewe plaat van die battery moet daar minstens 'n spanningsval van 7,4 volt wees, anders laai die batterye. Daar moet dieselfde spanningsval by die ingang van die LM2940 bestaan, soos gesien in die skema. By sy uitset moet daar 'n daling van 5 volt wees; dieselfde waarde word verwag van die LM324 (pen 4), die MCP23016 (pen 20) en die LP2950 (pen 3). Die uitset van die laaste een moet 'n waarde van 3,3 volt toon.